Вертикальный дренаж

Для осушения земель в условиях интенсивного грунтового и особенно напорного водного питания наряду с горизонтальным дренажем (глубокие каналы, закрытые дрены) находит применение вертикальный дренаж.

Вертикальный дренаж - система буровых скважин для осушения земель, воду из которых откачивают насосами с погруженными электродвигателями. В зависимо­сти от расположения скважин по осушаемой территории различают систематический (скважины расположены равномерно по площади) и линейный дренаж. Последний применяют для перехвата потоков грунтовых вод. Отка­чиваемая из скважин вода отводится открытыми каналами или трубопроводами в магистральные каналы и водоприемники.

Конструкция скважин вертикального дренажа зависит от грунтов и гидрогеологических условий: фильтры скважин размещают в пределах водоносного пласта, длина их должна быть не менее 10 м. Наиболее эффективны фильтры с гравийно-песчаной обсыпкой.

Глубина скважин до 20…50 м. Диаметр фильтров 30…40 см, толщина обсыпки 10 см и более. Приток воды к скважинам тем больше, чем больше диаметр фильтра.

Помимо скважин, насосов, электродвигателей, в состав конструкций вертикального дренажа входят трансформаторная подстанция, линия электропередач, пусковая аппаратура и средства автоматики. Работа вертикального дренажа легко поддается автоматизации. При подъеме грунтовых вод включаются насосы, при опускании их уровней до норм осушения они выключаются. Откачиваемая вода аккумулируется в прудах, в засушливые периоды ее используют на орошение.

Экономическая эффективность вертикального дренажа зависит в основном от конструкции скважин, их глубин, характера использования откачиваемых вод и земли.

Вертикальный дренаж применяют при осушении болот, например в Белоруссии и на Украине. В благоприятных условиях одна скважина обеспечивает дебит до 180… 150 м3/ч и осушает до 80…100 га.

Разгрузочные скважины (усилители) - буровые скважины небольших диаметров (до 10 см) с фильтрами, размещенными в водоносном горизонте. Скважины выведены в каналы и дрены. Крепят их асбестоцементными или пластмассовыми трубами. Вода из скважин поступает за счет естественного напора, расстояние между ними 30…100 м. Использование разгрузочных скважин позволяет увеличить расстояние между каналами (дренами) на землях грунтово-напорного питания.

Вертикальный дренаж - один из способов гидромелиораций, позволяющий оперативно управлять водным режимом почв, экономно расходовать водные ресурсы, автоматизировать процессы регулирования почвенной влагой как при осушении, так и при увлажнении.

Осушение вертикальным дренажем осуществляется путем откачки воды насосами из специальных вертикальных колодцев-скважин, заложенных в водоносном слое, или путем самотечного отвода из напорного водоносного слоя. Воду отводят в ближайший искусственный (пруд, водоем, водохранилище) или естественный водоприемник. Вода может использоваться также на увлажнение, орошение и другие хозяйственные нужды с забором непосредственно из скважин или искусственных водоприемников (водоемов-накопителей).

Целесообразность устройства системы вертикального дренажа определяется водохозяйственными и технико-экономическими расчетами на основе разрабатываемых вариантов.

Выбор площадей для проектирования систем вертикального дренажа осуществляется на основании имеющихся гидрогеологических карт района, отчетов по инженерно-геологическим и гидрогеологическим изысканиям и съемок, выполненных на данной и прилегающей территории.

Вертикальный дренаж целесообразен при осушении заболоченных котловин и плоских низменностей, удаленных от водоприемников. Осушение и регулирование грунтовых вод им производится на объектах грунтового и грунтово-напорного водного питания, на постоянно подтапливаемых землях со стороны водоемов и водотоков.

Участки должны быть однородными с песчаными грунтами, торфами любой мощности, супесями и легкими суглинками мощностью до 2 м, развитыми на хорошо водопроницаемых песчаных отложениях. Вертикальный дренаж проектируется при условии мощности водоносного пласта (m) не менее 15 м, при коэффициенте фильтрации (к) более 5 м/сут и проводимости водоносного пласта Т = к · m более 150 м2/сут.

Технически и экономически вертикальный дренаж эффективен только в том случае, если одна скважина может обеспечить требуемый уровень грунтовых вод на площади не менее 20 га за период откачки 10...15 сут.

Системы вертикального дренажа подразделяются на осушительные и осушительно-оросительные. В состав системы входят: вертикальные скважины с насосно-силовым оборудованием, каналы, трубопроводы, водорегулирующие и переездные сооружения, насосные станции, линии электропередач, пункты и средства управления автоматики, телемеханики и связи. Осушительно-оросительные системы дополнительно включают дождевальные агрегаты, аккумулирующие бассейны и напорные трубопроводы.

Плановое расположение скважин вертикального дренажа необходимо увязывать с геологическим и гидрогеологическим строением, рельефом, границами мелиорируемого участка, применяемой дождевальной техникой, намечаемым сельскохозяйственным использованием мелиорируемых земель.

Дренажные системы – одни из важнейших инженерных сооружений, необходимых для удаления воды, используемой в технологическом процессе на производстве, для отведения дождевых и грунтовых вод с городских улиц, приусадебных участков и территорий дач. И это не полный перечень того, где применяются функциональные особенности дренажных систем. Они, в свою очередь, исходя из применения, делятся на системы:

• горизонтального функционирования;
• вертикального функционирования;
• комбинированного функционирования.

