ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
HORIZONTAL COMBINED INTAKE STRUCTURE

Изобретение относится к гидротехническому строительству, точнее к водозаборным сооружениям, и может быть использовано для забора воды из подземных источников при неглубоких залеганиях грунтовых вод в прибрежных зонах малых рек.
Известен горизонтальный трубчатый водозабор [1], содержащий водоприемную трубу с дренажными отверстиями (круглыми или щелевыми) и обсыпкой фильтрирующей в два-три слоя из песчано-гравелистого материала, и водосборный колодец. Основными недостатками данного технического решения являются: низкая эффективность работы, сложность изготовления фильтрующей обсыпки и потребность большого количества каменного материала.
Относительно близким техническим решением является горизонтальный подземный водозабор комбинированной конструкции, содержащий водоприемный лоток с дренажными устройствами и дополнительными водосборными линиями из габионных тюфяков, выполненных из легких фашин, дренажных труб и геосетки [2]. Основным недостатком данного технического решения является повышенная трудоемкость изготовления конструкции, которая требует сбор большого количества природного материала - созревшего камыша (из чего изготавливаются фашины), что не везде достаточно.
Цель изобретения - снижения трудоемкости строительства.
Указанная цель достигается тем, что в горизонтальном водозаборном сооружении, содержащем водоприемный лоток с дренажными устройствами из габионных тюфяков и дополнительными водосборными линиями, в габионных тюфяках, расположенных рядами сверху водоприемного лотка, дренирующий заполнитель выполнен из нескольких слоев геомат и двух ниток перфорированных труб, уложенных послойно и завернутых в габионную сетку с приданием призматической формы тюфяку, а в качестве дополнительных линий, расположенных с двух сторон перпендикулярно к лотку и с уклоном к нему на определенном расстоянии друг от друга, уложены трубчатые дренажи, состоящие из перфорированных труб с ребрами жесткости и геомат, обмотанных вокруг труб в два-три слоя, при этом трубчатые дренажи с ребрами жесткости и слоями геомат завернуты в сетчатую оболочку и входят в водоприемный лоток поверху его стен.
На фиг. 1. изображено продольное сечение по оси водоприемного лотка горизонтального водозаборного сооружения; на фиг. 2 - план основной части сооружения; на фиг. 3 - поперечное сечение водосборного лотка по линии продольных осей дополнительных линий из трубчатых дренажей; на фиг. 4 - габионный тюфяк; на фиг. 5 - дренажная труба с кольцами (ребрами) жесткости; на фиг. 6 - геомат.
Горизонтальное водозаборное сооружение состоит из водоприемного лотка 1 с металлической решеткой 2, устроенной поверху лотка, габионных тюфяков 3 с дренажными устройствами, выполненных из геомат 4 и перфорированных труб 5, уложенных послойно и завернутых в габионную сетку. Сверху габионных тюфяков 3 предусмотрен слой щебня 6. С двух сторон перпендикулярно к лотку 1 на определенном расстоянии друг от друга устроены дополнительные водосборные линии 7 из трубчатых дренажей 8, состоящих из перфорированных труб 9 с ребрами жесткости 10 и геомат 11, обмотанных в два-три слоя вокруг труб между ребрами жесткости 10, и сетчатой оболочки из габионных сеток 12. В местах соприкосновения концевых частей каждой линии 7 из трубчатых дренажей 8 через верх лотка предусмотрены короткие каналы 13, входящие с уклоном во внутрь лотка 1. В конце водоприемного лотка 1 устроен водосборный колодец 14, оборудованный водозаборным (всасывающим) трубопроводом 15.
Горизонтальное водозаборное сооружение комбинированной конструкции строится следующим образом.
