Водозаборная скважина — это гидротехническое устройство для добычи бытовой и питьевой воды из глубинных водоносных горизонтов. Она является важным элементом водопроводной системы частного дома, дачи или группы домов/коттеджей. У многих на слуху понятие «артезианская скважина». Так вот она является разновидностью водозаборных скважин, той, на которую нужно получать разрешение.
Задача всех водозаборных скважин — с помощью специального оборудования поднимать воду с глубин и доставлять в колонку или в дом.
Принцип работы скважины
Как и в колодце вода в ней находится в водоносном слое. С помощью установленного насоса она подается наверх. Для укрепления выработки монтируют обсадную трубу, в качестве которой используют пластиковые, стальные, перфорированные или асбестоцементные изделия. Если этого не сделать, тогда со стенок грунт начнет осыпаться, из-за чего скважина впоследствии перестанет функционировать.
Скважина имеет следующую схему работы:
- Из водоносного слоя подается вода, которая сначала проходит через фильтр, а потом уже попадает в выработку круглого сечения;
- Включенный насос нагнетает жидкость по водонапорной трубе;
- После чего вода поступает в приемник и перемещается по водопроводу.
Хотя схема может меняться, все зависит от типа используемого насоса.
Абиссинский колодец
Скважина игла или Абиссинский колодец еще один простой и доступный с точки зрения финансовых затрат вид гидротехнических сооружений. Состоит из узкой 1…1,5” трубы, на окончании которой находятся фильтр и иглообразный наконечник. Снарядом прошивают грунт на глубину от 10…25 метров до водоносного слоя, тем самым минуя нестабильную верховодку.
Для создания скважины иглы берутся двухметровые трубы и последовательно забиваются в грунт. По мере заглубления отрезки трубы соединяют между собой посредством резьбовых соединений. На саму трубу ставят либо ручной, либо электрический насос, работающий по вакуумному принципу.
После организации водозабора, скважину прокачивают для получения чистой воды. Для питьевых целей она будет пригодна через сутки. Рекомендуется сделать химический анализ ее состава в СЭС или гидрогеологической лаборатории. Как показывает практика, после всех подготовительных и профилактических манипуляций с абиссинской скважиной вода будет соответствовать санитарным нормам.
Преимущества
Простая и эффективная конструкция, позволяющая удовлетворить потребности в небольшом количестве воды хорошего качества, обладает следующими преимуществами:
- Срок службы колодца не менее трех десятилетий.
- Малогабаритные размеры позволяют пробурить скважину в подвале частного дома.
- Исключена вероятность загрязнения из почвенных горизонтов.
- Не требуется разрешений.
Недостатки
Из негативных сторон присущих данному типу источника можно отнести следующие недостатки:
- Поскольку абиссинский колодец делается из полуторадюймовой трубы и предполагает забор воды с только помощью насоса. Поверхностные насосы не эффективны после десятиметровой глубины.
- Конструкция требует регулярной чистки трубы от заиливания и песка.
- Возможность поставить абиссинскую скважину доступна лишь в условиях мягкого грунта.
- Абиссинская конструкция привередлива к качеству водоноса и не будет работать на плывунах, бесперебойная эффективность возможна только на слое из крупнозернистого песка.
При засорении абиссинского колодца используют желонку – цилиндрический сосуд для извлечения грязи, ила, песка.
Разновидности буровых выработок
Абиссинский колодец ― это забивная скважина, которая является самым простым вариантом. Чтобы ее обустроить на участке водяной пласт должен иметь глубину до 12 метров. Качество воды в ней зависит в основном от строения почвы. Такую выработку при необходимости можно устроить в подвале.
Песчаная скважина, схема которой пользуется большим спросом, подходит лишь для личного пользования. Вода из нее по своим свойствам характеризуется как техническая, поэтому используется только для купания или полива огорода. В среднем водоносные слои в этой скважине залегают на глубине около 10—50 метров.
