ФИЛЬТРЫ МЕЛИОРАТИВНЫХ ° ДРЕНАЖЕЙ LAND MELIORATION DRAINAGE FILTERS LES FILTRES DES DRAINS MELIORATIFS --- PAGE BREAK --- ри строительстве закрытого дренажа в мелких песках, плывунах или слабосвязанных грунтах независимо от материалов труб обязательны защитные мероприятия— применение фильтра, так как данные грунты при небольших градиентах вносятся в дрену под действием фильтрационного потока. В качестве фильтров дренажей в САНИИРИ исслецо- вались в лабораторных и полевых условиях естественные пес- чаные, песчано-гравийные смеси, а также — трубофильтры, стенки которых выполняют роль фильтров. В результате исследований — разработаны — методические указания, позволяющие проектировать экономически обосно- ванные составы фильтров из естественных смесей, обеспечи- вающие требуемую устойчивость и водоприемную — способ- кость закрытого дренажа для защиты слабосвязанных грунтов. Для обеспечения фильтрационной прочности грунта мак- симальный диаметр пор фильтра должен быть меньше рас- четного, определяемого по формуле: д 71/%‹2\1‚ (13 где (\№, ) следует принимать npuy W, <2 f(Wn )=0,025 — см?; 2 Wy <7 (W) 0,1000 cw?; Wa >7 1(Wa) 0,170 см*; где ! — максимальный градиент напора в придренной зоне; © — угол между направлением CKOPOCTH фильтрации и силы тяжести; \\, — число пластичности. --- PAGE BREAK --- Доказано, что область использования естественных карь- серных смесей может быть расширена: коэффициент неодно- родности фильтрового материала, защищающего слабосвя- занные грунты,— ф - 35; допускается содержание пылева- тых частиц до 10%. Перспективным фильтровым материалом являются искус- ственные минеральные волокнистые материалы. — Выявлены закономерности развития фильтрационных деформаций раз- личных по категории грунтов в зависимости от матернала искусственного фильтра. В качестве фильтра рекомендованы войлоки типа 1-Ф, ВВ-Т, МРТУ 7-1968, ткань ТСФ (6-7, ма- ты МС-50.) Для увеличения водозахватной — способности — дренажа необходима дополнительная обсыпка из естественных карьер- ных смесей, имеющих коэффициент — неоднородности 10 35, а также барханного песка, особенно при — коэффициентах фильтрации 1,0 м/сутки. Применение трубофильтров позволяет использовать мест- ные строительные материалы и снизить требования к зерно- вому составу фильтра. Разработано руководство по фильтра- ционному расчету трубофильтров, укладываемых в различ- ные почвогрунты. Если средний диаметр пор меньше расчет- ного, то трубофильтры могут укладываться без фильтров. B противном случае применение фильтровой обсыпки необхо- лимо. В качестве обсыпки трубофильтров могут быть исполь- зованы мелкопесчаные грунты, в частности, бархаппыс. Наиболее ответственным звеном скважин вертикального лренажа является водоприемная часть, представленная фильтрами различных конструкций. Требованиям — высокоде- битных скважин лучше всего отвечают фильтры с гравийной обсыпкой, создаваемые путем загрузки гравия в затрубное пространство, которые обладают минимальными — сопротив- лениями. Все виды опускных фильтров обладают большим со- противлением и подвержены быстрой кольматации, что при- Бодит к снижению дебита и удельного дебита скважин с такими фильтрами в 2— 3 раза, чем скважин с гравийно-песчаными фильтрами. На основании натурных — исследований — работы фильтров более 300 скважин, построенных в различных при- родно-хозяйственных условиях Средней Азии, и лаборатор- ных опытов по изучению закономерности движения в при- фильтровой зоне скважин разработана — методика — подбора гравийной обсыпки. На базе этих исследований — предложен оптимальный состав обсыпок с учетом характеристики грун- тов каптируемого пласта. Наилучшим материалом для фор- мирования устойчивого фильтра является — разнозернистая скатанная гравийно-песчаная смесь, состав которой — пред- ставлен на рис. 1. Коэффициент неоднородности — подобран- 2 --- PAGE BREAK --- ной обсыпки должён находиться в предёлах: для несуффози- снного грунта 10--15; для суффозионного грунта 5--10. Использование песчано-гравийной смеси вышеуказанного состава на опытных скважинах позволило резко сократить срок строительных откачек (до 10—15 суток) ¥ CHH3HTb CO- держание песка в откачиваемой воде. При этом после резкой остановки и пуска насосного оборудования с полным откры- тием задвижки продолжительность пескования не превышает 5 минут, а содержание песка составляет 0,01—0,05%. Из-за незначительного