Устройство вертикальных дрен. Вертикальный дренаж. Создание дренажа вдоль забора
Грунтовые воды могут быть очень опасными для фундамента и дома в целом. Чрезмерно увлажненный грунт способен существенно потерять в своей несущей способности, а просадочные грунты и вовсе «садятся» из-за воды под собственным весом. Для борьбы с грунтовыми водами устраивают дренаж.
Назначение и вид дренажа для фундамента
Для защиты фундамента от воды её нужно отвести по системе труб из зоны возле фундамента. Дренируемую воду разделяют на три основных типа: дождевую, талую и грунтовую. Дренажной системой можно отводить любую из них, часто два или три типа (в зависимости от грунтовых условий).
Для отвода дождевых и талых (включая грунтовую верховодку) дренаж для фундамента выполняют малозаглубленным, то есть в тех отметках, в которых нужно перехватить эти воды. Грунтовые воды обычно залегают на большей глубине. Если нужно дренировать и их – устраивают комбинированные системы, состоящие из горизонтального поверхностного дренажа, связанного через смотровые колодцы с заглубленной частью дренажа.
Схема устройства принудительного дренажа. К система можно подключить поверхностный дренаж.
Применительно к частному строительству для защиты фундаментов от воды выделяют два основных типа дренажа – горизонтальный и вертикальный. Первый из них часто называют самотечным, второй – принудительным. Как несложно догадаться, первый из них отводит воду от фундаментов самостоятельно, второй – с помощью одного или нескольких насосов.
Вертикальный дренаж редко применяется в частном строительстве на постоянной основе, обычно его применяют для строительного водопонижения с целью удаления воды из котлована или траншей для устройства фундаментов. Такой дренаж необходим в том случае, когда требуемая глубина заложения фундаментов расположена ниже уровня грунтовых вод.
Горизонтальный дренаж фундамента получил более широкое распространение как средство предотвращения обводнения несущего слоя грунта во время сезонных паводковых вод или ливней. Его так же использую для отведения дождевых и талых вод с крыши дома и придомового участка.
Дополнительно можно выделить подвиды дренажных систем: поверхностная (дренируемая вода двигается по открытым траншеям-канавам), глубинная (с применением заглубленных в грунт труб).
Горизонтальный дренаж
Горизонтальный дренаж для фундамента представляет собой систему дренирующих труб, уложенных с небольшим уклоном (почти горизонтально). Отводимая вода попадает в трубы через отверстия в последних, и самотеком уходит от фундамента.
Во избежание засорения отверстий в трубах их обсыпают мелким щебнем и оборачивают геотекстилем. Это позволяет отфильтровать мелкие частицы, способные закупорить перфорацию труб.
Сброс ливневых вод с крыши в дренаж. Система исключает образование «стоячих» луж возле дома.
Для контроля работоспособности системы устраивают смотровые колодцы. Через них при необходимости можно прочистить систему специальным стальным тросом.
Вертикальный дренаж
Основное отличие вертикального дренажа для фундамента от горизонтального – движение воды вверх, по вертикале. Разумеется, без насосов это невозможно. Вертикальный дренаж принудительный, а не самотечный. С его помощью обычно выполняют строительное или аварийное водопонижение. Такой вид дренажа в частном строительстве применяется редко, разве что на период строительства.
Зона разгрузки
Ни один из видов дренажа не может работать в изолированном режиме. Дренируемая вода должна куда-то отводиться. Дренажная система для фундамента всего лишь «транспорт», перемещающий воду по нужной траектории.
Зоной разгрузки может быть существующая ливневая канализация, достаточной вместимости самодренирующийся «септик», существующий водоем, свободная толща грунта с высоким коэффициентом фильтрации (например, песок) и т.д.
Схема сброса дренируемой воды в ливневую канализационную систему. 1,2 – дренажные трубы с фильтрующий обрамлением, 3 – смотровые колодцы, 4 – безнапорный (самотечный) коллектор, 5 – насосная станция в коллекторном колодце, 6 – напорный коллектор.