Кстати, буровые работы при таких пластах реально выполнить своими руками, главное, чтобы на участке через несколько метров не проходил сланец. Пройти его без помощи профессионалов навряд ли получится.
Разумеется, песчаные скважины имеют некоторые недостатки. Главный минус такой выработки ― перебой подачи воды. Связана проблема с сезонными перепадами уровня живительной влаги. Вдобавок ее нужно периодически обслуживать, особенно касается дачников, которым вода нужна лишь в летнее время. В этой ситуации фильтр, находящийся в скважине, со временем заиливается. Вот почему подъем воды должен быть регулярным. Кроме этого, срок службы такой скважины составляет не более 15 лет.
Артезианская выработка хоть и считается самой дорогой, но является наиболее эффективным методом централизованной подачи воды. Для ее бурения используется крупная техника, позволяющая углубиться примерно на 200―300 метров.
Из артезианской скважины вода лучше и качественнее, нежели из песчаной. Еще в ней фильтр почти не засоряется. Он монтируется в нижней части подающей трубы диаметром 219 мм. Эта выработка гарантирует на 99% постоянную подачу живительной влаги, а срок ее службы составляет 50 лет.
Правда, такие скважины тоже обладают недостатками. Например, иногда требуется монтаж дополнительных систем фильтрации, поскольку в составе воды могут содержаться различные соединения железа. К тому же, как упоминалось ранее, ее обустройство стоит дорого. Еще обязательно придется получать разрешение на бурение такой выработки и согласовывать проект.
Нужна лицензия на строительство водозаборной скважины?
Получение лицензии нужно на сооружение скважины глубиной более 50 метров. Перед там, как подавать заявление на лицензирование, нужно собрать пакет документов. Действия следующие:
Получение разрешения на геологическое изучение недр.
Регистрация работ в инстанции.
Получение техзадания на проведение работ.
Разработка проекта на поиск и исследование недр. Он затем проходит геологическую экспертизу.
Согласование проектной документации.
Оценка объемов воды, ее качества, проведение химико-бактериологических исследований. Сбор данных о дебите воды.
Создание проекта гидротехнического сооружения.
Получение в Роспотребнадзоре санитарного эпидемиологического заключения.
Надзор за выполнением всех работ.
Экспертиза, регистрация и лицензирование скважины.
Весь процесс лицензирования скважины не быстрый и достаточно трудоемкий, в среднем на него уходит 6-12 месяцев. Лицензирование проводит специальная комиссия, которая затем выдает разрешительную документацию.
Выбор необходимого оборудования
Самым важным этапом в обустройстве скважины является подбор оборудования, поскольку именно от него будет зависеть ее период эксплуатации и качество работы. В основном следует обратить внимание на выбор:
- кессона;
- гидроаккумулятора;
- оголовка;
- насоса.
Кессон
Он необходим для защиты устья от внешних негативных воздействий. Подобное устройство служит своеобразной емкостью, предохраняющей верхние метры ствола выработки от воздействия низких температур в земле.
Герметичный контейнер кессона еще может использоваться как технологический объем для установки разного оборудования, которые обслуживают скважину. Монтаж в нем автоматики, очистительных фильтров и прочих устройств позволяет сэкономить пространство в доме.
Свежие записи
Бензопила или электропила — что выбрать для сада? 4 ошибки при выращивании томатов в горшках, которые совершают почти все хозяйки Секреты выращивания рассады от японцев, которые очень трепетно относятся к земле
Производят кессоны из разных материалов: пластика, металлических конструкций или бетонных отливок. Установка этого оборудования особенно подходит в наших климатических условиях, ведь при суровых зимах грунт на дачной территории промерзает на глубину до полутора метров. Поэтому горизонтально проходящие трубопроводы должны располагаться ниже уровня промерзания.
Кессонный люк, установленный на верхней части устройства, как правило, утепляется листовым пенопластом. Внутри оборудования можно разместить лестницу.
