Осушение траншей требует предварительного расчета водопритока, чтобы подобрать насосы под реальные гидрогеологические условия объекта. Правильный расчет помогает организовать надежный водоотлив, снизить риск подтопления и избежать лишних затрат на строительной площадке.

Параметры

Осушение котлованов и траншей — критически важный этап строительных работ, требующий тщательного планирования и точных расчетов. Неправильная оценка водопритока или неверный выбор насосного оборудования могут привести к простою оборудования, увеличению затрат и даже к аварийным ситуациям. В этой статье мы рассмотрим методы расчета водопритока в котлованы и траншеи, а также несколько примеров подбора насосов для эффективного водоотведения котлована.

Для расчета водопритока в котлован требуется знать значения параметров, напрямую влияющих на него. Одним из таких параметров является коэффициент фильтрации K — величина, показывающая способность грунта пропускать через себя водные потоки под действием статического давления воды. Этот параметр зависит от состава грунта. Примерные коэффициенты K берут из готовых таблиц, например:

№ п/п	Характеристика грунта	Коэффициент фильтрации, м/сут.
1.	Глина	-
2. 3.	Суглинки Супеси	0,005-0,4 0,2-0,7
4. 5. 6.	Песок: Мелкозернистый Мелкий Средний	1,2-2,0 2,0-10,0 10,5-25,0
7. 8. 9.	Песок: Крупный Гравелистый Гравий с песком	25-75 50-100 75-150
10.	Гравий чистый	100-200
11.	Галечник чистый	100-200

Дно проектируется с уклоном к водосборной канаве, ведущей к зумпфу (колодцу), откуда производится откачка воды. Это особенно важно, когда вода залила котлован в результате сильных осадков. Принято называть траншеи и котлованы, вырытые до водоупорного слоя (слой грунта, непроницаемый для воды) совершенными, а траншеи и котлованы, чья глубина не доходит до водоупорного слоя – несовершенными. Для удобства работы уровень грунтовых вод в котловане понижается на 0,5 м ниже дна несовершенного котлована.

Расчет притока грунтовых вод

Для траншей

Траншеи — это удлиненные выемки, используемые для прокладки коммуникаций или фундаментов. Приток грунтовых вод в траншее зависит от ее длины, глубины, гидрогеологических условий и уровня грунтовых вод.

1 - водоносный горизонт, 2 - кривая депрессии, h – глубина траншеи ниже уровня грунтовых вод, h1 – толщина слоя воды в траншее при водоотливе, H – уровень грунтовых вод над водоупором, R – радиусы влияния

Формула расчета притока:

Q = q * l

где:

• q — приток на 1 погонный метр траншеи (м³/сут),
• l — длина траншеи (м).

Для разных условий (совершенные и несовершенные траншеи) используются соответствующие формулы для расчета водопритока и высоты пониженного уровня.

Для совершенной траншеи (рис. 1 а):

Для несовершенной траншеи (рис. 1 б):

Для котлованов

Котлованы представляют собой выемки, размеры которых в плане сопоставимы по длине и ширине. Приток в котловане зависит от его площади, глубины, свойств окружающего грунта и уровня грунтовых вод. При повышении уровня воды необходимо учитывать расчет водопритока в котлован для предотвращения затопления.

Рисунок 2. а) совершенный котлован, б) несовершенный котлован

Формула расчета притока

Для совершенного котлована

Для несовершенного котлована

где:

• K — коэффициент фильтрации (м/сут),
• H — мощность водоносного слоя, высота уровня грунтовых вод от водоупора (м),
• Н₀ – высота активной зоны, в которой присутствуют грунтовые воды: ее принимают равной 4/3 высоты воды в котловане до начала понижения.
• R — радиус напорного влияния (м),
• h1 – высота пониженного горизонта грунтовых вод (м),
• r — радиус котлована (м).

Для простоты расчета, котлованы, не вытянутые в длину, приводятся к фиктивному равновеликому кругу радиусом r. Если котлован имеет форму прямоугольника, то

r = 0.25η(L+B)

где L и B – длина и ширина котлована, м;

   – коэффициент, зависящий от отношения B/L, принимается по таблице

B/L	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,4	0,6 и более
η	1,05	1,08	1,12	1,14	1,16	1,17	1,18

определяется как радиус круга, равного по площади котловану:

r = √(A/π)

где:

• A — площадь котлована (м²).

Радиус влияния R можно определить по формуле:

где:

• S — величина требуемого понижения уровня грунтовых вод в котловане (м).