пескования скважины совершенно не заиля- ются. Наиболее прогрессивные методы — устройства гравийных фильтров высокодебитных скважин представлены на рис. 2. Более предпочтительным является способ строительства сква- жин большого диаметра всасывающим методом с обратной промывкой. Опыт эксплуатации артезианских скважин показал, — что оборудование скважин большого диаметра фильтрами с до- статочно мощной гравийной обсыпкой — позволяет — намного улучшить работу насосно-силового оборудования и водопри- емной части скважин, повысить их водозахватную — способ- ность, увеличить срок работы без ремонта, а также — умень- шить потери напора в прифильтровой зоне. --- PAGE BREAK --- he application of filters as a protective measure is a must in the construction of closed drainage in fine sand, run- ning ground or loose soil irrespective of the pipe mate- rial used. Even with small gradients these soils penelrate into the drain with the seepage stream. The staff of the Central Asian Irrigation Research Institute have conducted laboratory and field tests of natural sand, sand-gravel mixtures and pipe- filters as drainage screens. This research has resulted in recom- mendations which make it possible to design economically sub- stantiated filter compounds comprising natural components which ensure a required degree of stability and water intake capacity of closed drainage for loose soil. In order to ensure the seepage stability of the ground the maximum diametre of the filter pores must be smaller than the rated value as determined by the formula лн И el em, (1) J 4 cos © Неге f (Wn) is equivalent to the following: at Wp <2 (\, ) = 0.025 $д.ст; а! 2 «< М, < 7 {(Wn)= 0.1 sq. cm; а! Wy > 7 К( №, ) =0.17 sq. cm. Here J— maximum head gradient in the drainage zone,; 0 —angle between the seepage velocity direction and gravity, Wy — plasticity factor: --- PAGE BREAK --- It has been found that the sphere of utilization of quarry compounds can be broadened: the filter material heterogeneity ratio which protects loose soil is 7¢ << 35. Up to 10 per cent oi of fine particles may be present in the compound. Synthetic mineral fibre has been found to be a promising filter material. The regularities have been found in the develop- ment of seepage deformation for various types of soil depending on the material of the artificial filter. Various types of felt (1-F; MRTU 7—1968) and fabrics (TSF b-7, mats MC-50) have been recommended as filter material. In order to increase the water intake capacity of the drainage it is necessary to provide additional filling of natural quarry compounds with a heterogeneity ratio of up to 35 and also dune sand particularly at the seepage ratio of 1 m per day. The use of pipe-filters makes it possible to utilize local buil- ding materials and to reduce requirements towards the granu- lar composition of the filter. Recommendations have been wor- ked out for the seepage calculation of pipe-filters laid into various types of ground. If the average size ol the pores is be- low the rated value the pipe-filters may be laid without screens IT this is not the case then filter packing is essential. Fine sand, particularly sand taken from dunes, can be used as filling ma- terial around the pipe-filters. The most important section of any vertical drainage well is its water intake made up of filters of various designs. High- debit wells require filters with a gravel packing around the pipe which possesses minimum resistance. All types of removable filters have great resistance and are subjected to quick silting which reduces the debit and the specific debit of the well 10 а half and even to a third of the debit maintained by a well with gravel and sand filters. On the basis of field studies of the operation of filters in over 300 drainage wells built in various zones of Central Asia and also on the basis of laboratory expe- riments we have outlined a method for the selection of gravel fillings. We have recommended the optimum composition for gravel fillings on the basis of the acquifer performance. The best material for the development of a stable filter has been found to be the vary-granular sand and gravel mixture with a composilion as given in Fig. 1. The heterogeneity ratio of such a mixture must be within the range of 10--15 for non- suffosion ground апа 5--10 for suffosion ground. The use of such sand