Разница монтажа и единство функций

Избыток влаги крайне негативно влияет на сохранность строений и рост садовых и огородных культур. Поэтому при обустройстве участка обязательно нужно предусмотреть сооружение системы водоотведения с помощью дренажа.

Вертикальный дренаж представляет собой сложные инженерные сооружения на определенном участке, состоящие из трубчатых колодцев или скважин, которые объединяют в единую систему с водопроводящими устройствами. Они подключаются к единой насосной станции или к отдельным насосным агрегатам. Из этих колодцев вода удаляется путем откачки, что приводит к понижению ее уровня около них. Вертикальный дренаж тем и важен, что дает возможность производить отбор вод с больших глубин, чем это доступно горизонтальному. Обладает глубинный дренаж особой уникальностью. Если на участке есть водоносные горизонты, обладающие хорошими поглощающими возможностями, и они не используются для водоснабжения, то с помощью вертикальных колодцев вода может быть в них сброшена.

Вертикальный дренаж служит для принудительного удаления воды из горизонтов, требующих осушения. Так, при неглубоком залегании грунтовых вод, через колодцы их можно откачать с помощью простых центробежных насосов с поверхности грунта. Если удаление вод предстоит с больших глубин, то в колодцы опускаются глубинные насосы. Вертикальный дренаж также действует в различных условиях с помощью вакуумных или эрлифтных систем, работающих от централизованных компрессорных станций.

Комбинированный дренаж состоит из горизонтальной дрены, контактирующей с рядом вертикальных дрен. При этом каждый из колодцев работает, как самоизливающийся, поскольку его устье опущено ниже общего уровня грунтовых вод. Эта система имеет еще ряд конструктивных особенностей.

Наиболее распространенными и эффективными, считаются по праву горизонтальные дренажные конструкции.

Горизонтальные дренажи – практическая необходимость

Обустройство дренажных систем – это практическое решение проблемы удаления избытка влаги на участке или строительной площадке.

Грунтовые воды есть повсюду, и потому при любых видах строительных или земляных работ глубина их залегания — одно из ключевых условий при разрешении производить работы на конкретном участке. Существуют и общесанитарные требования для глубины нахождения грунтовых вод. На участке городской и промышленной застройки – не менее 1,5 метра от поверхности грунта. Что касается защиты от подтоплений грунтовыми водами фундаментов зданий, подвалов в них, тоннелей или инженерных подземных галерей, то грунтовые воды не могут быть ближе, чем полметра ниже их подошв. При возведении многоэтажных зданий и сооружений – 3-3,5 метра. Вот тогда и необходимо применение горизонтальных дренажей.

Горизонтальные виды дренажей представлены:

• канавами и лотками;
• закрытыми, трубчатыми, галерейными, пристенными, пластовыми и застенными дренами;
• дренами с совмещением с водостоками.

Применение их также отличается конструкцией и внешними условиями. В пригородной зоне и на участке с малоэтажной застройкой без подвалов и при небольшой глубине на устойчивых грунтах применяются дренажные канавы. Они одновременно служат и для отвода поверхностных вод. Для надежности функциональности их желательно облицевать камнем или бетоном.

Для небольшой глубины используют и дренажные лотки. Наиболее надежные изготавливают из железобетонных конструкций.

Для отвода грунтовых вод с глубины 2-3 метров используют закрытые дрены. Они представляют собой траншеи, которые заполняют фильтрующими материалами. Их недостаток — быстрое заиливание, поэтому, они не рекомендуются для применения на промплощадках.

При общих функциях трубчатые дрены отличаются от закрытых, ибо внизу траншей, заполняемых песчано-гравийным материалом, для свободного стока дренажных вод укладываются керамические или асбестоцементные трубы. Наиболее широкое применение они находят в городском и промышленном строительстве.

Наиболее распространенные виды дренажей — пристенные дрены, которые располагаются снаружи фундамента зданий и защищают его от подтоплений грунтовыми водами, от проникновения их в подвалы, подземные коммуникации при неглубоком залегании водных пластов.

Этой же цели служат пластовые дрены, но при условии присутствия под оберегаемыми ими сооружениями более мощного водоносного слоя. Они просты по конструкции, но обладают высокой эффективностью функций. Отличаются гораздо более широким спектром применения. Они прекрасно защищают конструкции и от гравитационной, и от капиллярной воды, а потому применяются для защиты подвалов, теплосетей, отвода под дорогами.

Застенные дрены обычно засыпаны фильтрующим материалом, укладываются за опорной стенкой с трубой или без трубы в пределах высоты выхода грунтовых вод и служат снижению давления на стенки.

Наименее распространены в применении галерейные дрены. Обычно это трубы большого поперечного сечения, изготовленные из различных материалов, имеющие дренажные отверстия и обсыпку. Применяются, когда необходим пристальный контроль над функционированием дренажа.

Устанавливаем сами

Каждый домовладелец выбирает наиболее подходящую из систем дренажа, основываясь на индивидуальных особенностях собственного участка. Сложные системы применяются при промышленном строительстве, а вот на дачном или приусадебном участке самым приемлемым становится горизонтальный дренаж. Будет ли он открытого или закрытого типа, зависит от места и задач, рельефа и общей дизайнерской композиции, и от уровня залегания грунтовых вод.

