Под каптажом родниковых вод понимают оборудование естественного места выхода подземных вод на поверхность земли с целью использования их для небольших объектов водоснабжения. При этом осуществляют две основные операции:
— расчищают место выхода родника и устраняют препятствия, которые мешают выходу воды на поверхность;
— оборудуют этот выход специальными колодцами или водоприемными камерами, предохраняющими родник от загрязнений с поверхность земли и из атмосферы.
Конструкция каптажных сооружений должна обеспечивать наиболее благоприятный гидравлический режим поступления воды из водоисточника в приемный колодец, сохранять родник от истощения, заиления и подпора, быть простой и прочной, не ухудшать качества воды.
Различают каптажи восходящих и нисходящих родников. Образование первых обусловлено наличием в кровле напорного водоносного пласта трещин, по которым вода поднимается на поверхность земли. При этом нередко выход перекрывают 2-3-метровые слои наносных грунтов. Эти слои удаляют, расчищают место выхода воды и засыпают его отмытым гравием или щебнем с целью предотвращения загрязнения родника. После этого сооружают железобетонную камеру и оборудуют ее промывной и водо-отводящей трубой, вентиляционным стояком (рис. 8.39).
Рис. 8.39. Конструкция каптажной камеры нисходящего родника:
1 — водоносный горизонт; 2 — обратный гравийно-песчаный фильтр; 3 — водозаборная труба; 4 — переливная труба; 5 — водоупор; 6 — дренажная канава; 7 — железобетонная каптажная камера, 8 — венстояк
Нисходящие родники образуются на склонах балок и долин в местах выклинивания на поверхность земли водоносных горизонтов. В зависимости от условий выхода родников на поверхность земли их каптаж может осуществляться по следующим схемам:
1. Если родник представляет собой ручеек, вытекающий из трещин скальных грунтов, то каптажная камера пристраивается непосредственно к скале и оборудуется переливной, водозаборной и спускной трубами.
2. При образовании водоносным пластом на склонах гор или балок нескольких небольших родников, расположенных примерно на одинаковом уровне. Для них после расчистки мест выхода устраивают общую горизонтальную (в виде коллектора) каптажную камеру, укрепляя ее на случай возможных оползневых процессов, ливневых потоков, смыва верхних пластов земли и других нежелательных явлений. Камеру оборудуют, как и в первом случае, всеми необходимыми трубами и смотровыми люками-лазами.
3. Наконец, в случаях, когда водоносный пласт размещен под мощными делювиальными наносами, а отдельные небольшие родники размещены на различных по высоте уровнях, каптажные камеры галереи устраивают для наиболее мощных родников, соединяя их с общим резервуаром чистой воды. Могут применяться и комбинированные камеры, и галереи, принимающие воду от 2-3 родников одновременно.
Каптажные бетонные, железобетонные (реже бутовые) камеры с наружной стороны грунтуют праймером и покрывают битумом. Перед водоприемной поверхностью устраивают обратный песчано-гравийный фильтр, предотвращающий вынос водоносной породы в водоприемную камеру.
Вода из каптированных родников самотеком собирается в общий резервуар чистой воды, обеззараживается, если это необходимо, а оттуда насосами подается в сеть или водонапорную башню. Следует отметить, что для небольших объектов водопотребления при наличии стабильных родниковых водоисточников это самый дешевый, экологически чистый подземный водозабор, обеспечивающий в большинстве случаев воду с хорошими вкусовыми качествами.
Производительность источника обычно оценивают на основании наблюдений за его дебитом и сопоставления этого дебита с факторами, влияющими на его изменения. Особенно важно при анализе изменения дебита источников учитывать гидрогеологические условия выхода и изменение этих условий при каптаже.
Изменение величины питания водоносного горизонта небольшого распространения довольно быстро — через несколько дней, а иногда и через несколько часов — сказывается на расходе источников.
Важнейшими характеристиками дебита источника являются: норма расхода, минимальный и максимальный расходы, коэффициент неравномерности и модульный коэффициент для минимального расхода. Эти характеристики изменяются в зависимости от срока наблюдений. Минимальный расход вводится обычно при оценке полезной отдачи источника как расчетный. Однако следует учитывать, что максимальное потребление может совпасть с минимальным расходом источника.
По данным о дебите при различных понижениях строят кривую дебита или составляют уравнение дебита. При прямолинейной зависимости дебита Q от понижения S можно применять уравнение:
Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М.
«Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений»
