Колодцы. Строение колодцев

Если децентрализованные системы всё же создаются, то в качестве водозаборных сооружений используют шахтные или трубчатые колодцы, удалённые от местной канализации, выгребных ям, компостных куч и т.п. на расстояние 30—50 м.

Шахтные колодцы применяются при глубине залегания подземных вод до 10 м и могут сооружаться из дерева, кирпича, железобетонных колец. Существуют шахтные колодцы совершенные, несовершенные и совершенные с зумпфом, то есть подствольником (рис. 80).

РИС. 80. Колодцы. А. Шахтные колодцы: а — несовершенный (неполный); 6 — совершенный (полный); в — совершенный с зумпфом или шатром (1 — оголовок, 2 — глиняный замок, 3 — зумпф, 4 — шатр); г — схема шахтного колодца (1 — обратный фильтр, 2 — облицовка из железобетонных колец, 3 — электронасос, 4 — напорный трубопровод к потребителю, 5 — глиняный замок). Б. Виды бурового оборудования: а — ложковый бур с отгибами и сверлом; 6 — змеевиковый бур; в — буровое долото плоское; г — самодельное долото с лезвием из листовой стали (1 — заклёпка, 2 — вставное лезвие). В. Мелкотрубчатый колодец с водоразборной колонкой: 1 — пирамидальный наконечник; 2 — сетчатый фильтр; 3 — обсадные трубы. Г. Абиссинский трубчатый колодец; а — общий вид (1 — клапан, 2 — сетка); 6 — установка колодца без треноги (1 — хомут, 2 — блок, 3 — верёвка, 4 — баба, 5 — подбабок, 6 — труба, 7 — сетчатый фильтр).

В несовершенном колодце крепление шахты не достигает подстилающего пласта, который расположен ниже водоносного, и приток воды происходит и через дно, и через боковые стенки. Если крепление достигает водоупорного пласта (совершенный колодец) и опирается на него, приток воды возможен только через боковые стенки. Для увеличения запаса воды в колодце устраивается зумпф, то есть дополнительный резервуар, в подстилающей водоупорной породе. С этой же целью вместо зумпфа нижнюю часть ствола колодца можно делать в виде шатра. Зумпфы устраивают при высоте водоносного пласта 2—3 м, а шатры — при большей высоте.

Основные элементы колодцев — оголовок, ствол и водоприёмная часть. При выборе водоприёмной части необходимо учитывать баланс водоотбора и притока воды, иначе либо воды будет не хватать, либо вода будет застаиваться и загнивать.

Для индивидуального водозабора рекомендуется несовершенный колодец с притоком воды через гравийный фильтр, который устраивают из трёх слоёв щебня или гравия различной крупности. Толщина нижнего слоя, находящегося в контакте с водоносной породой, составляет 0,1 м, а двух вышележащих слоёв — до 0,15 м. При этом зёрна фильтрующего материала каждого верхнего слоя должны быть в 6—8 раз крупнее зёрен нижнего слоя. Оголовок колодца закрывается крышкой и должен возвышаться над землёй на 0,7—1 м.

Вокруг колодца устраивают глиняный замок шириной и глубиной 1 —1,5 м, поверх которого выполняют отмостку из гравия, щебня или асфальта с уклоном от колодца. Подачу воды из колодца можно производить либо с помощью ворота, либо с помощью плавающего электронасоса.

Трубчатые колодцы с санитарной точки зрения лучше шахтных, их устраивают при более глубоком залегании подземных вод (до 20—25 м). Подача воды здесь может производиться через водоразборную колонку с помощью электронасоса (плавающего, самовсасывающего или погружного). Промышленностью выпускаются насосы «Малыш» (Московский завод «Динамо»), «Кама» (Пермский электротехнический завод), «Урал» (Уральский завод гидравлических машин). На рис. 80В показана схема мелкотрубчатого колодца с водоразборной колонкой. Он представляет собой колонну труб, опущенных в скважину. Диаметры труб изменяются в зависимости от глубины опускания. Основная часть трубчатого колодца — фильтр, представляющий собой трубу с перфорированной — дырчатой или щелевой — частью и предназначенный для защиты колодца от попадания частиц грунта вместе с водой из водоносного слоя.