Самое простое и примитивное сооружение – дренажные канавы. Но выглядят они не самым лучшим образом, нуждаются в водосточных решетках для более эстетичного восприятия.

Потому, если нужен дренаж на участке для отвода вод от стен дома, любого другого сооружения, для удаления избытка влаги в саду и на огороде, для сохранения пешеходных дорожек и т.п., лучше всего подходит горизонтальная дренажная система закрытая, отличающаяся простотой монтажа, несложными земляными работами. После разработки плана расположения системы на участке, проводят выкапывание канавки. Размеры глубины и ширины канавки зависит от диаметра дренажной трубы в зависимости от интенсивности водоотвода. Затем в желоб укладываются дрены из специальных перфорированных труб, которые желательно обернуть геотекстилем, — он лучше предохранит от заиливания. Важным условием является расчет наклона канавки, поскольку движение отведенных вод происходит самотеком. Несложно, надежно, необходимо.

ТЕМА: Вертикальный дренаж

1. Введение

Вертикальный дренаж - вид дренажа, позволяющий с помощью дренажных скважин управлять водным и солевым режимами почв; один из новых способов мелиорации. Применение вертикального дренажа позволяет автоматизировать процесс управления водным режимом почв, что обеспечивает более стабильные и высокие урожаи, полностью механизировать строительные работы, в 3-5 раз увеличить производительность труда, более экономно расходовать водные ресурсы.

Впервые применен в 1923-1925 в США. Широко используется в республиках Средней Азии с 1950-х гг.

Вертикальный дренаж подразделяется на систематический дренаж (равномерное расположение водозаборных скважин на площади по углам квадратной или треугольной сетки), выборочный дренаж (скважины устраивают только на отдельных избыточно увлажнённых участках), береговой дренаж (линейная система скважин, ограждающая территорию от подтопления со стороны реки, водохранилища, озера), комбинированный дренаж (сочетание скважин с горизонт, дренажем).

Вертикальный дренаж применяют для регулирования водного режима почв путём создания:

осушительно-оросительных систем с использованием каптируемых скважинами подземных вод на дождевание;

для регулирования уровня грунтовых вод; для ограждения мелиорированных. площадей от притока грунтовых вод со стороны, от подтопления из рек, озер, водохранилищ;

для снижения напорности подземных вод и уменьшения (регулирования) притока воды в осушаемый пласт из глубинных напорных горизонтов;

для использования безнапорных и напорных подземных вод с осушаемого массива для орошения прилегающих суходолов, водоснабжения населенных пунктов, ферм и т.д.

Осушительно-оросительные системы вертикального дренажа - совокупность ГТС (скважин, оградительных и водоотводящих каналов, шлюзов, бассейнов-накопителей и др.), дождевых агрегатов, подземных или поверхностных трубопроводов, пунктов управления и средств автоматики.

Вертикальный дренаж нередко дополняется вакуумными системами - сифонами в виде подземных трубопроводов. В осушительных системах вертикального дренажа отсутствуют элементы, обеспечивающие орошение полей.

Весной и после затяжных дождей вертикальный дренаж работает в режиме осушения: включаются насосы скважин, и каптируемые ими грунт, воды подаются в наливные водоемы или в отводящие каналы.

Регулируя дебиты скважин и продолжительность их работы, можно обеспечить требуемую норму осушения. В засушливые периоды влажность корнеобитаемого слоя почвы регулируется дождеванием: включаются скважины и каптируемые ими подземные воды по закрытым трубопроводам подаются к дождевым агрегатам. Израсходованные на орошение запасы подземных вод восполняются в осенне-зимний и весенний периоды.

Для применения вертикального дренажа на осушаемых землях требуются определенные гидрогеологические, геоморфологические и почвенные условия, и прежде всего необходимо, чтобы покровные отложения были представлены достаточно водопроницаемыми грунтами, подстилаемыми мощным слоем водонасыщенных песчаных отложений.

Вертикальный дренаж - глубокий буровой колодец (буровая скважина), доходящий до мощного водоносного пласта и прорезающий его частично или полностью. Глубину колодца-скважины устанавливают в зависимости от геологического строения, гидрогеологических условий и глубины залегания водоносного слоя.

Обычно вертикальные колодцы (дрены) устраивают глубиной 30.80м и более, с диаметром 0,7.1 м с креплением стенок скважины обсадными трубами.

При откачке воды вертикальной скважиной уровень грунтовых вод вокруг дрены снижается, образуя воронку депрессии. Она может быть симметричной (при откачке воды из бассейна грунтовых вод) и асимметричной (при откачке из грунтового потока).

По расположению дрен в плане различают площадное (систематическое), когда надо опустить уровень грунтовых вод на орошаемой площади, и линейное, когда линия колодцев перехватывает грунтовый поток, поступающий на данную орошаемую площадь со стороны прилегающих земель.

Соответственно и дренаж рассматривают нескольких типов - систематический, линейный и выборочный. Последний тип приурочен к отдельным участкам, где требуется выборочное понижение уровня грунтовых вод.

По расположению в плане вертикальные скважины могут быть одиночными и групповыми. Если группа вертикальных скважин размещена в плане на расстоянии друг от друга меньшем, чем радиусы их влияния, то такие скважины называют взаимодействующими.

