Походження, умови залягання i формування підземних вод

Підземні води утворюються внаслідок проникнення углиб землі атмосферних опадів i поверхневих вод, а також конденсації водяної пари з атмосфери. Вони знаходяться в порожнечах усередині гірських порід. Порожнечі можуть мати форму nip (у пісках, супісках, суглинках, глинах) або тріщин i навіть цілих печер (у вапняках, пісковиках та в інших гірських породах). Підземні води, заповнюючи всі пори тих або інших порід, утворюють так звані водоносні пласти. У тріщинах i печерах вони протікають у вигляді підземних потоків. Водоносний пласт підстилає водотривкий пласт, називаний іноді водотривким ложем, або просто водоупором. Пласти породи, що перекривають водоносний пласт, називаються його покрівлею.

Безнапірні підземні води насичують водоносний пласт не на всю його товщину, а мають вільну поверхню, що має назву дзеркалом ґрунтових вод. Рівень води в колодязях, опущених в такий пласт, встановлюється на тій же відмітці, на якій вода була зустрінута при розкритті пласта. Тиск над вільною поверхнею ґрунтових вод, тобто на їх дзеркалі, рівний атмосферному.

Потужність водоносного пласта визначається шаром водомісткої породи від водоупору до дзеркала ґрунтових вод.

Осадки

Підземні води, які насичують повністю водоносний пласт, покриті зверху водонепроникними ґрунтами i мають п'єзометричний тиск, називаються напірними або міжпластовими. Напірні води характеризуються підйомом рівня води в колодязях вище за відмітку, на якій вода відзначена при влаштуванні колодязя. Тиск під покрівлею напірного пласта більший за атмосферний.

Рис. 4.1 - Схема залягання підземних вод: 1 - верховодка; 2 - ґрунтові води; 3 - низхідне джерело; 4 - річка; 5 - висхідне джерело; 6 - артезіанські води; 7 - водотривкі породи; 8 - водопроникні ґрунти; 9 - міжпластові безнапірні води

У місцях виходу водоносних пластів на поверхню землі утворюються джерела або ключ. У верхніх шарах ґрунту іноді зустрічаються води, звичайно називані верховодкою, які характеризуються непостійністю i невизначеністю залягання.

Підземні води, як правило, прозорі й безбарвні, але часто сильно мінералізовані, мають підвищену жорсткість, значний вміст фтору, заліза i т.п. Артезіанські води, перекриті зверху водонепроникними породами, захищені від надходження проникаючих з поверхні землі забруднених стоків i тому мають високі санітарні якості. Такі ж якості мають i джерельні води. Разом з тим підземні води часто сильно мінералізовані, тобто містять велику кількість розчинених солей.

4.1.3. Споруди для приймання води з природних джерел. Водозабірні споруди з підземних джерел.

Вживані в практиці водопостачання типи споруд для отримання підземних вод можна підрозділити на такі типи: трубчасті колодязі; шахтні колодязі; горизонтальні водозбори; променеві водозбори; споруди для каптажу джерел.

Використовуваний тип водозабірних споруд залежить від глибини залягання i потужності водоносного пласта, умов залягання (характеру ґрунтів, наявності, тиску в пласті i т.п.).

Трубчасті колодязі (рис. 4.2) споруджують шляхом буріння в землі вертикальних циліндрових каналів - свердловин. У більшості порід стінки свердловин укріплюють обсадними трубами (сталевими, азбестоцементними, поліетиленовими), що створюють трубчастий колодязь. У межах водоносного горизонту для можливості при йому води з ґрунту колодязь виконують з перфорованих труб, обладнаних спеціальним фільтром.

Трубчасті колодязі застосовують при глибокому заляганні водоносних пластів i їх значній потужності. Характерною особливістю трубчастих колодязів є малий діаметр i відносно велика довжина водозабірної частини колодязя. Трубчасті колодязі використовують для отримання підземних вод як безнапірних, так і напірних. Колодязь може бути доведений до підстилаючого водотривкого пласта - досконалий колодязь або закінчуватися в товщі найводоноснішого пласта - недосконалий колодязь. Для водопостачання крупних об'єктів споруджують декілька трубчастих колодязів, що об'єднуються в загальну систему водозбірних споруд.

У трубчастому колодязі розрізняють такі елементи (рис. 4.3):

- водоприймальну частину (фільтр), яка служить для прийому води з водоносного горизонту;

- стовбур (або водопідіймальна частина), тобто глуху частину свердловини, по якій підіймається вода;

- гирло, вихідна частина колодязя, відповідним чином обладнана; вона розташовується в колодязі або спеціальному павільйоні.