При благоприятных геологических условиях (породы сложены из рыхлых зернистых песков, смеси песка с галькой и др.) скважины для трубчатых колодцев выполняют с использованием простейшего бурильного оборудования. В этом случае возможно применение даже самодельного бурового оборудования, например, ложковых, змеевиковых и др. буров. Для проходки твёрдых пород можно применять буровые долота различных форм. Например, не очень твёрдые породы можно бурить плоским долотом, более твёрдые — двутавровым долотом или с Z-образным лезвием. На рис. ЗОБ представлены некоторые типы бурового оборудования.

При песчаных грунтах представляем интерес так называемый абиссинский трубчатый колодец (рис. 80Г). Главная часть такого колодца — наконечник из дырчатой газовой трубы (внутренним диаметром от 30 до 50 мм) вроде фильтра, снабжённый копьевидным утолщением, а внутри — клапаном в виде шарика.

В месте предполагаемого колодца устанавливают лёгкий металлический треножник, навинчивают наконечник на газовую трубу, на неё надевают бабу, которой загоняют трубу в землю. Подъём воды может быть осуществлён с помощью погружного насоса или эрлифта.

Возможна и упрощённая установка абиссинского колодца. На выбранном месте предварительно роют яму размером 0,8 х 0,8 х 1,0 м, затем, присоединив к фильтру трубу, надевают на неё бабу (25—30 кг). На расстоянии 1 м от фильтра болтами укрепляют стальной хомут, подбабок и второй хомут с двумя блоками. В центре ямы ставят подготовленную для забивки трубу, яму заполняют грунтом и утрамбовывают его, затем с помощью верёвки, поднимая и опуская бабу, забивают трубу. Забивку продолжают до тех пор, пока фильтр не погрузится в водоносный слой и уровень воды в трубе будет стоять на 0,5—1,0 м выше верхнего края фильтра. Для подъёма воды можно использовать и ручные поршневые насосы.

В колодцах необходимо обеззараживать воду с помощью хлор-патронов, которые подвешивают в колодце примерно на 0,5 м ниже уровня воды. Через пористые стенки активный хлор поступает в воду и обеспечивает её обеззараживание в течение 30—90 дней, что зависит от ёмкости хлор-патрона и объёма воды в колодце.

Воду из колодца можно подавать и в дом, обеспечив функционирование санитарных приборов. Но для этого необходимо устройство децентрализованной системы водоснабжения, принципиальная схема которой показана на рис. 80Б. Для подачи воды из шахтного колодца необходимы плавающий, а из трубчатого — погружной электронасос, водопроводная сеть. Конечно, использование насоса создаёт некоторые неудобства, так как от его эффективности, режима работы зависит и режим водопотребления. Чтобы ликвидировать неравномерности в водопотреблении, используют водорегулирующие ёмкости — с открытым водонапорным баком-аккумулятором или гидропневматическим баком.

Наиболее распространённой является система с открытым водонапорным баком, который устанавливают в специальном поддоне в вентилируемом и освещённом помещении с положительной температурой. На баке имеется крышка с вентиляционными отверстиями и фильтрами в них. К баку подводятся подающая и спускная трубы. Его оборудуют датчиком уровня, в качестве которого можно применить поплавковые реле уровня, электроконтактные манометры и беспоплавковые контактные датчики уровня.

Напорно-регулирующие баки небольшой вместимости, например, для одного усадебного одноквартирного или двухквартирного дома целесообразно размещать в верхних точках зданий. Насос в системе с открытым баком работает практически с постоянным напором, поэтому в таких системах экономично могут работать любые насосы. Основное преимущество системы с открытым баком — относительно постоянный напор и хорошее использование ёмкости бака, так как помимо хозяйственного регулирующего запаса в нём можно хранить и противопожарный запас. В то же время такая система имеет относительно высокую первоначальную стоимость, требует постоянного контроля за состоянием бака и периодических его опорожнений и чисток. Кроме того, открытый бак может устанавливаться только в повышенных местах для создания требуемого напора.

Более надёжны в санитарном отношении системы с гидропневматическим баком. Автоматические насосные установки с гидропневматическими баками следует размещать в подвалах, можно в заглублённых вентилируемых и утеплённых камерах, устраиваемых, например, в верхней части колодцев или непосредственно в колодцах. В местных системах водоснабжения можно применять установки с гидропневматическими баками ВУ-1,5-19; ВУ-45, серийно выпускаемыми заводом «Кургансельмаш».

Схемы местного водоснабжения с гидропневматическим баком и различными типами колодцев показаны на рис. 79В. При размещении установок в здании необходимо предусматривать звукоизоляцию и виброизоляцию под насосными агрегатами.