Текст книги "Сооружаем системы орошения, полива, дренажа и колодцы"

Бывают случаи, когда необходимо измерить расход воды в ручье, в небольшой речке и т. п., а никаких подходящих приборов для этого под рукой нет. Однако достаточно просто определить расход воды без специальных приборов, если воспользоваться устройством в виде открытого треугольного водослива. Для этого на пути потока ставят преграду – металлический лист, в котором сверху делают угловой вырез (рис. 82). Вода переливается через этот водослив, причем ясно, чем выше подпор воды перед преградой, тем больше и расход воды.

Рис. 82. Водослив для определения расхода воды в ручье

Расход и подпор воды связаны между собой следующей зависимостью:

Q = 1,34 × H2,47,

где: Q – расход воды через треугольный водослив, м³/c;

Н – подпор воды перед водосливом, м.

Таким образом, измерив высоту подпора, не очень сложно определить и расход воды в ручье или речке. Если же заниматься расчетами не хочется, расход совсем просто выяснить, обратившись к таблице 4.

Для получения достаточно точных данных о полноводности ручья необходимо выполнение следующих условий:

– преграду, образующую водослив, устанавливают строго вертикально;

– прямой угол выреза водослива ориентируют симметрично относительно вертикальной оси;

– перед водосливом необходимо наличие естественного или искусственного водоема достаточной глубины и ширины, чтобы скорость потока перед водосливом можно было не учитывать;

– требуется, чтобы уровень воды после водослива (нижний бьеф) располагался ниже выреза водослива.

Недостатком описанного способа является практическая невозможность определения расхода воды менее 1 м³/ч.

Колодец в личном пользовании

Колодец является, пожалуй, одним из самых древних инженерных сооружений, которое актуально и по сей день. Интересно, что за прошедшие столетия практически ничего не изменилось – та же шахта, доходящая до воды, «одетая» деревянным срубом, камнем или железобетонным кольцом, та же ручная технология строительства. Несмотря на то, что позднее появились водозаборные скважины, колодцы для локального автономного водоснабжения остаются весьма популярными среди владельцев загородных домов.

Размещение колодца

Чтобы пользоваться водой из собственного колодца, следует тщательно выбрать место его сооружения. Обычно колодцы сооружают на возвышенном месте, поскольку в низине всегда есть опасность его затопления поверхностными стоками. Нельзя их строить вблизи берегов рек и там, где резко меняется рельеф местности из-за возможного и значительного колебания уровня грунтовых вод. Нельзя сооружать колодец и вблизи источников загрязнения.

По поводу последнего пункта необходимое разъяснение дают санитарные нормативы, которые в данном случае следует неукоснительно соблюдать. Согласно этим документам, минимальные расстояния, которые нужно соблюдать при сооружении колодца (считая от его оси), таковы:

– не ближе 25 м от резервуара для нечистот, например септика, компостной кучи, выгребной ямы, туалета, а также скотного двора или автомобильной стоянки;

– не ближе 30 м от дренажной трубы, фильтрующей биологически очищенные стоки;

– если стоки биологически не очищены, то и от дренажной трубы и от границы фильтрующего поля – не меньше 50 м;

– не ближе 15 м от хозяйственных построек, герметичных силосных ям;

– не ближе 7 м от придорожного кювета (расстояние считается от его оси).

Следует учитывать и законодательные ограничения. Например, согласно ст. 23 Кодекса Украины «О недрах» от 27.07.1994 г., для бытового использования воды без специального разрешения можно построить колодец глубиной только до 20 м. Для строительства более глубокого водозабора его проект должен быть согласован с региональными службами (геологической, санитарной и экологической), управлением экспертизы, а также с архитекторами местных органов власти.

Не следует планировать сооружение бурового колодца рядом с воздушной линией электропередач, поскольку будут большие проблемы с его выполнением. Никто из специалистов, занимающихся бурением скважин, не согласится установить там свое оборудование из-за риска его повреждения и поражения током персонала. Ведь оборудование для бурения скважины довольно длинное, и достаточно на минуту отвлечься, чтобы зацепить им воздушную линию.