Насосные устройства
Насос выступает основным элементом всей системы. При этом он может быть следующих типов:
- Погружной. Этот вибрационный насос является бюджетным вариантом. Его довольно редко применяют для обустройства системы водоснабжения, поскольку он имеет слишком низкую производительность. Более того, он способен даже разрушить стенки скважины.
- Центробежный. Такой агрегат является профильным оборудованием для водоснабжения из выработки.
- Поверхностный. Применяется лишь тогда, когда в скважине динамический уровень живительной влаги не опускается ниже семи метров.
Сегодня на рынке представлено много моделей скважинных насосов. Выбор их параметров происходит по характеристикам скважины и системы водоснабжения.
Кстати, в случае поломки насоса придется не только приобретать новый, но и платить за поднятие сломанного и монтаж купленного. Именно поэтому следует подходить более серьезно при выборе производителя.
Конструкция гидроаккумулятора
Данное оборудование для скважины используется для предотвращения гидроудара и регулировки давления содержимого трубопроводов. Еще гидроаккумулятор поддерживает минимальный уровень жидкости в системе.
Внутри этого устройства при нормальном функционировании находится запас живительной влаги, а также поддерживается минимальное давление. При использовании гидроаккумулятора насос включается реже, да и изнашивается меньше.
Конструкция такого устройства схожа с компенсационным баком, который применяется в отопительных системах. Но изготавливается гидроаккумулятор из других материалов, они не контактируют с водой и не меняют ее качество. Мембрана в нем создается из пищевой резины.
Оголовок для обсадной трубы
Предназначено это устройство для защиты от попадания мусора в ствол. Помимо этого, оно является опорой для подвески водоподъемной колонны и насоса. Оголовок создается из металла или пластика. В первом случае он способен выдерживать до 500 кг, а во втором ― до 200 кг. Соединение должно быть герметичным с применением резиновой прокладки.
Подробности
Как найти воду на участке
Выбирая подходящее оборудование для источника, проводят работы по разведке, чтобы определиться с местом постройки. Участок должен обеспечивать бесперебойный забор жидкости.
Выделяют два основных способа, как выбрать место:
1.С помощью горшка. Данный способ известен давно, его применяли в деревнях. Метод определения не требует денежных вложений. Потребуется горшок из глины, имеющий объем один литр с сухими гранулами силикагеля. Наполненный камушками горшок взвешивают, вес надо запомнить. Горшок оборачивают тканью, заглубляют в грунт примерно на полметра. Спустя сутки горшок изымают, взвешивают. Разница в весе покажет количество жидкости, которую забрали в себя камушки. Так горшок размещают в разных местах на участке, по весу определяют место, в котором вода располагается ближе к верхнему краю земли.
2.С помощью наблюдения. Чтобы не прибегать к услугам компаний для узнавания гидрологический особенностей участка, применяют метод наблюдения. В местах, в которых влага лежит высоко к поверхности, по утрам собирается туман. В теплый день над этим местом клубятся мошки.
Особенности устройства водозаборных источников
Перед строительством скважины необходимо сделать ее схему. Внешне это шахта в виде круга, но на практике это сложная конструкция, потому что нужно укрепить стенки скважины от разрушения. В этих целях применяют обсадную трубу. Скважины имеют простой принцип действия. В шахту опускают насос, с помощью которого забирают жидкость из скважины. Сам насос подводят к трубопроводу водоснабжения.
Схема, по которой проводят обустройство скважины:
1.Выбирают место под скважину.
2.Роют приямок, который имеет размер окружности около двух метров, глубину примерно два метра. Когда будет достигнут водоносный слой, стенки шахты укрепляют: бетоном или обшивкой из дерева. Это служит защитой от обрушения во время холодов.
3.В центр приямка ставят бурильное оборудование, пробивают скважину. В частном доме скважину делают своими руками, применяя треногу, желонку, трос и обсадную трубу.
