Расчет и конструирование лучевых водозаборов
Лучевые водозаборы представляют собой сооружения, состоящие из шахтных колодцев, системы горизонтальных скважин, выходящих из него радиально в виде лучей, и наземного павильона.
Конструкция лучевого водозабора
1- наземный павильон управления, 2 - перекрытие, 3 - железобетонная плита, 4 - бетонное днище, 5 - задвижка, 6 - скважина горизонтального бурения, 7 - вертикальная скважина.
В записивости от условий питания и размещения на местности различают подрусловые, береговые и водораздельные лучевые водозаборы, применяемые для получения воды из маломощных пластов с высотой до 10м, залегающих на глубинах 15-20 м от поверхности земли. В процессе их сооружения строят вертикальную шахту диаметром до 6-10 м, с помощью мощных домкратов производят внутри нее проходку горизонтальных скважин методом продавлива- ния, осуществляют опытные откачки из каждого луча и водозабора в целом. По сравнению со скважинами и шахтными колодцами лучевые водозаборы имеют следующие преимущества.
Захват и подъем воды осуществляется в одном месте. Все оборудование, контрольно-измерительная арматура и станции управления насосами располагаются в одном сооружении.
Возможность получения существенных дебитов достигается за счет большого числа горизонтальных скважин, длина которых зависит от мощности водоносного пласта.
Увеличение поверхности фильтрации приводит к снижению скорости поступления воды в горизонтальные скважины, а это, в свою очередь, снижает потери напора и исключает возможность заливания шахты колодца мелкозернистым песком.
С помощью лучевых водозаборов можно получить очищенную грунтом воду, фильтровавшуюся через дно и берега поверхностных водоемов (рек, озер, искусственных водоемов).
Основными недостатками лучевых водозаборов являются: значительная трудоемкость сооружения шахт и горизонтальных скважин и возможные временные перерывы в подаче воды при авариях, так как одно сооружение выполняет функции водного резервуара чистой воды и насосной станции.
Основные характеристики малых лучевых водозаборов
|
Тип лучевых водозаборов |
Диаметр шахты, м |
Диаметр фильтровой трубы, мм |
Скважность фильтровой трубы, % |
Тип перфорации |
||
|
внут ренний |
внеш ний |
внут ренний |
внешний |
|||
|
Системы Г. Фалли |
2,0 |
2,4 |
120 |
130 |
15-20 |
Щелевая насечно- вытяжная |
|
Системы Г. Фельмана |
1,5-1,6 |
2,0-2,1 |
142 |
148 |
25-32 |
|
Применение водозаборов с короткими лучами позволяет использовать не только гравийные, но и средне- и мелкозернистые водоносные горизонты.
В зарубежной практике находят применение комбинированные скважинно-лучевые водозаборы. Суть таких сооружений состоит в том, что рядом с глубокой скважиной сооружают шахту меньшей глубины. При достижении динамического уровня воды в вышележащем горизонте (в шахте) сооружают горизонтальную фильтрующую галерею между шахтой и скважиной. Соединяют галерею со скважиной таким образом, чтобы обеспечить по возможности большее поступление воды в скважину. При наличии стойких пород оборудование галереи фильтрующими элементами необязательно. Сооружение галереи позволяет увеличить дебит скважины почти вдвое.
Расчет лучевых водозаборов заключается в определении размеров водосборного колодца-шахты (или скважины), а также количества, длины и диаметров водозаборных лучей.
Для приближенных расчетов обычно используют формулу Абвезера
Q = a ElSKф, м3/сут,
а - коэффициент, учитывающий условия размещения луча и водоносном пласте (его принимают и пределах 1- 1,25); Е - коэффициент, учитывающий гранулометрический состав водоносной породы и ее пористость, l - длина луча.
Расчетные схемы лучевых водозаборов
а - со скважинами-лучами под дном реки или водоема; б - со скважинами-лучами, расплоложенными на берегу реки или водоема; в - то же, расположенными частично под дном реки или водоема и частично на берегу