Вместе с тем санитарно-административные предписания – лишь одна сторона проблемы, связанной с выбором места для колодца. Вода, к сожалению, не всегда бывает в нужном месте и в необходимом для нас количестве. Водоносные и водонепроницаемые слои часто создают под землей настоящий слоеный пирог. Бывает, что водоносные зоны чередуются с безводными через каждые несколько десятков сантиметров. Никакие исследования не дадут стопроцентной гарантии того, что будут обнаружены соответствующие запасы воды. Но они значительно уменьшают риск того, что бурение даст безводную скважину.

Поэтому обустройство колодца начинается с разведки. Самый простой способ выяснить все обстоятельства, связанные с водой, – спросить у соседей: какова обычно глубина колодцев, достаточно ли в них воды, какого типа колодцы преобладают в ближайших окрестностях. Если вы получите информацию о значительных отличиях в глубине окрестных колодцев, а также их продуктивности, или если участок часто менял владельцев (причиной могло быть отсутствие воды) – лучше всего еще перед покупкой участка уточнить, будут ли у вас затруднения с водой. Для этого придется провести соответствующие исследования[24]24
  Методы самостоятельного определения наличия подземных вод описаны в разделе «Источники воды на вашем участке».


[Закрыть].

Если же вы хотите купить участок на необжитой территории, где нет действующих колодцев, предварительную оценку наличия на нем воды можно сделать, ознакомившись с рельефом местности и видами дикорастущих растений (так называемых индикаторов), например брусники, вереска, клевера, березы, ели или сосны. Растения-индикаторы помогают определить глубину залегания верхнего водоносного слоя. Разные их виды растут в разных местах, где вода находится на определенных глубинах. Чтобы избежать ошибок, стоит внимательно к ним присмотреться. Они должны расти большими группами, быть крупными и иметь разный возраст. В противном случае их присутствие может свидетельствовать не о наличии воды, а о том, что они были высажены здесь человеком или случайно высеялись, следовательно, выросли не в результате естественного отбора.

Где могут быть проблемы с водой

Воды обычно мало:

– на гористых и холмистых участках;

– вблизи рек, со стороны более крутого берега;

– рядом с родниками, артезианскими источниками и прудами;

– в районе карьеров и больших водозаборов;

– там, где присутствуют скопления акации и бука.

Вода чаще всего имеет низкое качество:

– на осушенных болотистых местностях;

– со стороны более низкого берега реки; при этом, как правило, чем глубже водозабор, тем выше концентрация железа и марганца, содержащихся в воде даже на расстоянии несколько сотен метров от реки.

Сооружать колодец лучше всего не слишком близко к дому, особенно если на небольшой глубине под землей находится плывун – разбавленный водой мелкий песок. В таком случае строительство колодца и его эксплуатация могут вызвать повреждение фундамента дома со всеми вытекающими обстоятельствами. По этой же причине не следует размещать колодец в периметре дома. Кроме того, ремонт такого колодца и разные процедуры, связанные с уходом за ним, будут чрезвычайно сложными. Не следует также размещать колодец рядом с водосточными желобами и в местах, где стекает или накапливается талая либо дождевая вода. Это может привести не только к загрязнению водозабора, но даже к его разрушению, особенно в случае интенсивных осадков. Таким бедам подвержены кольцевые колодцы и скважины с плохо изолированным оголовком (надземной частью колодца). Для того чтобы защитить колодец от загрязнения, оголовок нужно выводить минимум на полметра выше поверхности земли.

Если на участке растут ясень, тополь или ольха и планируется сооружение кольцевого колодца, нужно сооружать его на расстоянии не менее 10–15 м от этих деревьев или вообще удалить их. Иначе через некоторое время корни могут повредить корпус колодца, что сделает возможным проникновение загрязнений в колодец.

