Полезная информация

СКВАЖИНА

Водяная скважина - это современный источник воды, которая так необходима не только в повседнемной жизни, но и в строительстве. Поэтому задача добычи воды - одна из первых при строительстве загородного дома.

ЧТО ЛУЧШЕ ВЫБРАТЬ КОЛОДЕЦ ИЛИ СКВАЖИНУ НА ВОДУ?

При строительстве загородного дома одной из первых встаёт проблема водоснабжения: возможности подключиться к городским коммуникациям чаще всего нет, да и сам по себе дом за чертой города подразумевает автономность и независимость от городских коммунальных систем. В качестве источника воды может выступать колодец или скважина, но на вопрос, что лучше выбрать однозначного ответа дать нельзя. Всё зависит от предпочтений хозяина дома и природных данных местности. В этой статье будут приведены все «за» и «против» в споре между колодцем и скважиной.

Все подземные воды можно разделить на три категории: верховодка, грунтовые, артезианские. Верховодка – это самый первый от поверхности земли водоносный слой, который пополняется за счет атмосферных осадков и таяния снегов, и появляется чаще всего сезонно. Качество воды также невысокое, поэтому верховодку нельзя использовать в качестве источника питьевой воды. Выше было сказано, что артезианских вод в этой статье мы касаться не будем. Остаются грунтовые воды, залегающие между двумя водоупорными слоями, то есть это второй водоносный слой. Именно его и будем рассматривать, в качестве источника воды.

Глубина залегания нужного водоносного слоя предопределяет ответ на вопрос что лучше – копать колодец или бурить скважину: чем глубже, тем более целесообразно бурить скважину. Колодцы редко роют на глубину больше 20 м, потому что это становится неоправданно дорого. Если водоносный слой находится глубже, то ответ очевиден – нужно выбирать скважину.

К минусам колодца в первую очередь нужно отнести большой объем вырытого грунта, который нужно куда-то деть. Рытьё колодца занимает гораздо больше времени, чем бурение скважины.

Дебет– приток воды – и в шахту колодца, и в скважину будет одинаковым при равной их глубине. Поэтому последним доводом в выборе между скважиной и колодцем является цена.

ОБСАДКА СКВАЖИНЫ ПЛАСТИКОВЫМИ ТРУБАМИ

Обсадка скважины необходима для того, чтобы предотвратить обрушение её стенок, а также проникновение воды из верхних водоносных слоёв в скважину. Поскольку сечение скважины круглое, обсадку делают с помощью труб. Обсадку скважины делают из пластиковых труб.

Пластиковые обсадные трубы – это экономичное решение, но устанавливать их можно уже только в готовую скважину. Пластиковые трубы, используемые для обсадки скважин, не ржавеют и не придают воде привкуса, который может появляться при использовании асбестоцементных труб.

ДЕБИТ СКВАЖИНЫ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ И РАСЧЕТ

Дебит – это главная характеристика скважины, которая показывает, какое максимальное количество воды она может дать в единицу времени. Дебит измеряется в м3/час, м3/день, л/мин. Чем больше дебит скважины, тем выше её производительность, тем более производительный насос можно использовать для подачи воды. Для определения дебита скважины потребуется высокопроизводительный насос и, желательно, большая мерная ёмкость для выкаченной воды.

В расчёте дебита используются две важных характеристики скважины – статический уровень воды и динамический уровень воды. И тот и другой уровень измеряется от уровня земли до зеркала воды в скважине. Чтобы определить уровень воды, можно использовать трос или веревочку с привязанным к концу небольшим грузом: когда груз будет опускаться в воду будет слышен характерный для этого звук «бульк», и по длине троса, опущенного в скважину, можно понять уровень воды.

Статический уровень воды устанавливается в скважине, когда из неё не производится откачка воды. Когда насос начинает выкачивать воду, её уровень снижается и, в конце концов, устанавливается на некотором другой уровне. Такой уровень называется динамическим. Его установление означает, что вода перестала убывать, то есть вода прибывает в скважину с такой же скоростью, с какой выкачивается насосом. Таким образом, её дебит равен производительности насоса, а её можно посмотреть в паспорте насоса.