and gravel compounds in experimen- tal drainage wells has reduced the period ol construclion pum- ping to 10—15 days and also reduced the amount of sand in the drainage water. After a stop and repeated activation of the pumps with maximum opening of the valves the period of sand washing does not exceed 5 minutes and the sand content in the СБ --- PAGE BREAK --- drainage water ranges from 0.01 to 0.05 per cent. Due to this low sand wash factor the drainage wells are not silted. Fig. 2 illustrates the most progressive methods used in the construction of gravel filters for high-debit wells. Preference is given to the suction method of big-diametre drainage well cons- truction with inverse washing. Experience accumulated in the operation of artesian wells shows that by fitting big-diametre wells with Tlilters incorpora- ting a sufficiently thick gravel packing it is possible to improve the performance of the pumping and power equipment and the water intake section of the well, to raise the water intake capa- city, to increase the period of non-maintenance operation and reduce pressure losses in the filter zone. --- PAGE BREAK --- [T 1T 1T 1AT1/ ГОУ Рис. 1. Рекоменлуемый состав обсыпок скважин верткального дренажа: Fig. 1. Recommended vertical drainage well packing. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОБСЫПКИ GRADING OF PACKING COMPONENTS Диаметр фракций (мм) и их содержание (%) Зона |тате(ге оЁ ТгасНоп5 (тт) апа гаНо percentagewise Zone [ - - > 20 10—10'10—7 7—5 | 5—3 | 8-2 | 2-1 | < 1.0 | I | [ —- — 120—13/15—10 20—1715—15 30 —45 И — |127—0 |13—2013—15 17—20'!4 15‘16—30 Ш — 40—27’15—13 lO—I:liIS--WllO— 14 10—16) — | — зона тонко- и мелкозернистых песков с Дьо - 15 = 20 Zone of fine and powdery sand; Ч;0 ` И — зона мелко- и среднезернистых песков с Hso . 20 + 95 Zone of fine and medium grain sand; 950 ' -- зона средпе-, крупнозернистых и гравелистых Д;о — 95 35 песков с d Zone of medium and coarse grain and gravely sand. 50 --- PAGE BREAK --- Loarm Fine sana Gravel packing L Pay sand Agutfer l YA, | Суглинтаи | Гонкозернистый песоя ЕЕ 3 | Лесчоная глина рунть! лаптируетого пласта =5/ l ЕЕЕЭ I Гровииная 0bcomnna Puc. 2. Конструкции скважин вертикального дренажа (1957—1970): Fig. 2. Drainage wells design (1957—1970): А — Гравийный фильтр по Беннисону; Bennison model gravel screen В — Гравийный фильтр с завесой; Gravel curlain screen, С — Гравийный фильтр для скважины большого диаметра; Big-diametre drilling for gravel screen construction; | — обсадная колонна casing column 2 — затрубный пьезометр inter-tube piezometer 3 — кондуктор conductor 4 — направляющие фонарн guides 5 — фильтровой каркас Screen framework 6 — отстойник sand гар 7 — питающие скважины feeding wells --- PAGE BREAK --- ors de 1а pose de drains souterrains dans les sables fins, en terrain meuble ou peu cohérent, des mesures de défence sont indispensables independamment des mate- riaux dont sont constituées les tuyaux: c'est I'application de filtres, car les particules du sol, méme a des gradients faibles sont entrainées dans les drains sous l'action du courant de filtration. En guise de filtres, a l'institut SANIIRI ont é{¢ mis a I'essai dans des conditions de laboratoire el en sol des mé- langes naturels de sable, de sable et de gravier ainsi que des crépines dont les parois jouent le role de filtres. Les recherches ont permis d'¢laborer des recommendations méthodiques qui permettent d’accomplir des projets de composi- tion de filtres rationnels du point de vue économique en mélan- ges nalurels, qui possédent la stabilité et la capacite de filtra- tion voulues pour le drainage souterrain en sols peu cohérants. Afin d'assurer 1а capacité de filtration du sol, le diamétre maximum des pores du filire ne doit pas dépasser le diamétre calculé d'aprés la formule _° # (\Мп B s () ой Е(\п) 401 ргепаге 1е$ ма1еиг$ 5шуап{е$ pour Wn < 2 f(Wa) =0,025 cm? 2 7 Е(\,) = 0,170 ст? ot J est le gradient maximum de pression dans Та zone qui entoure le drain. --- PAGE BREAK --- 6— апе\е еп!ге la direction de la vitesse de filtration et la pesanteur. Wn — le coefficient de plasticité. П а été démontré, que le domaine d'utilisation de mélanges de carriére nalurels peut étre élargi; le coeificient d’inhomoge- nité du matériau du filtre, qui défend les sols peu cohérents est ne<. 