Водозаборная скважина: что это, для чего она нужна

Виды

Различия между типами скважин обусловлены глубиной залегания водоносного слоя и тем качеством воды, которое желают получить устроители колодца. На схеме – виды скважин на воду:

• Абиссинский колодец – простейший вариант забивной скважины. Возможен на участках, где водоносный пласт имеет небольшую глубину – до 12 м. Качество воды целиком зависит от строения почвы на участке. Скважину разрешается бурить на участке, при необходимости – даже в подвале дома.
• Песчаная скважина – добывает воду из более глубоких водоносных слоев – до 50 м. Устраивается в случаях глубокого залегания водоносного пласта, или при желании получить более качественную питьевую воды из второго или третьего слоя. Как правило, вода тем чище, чем глубже расположен водоносный слой.

Артезианская скважина – оборудуется при добывании воды из водоносного известнякового пласта. Фильтры в этом случае не нужны.

Скважина бурится между двумя водоупорными слоями, при вскрытии пласта вода поднимается значительным выше водоносного слоя и даже фонтанирует. Артезианская скважина характеризуется большим притоком воды – дебитом и длительным сроком эксплуатации. Самостоятельно пробурить ее нельзя, так как глубина залегания известнякового слоя составляет от 30 до 200 м. Узнайте, можно ли из колодца сделать скважину.

Какие бывают скважины?

Здесь всего два варианта:

• песочная;
• артезианская.

И вода из них идет совершенно разная.

Песочная скважина

Это тот вариант, когда нужно решить вопрос с водоснабжением дома быстро и недорого. Песочная скважина имеет сравнительно небольшую глубину (в Подмосковье – до 30 метров). Однако кроме цены достоинств у нее фактически нет, а недостатков — хоть отбавляй:

• Невысокий дебит. Открываешь все краны – насос начинает хлебать воздух. Это не есть хорошо, даже если он самовсасывающий. Плюс сезонные колебания. Давно не было дождей, и нужен интенсивный полив? Как раз в это время уровень воды и опустится ниже забоя (дна) скважины (то есть уйдет из зоны действия насоса);
• Трудности фильтрации. Такая вода требует многоступенчатой очистки от песка, глины, солей природного и техногенного происхождения;
• Микроорганизмы. Вода с таких глубин может содержать продукты жизнедеятельности, попадающие с поверхности земли, включая болезнетворные микробы. Определение «экологически чистая» к ней не применимо;
• Заиливание. Песчинки и разные частицы выносятся в скважину, постепенно заполняют ее и «перекрывают» воду. Для восстановления дебита приходится регулярно делать промывку. Но в итоге лет через 5 – 10 вам все равно придется вызывать бурильщиков.

Таким образом, для полноценного обеспечения дома качественной водой песочные скважины, как правило, не годятся. Они подходят для технических нужд или как временное решение со всеми оговорками.

Артезианская скважина

Артезианская скважина (в том же Подмосковье) намного глубже песчаной и бурится на водоносный известняк. Благодаря длительной фильтрации через многометровый слой водоупорных пород в ней не содержится веществ техногенного происхождения.

Плюсы артезианских скважин — стабильная производительность, высокий дебит и срок службы на десятки лет. Такую воду можно без опасений использовать для питья и приготовления пищи.

Правда хорошая природная фильтрация еще не означает того, что артезианская вода не нуждается в обработке. В ней тоже есть растворенные соли. Но фильтровать артезианскую воду значительно проще и дешевле, чем «песчаную».

Подбор оборудования

Выбор оборудование для обустройства вашей будущей скважины – один из важнейших этапов, так как именно от правильного выбора будет зависеть качество и срок ее работы

Наиболее важное оборудование, на выбор которого следует обратить внимание, это: насос, кессон, оголовок для скважины и гидроаккумулятор

Кессон или адаптер

Принцип обустройства с кессоном или адаптером Кессон можно назвать основным элементом конструкции будущей скважины. Внешне он напоминает емкость похожую на бочку и применяется для защиты оборудования от грунтовых вод и замерзания

Внутри кессона можно расположить все необходимое компоненты для автоматического водоснабжения (реле давления, мембранный бак, манометр, различные фильтры очистки воды и пр.), таким образом освободить помещение дома от лишнего оборудования.

