Горизонтальные водоприемники применяют при малой глубине залегания водоносного горизонт и относительно небольшой его мощности. Они представляют собой водосборную траншею или галерею, оборудованные для приема воды из водоносного пласта и отвода ее к водозаборным устройствам. Эти водоприемники состоят из водоприемной и водоотводящей частей (проходящих с уклоном), смотровых и вентиляционных колодцев. Горизонтальные водоприемники эффективны в том случае, если имеется необходимость перехватить широкий поток подземных вод из малого по мощности водоносного горизонта (например, при использовании подземных вод аллювиальных отложений в речной долине).
Трубчатые водоприемники применяются при глубине залегания водоносного горизонта 4–5 м. В основании траншея, заполняется фильтрующимся материалом, на который укладывают дренажные трубы (керамические, гончарные, асбестоцементные, бетонные и железобетонные). Для оборудования трубчатых водосборов в очень мелких песках применяется специальная обсыпка.
Водосборные галереи являются капитальными инженерными сооружениями и устраивают их открытым способом: вначале разрабатывают траншею, а затем на ее дне возводят галерею. Поперечное сечение может быть круглым, прямоугольным или овоидальным; галерея обычно обделывается сборными железобетонными элементами. Использование галерей ограничено глубинами 6–8 м, т.к. при большей глубине усложняется производство работ и возрастает их стоимость.
Штольни используются при больших глубинах, причем последние не лимитируются. Проходка их, в отличие от галерей, осуществляется подземным способом (тоннельным). Фильтрационные элементы могут быть уложены только в пределах обделки.
Кяризы оригинальные сооружения, оборудуемые в мелководных полупустынных областях Средней Азии и Закавказья. Кяриз - это штольня небольшого поперечного сечения, высотой примерно 1 м, шириной 0.5 м и большой длины; вода из них самотеком выводится на поверхность земли из сравнительно глубоких водоносных горизонтов. С помощью кяризов часто удавалось получить достаточное количество воды из трещиноватых глин и глинистых отложений с небольшими песчаными прослоями. Кяриз состоит из ряда шахтных колодцев, соединенных подземным способом в штольни; колодцы служат для подъема породы при проходке штольни и в качестве вентиляционного устройства. Глубина колодцев часто достигает 50 м, расстояние между ними 5–50 м.
При строительстве горизонтальных водозаборов особое внимание надо обращать на выбор уклона потока к водоприемному сооружению. Уклоны надо трассировать так, чтобы скорости движения по направлению к резервуару возрастали и, тем самым исключалось заиление водосбора наносами. Уклоны подсчитывают гидравлическим методом. Для ориентировочных расчетом горизонтальных водоприемников уклоны потоков воды для для трубчатых водоприемников можно принимать равными 0,002, а для галерейных – 0,005.
Лучевые водозаборы в России применяются сравнительно редко. В последние горы получили распространение малые лучевые водозаборы с малой длиной лучей – горизонтальных скважин. Лучевые водозаборы наиболее целесообразно использовать в водоносных пластах, кровля которых залегает на глубине не более 15 - 20 м, и при их небольшой мощности (в пределах 5 – 20 м). Эффективны они для отбора воды под руслом реки или водохранилища, а также из неоднородных в разрезе водоносных пластов; при этом лучи устанавливаются в хорошо проницаемых зонах разреза.
В состав лучевых водозаборов входят водосборный колодец (шахта), водоприемные лучи (горизонтальные скважины) и насосная установка. Вода отбирается горизонтальными скважинами, пройденными радиально из шахтного колодца, и самотеком поступает в шахту. Из водосборного насоса насосом откачивается на поверхность.
Устройство горизонтальные скважины по способу Раннея (США) основано на продавливании в рыхлые песчано-гравелистые породы фильтровых труб домкратом из шахтного колодца. По способу Фельмана (Швейцария) сначала из шахты продавливают обсадные трубы. По окончании проходки лучевой скважины в в обсадную трубу вводят фильтровую трубу. Затем из лучевой скважины обсадную трубу извлекают и используют ее для проходки последующих лучевых скважин.
2.2.4 Каптаж родников
Родники (источники, ключи) представляют собой естественный выход подземных вод на поверхность. Прозрачность, высокие санитарные качества, а также относительно простые способы получения родниковой воды привели к широкому использованию ее для целей питьевого водоснабжения. Родники бывают двух типов – восходящие (выход напорных вод) и нисходящие (разгрузка грунтовых вод). Сооружения для приема родниковых вод получили название каптажных сооружений, а процесс сбора родниковой воды называют каптажем родников. При анализе дебита восходящих родников необходимо иметь данные о гидрогеологических условиях водоносного горизонта, питающего источник. Только тщательное и глубокое изучение гидрогеологических условий позволяет правильно проанализировать данные наблюдений за дебитом родника и сделать выводы об эксплуатационном дебите родника. Средний многолетний расход называется нормой расхода, а средний месячный и годовой расход, соответственно месячной и годовой нормами. Отношение расхода родника за любой отрезок времени к норме расхода называется модульным коэффициентом, а отношение максимального расхода к минимальному называется коэффициентом неравномерности.
Важнейшими характеристиками дебита родника являются норма расхода, минимальный и максимальный расходы, коэффициент неравномерности и модульный коэффициент для минимального расхода.
Типы и конструкции каптажных сооружений весьма разнообразны [1,13,16], а выбор их определяется гидрогеологическими и топографическими условиями участка выхода родника.
2.3 Расчет водозаборов подземных вод
