Подъем воды 

При вполне герметическом трубопроводе в сифоне находится воздух, выделившийся из воды благодаря вакууму, он также уменьшает расход воды сифона. При 10° и атмосферном давлении в воде в растворе находится 30 мг/л воздуха Объем его в 800 раз больше объема воды, т. е. 24 см3. При высоте подъема сифона 8 м разряжение в верхней части будет 0,2 ата, следовательно (объем воздуха увеличится в 5 раз и достигнет 120 см3 или 12% объема воды. 

Какое количество воздуха может выделиться из воды в сифоне, точно не установлено. Это зависит от длины сифона, т. е. времени пребывания воды в сифоне и от вакуума. Во всяком случае при расчете сифонных труб следует принимать расчетный расход на 5—10% больше, в зависимости от величины разряжения в сифоне. 

Сифоны должны найти самое широкое применение при речных водозаборах. Укладка самотечных труб на большой глубине и в воде намного труднее и дороже устройства сифонных водоводов в сухих грунтах на небольшой глубине (рис. 157г). 

Вакуум-котел 

Сифон требует устройства глубокого приемного колодца, что при насыщенных водой грунтах создает значительные трудности. Есть полная возможность обойтись без колодца, устроив вместо него приемный вакуум-котел. Сифонный водовод заканчивается в вакуум-котле. При отсасывании вакуум-насосом воздуха из вакуум-котла сифонный водовод начнет подавать воду в котел, а насос будет забирать воду из котла через трубопровод. 

Следует ставить не менее двух вакуум-котлов, чтобы обеспечить непрерывность работы сифона на случай чистки или ремонта котла. Сифоны с вакуум-котлами являются более совершенными конструкциями, чем сифоны с глубокими колодцами, особенно для подачи подземных вод или воды из озер и водохранилищ. 

Подъем воды глубоководными насосами 

Если динамический горизонт находится ниже 8—10 м от поверхности земли, то в буровых скважинах применяются глубинные насосы. Применение в этих случаях горизонтальных насосов возможно лишь при условии, если они расположены в шахтах глубиной 5—8 м. Однако устройство глубоких шахт с насосными установками обходится слишком дорого. Кроме того, при большом водоотборе из многочисленных скважин наблюдается, помимо понижения динамического уровня, общая депрессия напорных уровней воды, достигающая 20—50 м. 

С увеличением водозабора до 1000 м²/сутки общая депрессия уровня воды углубляется примерно на 1 м. Такая неустойчивость уровня подземных вод исключает постройку глубоких насосных шахт. Для глубинного водоподъема применяются вертикальные центробежные артезианские насосы, воздухоподъемники (эрлифты), глубоководные штанговые насосы, водоструйные насосы и появившиеся в последнее время винтовые глубинные насосы. Описание всех насосов приводилось в гл. VI, разд. I. 

Применение штанговых насосов 

В настоящее время для водоснабжения колхозов и совхозов широко применяются штанговые насосы с цилиндрами диаметром 92, 145 и 195 м, рассчитанные на подачу от 3 до 20 м³/час. Штанговые насосы имеют довольно высокий к. п. д.; кроме того, простота устройства облегчает их эксплуатацию и ремонт. Обычно недостатком их является поломки штанг, но если штанги сделаны из мягкой стали, они работают исправно. 

Поршневые штанговые насосы могут успешно работать только при чистой воде: если вода из скважины содержит песок, то манжеты и цилиндр быстро истираются. Для предупреждения выноса песка скважина должна иметь фильтр. Сетчатые фильтры этой цели не достигают, так как они довольно скоро закупориваются песчинками. Гораздо лучше действуют корзинчатые фильтры (рис. 158). 

Буровая труба диаметром 100— 200 мм снабжается круглыми или щелевыми отверстиями а в несколько рядов. Внизу каждого ряда приваривается корзинка б — коническая воронка. Воронка заполняется несколькими слоями гравия или щебня уменьшающейся крупности (например, 15, 6, 2, 0,75 мм). Заготовленный наверху фильтр опускается в пробуренную скважину. 

В последнее время рекомендуются простые щелевые фильтры. Просветы щелей в 3—5 раза больше диаметра песчинок водоносного слоя. Установлено, что у щелей образуются из песчинок сводики, которые пропускают воду, но задерживают песок. Фильтровая труба должна быть из нержавеющего материала — нержавеющей стали, бронзы или латуни. Буровые трубы следует делать из нержавеющей стали или пластмассы. 

Применение эрлифтов 

Эрлифт состоит из водоподъемной трубы и идущей рядом с ней воздушной трубки. Расчет диаметра этой трубки не вызывает затруднений. Вся трудность заключается в расчете подъемной трубы. Существующие методы расчета очень сложны, поэтому удобнее пользоваться практическими данными, которые приводятся в табл. 19. 

Если подъемная коническая труба расширяется кверху, подача может быть увеличена на 25 %. В этом случае по мере подъема сжатый воздух будет расширяться, скорость подъема не будет возрастать, а потому и потери на трение и излив тоже будут меньше. Если воздушная трубка располагается внутри подъемной трубы, производительность эрлифта уменьшается процентов на 30. В этом случае следует брать воздушные трубки меньшего диаметра (см. табл. 19).