Эти формулы позволяют оценить приток в котловане и спланировать систему водоотведения котлована. Журнал водоотлива из котлована и журнал откачки воды из котлована помогут отслеживать эффективность проведенных мероприятий. Для удобства можно скачать журнал водоотлива из котлована в цифровом формате.

Подбор насосного оборудования

После определения величины водопритока необходимо выбрать насосное оборудование, способное эффективно отводить поступающую воду. При подборе насосов следует учитывать следующие факторы:

• Производительность насоса: должна соответствовать расчетному водопритоку с учетом коэффициента запаса. Обычно коэффициент запаса принимается в пределах 1,3–2,0, чтобы учесть возможные пиковые нагрузки и непредвиденные обстоятельства.
• Напор: максимальная высота, на которую насос способен поднимать воду. Этот параметр должен превышать разницу высот между уровнем воды в котловане и точкой сброса.
• Тип перекачиваемой жидкости: если вода содержит твердые частицы или загрязнения, необходимо выбирать насосы для котлованов, способные работать в таких условиях.
• Условия эксплуатации: температура окружающей среды, влажность, возможность замерзания воды.

Формула для расчета количества насосов:

N = (Q * Kзапаса) / Qнасоса

где:

• Q — часовой приток в котловане (м³/ч),
• Kзапаса — коэффициент запаса (1,3–2,0),
• Qнасоса — производительность одного насоса (м³/ч).

Примеры расчетов

Пример 1: Осушение траншеи

Необходимо подобрать насосы для осушения траншеи длиной 500 метров и глубиной 4 метра. Грунт в основном песок, частицы средних размеров, уровень грунтовых вод располагается на 90 сантиметров ниже поверхности, толщина слоя грунта в котором присутствуют воды (мощность водоносного слоя) 10 метров.

• Длина траншеи (L): 500 м
• Глубина (h): 4 м
• Грунт: средний песок
• Уровень грунтовых вод: 0,9 м ниже поверхности
• Дно траншеи не доходит до водоупорного слоя – считаем траншею несовершенной

1.     По таблице подбираем примерный коэффициент фильтрации супеси:
K = 5,0 м/сут

2.     Принимаем новый уровень грунтовых вод на 0,5 метров ниже дна траншеи.

3.     Глубина водопонижения тогда будет равна:
S = Глубина котлована – расстояние от поверхности до грунтовых вод + 0,5 метров = h – 0,9 + 0,5 = 4 – 0,9 + 0,5 = 3,6 м

4.     Высота зоны влияния откачки воды H2 = 4/3 S = 1,33 * 3,6 = 4,8 м

5.      Расстояние между границей активной зоны и новым уровнем грунтовых вод:
h2 = H2 – S = 4,8 – 3,6 = 1,2 м

6.     Радиус влияния водоотлива: 

7.     Приток воды на 1 погонный метр траншеи:

= 5,0 * (4,8^2 – 1,2^2) / 35,3 = 3,5 м³/сут

8.     На всю длину траншеи приток составит: Q = q * L = 3,5 * 500 = 1750 м³/сут или 73 м³/ч

9.     Учитывая возможные дождевые осадки, умножаем полученное значение на 1,3:
Q = 73 * 1,3 = 95 м³/ч

После расчетов получаем приток в траншее Q = 95 м³/ч. Подбираем дренажный насос ZUMFA KZN с соответствующей производительностью – Zumfa KZN55N.

Пример 2: Осушение котлована

Необходимо подобрать дренажные насосы для осушения котлована, ширина и длина которого 25 и 75 метров, глубина 5,5 метров. Грунт – супесь, грунтовые воды располагаются на 0,5 метров ниже поверхности, толщина водоносного слоя 15 метров.

• Размеры: 25 × 75 м
• Глубина: 5,5 м
• Грунт: Супесь
• Котлован несовершенный, так как его дно не доходит до водоупорного слоя

1.     Принимаем коэффициент фильтрации K = 0,7 по таблице.

2.     Новый уровень грунтовых вод принимаем на 1 метр ниже дна котлована. Глубина понижения грунтовых вод S =5,5 + 1 – 0,5 = 6 м

3.     Высота активного слоя грунта H0 = 4/3 * 6 = 8 м

4.     Расчётный радиус напорного влияния 

5.     Рассчитываем приведенный радиус котлована, используя его высоту, ширину и таблицу с соотношениями B/L:
r = 0,25η(B+L) = 0,25 * 1,13(25+75) = 28,3 м

6.     Расстояние между границей активной зоны и уровнем грунтовых вод:
h0 = H0 – S = 8 – 6 = 2 м

7.     Приток воды в котлован

или около 10 м³/ч. Пересчитываем с коэффициентом запаса: 10 * 1,3 = 13 м³/ч

Так как высота котлована достаточно небольшая, и требуется насос с небольшой производительностью, то идеальным выбором в данной ситуации будет переносной дренажный насос ZUMFA Small D8.

