Фильтры

Фильтры

Защита дренажа от заиления

Основные виды деформации дрен — заиление, заохривание и зарастание корнями растений. Для предохранения дренажных труб от поступления в них частиц грунта, вымываемого поступающими в них грунтовыми водами, применяют защитно-фильтрующие материалы.

Защитно-фильтрующий материал (ЗФМ) выполняет две функции — защищает дрену от заиления мелкими частицами грунта и повышает ее водоприемную способность. Он как бы увеличивает наружный диаметр дрен, облегчает движение воды вдоль труб к отверстиям в них, снижает потери напора на поступление воды в дрену. Вторая функция ЗФМ особенно важна при осушении тяжелых слабопроницаемых почв. При применении фильтров водоприемная способность дрен в тяжелых грунтах увеличивается в 2…3 раза по сравнению с дренами без фильтров.

Защитный фильтрующий материал должен задерживать частицы грунта, способные заилить дренажные трубы (вынос мелких частиц не должен превышать 5…7%); не кольматироваться мелкими частицами грунта; не создавать дополнительных сопротивлений движению воды в трубы; обладать необходимой прочностью для ручной и механизированной укладки дренажа; удовлетворять санитарным условиям безопасной работы; быть химически и биологически стойким, не загрязнять дренажные воды и быть надежным в течение расчетного срока работы дренажа; стоимость его должна быть экономически оправданной.

Коэффициент фильтрации ЗФМ в процессе работы дрены должен превышать коэффициент фильтрации осушаемого грунта, по крайней мере, для песков в 5 раз, для торфов 10, для глин в 20 раз больше.

Для повышения водозахватной способности дренажа предпочтительнее объемные (толстые) фильтры. В глинах толщина фильтра должна быть не менее 2 мм; тонкие ЗФМ укладывают в 2…3 слоя.

Защитные фильтры особенно необходимы в первые 1…2 года работы дренажа, так как со временем около дренажных стыков и перфораций на трубах за счет выноса мелких частиц грунта естественным путем образуются фильтры-сводики, выполняющие функции фильтров.

Требованиям, предъявляемым к фильтрам, наиболее полно отвечают следующие материалы: минеральные — гравий, песок, щебень, шлак и др.; органические — мох, опилки, вереск, соломенные маты, слабо разложившийся торф, дерн, фрезерный торф (в виде крошки с размерами кусочков 1…5 см) и маты из него на основе полиэтиленовой сетки; искусственные минеральные — стеклохолст, полиэтиленовый холст, ткань из нитрона и хлорина и др.

Наибольшее распространение в нашей стране получили различные стеклохолсты толщиной 0,8…1,5 мм из волокон диаметром 14…18 мк. Более прочный армированный стеклохолст поволяет механизировать его укладку. Толщина его 0,7 мм, масса 1 м² не превышает 100 г. Холст армирован стеклянными нитями.

Высокой прочностью и проницаемостью обладает полиэтиленовый холст, который изготавливают из полиэтилена низкой плотности. Толщина его 1…1,2 мм, масса 1 м² составляет 0,22…0,24 кг.

Поставляют стеклохолст, нитрон, хлорин и другие ЗФМ в рулонах. На месте рулоны разрезают на полосы необходимой ширины, в зависимости от диаметра труб и способа защиты, с помощью пилы или ножа.

По требованиям охраны труда запрещается работать со стеклохолстом без рукавиц, защитных очков и марлевой повязки во избежание попадания частиц стекла на кожу и в органы дыхания.

Опасность заиления закрытого дренажа максимальная в пылеватых грунтах и супесях, минимальная — в торфах. В последних дрены не заиливаются при размерах зазоров в стыках до 8 мм и более, если трубы были уложены в сухую траншею.

Для защиты гончарных труб диаметром 50 мм от заиления рулонными синтетическими материалами применяют следующие способы, обертку стыков труб сверху и боков полосками шириной 7…10 см; сплошную обертку одной лентой шириной 30 см; укладку труб на подстилочную ленту шириной 15 см с покрытием сверху полосками шириной 7…10 см; сплошную защиту труб двумя лентами (подстилочной шириной 15 см и покровной шириной 25 см). Потребность в ЗФМ при этих способах составляет соответственно 0,09; 0,30; 0,40 и 0,21 м² на один метр длины дрены.