Изготавливается кессон из металла либо пластика. Главное условие, чтобы он не был подвержен коррозии. Размеры кессона обычно составляют: 1 метр в диаметре и 2 метра в высоту.

Кроме кессона можно также использовать адаптер. Он более дешевый и имеет свои особенности. Давайте ниже рассмотрим, что выбрать кессон или адаптер и какие у каждого из них преимущества.

Кессон:

1. Все дополнительное оборудование можно разместить внутри кессона.
2. Лучше подходит для холодного климата.
3. Долговечно и надежно.
4. Быстрый доступ к насосу и другому оборудованию.

Адаптер:

1. Для его установки не нужно дополнительно рыть яму .
2. Быстрый монтаж.
3. Экономично.

Выбирать кессон или адаптер также следует из типа скважины

К примеру, если у вас скважина на песке, многие специалисты советует обратить внимание на адаптер, так как использование кессона не всегда выгодно из-за небольшого срока службы такой скважины

Насосные агрегаты

Одним из ключевых элементов всей системы является насос. Принципиально можно выделить три типа:

1. Поверхностный насос. Подходит только, если динамический уровень воды в скважине не будет опускаться ниже 7 метров от земли.
2. Погружной вибрационный насос. Бюджетное решение, редко используется именно для системы водоснабжения, так как обладает малой производительностью, кроме того может разрушать стенки скважины.
3. Центробежные скважинные насосы. Профильное оборудование для систем водоснабжения из скважины.

Скважинные насосы широко представлены на рынке большим обилием производителей, на любой вкус и кошелек. Подбор характеристик насоса происходит по параметрам скважины и непосредственно вашей системы водотеплоснабжения.

Гидроаккумулятор и реле

Ключевой функцией этого оборудования является поддержание постоянного давления в системе и накопление воды. Гидроаккумулятор и реле давления контролируют работу насоса, когда вода в баке заканчивается, в нем падает давление, что отлавливает реле и запускает насос, соответственно после наполнения бака, реле отключает насос. Кроме всего, гидроаккумулятор защищает водопроводное оборудование от гидроудара.

По внешнему виду гидроаккумулятор похож на бак, выполненный в овальной форме. Его объем в зависимости от целей может колебаться от 10 до 1000 литров. Если у вас небольшой загородный дом или дача, объема 100 литров будет вполне достаточно.

Оголовок для скважины

Для обустройства скважины также устанавливается оголовок. Основным его предназначением является защита скважины от попадания в нее различного мусора и талых вод. Другими словами оголовок выполняет функцию герметизации.

Оголовок

Артезианская скважина: глубина, химический и органический состав жидкости

Органических составляющих в артезианской воде нет, но это не означает, что вода абсолютно безвредна. Список и концентрация химических элементов может быть намного выше, чем в грунтовой жидкости. Ведь на какой бы глубине ни находился источник, вода в нем продолжает насыщаться разными химическими веществами. В зависимости от особенностей пластов, между которыми находится артезианская вода, жидкость может быть пресной, минеральной или концентрированной. А вода с такими составляющими может не подходить для употребления в пищу.

Специалисты не рекомендуют применять соленые воды из артезианского источника для полива сельскохозяйственных угодий из-за опасения засаливания грунта. Это может привести к его непригодности для вспахивания. Грунтовые воды для этого подходят больше, но зато чаще содержат возбудителей серьезных заболеваний, таких как кишечная палочка или холерный вибрион.

Кроме того, химический анализ показывает, что очень часто количество нитратов в грунтовых водах в несколько раз превышает все допустимые нормы. Взрослые менее восприимчивы к такой воде, но в случае отравления маленьких детей возможны даже летальные исходы.

