Что такое водяная скважина: строение и эксплуатация

5-й вариант: телескопическая конструкция

• В процессе бурения встречаются породы, существенно затрудняющие работы (сыпучие грунты, валуны, окремненные известняки и другие).
• Известняк водоносный, напорный. Уровень воды в скважине выше уровня известняка.
• Требуемая производительность источника – для водоснабжения частного дома.

Используется телескопическая конструкция водоскважины (Рисунок 5). Это происходит в случаях, когда на пути бурового инструмента встречаются геологические трудности: валуны, сыпучие грунты, окремненный известняк и другие. Поэтому до этого момента скважина обсаживается начальной стальной обсадной трубой (133 мм или 159 мм). Далее происходит переход на бурение и обсадку стальными трубами меньшего диаметра, которые устанавливаются на известняк. В известняке водоскважина не обсаживается и остается открытый ствол, который и служит водопритоком.

6-й вариант: телескопическая конструкция

• В процессе бурения встречаются породы, существенно затрудняющие работы (сыпучие грунты, валуны, окремненные известняки и другие).
• Известняк водоносный, но не напорный – уровень воды в стволе источника ниже уровня известняка.
• Требуемая производительность скважины – для водоснабжения загородного дома.

Применяется телескопическая конструкция скважины (Рисунок 6). Как в предыдущем варианте до геологических осложнений водоскважина обсаживается начальной стальной обсадной трубой 133 мм или 159 мм. Далее происходит переход на бурение и обсадку стальной колонной меньшего диаметра, которая уже ставятся на известняк. В известняке, устанавливают дополнительную колонну, состоящую из обсадных труб еще меньшего диаметра, в которую уже будет устанавливаться насос. Водоприток в данном случае – открытый ствол или перфорационные отверстия обсадной трубы.

В статье рассмотрены основные, часто применяемые при бурении конструкции артезианских скважин. На самом деле конструкций больше. Каждая вариация применяется в конкретном случае индивидуально.

Охранные зоны скважин

Любое гидротехническое водозаборное сооружение имеет три пояса санитарно-охранных зон. Они позволяют уберечь водозабор от загрязнителей различного происхождения. Каждый из поясов имеет свои размеры и назначение:

1. Первая охранная зона – это окружность, радиус которой равен 15-60 м. Этот пояс должен быть огорожен забором. В этом кольце нельзя возводить никакие сооружения, кроме тех, которые нужны для эксплуатации водозаборного сооружения.
2. Вторая охранная зона позволяет защитить источник от бактериального загрязнения. В пределах этой зона запрещено размещать объекты, которые представляют потенциальную угрозу с точки зрения бактериального загрязнения. К таким объектам относятся выгребные ямы, септики, навозные ямы, другие локальные очистные приспособления. Радиус этой зоны рассчитывается по специальной формуле и зависит от особенностей местности и глубины залегания вод.
3. Назначение третьей зоны в защите сооружения от химического загрязнения. В пределах этого кольца запрещено строить склады горюче-смазочных веществ, ядохимикатов, а также хранилища для удобрений. Радиус зоны также рассчитывается по формуле и зависит от разных факторов.

Роторное бурение

Буровое долото

Для бурения таким способом используется непрерывно вращающееся долото и глинистый промывочный раствор. Долото разбивает породы, в том числе и скальные, на мелкие фрагменты, а раствор выносит эти куски грунта на поверхность.

Чтобы бурение было эффективным, требуется грязевой насос. Он будет перекачивать глинистый раствор и обеспечит его непрерывное поступление.

При роторном бурении может применяться обратная промывка. Она позволяет ускорять процесс. Водоносный пласт достигается гораздо быстрее и качественнее. При обратной промывке раствор подается в затрубное пространство, а возвращается по трубе.

У метода роторного бурения имеется несколько преимуществ. Помимо того, что этим способом можно бурить скальные породы, следует отметить более высокую скорость прохождения. Несколько ниже стоимость работ.

Среди недостатков метода отмечают сложности работы в холодное время года. Требуется утепление системы циркуляции промывочной жидкости. Пробу с водоносного слоя можно снять только после обсадки и пуска скважины. Известковые пласты загрязняются глиной и водой раствора.

Прокладка трубопровода

На дно скважины необходимо насыпать мелкий гравий (щебень) или крупный песок. Это защитит трубопровод от заиливания. Перед насыпкой днище скважины в обязательном порядке чистится желонкой. Необходимо предварительно приготовить первую трубу, чтобы спустить ее в колодец сразу же после окончания бурения. Таким образом, вы не допустите осыпания стен.