«Септик» для приема отводимой воды обустраивается посредством специальных дренажных модулей.
Такими модулями формируют подземный приемник достаточно большого объема, способный принять в себя ливневые стоки. После дождя с течением времени вода самостоятельно «уходит». Размещать такие модули можно только в грунтах с достаточной фильтрующей способностью на достаточном удалении от строений и при условии невысокого уровня грунтовых вод.
В каких случаях без дренажа не обойтись?
Самым уязвимым типом фундамента с точки зрения необходимости дренажной защиты, являются фундаменты мелкого заложения , например утепленная шведская плита. Верховодные грунтовые воды способны «подмыть» грунт под плитой и вызвать деформации здания.
В случае использования фундаментов с достаточной глубиной заложения перед верховодкой уязвимы такие элементы, как отмостка, крыльцо, садовые дорожки и т.п. В этих случаях предпочтителен дренаж, размещенный под утепленной отмосткой.
Узнайте, как сделать ступеньки для крыльца, перейдя по ссылке: .
Коварство верховодки заключается в том, что она, как правило, возникает в период таяния снегов, когда ночью всё ещё бывают заморозки. Подмерзший грунт создает водоупор, герметизирующий дренажную систему. Во избежание этого для таких фундаментов дренажные трубы закладывают в теплой зоне, где при небольшом морозе промерзание исключено.
Дренаж для фундамента так же необходим на подтопляемых строительных участках, на которых в соответствии с отчетом об инженерно-геологических изысканиях наблюдаются сезонные колебания уровня грунтовых вод с амплитудой, вызывающей водонасыщение грунтового слоя в уровне подошвы фундамента. При таких случаях часто возникает проблема в устройстве зоны разгрузки дренажной системы.
Ещё одним случаем необходимости защиты фундамента дренажными системами является расположение строения на склоне. Во время обильного ливня или интенсивного таяния снега текущая с высокой скоростью по склону вода может доставить много неприятностей. В этих условиях кроме поверхностного дренажа вокруг здания целесообразно устройство водоотводной канавы по верхнему периметру участка.
В обводненных грунтах достаточно высокой проницаемости (с коэффициентом фильтрации более 5 м/сут), мощности обводненных пород, превышающей несколько метров, и глубине залегания водоупора свыше 8 - 10 м;
При двухслойном строении обводненной толщи пород, когда верхний слой сложен слабопроницаемыми глинистыми породами мощностью несколько метров, а нижний -хорошо проницаемыми породами;
При многослойном строении обводненной толщи пород значительной (более 10 м) мощности.
Применение вертикального дренажа может оказаться целесообразным и при необходимости снижения уровня грунтовых вод в пределах отдельных их куполов, сформировавшихся в толще слабопроницаемых пород (с коэффициентом фильтрации порядка 1 м/сут) большой мощности (в несколько десятков метров).
Основными конструктивными элементами водопонизительной скважины вертикального дренажа являются:
Ствол, обычно закрепленный обсадными трубами;
Фильтр с надфильтровой трубой;
Водоподъемное оборудование.
Обсадные трубы выполняют функции крепления стенок скважины, обеспечивая их устойчивость как в период проходки скважины, так и в период ее эксплуатации. В большинстве случаев после устройства дренажной, скважины и оборудования ее фильтровой колонной и фильтром обсадные трубы извлекаются полностью или частично.
Конструкцию с устройством песчано-гравийной засыпки в пространстве между стенкой скважины и фильтровой колонной на всю длину целесообразно применять в дренажных скважинах сравнительно небольшой глубины, а также в условиях дренирования слоистой толщи пород.
Вертикальные поглощающие дренажные скважины устраиваются в тех случаях, когда нет опасности загрязнения подземных вод нижележащего (поглощающего) водоносного горизонта.