Поскольку артезианская вода залегает очень глубоко, это обуславливает в ней наличие всех необходимых для организма минералов и микроэлементов

Особенности глубокого залегания артезианской воды обеспечивают не только высокий уровень чистоты, но и повышенную концентрацию железа, кальция, магния и фтора. Если состав и концентрация веществ не соответствуют допустимым нормам, то артезианскую воду подвергают дополнительной очистке для нормализации химического состава.

Статья по теме:

В случае если артезианская жила подходит близко к поверхности и начинает получать подпитку из грунтовых вод, то характерные показатели воды изменяются. Поэтому перед вводом в активное применение рекомендуется провести анализ как грунтовых, так и артезианских вод.

Среднестатистическому человеку неизвестно, на сколько метров артезианскую скважину придется бурить, пока шахта наполнится чистой водой. Определить это можно с помощью карты артезианских скважин, которая составляется для определенного региона страны.

Артезианская вода не содержит нитратов и других вредных веществ, которые можно обнаружить в обычных грунтовых водах

Данные сведения есть в свободном доступе в открытых источниках и в базах специализированных организаций, которые готовы поделиться этой ценной информацией. Но в том случае, если глубина бурения влияет на стоимость артезианской скважины, то без консультации специалиста не обойтись. Это необходимо даже при условии, если допускать, что водный горизонт расположен не очень глубоко.

Анализ воды

Типовая схема установки водоподготовки скважины.

После того как скважина уже готова и запущена, в течение всего периода эксплуатации периодически надо проводить анализы воды. Такие исследования требуется проводить регулярно, так как именно от этого зависит качество питьевой воды.

При заборе проб воды указываются такие данные:

• наименование, расположение источника;
• дата пробы, глубина забора, точное место скважины на плане участка;
• наименование организации, осуществляющей анализ;
• ФИО специалиста, который проводит забор воды.

Результат забора воды из скважины включает следующие данные:

• температура воды;
• оценка в баллах прозрачности, вкуса;
• наличие осадка в пробе, взвесей;
• кислотность пробы;
• окисляемость;
• уровень щелочности;
• уровень общей жесткости;
• уровень карбонатной жесткости;
• наличие сухого остатка;
• содержание в воде магния, кальция, оксидного и общего железа, нитратов;
• уровень сероводорода (при его наличии);
• количество кишечной палочки на 1 л;
• наличие, общее количество бактерий на 1 мл.

Для эксплуатации скважин необходимо соблюдать определенные правила, которые продлевают сроки службы источника, оборудования для водозабора. Вовремя проведенные меры по обслуживанию скважины помогут улучшить качество воды, удержать ее питьевые и вкусовые характеристики на необходимом уровне.

Поиски воды на участке

Первая задача, которую необходимо решить перед устройством скважины, — поиск места, где водоносный слой находится на оптимальной глубине к поверхности. Если он будет слишком глубоко, это увеличит расходы. Слишком близко — возникнет риск загрязнения поверхностными грунтовыми водами.

Слой, залегающий на глубине до 9 м, называют верховодкой. До этого слоя легко добраться, он хорошо насыщен водой, однако так же легко он впитывает загрязнения.

Если у соседей есть проблемы с изоляцией выгребной ямы, септика, навозохранилища или поблизости расположена свалка, все вредные примеси с высокой долей вероятности окажутся в скважине. Поэтому верховодку рекомендуют использовать только для технических нужд. Пить ее не стоит даже после кипячения из-за риска содержания тяжелых металлов и других опасных элементов.

Оптимальная глубина — 9-15 м. Вода здесь достаточно чистая, так как успевает пройти естественную фильтрацию, а затраты на бурение и обслуживание скважины не слишком велики. Самая чистая вода залегает на глубине свыше 30 м. Но такая скважина (их называют артезианскими) дорога в создании и обслуживании, поэтому их используют редко.

По горшку

Поиски воды на участке с помощью глиняных горшков. Один из старейших методов основан на способности глины впитывать влагу. Хорошо просушенные горшки ставили на землю в разных местах и смотрели, запотеют ли за ночь.