Если разница между динамическим и статическим уровнями незначительная (около 1 м), значит дебит скважины большой, и, судя по всему, выше производительности насоса. Если необходимо точно определить дебит скважины, то нужно использовать более мощный насос.

Если дебит скважины меньше производительности насоса, то уровень воды будет падать непрерывно, до тех пор, пока вода не исчезнет полностью. В этом случае для расчёта дебита скважины можно использовать мерную ёмкость большого объема, например, ванну, бочку или бак, объём которых известен. Насос нужно опустить на самое дно, и выкачать всю воду из скважины; затем дождаться пока уровень воды восстановиться и повторить процедуру. Зная объем выкаченной воды, и время, за которое она была выкачена, можно провести нехитрый расчёт дебита: поделить объем воды на время.

Статический и динамический уровень воды в скважине.

Статический уровень воды устанавливается в скважине после простоя без откачки в течение более одного часа. Суть такого статичного положения скважины в том, что забойное давление, то есть давление водного столба внутри скважины, уравновешивает пластовое давление, под которым находится вода в водоносном слое. Таким образом, возникает равновесие, и уровень воды перестает подниматься.

Динамический уровень воды в скважине устанавливается во время откачки, и может меняться в зависимости от производительности насоса. Динамический уровень устанавливается, когда приток воды в скважину становится равен оттоку, т.е. когда её дебит равен производительности работающего насоса. Динамический уровень при разном потреблении определяют в ходе опытной откачки воды после бурения скважины, и эти величины фиксируются в паспорте скважины. Но если такого паспорта нет (или нет в нем такой записи), то динамический уровень можно определит самостоятельно, откачивая воду из скважины и опуская насос всё ниже и ниже до тех пор, пока воде не перестанет убывать. Знать динамический уровень скважины необходимо для того, чтобы правильно установить насос: его устанавливают примерно на 2 м ниже динамического уровня, чтобы он всегда находился в воде.

Разница между статическим и динамическим уровнями говорит о дебете скважины: чем меньше разница, тем больше дебет. У высокопроизводительных скважин эта разница не превышает 1 м.

Уровень воды в скважине – это один из главные её параметров, который необходимо знать для определение дебитаи при выборе насосного оборудования.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ НАСОС ДЛЯ СКВАЖИНЫ?

В этой статье речь пойдет о характеристиках насосов и скважин, и о том, как правильно выбрать для своей скважины насос, исходя из имеющихся нужд.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА НАСОСА

Итак, уже пробурена скважина, и известны её основные характеристики – дебит и динамический уровень воды.

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА

Вне зависимости от производителя, принципа работы и технического исполнения, все насосы для скважинимеют одни и те же основные характеристики.

Напор – это первое и самое главное, на что нужно обращать внимание, он показывает, на какую высоту насос способен подать воду. Эта величина характеризует давление, которое создается на выходном патрубке насоса, чем оно больше, тем дальше и выше насос может подать воду. Если насос используется для подачи воды в разветвленную систему водоснабжения дома, то выбирать надо такой насос, напора которого хватит, чтобы подать воду в самую отдалённую точку этой системы.

Напор указывается в характеристиках насоса, измеряется в метрах водяного столба, например, 40 м, 60 м и т.д. При расчёт потребного напораон может считаться в барах и атмосферах, соответствие между этими единицами измерения (с мелкой погрешностью) такое:

10 м =" 1 бар = "1 атм

Производительность насоса – вторая его важнейшая характеристика, которая показывает, какой объем воды он подаёт в единицу времени, измеряется в л/с, л/мин, м3/час. В идеале нужно выбирать такой насос, производительность которого равна дебиту скважины. Ставить более производительный насос смысла нет, он будет выкачивать больше воды, чем может дать скважина, уровень воды при работе такого насоса будет понижаться слишком сильно, и работу насоса придётся останавливать. Конечно, существуют устройства, которые могут делать это автоматически, но режим работы с частыми остановками насоса сокращает его срок службы, по сравнению с постоянной равномерной работой.

Производительность насоса связана с напором: чем больше требуется напор, тем меньше будет производительность. Например, насосы «Водолей» имеют вот такие зависимости между напором и производительностью:

Зависимость напора и производительности насоса

Другие насосы имеют похожую зависимость.