В конструктивном отношении поглощающие скважины представляют собой буровые полости со сплошным заполнением их песчано-гравийной смесью или оборудуются фильтровой колонной с фильтрами, расположенными в пределах дренируемого и водопоглощающего слоев. Вокруг фильтровой колонны выполняется обсыпка песчано-гравийным материалом.
Скважины вертикального дренажа оборудуются фильтрами, конструкции которых могут быть различными.
Основными элементами фильтра являются каркас и водоприемная поверхность.
Применяются каркасы стержневые, трубчатые, с круглой или щелевой перфорацией, а также каркасы из штампованного листа.
Водоприемная поверхность выполняется в виде проволочной обмотки, штампованного листа, металлических и неметаллических сеток, трубофильтров из различных искусственных пористых материалов, а также песчано-гравийной засыпки.
Наиболее распространенным и эффективным типом фильтров являются песчано-гравийные фильтры, которые подразделяются на засыпные, кожуховые и блочные фильтры.
В качестве конструкционных материалов для изготовления трубчатых каркасов фильтров применяются трубы горячекатаные, электросварные, трубы полиэтиленовые или поливинилхлоридные, трубы асбестоцементные.
Для изготовления стержневых каркасов применяется сталь прутковая марок Ст3, Ст5, Ст7 диаметрами 12, 14, 16 мм, а также соединительные патрубки и опорные кольца из горячекатаных труб.
Проволочные обмотки каркасов выполняются из стальной нержавеющей проволоки диаметром 2-4 мм. Штампованные элементы водоприемных поверхностей изготавливаются из листовой нержавеющей стали толщиной 0,8 - 1 мм.
Сетчатые элементы водоприемных поверхностей выполняются из синтетических сеток, сеток из нержавеющей стали или латуни различного плетения.
Отбор воды из скважин вертикального дренажа осуществляется различными типами водоподъемных устройств в зависимости от глубины динамического уровня воды в скважине, ее диаметра, водообильности дренируемого водоносного пласта и др. При этом применяются насосы с погружными электродвигателями, насосы с трансмиссионным приводом, горизонтальные центробежные насосы, а также вакуумные или эрлифтные водоподъемные устройства.
Насосами обычно оборудуются одиночные дренажные скважины. При наличии ряда сравнительно близко расположенных дренажных скважин целесообразно устройство эрлифтных или вакуумных систем, которые позволяют отказаться от установки насосов в каждой отдельной скважине.
В отдельных случаях необходимое снижение уровня подземных вод на подтапливаемой территории может быть осуществлено самоизливающимися дренажными скважинами. Отвод воды из группы или ряда таких скважин целесообразно осуществлять посредством устройства глухого коллектора, в который поступает вода из каждой самоизливающейся скважины, а затем отводится в сборный водоприемник, откуда откачивается насосами.
При этом над устьем каждой скважины устраивается смотровой колодец.
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.
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.
Дренажная система – это совокупность инженерных конструкций, предназначенная для отведения дождевых, грунтовых и талых вод. Вертикальный дренаж – один из применяемых на практике ее видов. Основным его назначением является понижение уровня почвенных вод.
Создание таких систем имеет важное практическое значение. Ведь, как известно, переизбыток влаги отрицательно сказывается на состоянии всех построек, уменьшая срок их эксплуатации, и на развитии многих культурных видов растений.
Правильно организованное водоотведение улучшает комфортабельность жилищных условий.
Функции и составные элементы дренажных конструкций
Устройство дренажной системы Работы по созданию систем водоотвода требуют как времени, так и дополнительных (и не малых) расходов денежных средств. Тогда, для чего нужен дренаж? Такой вопрос может возникнуть только у незнакомого с основами строительства человека.