Когда появилась возможность более-менее точно взвесить предмет, горшки стали закапывать и смотреть, насколько они потяжелели, впитав воду. Этот же прием работает с любой глиняной посудой и даже с кирпичами.

Еще один способ определить влажность почвы — растения-индикаторы. Над водотоками плохо растут березы и хвойные деревья. Это традиционные методы, но они подходят для приблизительного определения места бурения, в том числе разведывательного.

Основные компоненты

Обустройство скважины после бурения подразумевает обсадку её трубами, с установленными сетчатыми фильтрами. После обсадки скважину следует прокачать, и после этого она считается введённой в эксплуатацию.

Общие особенности конструкции всех скважин приблизительно одинаковы. Схема скважины на воду выглядит так:

• Отверстие, пробуренное в грунте.
• Стенки отверстия укрепляются обсадными трубами. Одновременно они служат для предотвращения попадания в ствол скважины загрязнённой воды из верхних слоёв почвы – так называемой верховодки. Порой скважины, пробуренные в скальных породах, обходятся без обсадных труб.
• Забой, нижняя проперфорированная часть трубы, должен располагаться в толще водоносного горизонта. Это основной принцип работы скважины. Если забой не достигнет водоносного пласта, либо проскочит его, она не будет функционировать.
• В неглубоких скважинах, где велика вероятность попадания внутрь скважины песка, обязательно следует устанавливать фильтрующие приспособления. Обойтись без фильтра можно только при заборе воды из глубинных артезианских скважин. Фильтры бывают внешними, прикреплёнными снаружи обсадной трубы, либо внутренними, крепящимися непосредственно к водозаборному шлангу насоса.
• На верхнюю оконечность обсадных труб устанавливается защитный оголовок. Он предотвращает попадание в скважину осадков, а также грязи и пыли через верхнюю горловину.

Обсадная труба

Обсадные трубы изготавливают из стали или полимеров. При неглубоком расположении водоносного слоя в обустройстве скважины применяют одну трубу. Но, если длины одной трубы не хватает, чтобы достать до воды, приходится стыковать друг с другом несколько труб. Для этого на краях труб нарезают резьбу, и соединяют их с помощью муфт. Другой вариант соединения – при посредстве электросварки.

Если диаметр бура, используемого для пробивки скважины, не превышает диаметр обсадных труб, то использовать для стыковки муфты не рекомендуется. Выступая за габариты трубы, муфта будет создавать препятствия для её погружения.

По этой же причине не следует делать чрезмерно толстые швы при сварочном соединении. Оба варианта труб – полимерные и стальные, – имеют свои преимущества и свои недостатки. Так, пластик более устойчив к воздействию коррозии, а металл – более стоек к механическим нагрузкам.

Фильтрация

Для этого, начиная с нижнего торца, на протяжении полутора-двух метров, в ней делают небольшие отверстия. Диаметр их не должен превышать сантиметра, а расстояние между ними 2-3см. Сквозь данную перфорацию вода проникает внутрь трубы, откуда перекачивается наверх с помощью насоса.

Защитный фильтр надевается на перфорированную часть обсадной трубы. Он исполняет защитную роль, предотвращая попадание песка внутрь скважины вместе с водой. Изготавливается фильтр из мелкоячеистой сетки, натягиваемой на трубу.

При необходимости сетка наматывается в несколько слоёв. Также, вместо сетки можно использовать проволоку из не окисляющихся материалов. Её наматывают поверх перфорации плотными мотками. В некоторых случаях для очистки воды используются погружной фильтр, являющийся отдельным приспособлением, надеваемым на шланг водяного насоса.

Виды водозаборных устройств

Скважины бывают нескольких видов.

Различают несколько видов скважин.