Колодцы, которые строятся на соседних участках, часто находятся на небольшом расстоянии друг от друга и используют один и тот же водоносный слой. Чтобы в такой ситуации обеспечить себе соответствующую продуктивность водозабора и в то же время не отбирать воду у соседей, необходимо учитывать следующее. Если колодцы имеют одинаковые диаметры, проблемы с водой чаще всего возникают в более мелком из них. В случае кольцевых колодцев ситуацию можно исправить, увеличив глубину более мелкого на 0,5 м (как правило, этого оказывается достаточно). Если же колодцы разного диаметра, более глубоким должен быть тот, у которого диаметр меньше (если это позволяет толщина слоя).

Выбор типа колодца

Сооружение колодца, который будет давать достаточное количество воды и не создавать хлопот при эксплуатации, требует принять во внимание многие факторы. Определение наиболее подходящего для него места и глубины залегания водоносного пласта – только часть дела. Подбирая тип колодца и устройство водозабора (например, насос), нужно помнить о том, что глубина, на которой находится слой, – значимый, но не главный показатель. Важнее другое: как высоко поднимется уровень воды после вскрытия слоя, то есть под каким давлением находится в нем вода. При небольшом давлении уровень воды может подняться всего на 1–2 м, если же давление большое, вода может подняться даже на 20 м выше водоносного слоя.

Таким образом, статическими следует считать уровни, на которых устанавливается поверхность воды, например:

– слой находится на глубине 5–7 м, имеет небольшое давление и после его вскрытия уровень воды установится на глубине 5 м;

– водоносный слой находится на глубине 25 м, но в результате давления вода поднимается до уровня 5 м от поверхности.

Существуют также водоносные слои без давления, наименее благоприятные для сооружения колодца, особенно если они, кроме всего прочего, имеют небольшую толщину. Чтобы получить из таких слоев воду в достаточном количестве, потребуется колодец только определенного типа, с соответствующими диаметром и глубиной, к тому же с использованием фильтра и насоса. При этом очень многое зависит от квалификации того, кто занимается его сооружением.

При глубине залегания воды до 20–30 м обычно роют шахтный колодец. Чем глубже водоносный слой, тем предпочтительнее скважина. Однако если в грунте много каменных включений, сложность бурения возрастает настолько, что порой проще вырыть обычный шахтный колодец даже при глубине 20 м. Кроме того, скважина зависит от насоса, а из колодца в любой ситуации можно добыть воду ведром.

Основу шахтного колодца составляет квадратная или круглая шахта сечением до 1,5 × 1,5 м (диаметром до 1,5 м), трубчатого – скважина диаметром 30–50 см. При этом шахтные колодцы в виде деревянного сруба делают неглубокими (до 10 м), из железобетонных колец – до 20–30 м. Мелкие трубчатые колодцы (абиссинские) выполняют из труб небольшого диаметра (25–50 мм) на глубину до 30 м, а глубокие трубчатые колодцы (артезианские скважины) выполняют из труб диаметром более 80 мм (чтобы можно было опустить скважинный насос), их глубина достигает 100 м и более.

Конечно, колодца, который оправдал бы себя в любых условиях, не существует. Его тип, способ выполнения и необходимое оборудование должны быть подобраны индивидуально для вашего участка, с учетом расположения водоносного слоя и его мощности.

Неглубокие колодцы из железобетонных колец (глубиной до 7 м) и мелкие трубчатые колодцы достаточно просты в выполнении, следовательно, можно попытаться сделать их своими силами. В то же время сооружение глубокого трубчатого колодца требует наличия знаний, богатого опыта и применения специализированного оборудования. Вот почему эти работы следует доверять только квалифицированным специалистам.

Занимаясь поиском исполнителей, стоит помнить о том, что фирмы чаще всего специализируются на колодцах конкретного типа. Следовательно, нельзя ожидать, что предприятие, располагающее оборудованием для выполнения артезианских скважин, предложит вам изготовление шахтного колодца, более подходящего для вашего участка, учитывая расположение водоносного слоя, а строитель шахтных колодцев, который досконально освоил технику монтажа колодцев из колец, будет рекомендовать артезианскую скважину.

Тип колодца необходимо подбирать с учетом мощности водоносного слоя и давления содержащейся в нем воды. Облегчат выбор представленные в таблице 5 рекомендации. Эти требования не жесткие: в зависимости от конкретных обстоятельств от них можно отступать.