Вода после ливневых дождей и от талых снегов должна куда-то уходить. Иначе возникнет ряд проблем:
- фундаменты построек начнут разрушаться более быстрым темпом;
- погреба и подвалы часто оказываются подтопленными (затопленными полностью), либо с завышенным уровнем влажности, что делает невозможным хранение овощей и фруктов;
- по помещениям распространяются грибки и плесень;
- при заболачивании возрастает количество вредоносных для человека организмов, насекомых.
Отводимая от дома вода может использоваться в хозяйственных целях На основании изложенного можно вывести, зачем нужен дренаж:
- отводится лишняя вода;
- появляется возможность запасаться ей для хозяйственных целей;
- повышается срок службы построек;
- создаются оптимальные условия культивирования растений.
- трубы;
- колодцы;
- каналы (канавы);
- желоба;
- приямки;
- фильтры;
- водосборники;
- насосы.
Пластиковые колодцы Отвечая на вопрос, что это такое дренаж, следует сказать, что это совокупность мероприятий и сооружений, предназначение которых заключается в отводе излишек воды.
Факторы, указывающие на необходимость создания дренажа:
- особенности рельефа: дренаж обязателен для низин и на границах водоразделов;
- близкое расположение к поверхности грунтовых вод (глубина 1,5 м);
- тип грунта: глинистые и каменистые почвы плохо пропускают осадки;
- расположение построек на территории районов водосбора рек.
Дренаж участка позволит решить ряд важных проблем с заболачиванием участка и улучшит показатели комфорта.
Классификация водоотводящих сооружений
На практике распространены различные виды дренажей. Они разделяются конструкцией, глубиной залегания и способом монтажа.
Пример системы дренажа Их классификация представлена в таблице.
Дополнительно можно также выделить биодренаж.
Комплексное использование горизонтальных и вертикальных видов дренажей в строительстве (комбинированный вариант) приводит не только к поддержанию гидрологического уровня, но и способствует рациональному отводу влаги с поверхности обслуживаемой зоны.
Устройство систем вертикального дренажа
Вертикальный дренаж подходит и для обезвоживания глубоких слоев почвы Вертикальный дренаж – целая сложная комплексная система, предназначенная для дренирования грунтовых расположенных близко к поверхности вод. Ее составляющими являются: дренажные скважины, насосное оборудование, водопроводная сеть, системы фильтров и автоматизации.
Этот способ применяется также для обезвоживания глубоких почвенных слоев, что понижает по округе уровень подземных вод. При этом ориентируются на гидрогеологические показатели местности, чтобы выполнить требования по соблюдению водного режима.
Вертикальный дренаж широко применяется:
- в загородном строительстве;
- при возведении инфраструктурных объектов (автострад, железнодорожных путей, тоннелей, дамб).
Система данного типа предохраняет стены построек (а также другие их участки) от негативного гидростатического воздействия.
Вертикальный дренаж устроен следующим образом:
- фильтрующие элементы, которые располагают непосредственно в водоносном горизонте;
- фильтрационные колодцы, размещенные в самом низшем месте участка.
В первом случае дренаж внутрипластовой воды осуществляется насосными станциями. Такие сооружения эффективны, но затратны в устройстве и обслуживании, поэтому они чаще применяются при постройке элитных домов, промышленных и инфраструктурных объектов и дамб.
Второй вариант устройства более доступный. Он эффективно контролирует уровень воды в грунте.
Бурение дренажных скважин также относится к вертикальному дренированию. Этот способ избавит от высоко расположенных почвенных вод, отведя их в подготовленное место.
Частой ошибкой при устройстве таким методом является сверление до первого водоносного горизонта. Это добавит в местные питьевые источники грязную жидкость с поверхности, испортив их качество.
Скважина должна пересечь два водоупорных горизонта Дренажная скважина должна пробуривать 1-2 водоупорных горизонта, что позволит убрать верховодку с земельного участка. По ее периметру рекомендуется делать конус в 45 градусов от оси.