Внимание! Производительность конструкции, тип почвы, глубина горизонта скважины влияет на выбор типа источника.
Особенности пробивки скважины
Желонку прикрепляют к тросу, который перевешивают через треногу. Первая секция обсадной трубы устанавливается под углом в 90 градусов от него. Ее следует монтировать под строгим контролем. Желонку опускают внутри трубы, вытаскивают на поверхность, и снова бросают. Под своим весом она пробивает почву. Когда желонка опустится примерно на 50 сантиметров, устройство поднимают для очистки от почвы, затем продолжают работу.
Процесс ведут до того, как не достигнут нужную глубину, постепенно наращивая обсаду.
Внимание! Для бурения скважины можно нанять специализированную бригаду, которая с помощью спецтехники быстро пробурит скважину, но стоить это будет дорого.
Фильтр из гравия
Гравием усыпают дно источника для защиты от проникновения в воду известняковых частиц с песком. Слой фильтра содержит среднего и мелкого размера частицы. Как правило, требуется около двух ведер гравия.
Монтаж гидрозатвора
Гидрозатвор устанавливают для защиты скважины от дождевой, талой воды. Его сооружают с помощью глины, которую выкопали, когда рыли шахту. В качестве арматуры применяется фибровая стружка, которую добавляют в глину около пяти процентов от всей смеси.
Глину следует развести, как густую сметану, добавить стружку, смешать. Далее этот раствор заливают в зазор вокруг обсады, который имеет коническую форму. Глина будет сохнуть одну неделю.
Фильтр на обсадной трубе
Фильтр устраивают на обсадной трубе снизу, пока ее не погрузили в почву. Следует просверлить отверстия сечением 3 миллиметра в 2 метрах от низа трубы. Намотать в этом месте проволоку плотным слоем, без нахлеста. Концы нержавеющей проволоки приваривают к трубе.
Другим способом организовать фильтр считается установка специальной сетки на конец трубы с отверстиями. Данный метод обойдется дешевле. Сетка прослужит около десяти лет, а из проволоки фильтр простоит до пятидесяти лет.
Технология бурения артезианских скважин
Если вы знаете, что такое артезианская скважина, будет проще разобраться в процессе её бурения. Оно выполняется двумя способами:
- С использованием крупногабаритной буровой установки на базе грузового автомобиля (например, ГАЗ-66 или ЗИЛ-131).
- С использованием переносной буровой установки. Её выбирают, если крупногабаритная техника не может заехать на место бурения.
На практике применяется несколько методов бурения. Наиболее распространён вращательный способ с прямой промывкой; его доля составляет около 90% всех объёмов бурения. Процесс включает следующие этапы:
- Буровая машина разрушает и размывает породу в рабочей зоне, используя специализированный инструмент и буровой раствор. Отходы вымываются в специальную яму.
Переносная буровая установка на воду Источник буроваяустановка.com
- В результате работы установки образуется выработка. Её диаметр превышает диаметр обсадных труб на 40-50 мм.
- Когда выработка доходит до водоносного горизонта, в скважину опускают (сажают) обсадные трубы, соединяя их в колонну.
- При обсадке используют трубы на резьбовом соединении. Они бывают металлическими или пластиковыми. Обсадка нужна по двум причинам: она не даёт скважине обсыпаться и предотвращает загрязнение грунтовыми водами.
- В подготовленную колонну опускается буровая головка меньшего (на 30-50 мм) диаметра. Она вскрывает водоносный слой и промывает скважину чистой водой.
- Хозяина приглашают на поднятие буровых штанг, чтобы замерить глубину скважины. Буровые штанги – полое оборудование, которое служит для передачи вращения и одновременно для подачи бурового раствора.
- Монтируется остальное оборудование, фильтры, насос.
Тяжёлое оборудование Источник puls-rf.ru
Водоносные слои
Чтобы понять принцип работы скважины, нужно знать, что такое водоносные слои.