Шахтные колодцы

Для получения воды из неглубоко залегающих водоносных слоев или пластов грунта устраивают шахтные колодцы. Шахтными их называют потому, что для сооружения таких колодцев устраивают шахты – срубы из дерева, кольца из бетона или железобетона, кладку из камня (чаще всего железняка) или очень хорошо обожженного кирпича (но не алого по цвету, который очень быстро разрушается от сырости). Общая глубина таких колодцев обычно составляет не более 10–20 метров.

Шахтные колодцы состоят из оголовка (верхняя часть), ствола (самая длинная часть), водоприемной части (погруженной в воду) и зумпфа (нижняя часть ствола, который устраивают в случае, когда постоянно происходят забор и подача воды). В зависимости от материалов, применяемых для строительства ствола, шахтные колодцы могут быть деревянными, бетонными, кирпичными и каменными.

Оголовок – это наземная часть колодца; она защищает его от попадания в воду пыли, травы, снега и дождя, различных посторонних предметов. Зимой оголовок предохраняет колодец от промерзания и обледенения. Сверху закрепляется водонепроницаемая крышка из любого материала, которая плотно закрывает колодец и в то же время легко снимается или, в зависимости от конструкции, поднимается, выдвигается, поворачивается вокруг своей оси.

Ствол – это уходящее вниз строго вертикальное пространство, то есть часть шахты на всю глубину колодца. Чтобы грунт не осыпался со стен шахты и прочно держался на них, его укрепляют деревянными стенками. Эти стенки называют срубом.

Сруб состоит из бревенчатых венцов или плах, срубленных из плотной сухой древесины. Для облегчения работы венцы сруба (бревна или пластины) готовят и предварительно (для контроля) собирают на земле, соответственно помечая все детали. Первым делают самый нижний венец, за ним второй и т. д. Подгонять бревна и пластины венцов друг к другу надо как можно плотнее. В идеале требуется, чтобы между пазами не могли просачиваться вода-верховодка и различные загрязнения, в том числе и сам грунт. Но на практике этого добиться практически невозможно, поэтому подгонку на суше осуществляют так, чтобы на просвет не было заметно никаких щелей. Впоследствии в сыром воздухе колодца древесина слегка разбухнет и большинство возможных недочетов исчезнет.

Вместо деревянного сруба применяют, как уже отмечалось выше, бетонные кольца, каменную или кирпичную кладку или монолитный железобетон. Независимо от применяемого материала все составляющие ствола колодца должны быть уложены как можно плотнее. Лучшей считается круглая форма ствола, но чаще его делают квадратным и реже – прямоугольным. Самая простая – квадратная форма.

Водоприемная часть (зумпф) – это нижняя часть ствола, в которой собирается и накапливается вода. В зависимости от требуемого в сутки количества последней водоприемную часть выполняют разной глубины (высоты). Эту часть сруба сооружают из самого прочного материала, способного служить максимальное количество лет. Она предназначена для сбора необходимого количества воды при небольшом ее поступлении. В связи с этим колодец обязательно заглубляют на необходимую глубину ниже водоносного пласта. Можно увеличить нижнюю часть сруба, устроив зумпф в виде шатра.

Начинать копать колодец лучше всего в сезон, когда грунтовые воды уходят от поверхности земли в глубину. Колодец, выкопанный в такое время, всегда будет полным. Если же начать строительство колодца в другое время, когда вода подходит ближе к поверхности, есть риск сделать его недостаточно глубоким. «Прячутся» грунтовые воды в засушливый период и зимой, когда ударят морозы. Но зимой копать бывает трудновато. Поэтому лучшим временем строительства колодца считается начало осени (до того времени, как начнутся дожди). Грунтовые воды уже уходят вглубь, а дополнительных трудностей в процессе копания не возникает. Хорошим временем также считается конец зимы, до начала таяния снега.

До начала работ по сооружению колодца полезно следить за уровнем воды в соседских колодцах, и когда он упадет до минимума (а это может случиться и засушливым летом, и сухой осенью, и ранней весной, следующей за бесснежной зимой), можно приступать к работам.

