Будівництво колодязів. Каптажі джерел

Зручно жити в будинку, де є вода, що подається централізовано, але не завжди існує така можливість. Тут на допомогу приходять підземні джерела водопостачання. Застосовуючи водозабірні пристрої та спеціальне обладнання, підземні води можна «приборкати» і використовувати індивідуально. З цією метою влаштовуються шахтні (найбільш поширені) і трубчасті колодязі. 

Джерела водопостачання

Джерелами водопостачання можуть бути поверхневі і підземні води.

Води ґрунтового шару і верховодка (так звані, води зони аерації) підпитуються, головним чином, атмосферними опадами і затримуються на непроникних для них водотривких шарах. Ці води мають нестійкий дебіт (кількість літрів води в годину) і схильні до забруднення, тому, у водопостачанні звичайно не використовуються.

Безнапірні ґрунтові води, пов'язані зазвичай з поверхневими водами річок, морів і озер, поповнюються атмосферними опадами в деякому віддаленні від місця їх забору і можуть служити для господарсько-питних потреб. Ці води мають малий дебіт, також схильні до забруднення і вимагають особливої уваги до організації зони санітарної охорони. Для отримання безнапірних ґрунтових вод, застосовують шахтні колодязі, зроблені з каменю, бетону, залізобетону, дерева, в які вода надходить через дно і стінки. Вода в колодязях встановлюється на тому ж рівні, що і у водоносному шарі.

Вибір місця водозабору

Вибір місця водозабору нецентралізованого водопостачання має пріоритетне значення для збереження сталості якості питної води, запобігання її бактеріального або хімічного забруднення, попередження захворюваності різними інфекціями, що передаються водним шляхом.

Для вибору місця водозабору, рекомендується залучити відповідних фахівців, що мають в своєму розпорядженні геологічні та гідрогеологічні дані, а також, результати санітарного обстеження прилеглих територій.

Геологічні і гідрогеологічні відомості про ділянку повинні включати в себе дані про глибину залягання ґрунтових вод, напрямку їх потоку на даній місцевості, приблизну потужність водоносного пласта, взаємодія цих пластів на сусідніх ділянках і з поверхневими водами (річка, ставок, струмок, болото і т. п.).

У даних санітарного обстеження повинна бути інформація про санітарний стан ділянки і прилеглої до нього території, про можливі джерела бактеріального та хімічного забруднення води.

Місце для водозабору вибирається на чистій ділянці, віддаленому не менше, ніж на 50 метрів вище по потоку ґрунтових вод від вигрібних ям, місць поховання людей і тварин, каналізаційних споруд, складів отрутохімікатів і т. п. Водозабори не можна влаштовувати в місцях, затоплюваних паводковими водами, в заболочених місцях, а також ближче 30 метрів від магістралей з інтенсивним рухом транспорту.

Шахтні і трубчасті колодязі

Шахтні і трубчасті колодязі є найбільш поширеними в сільській місцевості або на садових ділянках. Шахтні колодязі призначені для отримання підземних вод з першого від поверхні безнапірного водоносного пласта, що залягає на глибині до 10 метрів, рідше - до 15-20 метрів.

Облицювання колодязя (з каменю, дерева, бетону, залізобетону) повинне бути щільним, добре ізолюючим колодязь від поверхневих стоків.

Надземна частина колодязя - оголовок (див. Рис. 1) - служить для захисту шахти від забруднення, а також, для спостереження водопідйому і водозабору, і виконується не менше ніж на 0,7-0,8 м вище поверхні землі. Оголовок колодязя повинен мати кришку або залізобетонне перекриття з люком, що закриваються також кришкою. Зверху оголовок прикривають навісом або поміщають в будку.

По периметру оголовка колодязя виконується «замок» глибиною до 2 м і шириною до 1 м, з добре пром’ятої і ретельно ущільненої глини або жирного суглинку, а також вимощення з цегли, каменю, асфальту чи бетону радіусом, не менше 1 м з ухилом 0, 1 м від колодязя в сторону лотка.

Навколо колодязя, в цілях безпеки, влаштовується огорожа, а поруч з колодязем - повинна бути підставка для відер. Для підйому води з криниці через шахту застосовуються бадді, черпаки, відра і т. п. Для пристрою дерев'яного зрубу повинна застосовуватися деревина тільки хорошої якості, очищена від кори, без червоточини і тріщин, що не уражена грибком і заготовлена не менше, ніж за півроку до її застосування.

Вінці надводної частини зрубу (колоди або брус) виконуються з сосни чи ялини, а водоприймальна частина зрубу - з вільхи, дуба або модрини.