Водоприемная часть скважины снабжена фильтрами. Обычно фильтры изготавливают из круглых металлических перфорированных труб (можно применять также стержневые или другой конструкции и из других материалов). Возле каждой скважины устанавливают трансформатор от линии электропередачи, шкаф с оборудованием для автоматического управления работой насоса дрены. Для организации телеуправления и обслуживания вертикальные скважины объединяют в системы по 20.100 скважин.

Вертикальный дренаж целесообразно устраивать при таком геологическом строении толщи грунтов, где имеются мощные крупнозернистые или галечниковые водоносные слои с напорными водами без сплошных водоупорных прослоек, с водопроводимостью водоносного слоя Т более 100 м 2 /сут:

где k - коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут;

m - мощность этого слоя, м,

и обеспечивается хорошая гидравлическая взаимосвязь между всеми слоями грунтов, слагающих всю толщу от поверхности земли до водоупора (включая водоносный слой).

Проектирование вертикального дренажа сводится к созданию нисходящего тока воды, определяемого из анализа водно-солевого баланса, и обеспечению необходимого понижения поверхности грунтовых вод на орошаемом массиве. Исходя из этого положения, сначала определяют параметры системы, то есть тип дренажа, его производительность и прочее, а затем рассчитывают параметры скважин, их число, расстояния между ними, дебиты и в конечном итоге конструкцию скважины и насосное оборудование к ней.

Целесообразность строительства вертикальных дрен при различной водопроводимости решают в результате технико-экономических расчетов.

Вертикальный дренаж применяют как на орошаемых, так и на осушаемых землях, в зонах недостаточного, неустойчивого и избыточного увлажнения.

Удельный дебит вертикального колодца, то есть дебит на 1 м глубины откачки, должен быть не менее 5 л/с. Устройство колодцев с малым удельным дебитом неэффективно.

Вертикальный дренаж по сравнению с горизонтальным имеет много достоинств:

способствует быстрому понижению уровня грунтовых вод и опреснению почвы с распространением этих процессов на большую глубину;

при его применении возможно использование откачиваемой воды (если она слабоминерализована) на орошение и промывку засоленных почв;

в результате работы вертикального дренажа обеспечивается достаточная емкость зоны аэрации, позволяющая эффективно проводить осенне-зимние и весенние промывки засоленных почв, появляется возможность регулирования положения уровня грунтовых вод, что позволяет создавать оптимальную влажность почв и грунтов зоны аэрации.

Поддержание оптимального режима грунтовых вод в период вегетации в сочетании с хорошим агротехническим комплексом предотвращает реставрацию засоления и создает благоприятные условия для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Несмотря на многие положительные стороны, вертикальный дренаж имеет и недостатки:

для обеспечения его работы необходимо оборудование погружными электронасосами, что значительно повышает стоимость строительства дрен и увеличивает эксплуатационные расходы;

при работе дрены вблизи и вокруг нее создается воронка депрессионной поверхности грунтовых вод, в результате почва неравномерно осушается;

при длительной и интенсивной работе вертикальных дрен, особенно большой их группы, возможно значительное ослабление и уменьшение напора вод водоносного слоя, из которого они откачивают воду, а это в некоторых случаях может привести к поступлению в водоносный и в верхний покровный слои почвы сильно минерализованных артезианских вод, залегающих глубже.

Имеются такие примеры, когда в связи с глубоким понижением уровня грунтовых вод увеличивается вымыв питательных веществ из почвы и снижение ее плодородия.

Вертикальный дренаж необходимо проектировать на откачку в основном динамических запасов грунтовых и подземных вод. Для этого требуются материалы большого комплекса изысканий и исследований природных условий конкретного массива. По этим материалам и данным анализа водно-солевого баланса определяют нагрузку на дренаж, объем избыточного количества воды, которое требуется отвести за пределы орошаемой территории.

В процессе работы вертикальный дренаж должен обеспечить создание нисходящего тока воды с понижением уровня грунтовых вод на заданную глубину (не менее 2,5 м) и поддерживать этот режим в течение всего периода эксплуатации оросительной системы.

При проектировании и выполнении фильтрационных расчетов вертикального дренажа устанавливают его параметры, тип и конструкцию дренажа, производительность по расходу воды (дебит скважины), гарантированное понижение уровня грунтовых вод, радиус влияния скважины (площадь дренируемой территории одной скважиной и группой скважин), расстояния между скважинами.

Параметры вертикального дренажа определяют по среднегодовой нагрузке эксплуатационного периода при работе дрен как в установившемся, так и в неустановившемся режиме.

В зависимости от периодов освоения засоленных орошаемых земель режим работы системы вертикального дренажа будет различным. В мелиоративный период режим работы обеспечивает отвод дренажных вод при рассолении почвогрунтов, в эксплуатационный - оптимальный водно-солевой режим.

Режим работы скважин зависит также от природно-хозяйственных условий. Он может быть постоянным по дебиту, постоянным по времени и переменным по числу работающих скважин, постоянным по периодам года. При использовании для орошения откачиваемых вод режим работы скважин согласуют с графиком водопотребления растений.

2. Вертикальный дренаж в Узбекистане

Важный элемент технического прогресса в мелиоративном строительстве Узбекистана - вертикальный дренаж орошаемых земель, получивший широкое развитие.

Систематический вертикальный дренаж, будучи одним из элементов инженерно-мелиоративного комплекса, вместе с современной техникой полива и агротехническими приемами позволяет создать необходимый мелиоративный режим - от автоморфного до гидроморфного - для неуклонного повышения плодородия почв и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур при наименьших затратах воды и труда.