Устраивая шахтный колодец, следует учитывать особенности грунта. Самые опасные из них – так называемые плывуны: это очень мягкие тинистые или влажные песчаные слои с крупностью зерен 0,10–0,15 мм, пропитанные водой. По их наличию в грунте определяют степень его плывучести (от малой до большой).

Сыпучие грунты – рыхлые, частицы в них слабо сцеплены между собой. К таким относятся песок, гравий, щебень, галька. Эти грунты легко разрабатываются, но и очень легко осыпаются. Поэтому в процессе рытья ствол шахты часто приходится укреплять дощатыми стенками с распорками.

Мягкие грунты – это в основном землистые породы, они бывают глинистыми и песчано-глинистыми. Частицы таких грунтов связаны между собой не очень крепко. Обычно подобные слои называют пластичными. Разрабатываются они легко, а из-за осыпания грунта тоже требуют устройства стенок.

Некоторые грунты являются пористыми – они достаточно слабые. К ним относятся гипс, глинистые сланцы и т. п. Разрабатываются данные грунты тоже легко, но осыпаются они слабо, что уменьшает трудоемкость рытья шахты.

Встречаются грунты, которые относятся к породам средней твердости. Например, плотные известняки, сланцы, песчаники, известковый шпат. Работать с ними тяжелее, чем со слабыми. Наконец – крепкие грунты, чьи породы обладают большой твердостью. К ним относятся плитные известняки, кварцевые породы, полевые шпаты и т. п. Работать с ними весьма непросто, но зато и осыпаются они меньше и реже.

Чтобы получить данные о составе почвы и свойствах грунта, который встретится при рытье колодца, обычно применяют щуп (рис. 83). Это конусообразный стальной штырь из полосовой стали толщиной 15–20 мм с отверстиями диаметром 20–25 мм, просверленными через каждые 100 мм, или с зубцами с обеих сторон. Зубцы, как правило, подняты кверху, иногда в зубцах имеются выемки – своего рода ложечки, которыми они зацепляют грунт. Длина щупа 2–3 м. В ушко щупа вставляют ворот или просто трубу, с помощью которых его вращают. Вынимать щуп нужно с небольшим вращением, что обеспечивает более легкий выход его из грунта. Конечно, состав грунта можно определить и путем бурения скважины, но для этого необходимо иметь соответствующее оборудование.

Рис. 83. Щупы для определения состава грунта:

а – с отверстиями; б – с зубцами

При разработке поддающихся ручному труду пород используют ломы, кирки, мотыги и прочие подобные инструменты. Легкий грунт выбирают обычной лопатой, а поднимают ведрами, бадьями, укрепленными на блоках. Конечно, все эти операции могут быть и механизированными, что, естественно, значительно упрощает выполнение работ.

Каждый грунт во время работы требует к себе особого внимания и соблюдения правил техники безопасности. Надо учитывать его свойства и рыть в соответствии с этим. В противном случае человек, строящий колодец своими руками, может получить травму или, что самое страшное, быть засыпанным.

Кроме того, в котловане, вырытом под колодец, могут скапливаться очень опасные газы, которые поступают из грунта. Газы бывают причиной трагических случаев, поэтому во время выполнения кольцевого колодца нужно соблюдать особую осторожность:

– перед спуском в шахту всегда нужно проверять состав находящегося в ней воздуха, например, опустив на дно горящую керосиновую лампу; любое изменение вида пламени – удлинение, угасание или изменение цвета – свидетельствует о присутствии газа;

– в котлован нельзя спускаться без страховки и страхующего человека на поверхности; в случае если работающему внизу человеку станет плохо, это дает возможность поднять его наверх без необходимости спуска в шахту. Страховка также позволит быстро эвакуировать человека в случае внезапного притока воды после вскрытия водоносного слоя, находящегося под давлением. Как показывает опыт, времени на то, чтобы опустить лестницу, обычно нет.

Опасный газ проще всего удалить, закачивая в шахту воздух с помощью компрессора или пылесоса, подключив его шланг к нагнетающему отверстию.