Водоприймальна частина колодязя

Водоприймальна частина колодязя необхідна для припливу і накопичення ґрунтових вод, вона заглиблюється у водоносний пласт для збільшення дебіту. Для забезпечення припливу води в колодязь, в нижній його частині виконують отвори. На дні колодязя влаштовується зворотний фільтр для того, щоб ґрунт не випирало ґрунтовими водами з дна колодязя і вода була чистою.

Зворотний фільтр належить виконувати з декількох шарів піску і гравію товщиною по 10-15 см кожний (загальна товщина - не менше 60 см). У нижню частину фільтра укладається пісок дрібних фракцій, а у верхню - великих.

У колодязі слід передбачити вентиляційну трубу. Її виводять на 2 і більше метра над поверхнею землі, а верхній отвір захищають ковпаком із сіткою (див. Рис. 2).

Для ремонту та очищення колодязя, в його стінки закріплюють металеві скоби (краще з чавуну), розташовуючи їх у шаховому порядку на відстані 30 см один від одного.

Для підйому води з шахтних колодязів застосовують ручні або електричні насоси, а при їх відсутності, влаштовують дерев'яний барабан (воріт) з однією або двома ручками, воріт з колесом для однієї або двох ємностей, «журавель» з цебром або інший посудиною, за обсягом рівний відру для зручності переливу з неї води у відра.

Очищення колодязя

Всяке джерело водопостачання схильне до забруднення. Ґрунтові води неглибокого залягання забруднюються через ґрунт, несправності в мережах каналізації і по ряду інших причин.

Для охорони колодязя від забруднення, територія навколо нього повинна бути упорядкована і озеленена, а сам колодязь періодично слід очищати від донних відкладень мулу і видаляти водну рослинність. Якщо, все ж, в колодязь потрапили стічні води, фекалії та ін., то його необхідно дезінфікувати.

Виконується дезінфекція та в цілях профілактики шлунково-кишкових захворювань по закінченні будівництва колодязя або після його очищення та ремонту. Для дезінфекції використовується хлорне вапно. Виконуватися ця робота повинна фахівцями санепіднагляду. Очищення колодязя проводиться через 2 години після попередньої дезінфекції, потім, з нього видаляють воду, очищають від сторонніх предметів, знімають бруд і муловий наліт зі стінок шахти. Після очищення, вміст вивозять на звалище, або закопують в яму завглибшки не менше 0,5 м, влаштовану на відстані не менше 20 м від колодязя. Бруд і мул попередньо заливають 10-процентним розчином хлорного вапна.

Шахтні колодязі, як правило, забезпечують великий дебіт, т. к. водозбір колодязя перетинає ґрунтовий потік в напрямку, перпендикулярному його течією.

Щоб виміряти обсяг води в колодязі, потрібно протягом 10 хвилин відкачувати з нього воду, після чого, засікти час, за який рівень води в колодязі відновиться. Розрахунок можна провести за формулою:

Д = (Вх60): Т,

де Д - дебіт колодязя (літр на годину), В - обсяг води до відкачки (літри), Т - час, протягом якого відновився рівень води, плюс час, протягом якого відкачували воду, 60 - числовий коефіцієнт.

Утеплення колодязя

На зимовий період колодязь необхідно захистити від промерзання. Для цієї мети можна використовувати чисту пресовану солому, сіно і т. п., не допускаючи їх потрапляння в воду. Категорично забороняється використання скловати, мінвати і синтетичних утеплювачів.

При неможливості використання колодязя (обрушився зруб, замулились фільтри, колодязь обмілів або погіршилися якості води), доведеться його ліквідувати, попередньо демонтувавши надземне обладнання. З цією метою, колодязь засипають чистим ґрунтом (краще - глиною з утрамбуванням), залишивши горбик землі 20-30 см на усадку.

Розміри поперечного перерізу зрубу залежать від глибини колодязя і становлять від 1х1 м до 1,5х1,8 м. Готовий зруб маркується, а потім опускається в підготовлений котлован. На малюнку 4 показаний один із способів з'єднання кутів зрубу «в обло» (або «в чашу»). При влаштуванні котловану, використовуються тимчасові кріплення з дощок і брусків. Пазухи між стінками зрубу і котловану засипають глиною, влаштовуючи тим самим водотривкий замок.

Матеріалом для стін шахтного колодязя можуть служити бетонні або залізобетонні кільця (див. Рис. 2 і 3). Для їх монтажу застосовується опускний метод, т. і., Під стінками кілець підривається ґрунт, і кільця поступово опускаються на потрібну глибину.

Для прийому води дно такого колодязя засипається пошарово грубозернистим матеріалом (пісок, гравій) з поступовим збільшенням крупності зерен знизу вгору. В бічних стінках бетонних і залізобетонних колодязів створюють водоприймальні отвори шляхом закладки в них труб, при бетонуванні.

