Поступление воды в дренажную трубу

Рис. 45. Колебания уровня грунтовых вод в зависимости от сопротивления на вход в дренажную трубу.

При квалифицированном ведении дренажных работ можно рассчитывать на достаточную водопроницаемость засыпки дренажных траншей.

Вода поступает в дренажную трубу по радиальным направлениям.

Сопротивление поступлению воды в дренажные трубы зависит от водопроницаемости почвы и размеров водовпускных отверстий труб; соответственно повышается или понижается уровень грунтовых вод у дрены (рис. 45).

Рис. 46. Действие дрены при низкой водопроницаемости засыпки дренажной траншеи: 1 - засыпка; 2 - дренажная труба.

Если при разработке дренажных траншей трубы засыпают влажной почвой с монозернистой структурой, которая, согласно большому опыту, почти водонепроницаема, то вода, поступающая сбоку или сверху, не проникает или с трудом проникает в дренажные трубы.

Эта вода обычно застаивается у стенок дренажных труб (рис. 46). Последнее характерно для тонкопесчаных и содержащих много пыли почв, а также для болот с сильно разложившимся торфом.

Дренажные фильтры достаточно эффективны только в том случае, если они имеют большой объем. Для повышения эффективности работы всей дренажной системы необходимо траншею засыпать хорошо высушенной почвой.

В прежние десятилетия дренажные трубы укладывали вручную и поступление воды в дрены происходило беспрепятственно.

При этом вынимаемая при разработке траншей почва в значительной степени сохраняла свою структуру.

Рис. 47. Поступление воды в дренажную гончарную трубу (А) и трубу из ПВХ (Б).

В связи с интенсивным применением дренажных машин при неблагоприятных почвенных и погодных условиях и использовании новых типов дренажных труб и фильтров проблема притока воды к дренам стала актуальной и многократно исследовалась на моделях и в полевых условиях.

Схема притока грунтовых под к пластмассовым и гончарным дренажным трубам в зависимости от расположения входных отверстий показана на рисунке 47.

Рис. 48. Водопроницаемость гофрированных дренажных труб нз ПВХ в зависимости от их перфорации.

Водопроницаемость имеющихся в продаже дренажных труб из поливинилхлорида с гофрированными стенками зависит от перфорации труб (рис. 48).

Чем больше суммарная площадь водовпускных отверстий дренажных труб, тем выше их водопроницаемость.

Сопротивление поступлению воды в дренажную трубу слагается из радиального сопротивления, которое достигает максимума вблизи трубы, и сопротивления самой трубы.

Последнее зависит прежде всего от числа рядов щелей в ПВХ-трубах и от зазоров в стыках гончарных труб.

Сопротивление на вход в значительной степени зависит от формы водовпускных отверстий.

При равной суммарной водовпускной площади сопротивление тем меньше, чем чаще и равномернее расположены отверстия на поверхности стенок трубы.

Рис. 49. Скопление пылеватых частиц (светлые места на рисунке) у стенок дренажных труб (увеличено в 5 раз).

В результате выноса из почвы мельчайших частиц сопротивление на вход воды в дренажные трубы значительно уменьшается.

Хотя вынос мелких частиц из почвы и создает в ней пустоты, проникновение этих частиц в водовпускные отверстия дренажной трубы может частично или полностью их блокировать, вследствие чего возрастает сопротивление их на вход воды.

Этому препятствуют дренажные фильтры (рис. 49, справа).

Рис. 50. Линия равного напора (1) и линии тока (2) воды к дренажной трубе с дренажным фильтром (верхний график) и без фильтра (нижний график).

Дренажные фильтры имеют в 10 раз большую водопроницаемость по сравнению с водопроницаемостью окружающего дрену грунта и могут значительно улучшить приток воды в дренажные трубы (рис. 50). При этом полностью исключается влияние кромки входных отверстий.

Линии тока воды, устремляющейся к дрене, не располагаются так близко друг к другу (верхний график), как линии притока воды к дрене без фильтра (нижний график).

Этот факт подтверждается многочисленными лабораторными и полевыми исследованиями, в которых устройство фильтров вокруг дренажных труб сокращало сопротивление на вход на 90-65%.

В результате многочисленных исследований на моделях и наблюдений в производственных условиях установлено, что объемный дренажный фильтр гидравлически более эффективен по сравнению с тонким дренажным фильтром.

Такой же вывод можно сделать на основании рисунка 50.

Сопротивление на вход воды при прочих равных условиях уменьшается и с увеличением диаметра дренажных труб.

Однако увеличение диаметра вдвое обусловливает уменьшение сопротивления на вход лишь на 5-15%, что для практики по экономическим соображениям не имеет значения.

Рис. 51. Результаты измерения в полевых условиях сопротивления на вход в дрены при разной ширине водопропускных отверстии (щелей): 1 - пластмассовые трубы с продольными щелями; 2 - пластмассовые трубы с поперечными щелями; 3 - пластмассовые гофрированные трубы; 4 - дренажные гончарные трубы, уложенные вручную; 5 - дренажные гончарные трубы, уложенные машиной на ленточную подкладку.

Измерения в полевых условиях на пьезометрах, установленных на трубчатых дренах самых разнообразных конструкций, показали значительное снижение напора в дрене с увеличением входных отверстий (рис. 51).

Пьезометрический метод пригоден для выяснения в практических условиях причин и последствий недостаточной эффективности дренажа.