Напорные воды наиболее часто используются для питьевого водоснабжения ввиду хорошей защищенности от загрязнения и благодаря их прекрасным вкусовым качествам. Часто в глубоких оврагах и долинах рек напорные воды выходят на поверхность, образуя восходящие родники или ключи (рис. 5.5.1.2). В этих случаях целесообразно их обустраивать и использовать для питья, но лишь с соблюдением соответствующих санитарно-гигиенических норм.
Определение глубины залегания грунтовых вод. На ровном участке глубина поверхности грунтовых вод практически одинакова. На участках с неровной поверхностью глубина залегания грунтовых вод меньше в пониженных местах.
Рис. 5.5.1.2. Схематический геологический разрез и образование ручьев
Зеркало грунтовых вод обычно расположено на глубине от 2 до 20 м от поверхности в зависимости от глубины залегания глинистого водоупорного слоя. Заболоченность территории свидетельствует о том, что уровень вод расположен на глубине менее 1 м. Если вода заливает мелкие впадинки, то уровень грунтовых вод находится выше поверхности земли. В дождливые периоды он повышается, а в засушливые понижается. Такие колебания могут составлять 0,5–2 м. Таким образом, при выходе воды на поверхность зеркало грунтовых вод определяется непосредственно по уровню воды на поверх-ности.
Если уровень вод находится ниже поверх-ности земли, бурят скважины малого диаметра. После того как пробурили скважину, необходимо через сутки замерить в ней уровень воды. Если в последующие дни он не изменился, то можно считать его зеркалом подземных грунтовых вод.
При залегании воды на большей глубине необходимо обследовать близлежащую территорию: осмотреть колодцы, родники, карьеры, понижения на поверхности и др. Зная отметки топографии местности, можно ориентировочно установить глубину уровня воды на участке.
Если грунтовые воды не обнаружены на глубинах 3–5 м, то они не представляют опасности для строительства фундаментов строений или погребов. Но для строительства шахтного колодца или скважины обязательно знание расположения уровня грунтовых вод. При этом необходимо знать и вид пород, в которых содержатся грунтовые воды, мощность этих пород и механический состав. Эти данные также можно получить путем обследования или обратиться в геологические территориальные организации.
5.5.2. Колодец, колодец...
И колодец под окном
С небом опрокинутым.
Из песни в исполнении Я. Евдокимова
Шахтные колодцы. Шахтные колодцы – надежные водозаборные сооружения, с помощью которых получают грунтовые воды с глубины не более 30 м. Дебит воды (производительность колодца) составляет от 0,5 до 3 м3/ч. Они доступны для чистки, изолированы от поверхностных ливневых стоков, просты в эксплуатации, легко ремонтируются. Воду из них можно забирать с помощью ведер и электронасосов, устанавливаемых на поверхности или опускаемых в колодцы.
Недостаток шахтных колодцев – эксплуатация только грунтовой воды, качество которой не всегда отвечает санитарно-гигиеническим нормам для питьевой воды. В шахтных колодцах при малой интенсивности водоотбора вода часто застаивается, приобретает затхлый запах. В открытый ствол колодца могут попадать посторонние предметы и он может загрязняться.
Шахтный колодец (рис. 5.5.2.1) состоит из оголовка 1, ствола 3, ограниченного боковыми стенками 4, водоприемника 5 и фильтра 6. Вокруг оголовка устраивается изоляционный пояс 2 из глины для предохранения от попадания поверхностных вод в колодец. Сверху пояс покрывается твердым покрытием 7. Дно колодца располагается в водоносном пласте 9 и может не доходить до водоупора 10. Вода в колодце устанавливается на уровне грунтовых вод 8. При этом колодец должен располагаться как можно дальше от туалетов, мест содержания животных, поглощающих ям, т.е. тех мест, где происходит проникновение загрязнений в грунтовые воды.
Рис. 5.5.2.1. Схематический разрез шахтного колодца
Шахтные колодцы роют на глубину до первого водоносного горизонта и в нем устраивают водоприемную часть. Если водоносный горизонт отсутствует, а вода содержится в тонких пластах песка, суглинках, супесях, то делают колодец с прониканием воды через стенки колодца и скапливанием ее на дне. Обычно сечение колодца принимается размером не менее 1×1 м. В качестве древесины для сруба используют дуб, вяз, ольху. Ствол крепят последовательно сверху вниз. На поверхности заготавливают венцы, подгоняют их и спускают на тросе в шахту. Колодец копают постепенно, на глубину одного венца во избежание обвалов стенок.