Вертикальный дренаж обладает рядом технических преимуществ, выгодно отличающих его от других видов дренажа: он не занимает полезной площади, строительство его и эксплуатация не мешают сельскохозяйственному производству и могут вестись круглогодично; позволяет держать уровень грунтовых вод на любой заданной глубине, получить быстрый мелиоративный эффект, а также использовать откачиваемые подземные воды на орошение и промывки (если качество хорошее). Строительство скважин полностью механизировано, а эксплуатация легко может быть автоматизирована и телемеханизирована.

3. История развития и перспективы применения вертикального дренажа в Узбекистане

Узбекистану принадлежит первенство в развитии принципов применения и широком внедрении вертикального дренажа в стране. В конце 20-х - начале 30-х годов в Голодной степи, в Бухарской области (левобережье канала Шахруд), а затем в Ферганской долине проходили испытания одиночные колодцы различных конструкций. Наряду с этим проведены региональные гидрогеологические исследования. Появилось несколько очерков, характеризующих гидрогеологические условия оазисов Узбекистана с точки зрения перспективности применения вертикального дренажа, или "калифорнийских колодцев", как их тогда называли.

Слабая техническая оснащенность опытов, недостаточные изученность и разведанность гидрогеологических условий не позволили получить убедительные результаты, открывающие пути широкому внедрению вертикального дренажа в Узбекистане.

Прогресс в области буровой техники способствовал развертыванию разведочных гидрогеологических работ, широкое развитие получило строительство буровых колодцев для сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения пастбищ.

С 1946 г. по инициативе Б.Д. Коржавина начато исследование проблемы применения глубоких откачек грунтовых вод в целях ирригации мелиорации и водоснабжения. Анализировались и обобщались гидрогеологические материалы, определялись основные требования к скважинам вертикального дренажа, рассматривались перспективы его применения для республики, в частности для одного из важнейших объектов мелиорации - Голодной степи, составлялись прогнозные карты использования.

Разработаны методы строительства и конструкции скважин, особенно их водоприемной части (фильтров) в разных литологических условиях.

Выяснено влияние методов строительства и конструкций скважин на гидрогеологические ее параметры (дебит и удельный дебит), а также на стоимостные показатели.

Рассмотрены вопросы эксплуатации вертикального дренажа, автоматики на насосах, организации специальной службы, создания ремонтных бригад, баз, специализированных ПМК, использования откачиваемых вод и их отвода, надземных сооружений на скважинах,

Исследованы мелиоративные и технико-экономические показатели вертикального дренажа - модули дренажного стока, скорости выноса солей, скорости снижения уровня грунтовых вод и рассоления земель, а также вычислены капиталовложения в строительство, эксплуатационные затраты, окупаемость.

Все это позволило перейти к широкому внедрению вертикального дренажа в практику орошаемого земледелия, в результате к 1970 г. Узгипроводхоз, Ташкентское отделение Союзгипрорис и Средазгипроводхлопок при участии САНИИРИ разработали схемы и проекты по развитию систем вертикального дренажа, в том числе на осваиваемых Голодной и Каршинской степях.

4. Вертикальный дренаж и мелиоративные режимы

Известно, что по характеру участия грунтовых вод в процессах почвообразования в природных условиях выделяются два основных типа режимов почвообразовательного процесса - гидроморфный и автоморфный и два промежуточных - полугидроморфный и полуавтоморфный.

Принято различать и соответствующие им мелиоративные режимы.

Автоморфный и полуавтоморфный режимы формируются в условиях хорошей естественной дренированности и, как правило, при них земли в естественном состоянии находятся в стадии рассоления. Гидроморфные и полугидроморфные режимы обычно связаны со слабой естественной дренированностыю.

Вертикальный дренаж в отличие от других видов дренажа позволяет поддерживать (и создавать) автоморфный и полуавтоморфный режим, что особенно важно для вновь орошаемых земель с исходно глубоким уровнем грунтовых вод, где необходимо сохранить этот уровень, не допустить его подъема и предотвратить тем самым продвижение солей к зоне аэрации, необходимой для выращивания растений.

5. Работа вертикального дренажа и дренированность земель

Вертикальный дренаж, откачивая воду из песчаных слоев, снижает в них пьезометрические напоры и создает дренирующий эффект в толще покровных суглинков.

Системы вертикального дренажа и их нормальная эксплуатация создают определенную дренированность массива - необходимый фон для рассоления земель.

Для использования дренированности, созданной вертикальным дренажем, всем хозяйствам-землепользователям необходимо осуществлять в течение ряда лет планомерную программу комплекса мероприятий мелиоративного периода (тщательные планировки земель, своевременная зяблевая пахота и осенне-зимние промывные поливы засоленных земель, правильный промывной режим в вегетационный период, своевременная культивация после поливов и др.). Только в этом случае будет по-настоящему использована дренированность, созданная вертикальным дренажем, и процессы рассоления земель примут необратимый характер.

Анализ многолетних наблюдений показывает, что на всех участках вертикального дренажа водный и солевой режимы после ввода в эксплуатацию скважин складываются по типу рассоления.

Увеличение дренированности земель позволило регулировать режим грунтовых вод и тем самым создать условия для необходимых промывных поливов с целью рассоления земель и проведения промывного режима орошения.