По периметру трубы, на расстоянии приблизительно 29 см от ее низа, необходимо проделать отверстия. За счет них труба будет «собирать» больший объем воды.

Из-за того, что для сооружения скважины лучше всего укладывать трубы длиной в 220-260 см, то чаще всего одного колена не хватает. Трубы большей длины не так удобны в обслуживании и укладке. Друг с другом трубы крепятся «свинчиванием» по резьбе. Первую трубу требуется опустить на так, чтобы она была уперта в дно шурфа. После установки труб можно начинать устройство кессона и монтаж насоса.

Типы скважин по глубине

Для производства собственного водозабора важным фактором является достижение определенного водоносного пласта. В свою очередь, каждый из них находится на разной глубине:

• Первым находится «верховодка», в состав которого входят атмосферные осадки с грунтовыми водами. В зависимости от особенностей местности их глубина может достигать 25 метров. Для питья такая вода не годится, она может использоваться для ухода за приусадебным участком, поливки огорода. Для достижения глубины до 10 метров применяется забивная скважина, которая представляет собой толстостенную трубу с коническим наконечником, погруженную в грунт ударным способом.
• Вторая вода находится на глубине 40-90 метров между первым и вторым слоями суглинистого грунта. Этот водоносный слой является наиболее популярным в бытовой сфере. Среднестатистическая производительность такой шахты 0,8-1,2 куб. м/час, чего вполне хватает для удовлетворения нужд семьи при проживании в загородном доме. Такая вода может использоваться в качестве питьевой после дополнительной фильтрации. На бурение такой скважины не требуется разрешение, за потребляемую воду не придется платить поквартальный налог.
• Наиболее чистая артезианская вода находится на глубине до 200 метров, размещается в слое известняка. Природное давление на такой глубине самопроизвольно выталкивает воду на поверхность. Производительность такого водозабора может составлять 3-10 куб. м/час, чего будет достаточно для полноценной жизни нескольких семей. Вода является питьевой, может содержать растворенные минералы.

Несмотря на заявленное качество воды, перед ее употреблением необходимо сделать проверку в СЭС.

Советы и рекомендации

• Если в доме люди проживают сезонно, оборудование также можно разместить внутри, но в этом случае размещают подземный кессон. Поскольку в период, когда дом будет пустовать, вода в скважине может замерзнуть, а кессон сохранит положительную температуру. При этом внутри самого дачного домика нужно обязательно слить воду из системных труб.
• Если грунт на участке проблемный, то водопроводную трубу желательно защитить специальным кожухом. Электрокабель также помещается в защитную трубу ПНД. Гидравлическое оборудование лучше подключать к системе через специальные вентили. Разборные соединения удобнее обслуживать и заменять при поломке.

Установка погружной помпы и ее подключение

Для установки погружной помпы обычно используют оголовок, помещенный в кессонную яму вместе с оборудованием или адаптер, врезанный в боковую стенку обсадной трубы. В последнем случае все автоматические узлы помещаются в жилом доме или отдельном хозяйственном строении.

Рис.13 Схема подключения и установки глубинных насосов в скважину

При выборе автоматики для насоса основным критерием является ее стоимость, связанная с применяемым погружным электронасосом. При использовании недорогих электронасосов отечественного или китайского производства достаточно применения простейших автоматических приборов – функции дорогих управляющих блоков с такими агрегатами не будут полностью реализованы. Если приобретается дорогой аппарат (например электронасос Grundfos за 1000 у.е.) с частотным регулированием скорости вращения электродвигателя, использование любых других устройств кроме родного модуля Grundfos PM2 не имеет никакого смысла.

Существующие категории скважин

Согласно предназначению скважины бывают следующих категорий:

1. Параметрические — позволяющие определить разрез вертикального слоя.
2. Поисковые — имеют маленький диаметр, определяют перспективность бурения.
3. Разведывательные — определяют потенциал полезных ископаемых.
4. Эксплуатационные — способные извлечь полезное ископаемое из земных недр.

Скважины для добычи воды относятся к эксплуатационным, и делятся на дополнительные виды:

• добывающие либо нагнетательные;
• специализированные для технической и питьевой воды, в том числе и поглощающие;
• для мониторинга и наблюдения за пластовым давлением;
• дублеры для выработки;
• оценочные при эксплуатации.