При устройстве колодцев из бетонных колец работы выполняют в следующем порядке. Отрывают котлован на глубину, равную высоте одного кольца, и свободно опускают кольцо на дно шурфа. Затем устанавливают на него второе кольцо и скрепляют их скобами. Углубляют дно и подкапывают породы под торцом кольца. Последнее под собственным весом постепенно опускается. Затем наращивают новое кольцо и повторяют описанные операции по копке ствола. Обычно используют кольца диаметром 1; 1,25,1,5 м.
Рис. 5.5.2.2. Трубчатый колодец:
1 – воронка, 2 – трубная колонна, 3 – дисковый груз, 4 – муфта с зажимом, 5 – ворот, 6 – соединительная муфта, 7 – проволочная часть фильтра, 8 – трубчатая часть фильтра, 9 – сетчатая часть фильтра
Породу из колодца извлекают с помощью бадьи на стальном тросе, который через блок, закрепленный на треноге, наматывается на лебедку. Лебедка должна иметь предохранительную стопорную защелку во избежание возможного раскручивания барабана.
Наиболее важный процесс сооружения шахтного колодца – обустройство его водоприемной части. Нужно иметь в виду, что при вскрытии водонасыщенных чистых песков, особенно плывунов, не удается добиться глубины слоя воды более 75 см. Большей глубины можно достичь только при связанных породах, т. е. супесях, глинистых песках, суглинках с прослойками песка. Поэтому в водоносных песках не следует чрезмерно извлекать песок и переуглублять колодец, так как после откачки воды в колодец будет интенсивно поступать вода с песком. Разрабатывать дно песчаного колодца нужно с принудительной откачкой воды бадьей или насосом.
При креплении стенок срубом возникают трудности устройства венцов в водосодержащих песках. В этом случае в шахту опускают короб из досок или бетонные кольца. При копке песка они заглубляются и создают хорошие условия для притока воды. По завершении выемки песка на необходимую глубину следует прекратить откачку воды и сразу же засыпать дно крупным песком слоем 20 см, а сверху галькой или щебнем слоем такой же толщины. Обязательное условие – тщательная изоляция шахты от попадания в нее посторонних предметов, дождя, снега и поверхностных вод, для чего вокруг колодца устраивается глинистый замок и делается люк с крышкой.
Ежегодно весной колодец тщательно осматривают и ремонтируют его поверхностные надстройки. Необходимо заполнить глиной просевшие вокруг него места, а сверху заасфальтировать или зацементировать. Колодец следует тщательно прокачать. Для этого измеряют объем содержащейся в нем воды и с помощью бадьи или насоса откачивают из него не менее двух объемов воды. Ежегодно следует проводить химический и бактериологический анализы воды. В случае необходимости по заключению санитарно-эпидемиологической станции колодец необходимо подвергать дезинфекционной обработке химическим патроном или другими средствами с последующей откачкой из него воды до полного удаления запаха.
Трубчатые колодцы (абиссинские) предназначены для получения воды в случаях, когда водоносный слой состоит из рыхлых зернистых пород (песок, слой песка с галькой) и в грунте отсутствуют каменные породы, а вода залегает на небольшой глубине. Для их сооружения не требуется бурить скважину, а надо забить фильтр в водосодержащие породы.
В свое время забивной колодец был предложен американцем Нортоном и пользовался большой популярностью для добывания воды из неглубоких скважин. Название свое он получил из-за широкого использования англичанами для снабжения своей армии водой во время войны Англии с Абиссинией в 1867–1868 гг.
Трубчатый колодец может быть изготовлен собственными силами. Он отличается доступностью в работе, возможностью установки в любом месте, в том числе под строением. Его подача зависит от породы, из которой он выкачивает воду, а также от насоса. Учитывая, что насос может подавать воду на высоту 20 м, трубчатый колодец практически сможет обеспечивать все хозяйственные нужды, в том числе полив растений на участке.