Максимальная глубина погружения – важная характеристика для насосов, она показывает на какую глубину можно погружать насос в воду. Она составляет от 3 до 10 м для погружных насосов и более 10 м для скважинных насосов. На этот параметр нужно обратить внимание, чтобы выбрать глубину, на которой будет расположен насос в скважине: он должен находиться на 2-3 метра ниже динамического уровня воды, но не глубже своей максимальной глубины погружения.

Разумеется, выбирая насос, нужно обратить внимание на его физические размеры, чтобы он соответствовал диаметру скважины, и чтобы длины его силового кабеля хватило для подключения к электросети.

ВЫБОР НАСОСА

Чтобы выбрать насос, нужно знать:

1. Сколько воды способна отдавать скважина?
2. Какой понадобится напор?
3. Каков максимум потребления воды?

Ответ на первый вопрос – это дебит скважины, измеренный при опытной откачке. Например, 2 м3/час.

Ответ на второй вопрос зависит от динамического уровня воды, сложности и протяженности водопроводной системы. Подавая воду в систему полива или в водопровод дома, насос должен будет не только поднять воду до уровня земли, но и компенсировать потери напора в трубопроводах, а так же создать давление в точках потребления воды (водоразбора). Чтобы рассчитать эту величину, нужно знать конфигурацию водопроводной системы. В результате этих расчетов станет известен общий необходимый напор, например, 100 м.

Ответ на третий вопрос полностью зависит от сложности водопроводной системы: её максимальное потребление рассчитывается на случай одновременного использования всех потребителей воды. Например, 1,8 м3/час.

Зная ответы на три этих вопроса, выбрать насос для скважины не составит труда: из всего многообразия модельных рядов, нужно выбрать те, которые обеспечивают нужный напор при нужной производительности. Затем из них (если таких несколько) можно выбрать тот, для которого такой режим работы наиболее близок к номинальному, то есть в этом режиме насос будет работать с максимальным КПД. Этот режим работы должен быть указан в техническом паспорте насоса или отмечен на графике «производительность-напор». И, наконец, из подходящих по характеристикам насосов, можно выбрать подходящие по цене.

Выбирая насос, можно немного пожертвовать производительностью в пользу напора, потому что её расчет делается для случая одновременного потребления воды во всех точках водозабора, а такая ситуация скорее всего маловероятна.

РАСЧЁТ ПОТРЕБНОГО НАПОРА НАСОСА ДЛЯ СКВАЖИНЫ

Для того, чтобыправильно выбрать насос для своей скважины, необходимо знать, потребный напор – т.е. напор, который необходим для водопроводной системы дома. В этой статье речь пойдёт о расчете потребного напора и расчете потерь напора в трубах водопровода на примере небольшого загородного дома, и будут рассмотрены две принципиальные схемы устройства водопровода: с использованием гидроаккумулятора и без него.

Напор насоса указывается в метрах водяного столба, поэтому потребный напор, а так же все потери и сопротивления в данном расчете тоже производятся в этих же единицах. С барами и атмосферами эта величина соотносится так: 10 м =" 1 бар = "1 атм.

Как провести расчет потребного напора насоса? Насос должен подавать воду в любую точку потребления водопроводной системы с определённым давлением – обычно в быту используется давление от 2 до 3 бар. Расчет проводится для самой удаленной от насоса точки потребления. Весь потребный напор складывается из трех величин: максимальный перепад высот в трубопроводе, падение напора в трубах и давление в точках потребления воды.

Напор, необходимый для подачи воды в самую высокую точку водопроводной системы определить просто – это перепад высоты между динамическим уровнем скважины и верхней точкой водопровода. Например, Hвыс =" 20 м.

Потери напора в трубах водопроводасвязано с тем, что поток воды, протекающий внутри трубы, испытывает сопротивление. Его величина зависит от диаметра трубы, скорости потока и гладкости внутренней поверхности трубы. Даже двигаясь по прямой, горизонтальной трубе, поток воды испытывает сопротивление, пусть и небольшое. При большой протяженности трубопровода суммарное сопротивление может оказаться значительным. Кроме того, падение напора происходит в местных сопротивлениях: поворотах, изгибах, вентилях, заслонках, в разветвлениях трубопровода и в местах его сужения или расширения. Расчет падения напора в трубах должен дать общую величину падения напора для самой удалённой точки водопровода. Например, Hсопр =" 5 м.