Вначале по размерам габионных тюфяков 3 нарезают необходимое количество кусков геомат 4, перфорированных труб 5 и габионных сеток. Затем по размерам дренажных труб 8 нарезают перфорированные трубы 9 и габионные сетки 12, и с учетом устройства ребер жесткости 10 нарезают геоматы 11. При этом дренажные перфорированные трубы 9 используются из полимерных материалов, а ребра жесткости 10 из плотной полосовой резины. Далее в водоносном слое грунта, с небольшой глубиной залегания уровня грунтовых вод, разрабатывают основную траншею под водоприемный лоток 1 и вспомогательные траншеи под дополнительные водосборные линии 7 из дренажных труб 8, а также - котлован под водосборный колодец 14. После планируют основания лотка 1 и дно котлована под водосборный колодец 14, При этом уклон основной траншеи под лоток 1 в сторону колодца 14, обеспечивающий эффективный прием и отвод профильтровавшей воды, составляет 0,01…0,015. А уклоны траншей дополнительных водосборных линий 7 в сторону лотка 1 составляют 0,01…0,025. Затем одновременно строят водосборный колодец 14 и лоток 1 из бетона, железобетона или другого безопасного материала. Водоприемный лоток 1 может быть выполнен из железобетона, металла или полимерного материала с сегментным или параболическим сечением. После набора необходимой прочности материалов колодца 14 и лотка 1, сверху лотка 1 устраивают арматурные решетки 2 (А1 о 14-16 мм) с ячейками 10×10 см или 10×20 см. Затем, траншею вокруг лотка 1 до верха засыпают местным грунтом, а сверху лотка 1 перпендикулярно к нему в местах входа дополнительных линий 7 устраивают короткие каналы с входом во внутрь лотка 1. После чего в намеченных местах дополнительных линий 7 планируют траншеи, по дну траншеи раскладывают сетчатую оболочку 12 (габионную сетку), сверху которой укладывают перфорированные трубы 9 с надетыми кольцами жесткости 10 (на определенном расстоянии друг от друга), между которыми плотно наматывают куски геомат 11. Вокруг дренажных труб 9 с намотанными геоматами 11 и кольцами жесткости 10 по окружности плотно натягивают сетчатую оболочку 12 и прикрепляют к кольцам (ребрам) жесткости 10. При этом концевые части дренажных труб 9 проходят поверху лотка 1 в короткие каналы 13, входящие в лоток 1. После чего над лотком 1 по всей длине сверху арматурных решеток 2 укладывают продольные ряды габионных тюфяков 3, так чтобы перфорированные трубы 5 (рядом лежащих тюфяков), соответственно входили друг в друга по линии уклона и течения воды. Сверху тюфяков 3 укладывают слой щебня, толщиной 10-15 см для предотвращения заиления (илистыми частицами) габионных тюфяков. Габионные тюфяки 3 могут иметь следующие размеры: 30×20×120 см, 35×25×150 см, 40×30×200 см и другие. Перфорированные трубы 5 для габионных тюфяков имеют диаметр 3- 5 см, а дренажные трубы 9 для дополнительных линий - 16-20 см. В качестве геомат для тюфяков 3 и дренажных труб 8 наиболее подходит «Геомат СМТ 400», толщиной 3-5 мм. В водосборном колодце 14 монтируют всасывающий трубопровод 15, так чтобы входная часть патрубка находилась выше дна не менее 30 см. В конце верхние части траншей (не заполненные части) над лотком 1 и дополнительных линий 7 заполняют местным (ранее вынутым) грунтом. После завершения строительства территорию вокруг водозаборного сооружения планируют и обустраивают, чтобы поверхностный сток воды не проникал ни в траншеи, ни в колодец 14.
Горизонтальное водозаборное сооружение комбинированной конструкции работает следующим образом.
В безнапорном водоносном слое грунта из-за того, что уровень грунтовых вод находится выше под действием гравитационных сил, вода самотеком поступает к габионным тюфякам 3 и дренажным трубам 8 обладающими хорошими водоприемными (дренирующими) свойствами. В габионных тюфяках 3, где вода проникает через водоприемные отверстия в дренажные перфорированные трубы 5, обеспечивающие (из-за уклона) транспортирование и попадание воды в водоприемный лоток 1 и в водосборный колодец 9. В дренажных трубах 8 дополнительных линий 7 из-за хорошей водопроницаемости геомат 11 грунтовая вода свободно поступает в трубы 9, которые далее транспортируют (из-за высокого уклона) до лотка 1 и через него в колодец 14. Геоматы 4 и 11, используемые, соответственно в габионных тюфяках 3 и дренажных трубах 8 являются хорошим дренирующим материалом, который сохраняет свои свойства в долгие годы до 25 лет и более. Полимерные материалы из чего сделаны геоматы являются экологически безопасными материалами, которые не вносят помех в природную среду. Слой щебня 6, предусмотренный сверху габионных тюфяков 3 обеспечивает предотвращение возможного заиления и засорения их илистыми и мелкими песчаными частицами. Наиболее эффективно работает водоприемный лоток 1 с сегментным или параболическим сечением. Для обеспечения эффективной работы сооружения из водосборного колодца необходимо обеспечить непрерывный забор воды через всасывающий трубопровод 10 стационарной насосной станции или одиночного мощного вертикального насоса.
Горизонтальное водозаборное сооружение комбинированной конструкциии, наиболее эффективно может быть использовано в мелиоративных целях для отбора воды из пойменных и прибрежных водоносных грунтовых массивов малых рек с глубиной залегания уровня грунтовых вод до 5 м, гидравлически связанных с открытыми водными потоками рек. Рекомендуется его использовать для забора воды в оросительные системы прибрежных земель предгорных зон.
Источник информации:
1. Абрамов И.Н. Водоснабжение. -М.: 1982 г. - с. 191-194.
2. Патент РФ №2513183 МПК Е02В 3/06. Подземный горизонтальный водозабор комбинированной конструкции / Курбанов CO., Сохов А.А., Апажев А.К. Опубл.: 20.04.2014 Бюл. №11.