Каждая из них имеет свои особенности при бурении и во время использования.

Как выполняется анализ воды из скважины

Когда бурение будет закончено, очень важно брать пробу воды на анализ. Проба сдается в Санэпидстанцию, специальную компанию или лабораторию гидрогеологии

Предварительно о качестве воды из скважины можно узнать от соседей.

В Москве сдать воду на анализ можно в следующих лабораториях:

• «Экодар» — анализ воды из любого источника;
• Московская городская санитарная служба;
• Испытательный центр МГУ — проводит экспертизу любой воды.

Важно! Пробу нужно взять в чистую колбу/бутылку, которая должна быть чистой и не содержать следов продуктов или моющего. Бутылку обязательно ополаскивают полностью той водой, которую затем берут на анализ

Какой вид анализа выполняется для воды? Обычно это комплексный, когда проверяются много параметров сразу, а именно:

• Реакция среды — рН.
• Основные показатели: цветность/мутность.
• Показатель жесткости.
• Содержание железа.
• Перманганатная окисляемость.
• Аммоний.
• Сульфат-ионы/Сульфид-ионы.
• Содержание марганца, сероводорода.
• Нитрит-ионы/Нитрат-ионы.
• Общее солесодержание.

Отчет из лаборатории обычно содержит не только цифры-показатели по вашей воде, но и указание на предельно допустимые концентрации.

Проверьте, чтобы ваши цифры были не выше предельно допустимых, а гораздо ниже. Существует еще и бактериальный анализ воды, который полезно сделать, если этой водой не пользуются соседи и отзывы получить не от кого.

Важно! Если недалеко от вашего участка было месторождение руд (свинец, никель, мышьяк и т.д), то полезно проверить воду на содержание этих элементов. Если недалеко от вас скотоводческая ферма, то обязательно проведите бактериологический анализ воды

Что делается после обсадки

Следующий шаг после обсадки скважины — закрепление оголовка и кофра наверху обсадной трубы. Кофр предназначен для теплоизолирования, а оголовок создает нужное давление и закрывает скважину. Оголовок располагают не выше уровня промерзания, чтобы вода в скважине не замерзала. Узнать уровень промерзания можно из «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений».

Обустройство — это еще не конец работы, поскольку для полноценной подачи воды нужна еще система водоочистки, подвод водопровода в дом. Желательна также автоматическая система водоподачи, тогда процесс пользования будет как в квартирах. Кроме того, необходимо облагородить на участке саму скважину.

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.

Виды скважин и их особенности. Как выбрать подходящий вариант

Водозаборная скважина способна длительное время обеспечить подачу воды как на один, так и сразу на несколько участков. Конструкция представляет собой выработку в земельном грунте, как правило, цилиндрической формы и обеспечивает доступ к подземным водам, расположенным на различных уровнях глубины.

Какую систему выбрать в каждом конкретном случае, рассмотрим ниже. 

Колодец абиссинского типа (скважина-игла)

Абиссинская скважина на воду своими руками — самый бюджетный вариант решения проблемы. Конструкция состоит из трубы диаметром 1 дюйм. К ее нижней части монтируют фильтр с острым концом. Именно поэтому колодец получил свое второе название — скважина-игла.

Читайте еще: Скважина на воду в загородном доме: плюсы и минусы использования

Острие быстро входит в грунт в процессе бурения и позволяет вырыть котлован необходимой глубины. 

Вода сначала проходит через фильтр, после чего стационарный поверхностный насос доставляет ее в кран.

Обратите внимание! Специалисты рекомендуют не забивать трубу, а именно бурить. В противном случае есть риск повредить фильтр и муфты

Средняя глубина, на которую рассчитан колодец — 5 6 метров. Этот вариант подойдет там, где первый слой воды расположен не глубже этого расстояния.

Плюсы скважины:

• чтобы ее пробурить, не требуется специальное оборудование — это экономит инвестиции;
• весь процесс занимает 6-8 часов;
• чтобы ее пробурить, не нужно освобождать много пространства в зоне проведения работ — иглу бурят в стесненных условиях;
• минимальный расход труб — колодец имеет острый наконечник, который не опускают в водоупорные слои. Например ил, глину.

Минусы:

• абиссинские колодцы не применяют на каменистой почве. Это конструкции с небольшой мощностью — они не справятся с твердым грунтом;
• если в доме более 6 точек водоразбора, система не справится ввиду низкого дебита. Максимальный выход воды — 3 кубометра в час;
• при низких температурах насос функционировать не будет;
• предельный срок эксплуатации системы — 5-6 лет.