35; une teneur de particules pulvérulentes de 10% est admise. Les matériaux minéraux artificiels fibreux représentent un matériau a filtre d’avenir. Les loies du développement des dé¢- formations de filtration de différantes catégories de sol en fon- clion du matériau des filtres artificiels ont ¢té établies. En puise de filtres nous recommandons les filtres 1-®d, BB-T, MPTY 7-1968, le tissus TC® (b-7, nattes MC-50). Pour augmenter la faculté de captage du drainage il est indispensable d'entourer les drains de mélanges naturels @е carriere dont le coefficient d’inhomogénité ne dépasse pas 35 ou bien de sable de dunes, surtout pour des coefficients de fil- tration de 0,1 m/jour. L'application de filtres tubulaires permet d'utiliser les ma- {ériaux de construction locaux et de réduire les exigences envers la composition granulée du filtre. Un manuel sur le calcul de filtres Lubulaires déposés en différents sols a éteé ¢laboré. Si le diamétre moyen des pores est inférieur au diameét- re calculé, les filtres tubulaires peuvent ¢tre deposés sans filtres supplémentaires. Dans le cas contraire il est indispensable de les entourer d’'une couche filtrante. Dans ce but on peut utiliser des sables fins, par exemple du sable de dunes. L'élément le plus important des puits de drainage vertical est sa. zone aclive qui représente des filtres de différentes con- structions. Les puits a haul débit peuvent ¢tre obtenus le mieux а I'aide de filtres en gravier que l'on constitue en garnissant le pourtour du puit de gravier qui posséde une résistance mini- male. Tous les types de crépines possédent une résistance plus élevée et sont plus rapidement colmatées, ce qui conduit a unc perte du débit 4и puit et de son débit spécifique 2--3 fois plus élevée que pour les puils a filtres de gravier et de sable. Une étude en conditions naturelles du fonctionnement de plus de 300 puits construits en différentes conditions naturelles en Asie Centrale, ainsi que des expériences de laboratoire ayant pour but une ¢tude des lois du mouvement de Геаи dans 'entou- rage des filtres des puits ont permis d'¢laborer une methode qui permet de choisir le gravier des filtres. Grace a ces recher- ches, une composition optimale des filtres est proposee, qui tient compte des caractéristiques du sol de la couche de cap- tage. Le meilleur matériau pour la formation @’ип НИге durable est un mélange de gravier et de sable a particules différentes, 10 --- PAGE BREAK --- Cette composition est représentée sur la fig. 1. Le coefficient d’inhomagénité d'un tel filtre doit étre de 10415 pour les sols non suffosionneux et de 5+ 10 pour les sols suffosionneux. L’utilisation d’'un mélange de sable et de gravier de com- position indiquée ci-dessus dans des pults expérimentaux a permis de réduire sensiblement les delais de leur conditionne- ment (jusqu'a 10—15 jours) et de réduire la quantit¢ de sable contenu dans Геац pompée. Lors d'un arrét brusque et de la mise en marche de la pompe, quand la vanne est complette- ment ouverte, le sable est entrainé durant 5 minutes au plus et sa quantité ne dépasse pas les 0,01—0,05%. Grice a cette faible quantit¢ de sable entrainé, les puits ne s’evvasent pas du tout. La méthode la plus progressive de formation de filtres de oravier pour les puits a haut débit est représentée sur la fig. 2. Il est préférable de construire des puits de grand diametre par pistonnage et pompage combinés. L'expériance d’exploitation de puits artésiens a montré que ’équipement des puits @е grand diamétre avec des filtres a gravier assez puissants permet d’améliorer sensiblement le fon- ctionnement de I’'équipement de pompage et de Гедшретеп? électrique ainsi que de la zone active des puits, d’augmenter leur capacité, d’augmenter les delais de service sans réparation et de diminuer les pertes de charge dans la zone des filtres. --- PAGE BREAK --- Рис. 3. Эксплуатация скважин — вертикального дренажа. Fig. 3. Vertical drainage well operation Puc. 4. Погружение обсадной трубы в скважину. Fig. 4. Vertical drainage well piping. BRI i v / DA 5y S i o — N et \ __і_ ¢ ~ --- PAGE BREAK --- Р18525. Подписано в печать 24/У!!! 1976 г, Формат 60 Х90 1/\ Бумага мелованная. Печ. л. 0,75, Тираж 1500. Договор № 325—76. Издеательство «Узбекистан», Ташкент, Навои, 30. Типография № 3 Госкомитета Совета Министров УзССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Ташкент, ул. Хорезмская, 9. Заказ № 2408.