Совершенствование конструкции, методов строительства и эксплуатации систем вертикального дренажа будет способствовать снижению капиталовложений, эксплуатационных затрат и повышению эффективности вертикального дренажа в Узбекистане.

вертикальный дренаж мелиорация узбекистан

6. Заключение

1. Вертикальный дренаж должен проектироваться в виде водозаборных скважин, оборудованных электропогружными насосами. Условия применения вертикального дренажа определены п.2.200 СНиП 2.06.03- 85.

2. Расчет вертикального дренажа должен включать:

определение параметров всей системы (количество скважин, расстояние между ними);

расчет параметров скважин (дебита, понижения в скважине и в характерных точках массива, радиуса влияния) и их конструктивных элементов (диаметра и глубины скважин, длины и диаметра фильтра, толщины и состава обсыпки).

3. Размещение скважин систематического вертикального дренажа в зависимости от увязки с оросительной сетью следует выполнять в виде сетки с равномерным или неравномерным шагом скважин в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом скважины не должны располагаться у каналов без противофильтрационной одежды.

4. Систематический вертикальный дренаж и линейные системы скважин должны рассчитываться согласно рекомендуемому прил.12. Расчет линейных систем дренажа следует проводить при заданном понижении воды в скважине или известном дебите.

5. В сложных природных условиях при перераспределении потоков подземных вод, изменении напорного питания в результате работы дренажа, взаимодействии крупных дренажных систем необходимо использовать математическое моделирование.

6. Конструкция скважин вертикального дренажа должна определяться:

литологическим строением водоносного комплекса и химизмом вод каптируемого пласта;

эксплуатационными параметрами - дебитом и понижением уровня воды в скважине;

методами производства строительных работ и оборудования скважин;

схемой и объемом автоматизации; требованиями к ремонтным работам.

7. Водоприемная часть скважин должна удовлетворять следующим требованиям:

диаметр фильтрового каркаса должен позволять свободный монтаж и демонтаж электропогружного насоса и приборов автоматики и телемеханики; обеспечивать максимальный водозабор, долголетнюю и бесперебойную работу скважин.

8. Конструктивные элементы скважин: глубина, диаметр скважины, длина и диаметр фильтра, скважность, размер и форма проходных отверстий фильтра и механический состав гравийной обсыпки должны определяться расчетами.

9. Длину фильтра-каркаса следует выбирать с учетом стандартной длины эвена заводского изготовления и с соблюдением требований п.2.2.16 СНиП 2.06.03-85.

10. Скважность фильтров, как правило, следует принимать не более следующих значений: для стальных каркасно-стержневых и просечных из стальных листов - 30%; для асбестоцементных и пластмассовых 25%.

11. Увеличение скважности должно быть обосновано расчетами фильтров на прочность.

12. Расчет фильтровой обсыпки для скважин вертикального дренажа следует производить в соответствии с обязательным прил.13.

13. Электропогружной насос следует располагать, как правило, над фильтром. Если по геолого-структурным условиям невозможно установить насос над фильтром, его следует располагать в отстойнике или в фильтре (при условии перекрытия этой части фильтра "глухой" трубой). Выбор электропогружного насоса следует про изводить согласно рекомендуемому прил.14.

14. Станция управления насосными агрегатами, средства автоматики, телемеханики и связи, контрольно-измерительная аппаратура должны располагаться в специальном шкафу или здании.

15. Водоотводящая сеть скважин вертикального дренажа должна быть выполнена из труб, лотков, облицованных каналов или в земляном русле. В последнем случае участок водоотвода длиной 40.50 м от скважины должен быть глухим (труба, лоток).

16. Отводящие трубопроводы должны быть оборудованы задвижками и водовыпусками в водоприемник. Стенки я дно водоприемников в месте сброса дренажных вод должны быть надежно защищены от размыва.

17. При проектировании следует разрабатывать режим работы системы вертикального дренажа в соответствия с п.2.220 СНиП 2.06.03-86.

Режим работы системы вертикального дренажа должен составляться отдельно для периодов освоения и эксплуатационного

18. Проектирование вертикального дренажа без систем автоматики не допускается. Объемы телемеханику в связи следует устанавливать в каждом конкретном случае и определять на основании требований к режиму работы скважин и надежности оборудования, с учетом улучшения условий труда и сокращения численности обслуживающего персонала.

19. Диспетчерское управление автоматизированной системой должно обеспечивать централизацию управления и контроль за работой скважин и оборудования.

20. Каждая скважина или группа скважин должна оборудоваться контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей измерять:

количество откачиваемой воды;

положение динамического уровня воды в скважине;

минерализацию воды;

количество затраченной электроэнергия;

напряжение и силу тока в цепи.

Использованная литература

1. Ирригация Узбекистана. Ташкент. Том IV.

2. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации.

3. Москва. "Колос". Под редакцией доктора технических наук Е.С. Маркова.

Вертикальные дренажные системы используются для снижения уровня воды в почве, что защищает здания и сооружения от деформаций, разрушений из-за неравномерной усадки.

Существует несколько видов вертикального дренажа:

• систематический. Водозаборные скважины равномерно располагаются по площади в углах треугольной или квадратной сетки;
• выборочный. Дренажные колодцы устанавливают только в некоторых, избыточно увлажненных местах;
• береговой. Состоит из линейной системы водосборников, защищающих территорию от подтопления со стороны водохранилищ, реки, озера и пр.;
• комбинированный. Это сочетание вертикальных колодцев с горизонтальной дренажной системой.

