|
Лучевой водозабор представляет
собой вертикальный водосборный колодец (шахту), объединяющий горизонтальные
скважины, находящиеся в водоносном пласте, которые радиально расходятся в
виде лучей ().
Первый лучевой водозабор был построен в Англии в 30-х
годах этого столетия. В дальнейшем они получили широкое распространение во
многих странах мира, в том числе и в нашей стране.
Этот тип водозабора устраивают как в маломощных пластах
(до 5 м), так и в пластах мощностью до 20 м, кровля которых находится на глубине до 15—20 м от поверхности земли.
В зависимости от условий расположения лучевые водозаборы
бывают различных типов ( VII.26):
подрусловой — под дном реки (с шахтой на берегу или в
русле);
береговой — при расположении лучевого водозабора на берегу
недалеко от реки;
комбинированный — когда водозабор находится на берегу
реки, а лучевые фильтры — как в береговой зоне, так и под руслом;
водораздельный — при расположении лучевого водозабора
вдали от источников питания.
В зависимости от способа устройства сборного колодца и расположения
лучей в водоносном пласте они подразделяются на водозаборы с горизонтальными,
наклонными восходящими и нисходящими и многоярусными скважинами. Они могут
быть комбинированными, если предусматривается устройство как наклонных лучей-
скважин, так и горизонтальных.
Многоярусные водозаборы могут устраиваться в неоднородных
(в вертикальной плоскости) водоносных пластах, а также в случае, если один
ярус лучевых фильтров не обеспечивает необходимой производительности.
Приемный колодец, расположенный в центральной части
водозабора, предназначен не только для приема воды и установки
соответствующего насосного оборудования, но и для проведения работ по
устройству лучей- скважин. Обычно колодец устраивается опускным способом, в
особо тяжелых условиях — кессонным способом. Его высота зависит от глубины
залегания водоупорного пласта, а также от глубины заложения лучей. В
зависимости от условий эксплуатации водозабора лучи-скважины могут быть с
затопленными устьями или со свободным изливом воды из них в колодец. Верх
колодца должен иметь более высокую отметку, чем отметка максимального уровня
воды в источнике. Внутренний диаметр колодца принимается в пределах 1,5—6 м в
зависимости от оборудования для устройства лучей, условий эксплуатации.
Колодцы выполняют из сборного и монолитного железобетона, а при малых
диаметрах возможно использование стальных труб.
Число лучевых скважин, их длина, направление, глубина
расположения назначаются в зависимости от гидрологических, строительных,
инженерных и эксплуатационных условий.
Существуют различные способы устройства горизонтальных
скважин-лучей. Для болыпинствва этих способов используется метод
продавливания отдельных звеньев труб с помощью домкратов, устанавливаемых в
шахте. По мере заглубления звенья наращиваются. Для облегчения проходки грунт
из забойной зоны частично удаляют.
При производстве работ на конце первой секции
устанавливают направляющую буровую головку конструкции А. Г. Разумова (
VII.27), которая, двигаясь вперед, захватывает специальными шламозаборными
отверстиями разжиженный грунт из водоносного пласта. Отличительной чертой
головки является большая шла- мозахватная способность. Острые кромки
шламозабор- ного отверстия врезаются в грунт, кторый вместе с водой по
специальной трубе стекает в шахтный колодец строящегося водозабора. Другой
тип буровой головки того же автора ( VII.28) использует свойство грунта
терять устойчивость и течь под воздействием вибрации. В конце обтекаемого
стального насадка вмонтирован заостренный наконечник, на который передает
удары управляемая из шахтного колодца штанга.
Помимо указанных существуют и другие способы проходки
горизонтальных скважин.
Учитывая методы производства работ по прокладке дрен, не
рекомендуется устройство лучевых водозаборов в водоносных грунтах из крупного
галечника, с вкраплениями валунов или подверженных интенсивной кольматации.
Длина вдавливаемых звеньев, определяемая размерами
шахты-колодца, принимается равной 1—2,5 м. Диаметр вдавливаемых труб
составляет 50—300 мм, а полная длина луча — 5—80 м. Подъем воды из колодцев
лучевых водозаборов осуществляют горизонтальными или вертикальными насосами,
а также возможно использование вакуумных систем с подключением вакуум-насосов
к устьям горизонтальных скважин, что особенно важно для водозаборов,
работающих в грунтах с низкой водоотдачей, и в маловодообильных пластах.
схема лучевого водозабора, расположенного на берегу реки.
Он состоит из бетонного шахтного колодца и системы горизонтальных скважин.
Оптимальное число лучей, по фильтрационным соображениям, принимается равным
от 3 до 7. При выборе основных параметров лучевого водозабора необходимо
учитывать, что его производительность непропорциональна увеличению длины
лучей Увеличение приводит к росту гидравлических сопротивлений, уменьшающих
производительность водозабора. Однако взаимовлияние лучей с ростом их длины
уменьшается. Изменение диаметра лучевых дрен и наружного диаметра
водосборного колодца оказывает меньшее влияние на производительность
водозабора, чем изменение длины, числа и заглубления дрен.
Для берегового лучевого водозабора ( VII 30, а) величина
Rn принимается бесконечно большой, забор подрусловых вод в этом случае не
производится, а величина l/Rn в формуле (VII 3) равняется нулю.
|
