Виды инженерных сооружений водопроводных систем
В общем виде система водоснабжения включает водозаборные сооружения, насосные станции, сооружения водоподготовки, емкости для хранения и водоводы.
Водозаборные сооружения делятся на две группы: для забора подземных и для забора поверхностных вод. Сооружения первой группы в зависимости от характеристики источника воды подразделяются на водозаборные скважины и шахтные колодцы, горизонтальные и лучевые водозаборы, каптажи родников и комбинированные.
При устройстве водозаборной скважины выбор способа бурения зависит от гидрогеологических условий, ее глубины и диаметра. Для обсадных труб используются стальные муфтовые или электросварные трубы. При глубине скважин до 250 м допускается применение неметаллических труб с обязательной затрубной цементацией. Колонны обсадных труб должны быть телескопической конструкции с разницей между диаметрами предыдущей и последующей колонн не менее 50 мм. В зависимости от конкретных условий и вида устанавливаемого оборудования устье скважины может располагаться в подземной камере или в наземном павильоне.
Шахтные колодцы сооружают глубиной до 30 м для забора воды из неглубоко залегающих маломощных водоносных слоев. В качестве материала стен колодца используются бетон, железобетон (монолитный и сборный), кирпич, бутовый камень, дерево. В зависимости от мощности водоносного слоя забор воды осуществляется через дно и частично через стенки. Если водоносный слой — песчаный грунт, то на дне колодца и в стенках водоприемной части необходимо сделать обратный песчано-гравийный фильтр толщиной 0,4. . . 0,6 м или фильтр из пористого бетона.
Горизонтальные водозаборы устраивают на глубине до 8 м в безнапорных водоносных слоях. Они могут быть выполнены в виде каменно-щебеночной или трубчатой дрены, водосборной галереи или штольни. В каменно-щебеночной дрене прием воды идет через щебеночную призму размером от 30 X 30 до 50 X 50 см с обратным фильтром. Для трубчатых дрен используют керамические, асбестоцементные, железобетонные и пластиковые трубы диаметром не менее 150 мм с отверстиями в верхней части (нижняя часть — не более 1/3 высоты — без отверстий).
При сооружении водосборных галерей применяют сборный железобетон с щелевыми отверстиями или окнами с козырьками, устраивают обратный фильтр в водоприемной части. На трубчатых и галерейных водозаборах устраивают смотровые колодцы соответственно через 50. . . 75 м и 100. . . 150 м. Насосные станции горизонтальных водозаборов обычно совмещаются с водосборным колодцем.
Лучевые водозаборы сооружают в водоносных пластах мощностью до 20 м, кровля которых расположена на глубине 15. . . 20 м от поверхности земли. Лучевой водозабор представляет собой шахтный колодец с радиально расположенными трубчатыми дренами. Их выполняют из перфорированных или щелевых стальных труб со скважностью не более 20%, проложенных способом продавливания из колодца. При длине лучей меньше 30 м угол между ними делают не менее 30°, при длине 60 м и более принимают телескопическую конструкцию с уменьшением диаметра труб по длине луча.
Каптажные устройства представляют собой неглубокие водосборные камеры (опускные колодцы), предназначенные для захвата воды из родников. Забор воды осуществляется через отверстие в стене или дно камеры. При каптаже в трещиноватых скальных породах прием воды осуществляется без фильтра. В остальных грунтах необходимо устройство многослойного обратного фильтра.
Водозаборные сооружения для приема воды из поверхностных источников классифицируются по ряду признаков: по типу водоема (речные, озерные, морские и водохранилища); продолжительности эксплуатации (постоянные и временные); назначению (хозяйственно-питьевые, технические, ирригационные и др.); месту расположения водоприемника (береговые, русловые, ковшовые, плавучие и пр.); степени стационарности; производительности; конструктивным и технологическим особенностям и др.
Рис. 1.2. Сооружения для забора поверхностных вод
Водозаборные сооружения берегового типа применяют при наличии относительно крутого берега и достаточных глубин, обеспечивающих забор воды. Такие водозаборы бывают двух типов: (рис. 1.2, а, II). Первые применяются при глубинах у берега, достаточных для нормального забора воды (водозаборы малой производительности), вторые — при малой высоте всасывания насосов (водозаборы средней производительности). Колодцы водозаборов берегового типа оборудуются решетками на входных окнах в приемную камеру и сетками с мелкими ячейками — на входных окнах во всасывающую камеру, что обеспечивает механическую очистку воды.
Водозаборные сооружения руслового типа (рис. 1.2,6) используются при амплитуде колебания уровня воды в источнике до 6 м и отсутствии у берега глубин, достаточных для забора воды. Такие водозаборы состоят из оголовков, самотечных водоводов, береговых колодцев (водоприемных ковшей) и насосных станций. Оголовки бывают деревянные (свайные или ряжевые), бетонные или железобетонные. Водоводы (минимум два) обычно изготавливаются из стальных труб. Для уменьшения заглубления применяют сифонные водоводы. Водоприемный ковш — это искусственно созданный залив, который способствует снижению действия донного льда, уменьшению количества мути и взвеси в воде, тем самым улучшая условия водозабора (рис. 1.2, в)