Давление в точках потребления воды необходимо для эксплуатации бытовых приборов – умывальника, душа, стиральной машины и т.п. Это давление должно быть от 2 до 3 бар или 20-30 м водного столба. Hпотр =" 30 м.

ПОТРЕБНЫЙ НАПОР НАСОСА ДЛЯ ВОДОПРОВОДА БЕЗ ГИДРОАККУМУЛЯТОРА

Схема водопровода без гидроаккумулятора.

Если в водопроводной системе нет гидроакумулятора, то единственным устройством, создающим давление, является насос. В таком случае расчет потребного напора очень прост: нужно сложить полученные выше напоры: H =" Hвыс + "Hсопр + Hпотр =" 20 + "5 + 30 =" 55 м.

Водопроводная система без гидроаккумулятора может быть уместной в системах полива, в небольших дачных домах, где проживают сезонно или пользуются водой редко. При частом и регулярном потреблении воды насос то и дело будет включаться/выключаться восстанавливая необходимое давление в водопроводе. Такой режим работы уменьшает срок службы насоса. Чтобы сгладить потребление воды, используется гидроаккумулятор.

ПОТРЕБНЫЙ НАПОР НАСОСА ДЛЯ ВОДОПРОВОДА С ГИДРОАККУМУЛЯТОРОМ

Схема водопровода с гидроаккумулятором.

Гидроаккумуляторставится на входе водопроводной трубы в дом, так что все местные сопротивления и потребители воды оказываются за ним. До него – только скважина и насос. Схема работы при этом такая: насос подаёт воду в гидроаккумулятор и создаёт в нём избыточное давление, затем выключается, потребители получают воду за счёт накопленного в гидроаккумуляторе давления.

При такой схеме работы расчет потребный напор насоса происходит иначе: насос должен давать такой напор, чтобы преодолеть сопротивление на доставку воды от динамического уровня в скважине до гидроаккумулятора и создать в нём некоторое избыточное давление, которое будет использоваться в дальнейшем, чтобы подавать воду из гидроаккумулятора в водопровод дома.

Напор, который должен создавать гидроаккумулятор Hга =" Hвыс1 + "Hсопр + Hпотр =" 5 + "5 + 30 =" 40 м = "4 бар. Минимальное и максимальное давления гидроаккумулятора зависит от его объема и требований по частоте включения и выключения насоса. Например, можно установить 3,5 бар и 4,5 бар соответственно. При падении давления в водопроводной системе ниже 3,5 бар будет включаться насос, при достижении давления Hmax =" 4,5 бар = "45 м, он будет выключаться.

Насос для скважины в таком случае должен создавать напор H =" Нвыс2 + "Hmax =" 15 м + "45 м =" 60 м. Потери напора на местных сопротивлениях на участке от насоса до гидроаккумулятора слишком малы, поэтому их даже не учитываем.

СХЕМА ОБУСТРОЙСТВА СКВАЖИНЫ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Само по себе бурение скважины не решает вопрос водоснабжения дома, для этого необходим целый комплекс средств для обустройства скважины. Схемы обустройства скважины для автономного водоснабжения загородного дома могут отличаться некоторыми элементами, но в общем принцип обустройства всех скважин схож.

В первую очередь это кессони оголовок скважины. Оголовок плотно закрывает устье скважины, чтобы не допустить попадание в скважину посторонних предметов и загрязнений. Кессон, глубина которого составляет около 2 м, также обеспечивает полную герметичность и не позволяет воде проникать внутрь. Кессон необходим для того, чтобы иметь возможность провести водопроводные трубы под землёй ниже уровня промерзания грунта, чтобы водоснабжение было возможно в зимнее время года.

На тросепогружной насосопускают в скважину на глубину в несколько метров ниже уровня воды, вверх от насоса идёт кабель электропитания и труба или шланг для подачи воды, которые проходят через оголовок скважины. Схема обустройства скважины может предусматривать изменение глубины погружения насоса (только если для подачи воды использовать гибкий шланг).

