Закрытые инфильтрационные сооружения

В качестве закрытых инфильтрационных сооружений, служащих для искусственного восполнения запасов подземных вод, используют вертикальные сооружения – скважины, шахтные колодцы, шурфы и горизонтальные закрытые сооружения – трубчатые дрены, галереи и штольни.

Климатических ограничений для искусственного восполнения запасов подземных вод способом внутригрунтовой инфильтрации с помощью закрытых сооружений практически нет. Они с успехом могут применяться для восполнения, увеличения или создания запасов подземных вод в водоносных пластах, непосредственно выходящих на поверхность, в тех же условиях, что и открытые инфильтрационные сооружения, а также в межпластовых горизонтах, для которых способы поверхностной инфильтрации неприемлемы.

Чаще всего применяют вертикальные закрытые инфильтрационные сооружения в виде трубчатых колодцев. Реже для этих целей устраивают шахтные колодцы и шурфы, и совсем редко – горизонтальные сооружения, что объясняется сложностью их устройства на значительных глубинах, а также отсутствием эффективных методов восстановления их производительности и несовершенством их конструкции.

Трубчатые колодцы-скважины в системах искусственного пополнения запасов подземных вод по назначению и условиям эксплуатации можно подразделить на три типа: поглощающие, дренажнопоглощающие и двойного назначения.

Поглощающие трубчатые колодцы подают воду непосредственно в эксплуатационный пласт и могут работать как в режиме самопоглощения при самотечной подаче воды, так и в режиме принудительной закачки. Сооружают их, как правило, большого диаметра с установкой фильтров из антикоррозионных материалов и устройством гравийной обсыпки (рис. а).

Дренажнопоглощающие трубчатые колодцы принимают воду верхнего водоносного горизонта и подают ее в нижний предназначенный для эксплуатации водоносный пласт. Эти колодцы оборудуются фильтрами на оба горизонта (рис. б). Для улучшения перетока воды из одного горизонта в другой гравийная обсыпка может устраиваться не только в местах установки фильтров, но и в пределах водонепроницаемой прослойки.

Колодцы двойного назначения работают как поглощающие и как водозаборные. Используют их обычно в системах водоснабжения требующих дублирования источников водоснабжения или при больших колебаниях подземных вод по сезонам года, например, в системах водоснабжения, использующих в качестве источника водоснабжения периодически работающие мелиоративные каналы. В летнее время вода для водоснабжения забирается из канала и в это же время колодцами двойного назначения восполняются запасы подземных вод, которые в зимнее время, на период опорожнения канала, используют как источники водоснабжения.

Конструкции поглощающих и дренажнопоглощающих колодцев:

а – поглощающий колодец; б – дренажнопоглощающий колодец;

1 – пробка; 2 – отстойник; 3 – фильтр; 4 – гравийная обсыпка; 5 – эксплуатационная колонна; 6 – кондуктор; 7 – затрубный тампонаж; 8 – затрубный пьезометр; 9 – наблюдательный колодец; 10 – эксплуатируемый водоносный пласт.

Эксплуатировать трубчатые колодцы систем искусственного восполнения запасов подземных вод, как и инфильтрационные бассейны, можно в двух режимах: с постоянной подачей воды в колодец и с постоянным напором воды, подаваемой в колодец. На практике поглощающие колодцы обычно эксплуатируют в режиме постоянного расхода, а дренажнопоглощающие колодцы – в режиме постоянного напора.

Рассчитывают поглощающие колодцы по тем же формулам, что и колодцы, принимающие воду из водоносного пласта, но при этом учитывают, что положение динамического уровня воды в колодце будет выше его статического горизонта, а кривая влияния имеет форму, обратную кривой депрессии обычного трубчатого колодца (рис.).

Расчетные схемы поглощающих трубчатых колодцев подающих воду:

а –в безнапорный водоносный пласт; б – в напорный водоносный пласт.

Знак (–) в числителе показывает, что в данном случае вода движется от колодца, а не к колодцу.