Назначение вертикального дренажа

При помощи системы регулируют уровень грунтовых вод. Территория ограждается от проникновения водных потоков со стороны озер, рек, водохранилищ. Вертикальная дренажная сеть используется для снижения напора подземных вод и уменьшения их притока в осушаемый пласт из глубинных горизонтов.

Структура системы

Выполняется глубокий буровой колодец, доходящий до водоносного пласта и полностью или частично прорезающий его. Глубина скважины определяется в зависимости от гидрогеологических условий, геологического строения почв и уровня залегания вод. Колодцы углубляются на 5-50 метров и больше, имеют диаметр 0,7-1 метр, их стенки укрепляются обсадными трубами. При попадании жидкости в вертикальный колодец уровень грунтовых вод снижается, образуется воронка депрессии. Она бывает симметричной или асимметричной. Водоприемную часть скважины оснащают фильтрами из круглых перфорированных труб, обсыпанных по периметру щебнем и песком разных фракций.

Почему устанавливать систему SoftRock более выгодно, чем вертикальный дренаж?

• Снижается стоимость установки сети, не требуется привлекать дорогостоящую спецтехнику, уменьшается трудоемкость работ.
• Сохраняется рельеф местности, не требуется срезать деревья, монтаж возможен вокруг различных препятствий.
• Разводка дренажной системы SoftRock по участку более эффективна за счет комплексного удаления излишков воды.
• Современный дренаж не нуждается в специальном уходе и обслуживании, не заиливается в отличие от вертикальных колодцев.

Обратитесь к специалистам компании, чтобы получить подробную консультацию по вопросам выбора системы SoftRock для конкретных условий эксплуатации.

Дренажная система на частном подворье позволит избежать множества проблем как с постройками, так и с качеством почвы для грядок. Ее устройство – правильное решение хозяина в любом случае. Но, особенно остро актуальность такой системы стоит в том случае, если дом имеет заглубленные части. В такой ситуации устройство дренажа вокруг дома является эффективным инструментом защиты от подтопления, что вызывается большим количеством атмосферных осадков и повышением уровня грунтовых вод.

Важно! Согласно СНиП 2.06.14-85, СНиП II-52-74 обязательным является устройство дренажной системы возле построек со значительным углублением, на участках с глинистой почвой, на территориях с высоким залеганием грунтовых водоносных жил, на расположенных внизу склона участках.

Отметим, что указанные выше нормативы актуальны и для промышленных объектов, и для жилого фонда.

Что предлагает рынок: виды дренажей

Изначально обращаем внимание, что дренажная система устраивается по определенным правилам и технологиям. В зависимости от задач, которые перед ним ставятся, дренаж может быть:

• пристенным (вертикальным);
• кольцевым (траншейным).

Вариант №1 Открытый дренаж: описание устройства

Для осушения участка может быть использована обычая канава, вырытая по определенному алгоритму. В принципе, все более чем просто: по периметру участка роется дренажная канава шириной до полуметра и глубиной 0,7 метра. Из нее воды отводятся в сточный бассейн. Такой объект может быть общим сразу для нескольких рядом расположенных домовладений.

Важно! Дренажный ров по отношению к месту сбора отведенных стоков должен иметь уклон 30 градусов. Поэтому еще на этапе копки канавы для глинистого грунта на каждый погонный метр нужно делать уклон в 2 см, а для песчаного – 3 см.

Сразу хотим отметить, что такие показатели должны быть соблюдены и для открытого дренажа, и для закрытой системы, о которой речь пойдет дальше.

Вариант №2 Закрытый дренаж: две технологии

• Закрытый дренаж вокруг дома частного дома предполагает не только рытье канавы, но и монтаж трубопровода, по которому ненужная влага попадает в дренажные колодцы. С экономической точки зрения выгоднее всего сооружать такую трубопроводную систему из труб ПВХ. Наиболее востребованные диаметры: 63 мм, 110 мм. Причем важно, чтобы внутренняя поверхность труб была гладкой, а внешняя гофрированной. А еще дренажный трубопровод по всей длине имеет отверстия, для защиты от частичек грунта и песка, он облачен в кокосовое полотно или материал из геотекстиля.
• Закрытая система осушения территории может быть выполнена другим способом. Он очень схож с трубопроводным решением, но вместо укладки труб, формируется специальный канала отвода вод. Вырытую под уклоном траншею, наполовину засыпают каменным материалом крупной фракции – боем кирпича, гравием, щебнем. Второй слой – те же материалы, но более мелкой фракции, сверху уже насыпается грунт. Эта технология имеет один серьезный недостаток – заиливание. Специалисты рекомендуют его устранение путем закладки дополнительного фильтрующего слоя из того же геотекстиля или тектона.

Важно! Если закрытый дренаж устроен правильно, то уровень грунтовых вод не поднимается выше точки, которая заранее рассчитывается. При этом плодородность почвы повышается.

Вариант №3 Вертикальный дренаж

Пристенный дренаж, как можно догадаться по названию, предназначен для защиты от влаги именно зданий. Ему фактически нет альтернативы в низинной местности, поскольку только такая система раз и навсегда снимет вопросы касательно подтопления цокольного этажа при ливнях или весеннем таянии снега.