При значній глибині залягання водоносних порід досягти їх однією обсадною трубою не вдається, зважаючи на значне зростання опору при зануренні обсадних труб. Ході послідовно використовують обсадні труби діаметра, що поступово зменшується. У цих умовах колодязь набуває телескопічного вигляду (рис. 4.4). Верхня частина колони обсадних труб повинна виступати над підлогою павільйону або заглибленої камери, де розташовується гирло свердловини, не менше між на 0,5 м. При цьому габарити павільйону в плані при висоті не менше 2,5 м повинні бути достатніми для розміщення електрообладнання i контрольно-вимірювальних приладів. Оголовок свердловини повинен мати герметизації, що виключає проникнення в міжтрубний простір забруднень.

Рівень води в колодязі за відсутністю з нього водовідбору називається статичним. Для безнапірних підземних вод він відповідає рівню води у водоносному пласті.

Для напірних підземних вод статичний рівень в колодязі вище за рівень води водоносного горизонту в даному місці, оскільки вода знаходиться у водоносному горизонті під тиском. При постійному відбиранні води з колодязя статичний рівень в ньому починає знижуватися i через деякий час встановлюється на певному горизонті, називаному динамічним. Чим інтенсивніше водовідбір, тим нижче встановлюється динамічний рівень. Після припинення відкачування вода в колодязі знову піднімається до статичного рівня.

Шахтні колодязі (рис. 4.5) виконують 3 бетону, залізобетону, цегли, буту і дерева. Вони застосовуються для прийому безнапірних вод, при відносно невеликій глибині їх залягання (приблизно до 40 м). Найчастіше шахтні колодязі не доводяться до водоупору (колодязі недосконалого типу). Тоді вони приймають воду в основному через днище i частково через отвори в стінках. Шахтні колодязі мають значну площу поперечного перетину i малу довжину вертикальної частини. На дні шахтних колодязів для запобігання попаданню в них частинок ґрунту укладають піщано-гравійний фільтр. У крупних системах водопостачання для прийому необхідних кількостей води звичайно влаштовують не один, а декілька шахтних колодязів.

Горизонтальні водозбори (рис. 4.6) споруджують при невеликій глибині залягання водоносного пласта (до 5-7 м) i малій його потужності. Вони є дренажними трубами або галереями, що укладаються в межах водоносного пласта, перпендикулярно до напряму ґрунтового потоку. Навколо дренажних труб або галерей укладають гравієві фільтри. Вода, що поступає з ґрунту в дренажні труби або галереї, відводиться по них в збірний колодязь (резервуар), звідки відкачується насосами. На водозбірних лініях через кожні 25 м встановлюють оглядові колодязі.

Променевий водозабір (рис. 4.7) є водоприймальною спорудою з горизонтальними трубчастими дренами, розташованими в межах водоносних порід i радіально приєднаними до збірного шахтного колодязя. Дрени можуть розташовуватися як уздовж берега річки (у водонасичених ґрунтах), так i під самим її руслом. Променеві дрени виконують з перфорованих сталевих труб i встановлюють способом продавлювання з шахтного колодязя.

Ключі (джерела) підрозділяють на дві групи: висхідні й низхідні. Висхідні ключі утворюються при проникненні в поверхневі шари ґрунту розташованих нижче напірних вод в результаті порушення міцності перекриваючих їх водонепроникних порід. Нисхідні ключі утворюються в результаті виклинювання на поверхню землі безнапірних водоносних пластів, що покояться на водонепроникних породах. Споруди для прийому джерельних вод одержали назву каптажних споруд, а процес збору джерельної води - каптажу джерел (ключів).

Для каптажу вucxiднa ключів (рис. 4.8, а) водоприймальні споруди виконують у вигляді резервуара або шахти, які споруджують над місцем найбільш інтенсивного виходу джерельної води. У тому випадку, коли корінні породи, через які поступає джерельна вода, покриті невеликим шаром наносного ґрунту, його видаляють. Коли корінні породи представлені щільними тріщинуватими утвореннями, їх поверхня повинна бути розчищена i, якщо спостерігається винесення частинок піску, перекрита шаром гравію. Якщо вода виходить з піщано-гравійних порід, для каптажної споруди обов'язковим є влаштування зворотного гравіного фільтру.

Каптаж низхідних ключів (рис. 4.8, б) здійснюють шляхом влаштування водоприймальних камер, що розташовуються в місці найбільш інтенсивного виходу джерельної води. Іноді для повнішого захоплення води влаштовують споруди у вигляді перемичок, підпірних стінок i т.п. перпендикулярно до основного напряму руху води для її перехоплення i передачі до приймальної камери. Іноді уздовж цих перемичок укладають горизонтальні водозбірні труби або галереї, які збирають воду i тим полегшують її передачу до приймальної камери.

Дата добавления: 2014-01-07