Что делать с рассчитанным расходом дальше?

После расчёта водопритока важно не останавливаться только на цифре в м³/ч. Производительность показывает, какой объём нужно отвести за единицу времени, но для выбора насоса этого недостаточно. Нужно дополнительно учитывать глубину котлована или траншеи, расстояние до точки сброса, потери в рукавах или трубопроводе, наличие песка, глины, ила, донных отложений, режим работы и необходимость автоматического включения по уровню.

Для предварительной ориентации можно использовать такую логику:

ZUMFA Small D — для небольших приямков, траншей, подвалов и локальных зон, где нужен компактный переносной насос для быстрой откачки.

ZUMFA Small DR — для ситуаций, где после основной откачки нужно убрать остаточную воду почти до основания. Актуально для монолитных работ, паркингов, технических помещений и бетонных поверхностей.

ZUMFA Small DR(e) — для остаточной откачки с автоматическим контролем уровня, когда важно снизить участие персонала.

ZUMFA KZN — для строительного и промышленного водоотлива из котлованов, траншей, шахт, приямков и технологических зон, где требуется стабильная работа при длительной эксплуатации.

ZUMFA KZN(e) — для тех же задач, но с электродным датчиком уровня. Подходит, если насос должен запускаться и отключаться автоматически.

ZUMFA KZV — для строительных объектов, где насос нужно часто переносить между точками откачки. Серия удобна там, где важны мобильность, вес и быстрый монтаж.

ZUMFA KZV(e) — для мобильного водоотлива с автоматической работой по уровню.

ZUMFA KSN(e) — для строительного водоотлива и технологических приямков, где требуется автоматизированная работа и устойчивость к условиям эксплуатации на объекте.

ZUMFA KZL — для большого водопритока при сравнительно невысоком напоре. Подходит, когда нужно отвести значительный объём воды с площадки без высокой точки подъёма.

ZUMFA KN — низконапорная серия с высокой производительностью для задач, где нужно быстро перекачать большой объём воды на небольшую высоту.

ZUMFA JL — решение для водоотлива с большим расходом, когда главным параметром становится производительность, а не высокий напор.

ZUMFA SGN — шламовый насос с агитатором для условий, где на дне есть ил, глина, песок и плотные отложения. Подходит, когда обычный дренажный насос быстро забивается или теряет ресурс.

ZUMFA S — шламовое решение для участков с песком, глиной и абразивными включениями, когда требуется работать на рыхлом грунте

Если расчёт показывает высокий напор, большую длину линии сброса или сложный рельеф участка, подбирать насос только по производительности нельзя. В этом случае нужно отдельно считать потери в линии и проверять рабочую точку по характеристике насоса.

Блок "Вопрос-Ответ"

Вопрос: Как выполняют осушение траншей?
Ответ: Осушение траншей выполняют через расчет водопритока и подбор насосов, способных отводить поступающую воду в реальных условиях объекта.

Вопрос: Что важно при осушении траншей?
Ответ: Важно учитывать уровень грунтовых вод, свойства грунта, размеры траншеи и производительность насосного оборудования.

Расчет водопритока в котлован или траншею нужен для того, чтобы сразу подобрать насосы под реальные условия объекта, а не устранять проблемы уже по ходу работ. Чем точнее оценен приток воды, тем проще избежать простоев, лишних затрат и срыва строительного процесса.

Заключение

Точный расчет водопритока и правильный подбор насосов — залог успешного осушения котлованов и траншей. Использование насосов ZUMFA гарантирует надежную и эффективную работу даже в сложных условиях. Для максимальной эффективности рекомендуется проводить гидрогеологические исследования и использовать специализированные программы для моделирования водоотведения котлована. Также важно вести учет работы насосов водоотлива из котлована.

Если хотите проверить расчёт или сразу подобрать насосный агрегат под котлован, траншею, приямок или участок с большим водопритоком, отправьте исходные данные специалистам по подбору оборудования ZUMFA. Это поможет избежать ситуации, когда насос подходит по производительности на бумаге, но не справляется с реальной линией сброса.

---

Выбор правильного оборудования для работы с морской водой играет важную роль в снижении эксплуатационных затрат и увеличении эффективности процессов. Если вы ищете надёжный насос для работы с морской водой, свяжитесь с нашими специалистами, чтобы подобрать подходящую модель для вашего проекта по телефону +7 (495) 532-65-70 или написать на нашу почту