Например:

1. Разведочные ­- необходимы для уточнения гидрогеологической обстановки. Для их бурения используется инструмент малого диаметра, так что стоимость их устройства невысока.
2. Фильтровые стволы, или скважины на песок. Обладают невысоким дебетом и рассчитаны на 5 лет эксплуатации. Забор воды в таких случаях осуществляется с водоносных горизонтов глубиной не более 30 м. При этом срок эксплуатации во многом зависит от того, насколько регулярно пользуются скважиной — при длительных простоях происходит заиливание фильтра. Если такой ствол оснащен ручным насосом, то систему называют абиссинским колодцем.
3. Артезианская («бурение на известняк»). Отличительно чертой является большая глубина. Благодаря этому удается дойти до водоносных известняков, а эта среда сама по себе обладает водоочистными свойствами. Дебет такого источника высок для снабжения водой дома, рассчитанного на круглогодичное проживание.

Также выделяют промышленные скважины, но их обустройство стоит дорого, и для частной системы водоснабжения они не используются.

Технология бурения скважин на глубокий песок

В некоторых районах Московской области ближайший водоносный горизонт располагается на глубине больше 30 м.

Например, в Клинском районе Московской области не везде есть неглубоко залегающие водоносные пески. При этом скважины, пробуренные на глубокий песок (от 40 м), дают дебит до 2 м3/ч. Так же скважины на глубокий песок бурят в Истринском, Солнечногорском, Дмитровском, Пушкинском и Сергиево–Посадском районах.

Для примера, в Ярославской и Белгородской области почти не бурят скважины на известняк, в связи с тем, что залегают водоносные известняки достаточно глубоко, на 150 – 250 м. Соответственно такие скважины требуют более сложной конструкции, применения двух-трех обсадных колонн разного диаметра, а так же более мощного скважинного оборудования.

Скважины на глубокий песок имеют ряд преимуществ перед неглубокими, а так же артезианскими скважинами:

• дебит скважин на глубокий песок выше, чем на неглубокий (1,5 – 2.5 м3/ч);
• качество воды лучше (стабильней), чем в неглубоких скважинах;
• время бурения и стоимость ниже, чем для артезианских;
• в отличие от бурения глубоких артезианских скважин, не требуется лицензия на недропользование.

Однако проблемы с использованием фильтра для песчаной скважины остаются те же, что и для неглубоких песчаных скважин.

Наиболее оптимальным методом для проходки скважины на глубокий песок является роторное бурение.

Бурение роторным способом выполняется с помощью рамной буровой вышки, на которой крепится подъемное оборудование, обеспечивающее возможность поднимать и опускать бурильную колонну. Установка роторного бурения может быть выполнена на базе автомобиля (рисунок 9).

Рисунок 9. Установка роторного бурения

При роторном способе бурения горная порода разрушается вращающимся долотом, на которое подается осевая нагрузка от ротора при помощи бурильной колонны, которая состоит из бурильных труб, соединенных между собой муфтами. Верхний вал колонны через вертлюг, обеспечивающий свободное вращение груза, подвешен к талевой системе. Данная система обеспечивает подачу буровога раствора по бурильным трубам на долото. В результате выбуренная порода (шлам) поднимается на поверхность вместе с буровым раствором.

Схема роторного бурения представлена на рисунке 10.

Рисунок 10. Схема роторного бурения. 1 — долото, 2 — бурильная колонна, 3 — бурильная труба, 4 — пол буровой установки, 5 — ротор, 6 — лебедка, 7 — ведущая бурильная труба, 8 — вертлюг, 9 — крюк, 10 — талевый блок, 11 — кранблок.

Фильтровая скважина

Фильтровая скважина известная также как песчаная скважина и скважина “на верховодку”. Данный тип скважины является очень популярным. Ее обустройство не требует серьезных материальных затрат и трудовых ресурсов. Глубина варьируется в промежутке от 1 до 30 метров. Обустроить фильтровую скважину можно за несколько часов. Процесс бурения является очень легким. Затем в скважину помещается трубы с фильтром и насосом – фильтр обеспечивает очищение воды от лишних элементов, в кто время как насос осуществляется ее забор.