Подземные воды накапливаются в горных породах: песке, глине, камне. Порода, достаточно насыщенная водой в жидком (не замерзшем) состоянии, называется водоносным горизонтом. Из этих горизонтов и добывается вода.
Задача бурильщика — пробурить канал так, чтобы затронуть водоносный слой. Под действием пластового давления вода поднимется, и ее можно будет выкачать насосом. Эти особенности строения почвы обусловили скорость, с которой водяные скважины вытеснили традиционный колодец.
Преимущества бурения состоят в следующем:
- Возможность быстро проходить большую глубину.
- Высокая производительность — чем больше глубина, тем выше давление, тем быстрее восстанавливается уровень в заборной трубе.
- Безопасность — меньше риск деформации ствола шахты при попадании на плывун или подземный поток.
Качество воды
Типовой протокол химического анализа воды из артезианского водоносного горизонта:
Поскольку вода находится в известняке, она насыщена солями кальция и магния. То есть с повышенной концентрацией солей жесткости. К сожалению, это норма, а не исключение. Направлять жесткую воду в системы нагрева и отопления нецелесообразно, накипь быстро выведет из строя оборудование. Наглядный пример – накипь в чайнике. Что бы сделать воду питьевой и безопасной для оборудования, необходимы фильтры.
Повышенное содержание растворенного железа – вторая закономерность. При норме СанПин 0,3 мг/литр, среднее содержание железа в артезианской воде – 2 мг/литр. Западные и северные направления характеризуются еще большими концентрациями – более 3 мг/литр.
3 и 4 места делят сероводород (когда вода имеет резкий запах) и марганец.
Современные системы водоподготовки легко справляются со своими функциями, доводя воду до питьевых норм (фото 10).
Основные характеристики
В зависимости от назначения скважины потребуется анализ по ряду параметров, которые описывают уровень изобильности водоносного слоя, скорость восстановления водного ресурса после водозабора. Эти данные необходимы для выяснения того, сможет ли она полноценно решить задачу обеспечения водой в конкретном случае. В целом все виды водозаборов характеризуют по следующим параметрам:
- Пьезометрический уровень. Измеряется глубина от поверхности грунта до вскрытого водоносного горизонта.
- Уровень водопроводимости скважины измеряется кубометрами, которые способна выдать точка водозабора в течение 24 часов.
- Динамический уровень вычисляется во время активного использования скважины, проверяют и фиксируют уровень, на который поднимается вода по длине трубы.
- Установление показателя по статистическому уровню скважины происходит через час после прекращения водозабора. В этот период забойное давление приходит в баланс с давлением пласта, расположенного над водоносным участком, уровень воды фиксируется, она перестает подниматься.
- Исходя из статической и динамической характеристик скважины, вычисляют дебет точки водозабора. Рассчитывается как соотношение извлеченной воды и ее притока. Выясняют основную характеристику, показывающую, сколько воды способна давать скважина в конкретный временной период.
Скважины с высоким уровнем водоотдачи имеют разницу в динамическом и статистическом уровнях, не превышающую метра. Артезианские скважины характеризуются равноценными статическими и динамическими уровнями.
Как видите, виды водозаборных конструкций имеют свои плюсы и минусы. То, что подходит для большого селения, может быть неэффективным для частных лиц и наоборот. При выборе типа скважины необходимо учесть не только экономические особенности, но и геологические параметры, гидрогеологические условия.
Способы бурения
Среди часто используемых способов бурения выделяют:
- шнековый;
- ручной;
- ударно-канатный;
- роторный.
Ручной способ самый трудоемкий. Он представляет собой вращение небольшого шнека с насадками и предполагает бурение на глубину не более 10 м.
Пробурить глубже можно, и даже есть примеры, когда бурили на 25 м, но это очень трудоемкий процесс, отнимающий много времени и сил. Сегодня ручное бурение уходит на второй план, поскольку из-за небольшой глубины залегания можно получить только неочищенную воду непригодную для питья.