Определяется необходимое количество скважин, их расположение, глубина бурения, исходя из структуры почв и расположения водоносных слоев.
Их диаметр принципиального значения не имеет, важна периодичность установки.
Вертикальный дренаж отличается прочностью и надежностью. Он максимально эффективен совместно с гидроизоляцией фундаментов построек, стен подвалов, погребов и подземных складов.
Создание дренажа вдоль забора
В местностях с большим количеством осадков при наклонах местности в сторону ограды и наличии верховодки требуется дренажная канава вдоль забора. Ее создание будет оптимальным выходом для защиты основания ограждения и рационального отвода воды. Полезные советы о дренаже на участке смотрите в этом полезном видео:
Дренажные канавы вдоль забора бывают трех типов:
- закрытого, создающиеся при помощи перфорированных засыпанных труб;
- открытого (желоба);
- засыпного, когда в подготовленную траншею заносят крупный щебень и другие фильтрующие смеси.
Перед тем, как сделать дренажную канаву, следует учесть СНиП 2.05.07-85 и свод правил под номером 104-34-96. Ими регламентируются требования к уклонам и расстояния до ограды, а также указываются рекомендации по практическому строительству.
Достаточное расстояние от изгороди до траншеи с усиленными боками – около 50 см.
Часто стенки канав делают бетонными Стенки канав часто создаются в виде жёлоба из бетона. Эффективными вариантами укрепления склонов также являются:
- плотные растительные насаждения (уклон не более 30°);
- применение листов из полимеров с крупными ячейками, сложенных несколькими слоями (угол уклона – до 70°);
- биоматы применяются при уклонах до 60°;
- глубокие траншеи укрепляются армированными конструкциями, заполненными дренажными составами.
Процесс создания канавы открытого типа состоит из таких этапов:
- первоначально вырываются канавы в 2 раза большего объема (от требуемого);
- дно покрывается подушкой из крупнозернистого песка либо гравия;
- механическим способом или вручную укрепляются стены полученного желоба, после чего можно их украсить;
- учитывается, что глубина ямы превышает вертикальные размеры фундаментов ближних сооружений на 30-50 см;
- уклон дна выполняется на одну сторону и составляет до 5 см на 10 м длины канавы. Пример оригинальной дренажной канавы смотрите в этом видео:
Главная функция дренажа вдоль оград – перенаправление образующихся водных потоков.
Организация водоотвода гаража
Дренаж можно сделать как снаружи, так и внутри Часто страдают от подтоплений и гаражи. Перед их хозяевами часто возникает вопрос: как сделать дренаж в гараже? Для этого применяются несколько технологий в зависимости от конкретных условий.
В гараже своими руками дренаж делается снаружи или внутри. Внешний способ заключается в выполнении определенного перечня работ:
- по периметру сооружения выкапываются желоба на 40 см ниже пола и шириной до 50 см;
- через 2 м по ним бурятся скважины (глубиной в несколько метров);
- вставляются пластиковые трубы, накрывающиеся сверху сеткой;
- на дно желоба выстилается подушка;
- укладывается геотекстиль (на него щебень), края его заворачиваются;
- вся поверхность засыпается землей.
Внутренний способ заключается в создании приямка, откуда влага будет по водостоку направляться в систему местной канализации, либо уходить в грунт через скважину. О том, как сделать дренаж вокруг дома, сомтрите в этом полезном видео:
Для гаражного помещения внешний способ – наиболее эффективный вариант.
Выше было рассмотрено, что такое дренаж, его виды и функции. Также приведены примеры отведения осадков от изгородей и гаражей. Дренажные работы – важные мероприятия, от правильного проведения которых будет зависеть целостность зданий и сооружений в долгосрочной перспективе.
Эффективные системы препятствуют заболачиванию территорий, создают необходимые условия растениеводству. В местностях с сезонными (либо редкими) осадками помогают пополнять запасы пресной воды.