При використанні для стінок шахти колодязя бутового каменю чи цегли, водоприймальна отворами служать не заповнені розчином наскрізні шви.

При дрібнозернистих ґрунтах, водоприймальні отвори в стінках шахтних колодязів доцільно виконувати лійкоподібної або похилій форми (гравітаційні фільтри), заповнюючи їх піском або гравієм за принципом зворотних фільтрів. Така завантаження не вимивається в колодязь.

Про якість води

Вода повинна бути не тільки чистою і прозорою, але і не шкідливою для здоров'я, не містити хвороботворних бактерій. У воді може бути надлишок фтору або заліза, сірководень, кремнекислоти. Часто підземні джерела містять багато солей і володіють значною жорсткістю. Надлишок солей видаляється вапном, содою, кухонною сіллю та іншими реагентами. При низькій лужності проводиться підлужіння води. Для видалення з води органічних речовин (розкладаються рослини або тварини, що призводять до появи у воді хвороботворних бактерій), застосовують активоване вугілля.

У гідросфері Землі знаходиться близько 1,5 млрд. кубічних кілометрів води, однак, 98% - це солона вода океанів, приблизно, 2% - вода льодовиків і полярних льодів, і тільки 0,06% загального обсягу - прісна вода суші. Кількість підземних вод становить близько 400 млн. куб. км, т. е., близько 25% обсягу води в океанах.

Велика частина цих вод або мінералізована і не може бути використана без опріснення, або знаходиться на великій глибині. Приблизно, 60% населення планети постійно відчуває нестачу в прісній воді. Великі цивілізації і культури давнини були завжди зобов'язані своїм розквітом мистецтву людини добувати воду, часом, у вкрай важких природних умовах.

Перші відомі нам водопроводи були побудовані до нашої ери в Стародавньому Римі та Греції. На початку н. е. перші водопроводи будувалися в Криму і Грузії, в XII столітті - в Новгороді, в XII-XVI ст. - У Києві та Пскові, в XV столітті - в Московському Кремлі. В XVIII столітті в Петербурзі був споруджений канал для постачання водою Зимового палацу і Літнього саду, а також, водопроводи в Петродворці і Царському Селі.

В середні віки один житель витрачав 10-15 літрів води на добу, але, до кінця XIX століття ця цифра зросла втричі, а в наші дні тільки на господарсько-питні потреби однієї особи витрачається від 150 до 600 літрів води на добу. З урахуванням же споживання води промисловістю та сільським господарством, сумарний витрата води на одного жителя, в добу, досягає більше 6000 літрів.

Каптажі джерел

Підземні води поділяються на напірні (артезіанські) та безнапірні. Вони можуть виходити на денну поверхню. В такому випадку, їх називають джерелами. Вихід безнапірних вод іменують низхідним ключем, а вихід напірних вод - висхідним ключем.

Ключова вода відрізняється чудовим смаком, високою якістю і може використовуватися для питних потреб без очистки. Для збору такої води проводиться каптажів джерел за допомогою каптажних камер. Для захоплення вод висхідних ключів, влаштовуються камери з прийомом води через нижню частину камери.

Каптажні камери низхідних джерел повинні мати водонепроникні стіни (за винятком стіни з боку водоносного горизонту) і дно, що досягається шляхом влаштування глиняного замка з м'ятою і утрамбованої глини. Камери висхідних джерел обладнають глиняним замком тільки по периметру стін. Матеріалом стін каптажних камер може бути бетон, залізобетон, цегла, камінь, деревина (ялина, сосна, дуб гарної якості, без кори, червоточин і глибоких тріщин, без поразок грибком).

Горловина камери (люк) виводиться вище поверхні землі, не менш, ніж на 0,8 м і закривається кришкою. Камера поміщається в будку або павільйон, а територія навколо неї огороджується. На водозабірної трубі влаштовується кран з гачком для підвішування відра. Труба виводиться на 1-1,5 м від каптажу, під краном встановлюють лаву для відер, а для відведення надлишку води на землі, у кінця водозабірної і переливної труб виконують замощений лоток.

Періодично камера повинна оглядатися, очищатися і дезінфікуватися. В стіну камери повинні бути вмонтовані скоби з чавуну, або в камері монтується сходи. Вхід в каптажну камеру влаштовують нема над водою, а в стороні, щоб бруд з взуття не потрапляла в воду. Люк повинен бути достатньої висоти і розмірів для забезпечення зручності обслуговування каптажної камери.

Каптажні камери забезпечують накопичення необхідних запасів води для господарсько-питного водоспоживання. Запаси підземних вод можуть відновлюватися за рахунок штучного поповнення водами поверхневих джерел (річок, озер і т. п.), але, для цього необхідні спеціальні системи споруд безперервного або періодичної дії (водозабори).