Шнековый вариант является одним из самых современных на сегодняшний день. Возможно проделать отверстие в земле до 80–100 м, располагая диаметром скважины до 60 см. Все это позволяет обустроить надежную схему скважины, которая будет иметь обсадную трубу и основной трубопровод для опускания под землю насоса. Обсадная колонна защитит от смещения грунта, позволит обезопасить трубопровод от обрыва.
При помощи механического бурения шнеком возможна горная выработка на известняк, если вода этих слоев залегает неглубоко. Работы до 80 м могут занимать до 2–3 дней.
Технология роторного бурения предполагает возможность обустройства на большой глубине. Подобная схема схожа с работой перфоратора, где отработанный грунт выводится на поверхность путем постоянного промыва.
Роторное бурение – одно из самых дорогих, но самое надежное. По итогам получаем устройство конструкции скважины на воду глубиной до 300 м включительно. По завершению работы скважину необходимо прокачать путем слива воды в течение суток (это время потребуется, чтобы выкачать грязь). Затем можно опускать оборудование, устанавливать оголовок.
Наконец, ударно-канатное бурение. Этот метод появился раньше всех перечисленных. Принцип работы ударно-канатной системы состоит в конструировании треугольника, на вершине которого располагается стремящийся вниз “стакан”, который под собственным весом с большой скоростью падает на грунт и разбивает его. Удаление отработанного грунта осуществляется тем же стаканом, который внутри имеет полость.
На видео показано, как происходит бурение скважины ударно-канатным методом:
?t=59
Одним из основных преимуществ, несмотря на трудоемкость рабочего процесса, является качественное вскрытие водоносного пласта, что не предполагает его загрязнение в момент прохода бурильной установкой.
Обсадные трубы
От качества обсадных колонн, которые собираются из отдельных обсадных труб зависит долговечность артезианской скважины. Когда обсадная колонна подвержена сквозной коррозии или разрушению, водозаборный узел прекращает выполнять свои функции.
— Стальные трубы
Обсадная колонна состоит из отдельных труб диаметром 133 или 159 мм, соединенных друг с другом на резьбе (фото 4 слева).
На резьбовых соединениях появятся первые проявления сквозной коррозии – свищи. Чем позже это произойдет, тем долговечнее скважина.
По расчетам и опыту эксплуатации сквозная коррозия не страшна в течение 25 – 30 лет.
Муфтовое резьбовое соединение служит дольше на 10 – 15 лет (фото 5).
Очевидно, что чем меньше толщина стенки трубы, тем быстрее она сгниет. Для стальных труб минимальная толщина стенки 4 мм при оптимальном значении 4,5 мм (фото 6).
Для артезианской скважины на один коттедж достаточно диаметра 133 мм, а для нескольких домов – 159 мм.
Трубы диаметром 159 мм применяют в качестве кондуктора (схема 2).
— Трубы ПНД
Пластиковые трубы ПНД (полиэтилен низкого давления) применяют для внутренних обсадных колонн, соединяя их на резьбе (фото 4 справа). Рекомендуемая толщина стенки 7,5 мм и больше.
Поскольку материал не подвержен коррозии, срок эксплуатации труб более 50 лет.
Применяемые диаметры 117 и 125 мм.
— Трубы нПВХ
Пластиковые трубы из нПВХ можно использовать в качестве наружной (основной) обсадной колонны с глубиной монтажа до 100 метров. Минимальная толщина стенки при диаметрах 125мм, 140 мм и 170 мм – 7,5 мм, 8 мм, 8 мм соответственно. Колонна собирается на раструбном резьбовом соединении (фото 7).
Материал не подвержен коррозии, срок эксплуатации более 50 лет.
Использование труб с толщиной стенки 6 мм и менее недопустимо.
