Гигиенические требования к устраиванию и эксплуатации главных сооружений водопровода из подземных источников водоснабжения

Водозабор подземных вод состоит из водоприемных сооружений, водоподъемных устройств в пределах отдельных водозаборов или центральной насосной станции I подъема и трубопроводов, которые соединяют водоприемные сооружения с насосной станцией, водоводами или резервуаром чистой воды (сборным резервуаром).

Водозабор из межпластовых подземных источников осуществляют с помощью артезианских, или буровых скважин. Будь скважина нарушает изоляцию между водовмещающими горизонтом и поверхностью земли и создает потенциальные условия для проникновения загрязнений в межпластовых источник. Через неправильное устраивание скважины может возникнуть гидравлическая связь между эксплуатируемым водоносным слоем и расположенными выше водовмещающими горизонтами (грунтовыми водами, верховодка), вода которых может быть эпидемически опасной и хуже по органолептичес-ким свойствам. Поэтому конструкция скважины имеет большое значение для сохранения качества межпластовые воды, предотвращения загрязнения водоносного слоя, обеспечения санитарной надежности водозабора.

Мягкие резервуары сохраняют воду. Для оборудования артезианской скважины в более толстые земли к межпластовые горизонту бурят цилиндровую вертикальную шахту диаметром от 50 до 600 мм, глубиной от 50-100 до 1500 м и больше. Для защиты от обвалов и изоляции от водоносных горизонтов, расположенных выше, стенки шахты закрепляют колонной металлических труб (как правило, стальных) длиной от 4-6 до 8-13 м, которые называются обсадными. Стыки между трубами герметизируют.

В зависимости от характера почвы при ударном способе бурения трубами одного диаметра можно углубиться на 30-50 м, при роторном - на 400-500 м. При большей глубине залегания водоносного горизонта достичь его колонной труб одного диаметра невозможно в результате трения между стенками труб и породой, которая создает сопротивление последующему бурение. Поэтому, продвигаясь вглубь, переходят на трубы меньшего диаметра. Их сначала опускают в середину уже установленных обсадных труб, а затем продолжают бурить. По завершении бурения лишние части обсадных труб вырезают и удаляют. Колонна приобретает телескопический вид. Для предупреждения загрязнения пространство, которое образуется между трубами (межтрубное пространство), заливают цементным раствором. Первую колонну обсадных труб, называемую кондуктором, используют для защиты устьевой части скважины от размыва и обрушения.

Для предупреждения загрязнения пространство, которое образуется между кондуктором и грунтовыми стенками шахты (затрубний пространство), цементируют под давлением с выдавливанием цементного раствора от "ботинка" обсадной трубы к поверхности земли. Вследствие этого вокруг кондуктора создается "цементный стакан".

Иногда для повышения надежности скважины вторую колонну обсадных труб не вырезают, а пространство между ней и кондуктором заполняют цементным раствором на всю высоту.

Колонна обсадных труб достигает верхнего уровня водоносного горизонта. Дальше в эту колонну опускают колонну труб меньшего диаметра, которой проходят весь водоносный горизонт и которую вдавливают (фрезеруют) в нижний водоупорный слой. По внутренней колонне труб с помощью штанг опускают фильтр, через который в скважину будет поступать вода. Фильтр являет собой трубу из перфорированной частью, которую для защиты скважины от проникновения частиц водовмещающей породы вращают металлической сеткой. Фильтр располагают так, чтобы его перфорированная часть находилась в толще водоносного горизонта. Нижний, глухой, конец фильтра вдавливают в водонепроницаемый слой. После установки фильтра внутреннюю колонну труб удаляют, пространство между фильтром и обсадной трубой герметизируют.

Рис. 6. Устройство артезианской скважины: а - схема: 1 - водоупорный пласт; 2 - водоносный слой; 3,4, 5 - колонны обсадных труб; 6 - изолирующий слой; 7 - плотнящий сальник; 8 - сверхфильтровой труба; 9 - рабочая часть фильтра;

10 - отстойник; 11 - пробка отстойника; бы - оголовок скважины: 1 - отверстие для измерения уровня воды (закрыто болтом), 2 - резиновые прокладки размером 3 мм; 3 - на резьбе; 4 - заливка цементом; 5 - к центробежному насосу; 6 - резиновая прокладка; 7 - средний фланец; 8 - чугунный фланец с резьбой; 9 - зачеканювання свинцом 15 мм; 10 - обсадная труба; 11 - металлический патрубок; 12 - подкладное металлическое кольцо

Схема водозаборной (артезианской) скважины приведена на рис. 6. В скважине выделяют три основных части: водоприемную - фильтр, водопроводную - ствол и верхнюю - устье. С целью предупреждения замерзания и для защиты от атмосферных осадков устье скважины оборудуют специальной подземной шахтой или наземным павильоном. Верхнюю колонну обсадных труб (кондуктор) выводят не меньше чем на 0,5 м над поверхностью земли или дном шахты, а вокруг делают асфальтовую или бетонную вымащивание с наклоном от скважины. Чтобы загрязнения не проникали через устье скважины, его герметически соединяют из оголовком с помощью фланцев с резиновыми прокладками.
Также необходимо обеспечить герметичность в месте вхождения всасывающей трубы насоса или другого водоподъемного сооружения. Оголовок должен быть доступный для обзора и иметь кран для отбора проб воды из артезианской скважины, то есть непосредственно из подземного источника.

При размещении скважины в шахте последняя должна быть защищенная от попадания у нее грунтовых вод путем гидроизояции бетонированностью или цементированием дна и стенок, а также от атмосферных осадков за счет герметических сдвоенных крышек на люках.

Если источником являются межпластовые напорные (артезианские) воды, то иногда давлению в водоносном горизонте достаточно для подъема воды на поверхность земли. Но чаще всего вода не достигает поверхности и находится в скважине на определенном уровне, называемом статическим. Отсюда воду откачивают насосами. При откачивании воды в водовмещающей породе вокруг скважины образуется зона сниженного давления, то есть зона депрессии. Давление снижается, так как вода, продвигаясь в водоносном горизонте, чувствует сопротивление со стороны породы водоносного горизонта, и часть напора тратится на преодоление этого сопротивления. Чем быстрее откачивают воду, тем быстрее снижается давление. При этом наиболее низким является давление в зоне, расположенной ближе к скважине. В результате откачивания уровень воды в скважине снижается относительно статического до тех пор, пока скорость откачивания не уравновешивает с поступлением воды через фильтр, расположенный в водоносном горизонте.

Наконец при постоянной скорости откачивания вода в скважине устанавливается на так называемом динамическом уровне. Чем быстрее откачивают воду, тем ниже относительно статического уровень динамический и больше площадь воронки депрессии.

25.05.2014