Особенности скважин на песок

Скважина на песок своими руками — идеальное решения для дачи. Водозаборная установка стоит не дорого, при этом объемы подачи на порядок выше, чем в предыдущем варианте. Скважина на песок позволяет получить более качественную воду.

Чтобы вырыть колодец, используют буровую установку. Чтобы сэкономить, возьмите оборудование в аренду — все работы вы выполните самостоятельно.

Устройство представляет собой трубу, низ которой закрыт перфорацией и фильтром. Это предохраняет конструкцию от засоров. Нередко применяют в качестве колонны пластиковые трубы. Это предохранит системы от коррозии. Усиливают прочность пластика еще одной трубой из металла — ее надевают сверху.

Скважина на песок подходит для глубинных залеганий вод — до 100 метров. Такую воду можно пить без дополнительной очистки.

Из песчаной шахты подача происходит погружным насосом. При правильном обслуживании скважины срок ее службы не менее 10 — 12 лет.

Читайте еще: Колодец или скважина — что лучше?

Недостатки:

в грунте должен быть водоносный песчаный горизонт. Чтобы это выяснить, берут замер почвы и только потом бурят колодец.

Глубинная артезианская скважина

Если вам нужна надежная система подачи воды, пробурите глубинную артезианскую скважину своими руками. Это водозаборное устройство на известняке. Обширный слой пролегает ниже межпластовых вод, расположенных в рыхлых породах.

Глубина такого колодца достигает 200 метров. Сюда практически не проникают примеси, ухудшающие качество воды. Тем не менее она нуждается в фильтрации — концентрация минеральных солей и железа будет в несколько раз выше нормы.

Стенки колодца не требуют дополнительного ухода — загрязнения не проникают внутрь конструкции. Воду подают в дом глубинные насосы.

Главные недостатки артезианской скважины:

• наличие пространства — в пределах 30 метров от сооружения нельзя строить здания и прокладывать электропроводку;
• чтобы вырыть колодец, потребуются большие финансовые вложения.

Преимущества:

• длительные сроки эксплуатации;
• возможность использовать круглогодично;
• идеально подойдет там, где большое количество источников подачи воды.

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.

Видео описание

В этом видеоролике показано, как можно сделать скважинный фильтр своими руками: Длина фильтрующей части зависит от характеристик водоносного слоя. Чем больше в нем мелких примесей, тем она длиннее. В среднем она составляет 2 метра.

Оголовок

От того, какой насос используется для забора воды, погружной или поверхностный, зависит, как устроена скважина для воды в своей верхней части.

Погружное оборудование находится непосредственно в обсадной колонне на определенном расстоянии от дна. Чтобы зафиксировать его в заданном положении и не допустить загрязнения воды через устье, применяют стальные, чугунные или пластиковые оголовки, устанавливаемые на верхний срез трубы.

Это типовая конструкция, подходящая к стандартным сечениям обсадных труб. Состоит она из двух фланцев с резиновой прокладкой между ними, выходными отверстиями для напорного трубопровода и электрического кабеля, и карабина для крепления насоса на тросе. Сначала на трубу надевается нижний фланец, затем через уплотнительное кольцо к нему болтами притягивают верхний с подвешенным насосом.

Стальной скважинный оголовок Источник santechbomba.ru

«Грузоподъемность» оголовка зависит от материала изготовления:

• стальной выдерживает вес оборудования до 500 кг;
• пластиковый – до 250 кг.

Адаптер

Если устройство скважины на воду предполагает перекачивание воды поверхностным насосом, то он забирает её через шланг или трубопровод, который входит в обсадную колонну через её стенку. Этот вход осуществляется через адаптер – конструкцию, одна часть которой устанавливается внутри скважины и соединяется с напорным трубопроводом, а вторая накручивается на неё снаружи через отверстие в стенке и соединяется с водопроводной магистралью. Герметичность соединения обеспечивают резиновые прокладки.

Наружная часть адаптера Источник septik-kirov.ru

Основные методы и оборудование для обустройства скважин

Для забора воды из скважин используют погружные и наружные электронасосы, насосные станции, поверхностное насосное оборудование может располагаться рядом со скважинным устьем или на некотором расстоянии от него. Для подключения электронасосов к скважинному источнику используются различные методы и оборудование, рассчитанные на разные типы электронасосов.