Поэтапно устройство вертикального дренажа выглядит так:

• Роется котлован по периметру здания, дно которого укрывается песчаной подушкой. Глубина дренажа вокруг дома определяется высотой фундамента, но при любых обстоятельствах углубление будет на 30 сантиметров ниже основания конструкции.
• С помощью лазерного нивелира, проводятся мероприятия для устранения имеющихся перепадов высоты и формируется уклон, направленный в сторону водосборного коллектора.
• Ров устилается геотекстилем.
• Проверяется уклон.
• Насыпается слой хорошо промытого гравия, при этом нужно проследить, чтобы фракция была больше, чем отверстия в трубе. В противном случае гарантирована такая проблема, как засоры.
• Формируются углубления для прокладки дренажного трубопровода.
• Выполняется монтаж труб.
• На каждом повороте монтируется вертикальная труба, сверху защищенная крышкой. Таким образом предусматриваются каналы, через которые периодически пристенная дренажная система обслуживается, что дает возможность ее эффективно эксплуатировать долгие годы.
• Полностью устроенная система, еще раз скрупулезно проверятся на предмет правильности уклона.
• Дренажный трубопровод обматывается геотекстилем, очень плотно и закрепляется с использованием тонкого капронового шнура.
• Сверху насыпается слой из гравия толщиной 20 см.
• Укладывается еще один слой геотекстиля.
• Далее следует слой речного песка и грунт.

Хотим сделать акцент, что если место расположения участка характеризуется сложными гидрогеологическими условиями, то оптимальным будет комбинация: вертикальный дренаж + линейный. Этот момент очень важно учесть на этапе принятия решения, как самому сделать дренаж вокруг дома.

Важно! В п. 5.23 СНиП 2.06.14-85 отражены нормы устройства дренажа линейного и бестраншейного. Согласно ним, предпочтение отдается какой-либо системе исходя из экономической целесообразности. В том случае, если выбор пал на открытую систему, глубина канавы должна быть не менее 4 метров. Кроме того, нужно обязательно ориентироваться на показатель глубины промерзания земли в конкретной местности.

Сборный дренажный колодец

Местом отведения дренажных вод может быть не только сборный бассейн, но и колодец. Его можно быстро соорудить из ж/б колец, хотя, как вариант, стенки выполняются и цельнолитыми. Для этого потребуется армирующая сетка и раствор на основе цемента. В том месте, где пересекаются трубы, идущие из разных направлений, выбирается грунт, оформляются стены, на дне устраивается дренажная подушка. Прежде, чем приступить к обратной засыпке, нужно провести теплоизоляционные мероприятия – используется пенопласт толщиной от 25 см.

Устройство локального дренажа

Бывает, что неприятность в виде постоянно собирающейся воды возникает только в каком-то определенном месте участка. Современные строительные технологии на этот счет предлагают такой способ решения проблемы, как локальный дренаж. Соорудить объект данного типа несложно:

• В землю заглубляется закрытая емкость или специальный водозаборник. В любом случае должна быть предусмотрена возможность использования скопившейся воды в хозяйственных целях.
• Если вода застаивается на границе придомовой территории, то ее просто отводят на улицу через дренажную канаву. В этом случае монтаж водозаборника не требуется.

Без проекта строить нельзя

Итак, с предстоящим фронтом работ мы надеемся вы ознакомились, по ходу дела прикинув, какая из описанных систем подойдет в вашем конкретном случае. Однако, рубать с плеча не стоит и для начала необходимо разработать проект будущей системы. Не игнорируйте этот этап, даже если есть необходимость в устройстве небольшого локального объекта.

Важно! Пункт 5.20 СНиП 2.06.14-85 гласит, что при проектировании дренажа приоритет нужно отдавать самотечным системам. Водоотвод с принудительной откачкой требует убедительных обоснований.

Проект дренажа состоит из:

• Схематических изображений отрезков прокладки системы – эскизов.
• Расчетной части с указанием крокетных цифр относительно уклона, габаритов рвов, трубных сечений, расстояний взаимного расположения конструктивных частей системы.
• Указания типоразмеров дрен, колодцев, соединительных узлов, пр.

Невозможно грамотное составление проекта без владения следующими данными:

• Усредненный показатель осадков за год.
• Особенности ландшафта местности.
• Почвенный состав.
• Показатель уровня залегания грунтовых вод.
• Насколько близко расположен ближайший водоем.

Какие материалы можно использовать?

Этот вопрос мы решили выделить для рассмотрения отдельно, поскольку он больше всего волнует непрофессиональный мастеров, решившихся на самостоятельное устройство дренажа вокруг дома.

Современный рынок готов удовлетворить потребителя с любым кошельком. Так, дренажный трубопровод может быть составлен из труб:

• поливинилхлоридных;
• железобетонных;
• керамических;
• бетонных.

Также, в качестве расходного материала могут использоваться трубофильтры из пористого бетона или полимербетона.

В заключение: о подготовке фундамента к устройству дренажа

Прежде, чем приступать к устройству пристенного дренажа, необходимо подготовить определенным образом фундамент. Для этого потребуется битумно-керосиновая мастика – наносится на фундамент извне. Пока еще это покрытие влажное, закрепляем специальную армирующую сетку (можно штукатурно-малярную) – величина ячейки 2 х 2 мм. После застывания мастики, где-то через 24 часа, рабочая поверхность еще раз обмазывается битумным составом.