Каптажные сооружения родников. Особенности конструкций, мероприятия, обеспечивающие надежность сооружений

Родниками, или источниками, называют естественные выхо­ды подземной воды на поверхность земли. При каптировании источника выполняют две основные работы: расчищают место выхода ключа и удаляют помехи, препятствующие вытеканию подземной воды на поверхность земли и загрязняющие воду, ухудшая ее качество; устраивают каптаж, предохраняющий родник от повторного засорения и загрязнения.

Конструкция каптажного сооружения, как правило, должна сохранять наиболее выгодный режим источника, предохраняя от преждевременного истощения и подпора. Последний вы­зывает повышение уровня подземных вод и может привести к отклонению отдельных струй в сторону, образованию новых де­риватов (выходов) и уменьшению дебита каптажа.

Каптажное сооружение должно быть по возможности про­стым, прочным и выполненным из материалов, не ухудшающих качество воды. При захвате родника необходимо каждый раз решать вопрос о вы­боре конструкций каптажного сооружения с полным учетом всех местных особенностей, которые могут заключаться в сле­дующем: тип родника (восходящий или нисходящий); характер водоносного пласта (плотные скальные породы, галечник,пески, плывучие грунты и т. д.); характер выхода источника (отдель­ная жила — трещина, группа источников на базе ряда трещин, группа источников при выклинивании водоносного пласта на склоне горы); характер и глубина залегания водоупорных под­стилающих пластов; наличие и мощность осыпей и завалов, закрывающих выход родников; наличие и характер возможных очагов загрязнения родниковой воды, а также вероятные пути проникновения загрязнений в каптаж; геологические условия, обеспечивающие устойчивость и продолжительный срок службы каптажного сооружения (отсутствие оползней, действующих оврагов, размоин и т. д.); наличие местных строительных мате­риалов и условия производства строительных работ.

Рис. 1 Простейший каптаж восходящего источника с каменной наброской:

1 ~~ рабочий уровень; 2 — предельно наивысший уровень.

Каптаж восходящих родников. Образование восходящих ис­точников обычно обусловливается наличием в кровле напорного водоносного пласта трещин, по которым вода поднимается вверх.

Если пьезометрический напор в пласте достаточно велик и путь воде не преграждается залегающими выше водонепрони­цаемыми породами, то на поверхности земли в месте выхода воды образуется так называемый восходящий источник.

1. Место выхода родника закрыто сравнительно небольшой толщей наносных грунтов, и трещины коренной породы, по ко­торым поднимаются подземные воды, находятся неглубоко от поверхности земли (до 2...3 м). После расчистки родника и удаления грунта, закрывавшего водоносные трещины, место выхода источника должно быть предохранено от загрязнений. Это может быть достигнуто простейшим каптажем восходящего родника (рис. 1).

На место выхода восходящих струй воды после удаления наносного грунта насыпают каменный материал. Стенки котлована и верх каменной обсыпки обкладывают слоем мятой глины (0,3... 0,5 м) или бетоном.

2. Место выхода родника закрыто довольно мощными на­носными грунтами. В этом случае для уменьшения земляных работ по расчистке и удалению наносных грунтов вскрывают основные породы опускными колодцами. Вода из колодца от­водится в сборный резервуар по разборной трубе (в стенке колодца).

Каптаж нисходящих родников. Каптаж родников в зависи­мости от условий выхода их на поверхность можно осуществ­лять по трем основным схемам.

Рис. 2. Схема образования нисходя­щего родника из водоносного пласта, скрытого небольшой толщей делювия: 1 — водоносный пласт; 2 — водоупор; 3 — де­лювий; 4 — выходы родников.

1. Нисходящий родник представляет струю, изливающуюся из трещины плотной скальной породы.

В этом случае каптажная камера имеет конструкцию, по­добную конструкции сборной камеры, которая примыкает непосредственно к водоносной скале, и изливающая­ся струя поступает в нишеобразное отверстие, устроенное в ее стенке. Если вода не несет частиц песка, то камера имеет только одно отделение. Камера оборудуется разборной, слив­ной, спускной и вентиляционной трубами.

2. Водоносный пласт при выклинивании образует на склоне
горы значительное число мелких родников, которые находятся примерно на одной отметке и приурочены к выходу на поверх­ность водоупорного пласта, подстилающего водоносный пласт. Последний скрыт делювиальными наносами сравнительно небольшой мощности (рис. 2).

3. Водоносный пласт скрыт под мощными делювиальными наносами. Подземные воды, пробиваясь через них, образуют на поверхности земли вытянутую вдоль склона горы многочислен­ную группу родников самой различной производительности. Характерны некоторое различие в отметках выхода отдельных родников, частые изменения мест их выхода. Чем толще нано­сы, скрывающие коренной водоносный пласт, тем больше пестрота в отметках родников (рис. 3). Это объясняется значитель­ной длиной и многообразием пути отдельных струй в делювии. Неред­ко общая картина выхода таких родников сопровождается оползне­выми явлениями.

Вода из этих каптажей по системе сборных водоводов стекает в сборную камеру (рис. 3). Сборную камеру следует распола­гать на возможно более низкой от­метке, обеспечивающей подачу во­ды самотеком из всех родников, которые могут возникнуть в

пери­од службы каптажа.

Рис. 3. Схема каптажа род­ников из водоносного пласта, скрытого мощной толщей делю­вия:

1 — водоносный пласт; 2 — водоупор; 3 — делювий; 4 — родники; 5 — сборная камера; 6 — сборные водоводы; 7 — простейшие каптажиые обделки.

Такая система достаточно гибка, дешева, более надежна, чем при каптаже штольнями и колод­цами, и незначительно страдает от оползней

Рис. 4. Простейший каптаж нисходящего источника: 1 — глиняная набивка; 2 —галька; 3 — бетон; 4 — песок.