Оголовок

Если необходимо решить вопрос крепления погружного электронасоса и защиты скважинного канала от проникновения грязи и осадков, применяют оголовок, который устанавливают поверх обсадной трубы. Устройство рассчитано на стандартный диаметр, может быть выполнено из пластика, стали или чугуна, способно выдержать вес подвешиваемого насосного оборудования до 250 кг. в пластиковом исполнении и до 500 кг. при использовании металла. В типовой конструкции предусмотрено размещение карабина для подвешивания электронасоса и выходное отверстие, через которое пропускает напорную трубу при подключении к линии.

Конструктивно оголовок выполнен из двух частей, которые соединяют после погружения электронасоса в скважину. Для этого на обсадную трубу надевают фланец, прижимая его к поверхности земли, устанавливают резиновое кольцо и сверху ставят второй фланец с подвешенным электронасосом, неподвижно фиксируя его с помощью болтов.

Подземные воды

Типы подземных вод различаются в зависимости от видов грунта на данном участке, его качеств — влагоемкости, а также глубины, на которой он залегает. Структура строения грунта слоистая — плотные глинистые или каменистые слои плохо пропускают влагу, поэтому называются водоупорами. Между ними залегают слои более рыхлого грунта — илистого или песчаного. Такой грунт обладает хорошей влагоемкостью и образует водоносный горизонт, из которого возможна добыча воды при помощи выработки.

Структура грунтов значительно различается в зависимости от географического положения, поэтому как найти воду для скважины на участке подскажет знание типов грунта, которые преобладают в данной местности.

Подземные воды, подходящие под скважину, бывают нескольких видов:

• Верховодка — водоносный горизонт, образованный вблизи от поверхности (2-3м) над слоем более плотной почвы. На его обильность напрямую влияет наличие дождей или таяние снега, а из-за неглубокого залегания в воду попадают все загрязнения с поверхности. Поэтому, хотя верховодка удобна для добычи воды из-за своего расположения неглубоко под землей, качество этого типа вод очень низкое — их возможно использовать только для хозяйственных работ. Обычно при бурении шахты этот слой стараются изолировать, чтобы избежать загрязнения вод, расположенных ниже.
• Грунтовые воды — нередко именно они используются для водозабора. Этот водоносный горизонт залегает сразу над первым водоупорным слоем и тоже не имеет достаточно надежного фильтра над собой, поэтому чистота воды во многом зависит от правильной защиты участка от загрязнения. Глубина залегания грунтовых вод — 7-20м. Из-за того, что слой является открытым, на него оказывают влияние погодные условия, например в сильно засушливый период грунтовые воды могут истощаться или пропадать. Благодаря довольно глубокому залеганию грунтовые воды чаще всего пригодны для питья, хотя требуют обязательной обработки.
• Межпластовые воды — залегают между двумя водоупорными слоями плотного грунта. Глубина — от 20-40м и больше, так как подобных слоев может быть множество. Вырыть скважину для межпластовых вод сложнее, но зато они отличаются чистотой и относительно постоянным уровнем. Вода, находящаяся между водоупорными уровнями находится под давлением различной силы, поэтому некоторые водоносные горизонты при бурении скважины фонтанируют — такие слои называются напорными.
• Артезианские воды — напорные слои подземных вод, обычно находящиеся под большим давлением и позволяющие получить высокий уровень воды в шахте. Артезианские воды залегают глубоко (от 100 до 1000м), их достоинства — высокая степень чистоты и постоянная наполненность скважины. Артезианские колодцы чаще всего бурят для добычи питьевой воды.

Вид подземных вод оказывает основное влияние на то, какая конструкция скважины будет выбрана, поэтому целесообразно вначале произвести разведку для выяснения, какие водоносные горизонты доступны на данном участке.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Как обустроить скважину после бурения:

Видео #2. Откачивание песка из скважины:

Видео #3. Как определить наличие тяжелых металлов в воде с помощью подручных средств:

Регулярное обслуживание скважинные – не сложная в исполнении задача, справиться с которой сможет любой хозяин, имеющий хоть малейшее представление о работе системы.

Пренебрегать профилактическими мероприятиями не стоит, поскольку восстановление «запущенной» скважины обойдется в разы дороже, чем проведение мелких регулярных ремонтов.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Расскажите о собственном опыте в обслуживании скважины, поделитесь только вам известными тонкостями. Оставляйте посты с комментариями к статье и тематические фотоснимки.