Пластмассовые трубы лучше предварительно (до укладки) обертывать лентой шириной 20…25 см с нахлесткой не менее 3…5 см. Расход ЗФМ из рулонных материалов составляет в среднем 400 м² на 1 км дрен.

В пылеватых суглинках, супесях и песках стыки гончарных труб и пластмассовые трубы по всей длине покрывают слоем защитного материала. В глинистых и суглинистых грунтах и хорошо разложившемся торфе лучше применять объемный фильтр, рулонные материалы обязательно присыпают сверху растительным грунтом слоем не менее 20 см.

В плывунах трубы укладывают на стеллажи, защищают ЗФМ в два-три слоя и присыпают растительным грунтом слоем не менее 30 см. В низинных торфах трубы защищают полосой фильтра сверху и с боков, сверху присыпают сухим торфом.

Для защиты от заиления пластмассовых дрен на укладчиках устанавливают специальные обертывающие приспособления.

В последние годы вместо применения защитно-фильтрующих материалов для соединения труб стали использовать фильтрующие муфты, которые изготавливают из пластмасс, например из полиэтилена низкой плотности. Муфта представляет собой полый цилиндр, в средней части которого два буртика-фиксатора, между ними расположены водоприемные отверстия, защищенные приклеенной полоской стеклохолста. Буртики служат упорами для труб и придают муфте гибкость. Конические концы муфты имеют поперечные гофры для герметического соединения с гончарными трубами. Длина муфт для труб диаметром 50 мм — 62 мм, толщина стенки 1,2 мм, на которой находится до 12 отверстий (щелей), масса муфты 12 г. Имеются и другие конструкции фильтрующих муфт.

Хотя муфты позволяют облегчить технологию механизированного строительства дренажа, повысить производительность труда и сократить ручной труд при укладке, применять их рекомендуется ограниченно, так как муфты снижают водопропускную способность дрен в результате сужения полости и возникающего дополнительного сопротивления движению воды и уменьшают водозахватную способность дренажа. При их применении расстояния между дренами надо уменьшать на 10…15%. Более предпочтительны наружные муфты.

Заиление дрен может происходить также за счет выпадения в трубах и на фильтрующих материалах железистых соединений. Этот вид заиления называют заохриванием дрен. Происходит оно в результате выпадения из грунтовых вод железистых соединений под влиянием химических реакций и жизнедеятельности железобактерий.

Железо в дрены поступает с грунтовыми водами в виде закисных и комплексных органических соединений. При контакте воды с содержащимся в дрене кислородом воздуха закисное железо окисляется. Образующийся Fe(OH)₂ переходит в гидрат окиси железа Fе(ОН)₃, который выпадает в осадок в виде рыхлой студенистой массы бурого цвета. Постепенно он уплотняется и прочно удерживается на стенках труб и фильтре.

Заохривание наблюдается при содержании двухвалентного железа более 3 мг/л, особенно резко оно проявляется (устьевые участки дрен и коллектора могут полностью заилиться в течение 1…3 лет) при содержании железа более 8…14 мг/л и в кислых грунтах с рН менее 5.

Для борьбы с заохриванием дренажа проводят профилактические мероприятия: перехват потоков грунтовых вод и отдельных родников с высоким содержанием железа открытым каналом; интенсивное предварительное осушение земель (за 3…5 лет до укладки дренажа), с высоким содержанием железа открытыми каналами; устройство потайных колодцев; увеличение диаметров и уклонов дрен до 0,006 и коллекторов до 0,002 и более, что обеспечивает вынос образовавшихся железистых соединений; устройство подтопленных водой коллекторов и затопленных дрен для уменьшения воздухообмена в дренах; внесение в дренажные траншеи ингибиторов (известь, гипс); глубокое известкование и рыхление почвы для окисления железа до его поступления в дрены. При высоком содержании железа в грунте расстояние между дренами изменяют на 10…15%.

В период эксплуатации дренажа дрены и коллекторы промывают дренопромывочной машиной.