Фильтровую скважину легко обустроить как вне дома, так и в его пределах, поскольку оборудование не займет много места. Скважины данного типа могут легко засоряться и не дают высококачественной воды даже при наличии фильтра. Процесс бурения осуществляется сухим способом. Наибольший срок, необходимый для бурения, не превышает 2 дня. Такое время может потребоваться при возникновении трудностей в процессе бурения. Стальные трубы погружаются в скважину при помощи обсадной колоны, без которой монтаж не осуществляется. Рекомендуется не использовать трубы диаметром меньше 120 миллиметров, и больше 150 миллиметров.

Сам процесс бурения должен осуществляться максимально аккуратно. При этом потребуется шнек для удаления разрушенной породы. Скважина должна быть защищена не только внутри, но и снаружи – попадание грязи или коррозии может привести к очень неприятным последствиям, вплоть до полного выхода из строя всего устройства. Скважину можно оборудовать несколькими фильтрами разных типов. Чем больше будет фильтров, тем выше будет качество получаемой воды.

Исправный срок работы фильтровой скважины может достигать десяти лет в зависимости от качества оборудования и условий, в каких оно используется. Скважину необходимо регулярно очищать, иначе ее срок использования сильно снизится. Для подобной скважины подойдут лишь особое насосы, имеющие среднюю мощность. Большая мощность может нанести вред, из-за чего вся работа окажется бесполезной.

Устройство водозаборных сооружений

При внешней простоте конструкция скважины на воду включает в себя ряд важных элементов, от качества исполнения которых зависит чистота воды и работа всей системы. Лучше предварительно сделать схему скважины.

Пробивка скважины

Варианты пробивки:

• ручная;
• машинная.

В первом случае над предполагаемым местоположением устанавливают треногу высотой 4-5 м с блоком, в котором протянута веревка. Обсадную трубу заглубляют в землю строго перпендикулярно на глубину 50-70 см. К веревке крепится цилиндрический сосуд (желонка) для пробивания и выемки грунта.

Ручной вариант бурение скважины.

Под действием собственного веса желонка падает и заполняется грунтом, извлекаемым после подъема

Важно так установить оборудование, чтобы желонка опускалась точно в пределах обсадной трубы. По мере выемки грунта обсадная труба будет опускаться, углубляя будущий ствол скважины

Также существуют варианты с использованием ручного шнекового бура.

Труба может быть металлической или пластиковой. Она не позволит стенкам осыпаться и предохранит воду от загрязнения.

Профессиональная техника работает с применением буровых или шнековых колонн. Она обеспечивает высокую скорость и качество, но требует много места для подъезда и установки.

Торцевой гравийный фильтр

После того как отверстие пробурено, необходимо защитить место водозабора от песка и прочих мелких частиц. Для этого в обсадную трубу засыпают 2 ведра гравийной смеси мелкой и средней фракций. Рекомендуется несколько раз приподнять и опустить трубу, чтобы смесь равномерно распределилась.

Гидрозатвор

Воду необходимо защищать от грязи как снизу, так и сверху. Чтобы к месту водозабора не попали талая и дождевая вода, участок вокруг обсадки изолируется. Для этого необходимо выкопать вокруг трубы воронку глубиной около 1 м и такого же диаметра.

Воронку заполнить смесью из глины и фибровой стружки (или другой армирующей добавки). Сверху укрыть пленкой и оставить на неделю. После высыхания скважина будет надежно изолирована.

Нижний фильтр

Еще одна мера защиты от механических примесей — фильтр, устанавливаемый на нижнем конце обсадной трубы. В стенках просверливаются отверстия (можно сразу взять перфорированную трубу), снаружи наматывается сетка или проволока.

Виды фильтров.

Это простой и надежный способ задержки песка, частиц известняка и глины, который прослужит несколько десятков лет.

Выбор насоса

Многие пренебрегают выбором насоса, считая, что главное — это правильно выбрать место водозабора и обустроить его. Однако достоинства профессионально сделанной скважины может перечеркнуть неверно подобранный насос.

Дополнительное оборудование

Дополнительное оборудование устанавливается для:

• защиты насоса (поплавковая система или датчики протока, отключающие оборудование при понижении уровня воды);
• поддержания водяного столба в трубе (запорный клапан);
• повышения качества воды (различные фильтры, чаще всего механической очистки).