Через отверстие в стенке кессона кабель электропитания насоса и водопроводная труба проходят к дому, где установлены следующие элементы обустройства:гидроаккумулятор, фильтр механической очистки и автоматика для управления насосом. Гидроаккумулятор нужен для того, чтобы обеспечивать постоянное давление в системе водоснабжения. Фильтр механической очистки очищает воду от механических примесей.

Основные элементы автоматики – это реле давления идатчик сухого хода. Реле давления срабатывает, когда давление в системе водоснабжения падает (то есть в доме начинает расходоваться вода), и даёт сигнал на включение насоса. Датчик сухого хода отключает насос в случае, если уровень воды в скважине опустился ниже насоса, предотвращая поломку насоса.

Хотя принцип водоснабжения загородных домов одинаковый, схемы обустройства скважин могут отличаться расположением и набором элементов. Например, есть схемы с расположением гидроаккумулятора, механического фильтра и автоматики (или чего-то одного) в кессоне. Так можно поступать, если в доме недостаточно места для расположения оборудования для водоснабжения.

АРТЕЗИАНСКАЯ СКВАЖИНА

Изначально артезианской скважиной называлась самоизливающаяся скважина, т.е. та, вода из которой изливается самостоятельно без использования каких-либо насосных приспособлений. Своё название артезианские скважины получили от названия французской провинции, в которой они были впервые обнаружены. Артезианские скважины, как правило, встречаются во впадинах, где горизонт подземных вод оказывается выше уровня земли, и при вскрытии водоупорного слоя вода сама выходит на поверхность.

Условная схема артезианской скважины.

Применительно к сегодняшнему дню под артезианской скважиной понимается скважина, пробуренная на водоносный пласт, залегающий в слое известняка. Глубина артезианской скважины составляет более 50 м, чаще всего 80 м. Если в более высоких слоях породы воды может и не оказаться, то в известняковом слое вода есть всегда, вопрос только в том, какова глубина залегания водоносного пласта. Вода в известняковом слое находится под большим давлением, поэтому в процессе бурения артезианской скважины при вскрытии водоносного слоя вода может фонтаном вырываться на поверхность. Уровень воды в артезианской скважине устанавливается гораздо выше уровня залегания вод.

Конструкция артезианской скважины.

Вода из артезианской скважины отличается отличным качеством. Загрязнения с поверхности земли не имеют никакой возможности попасть в известняковый слой, поэтому единственным недостатком воды может быть повышенное содержание железа и минералов. Поэтому, как и в случае более мелких скважин, пробуренных до грунтовых вод, понадобится очистка воды для применения её в пищевых целях.

Артезианская скважина – это практический неиссякаемый источник воды. Она быстро наполняется свежей водой, из неё можно выкачивать на порядок больше воды, чем из скважин пробуренных на песок, - до 5 кубометров в час. Срок эксплуатации артезианской скважины также значительно больше по сравнению со сроком службы более мелких скважин. При постоянной (не сезонной) эксплуатации артезианская скважина прослужит десятки лет.

Основным недостатком артезианской скважины является её стоимость. Во-первых, её глубина значительно больше и само бурение потребует больших затрат, бурение артезианской скважины занимает несколько дней. Во-вторых, потребуется большее количествообсадных труб.

ПРОЧИСТКА СКВАЖИН ПРИ ЗАИЛИВАНИИ: ПРОМЫВКА, ПРОДУВКА, ПРОКАЧКА

Заиливание скважины – это засорение её фильтра и водозаборной части мелким илом. Фильтр скважины не способен уловить мельчайшие частички ила, поэтому они проникают в скважину и оседают на её дне. Со временем их становится всё больше и больше, ил уплотняется и заполняет всё большую часть скважины. Если скважина эксплуатируется не постоянно, а сезонно, или просто долгое время неэксплуатировалась, то проблема заиливания становится наиболее острой. И наоборот, если скважина постоянно используется для водоснабжения, то заиливание будет происходить медленнее. Другой причиной заиливания скважины является её засорение через устье. Если устье скважины иликессоннегерметичны, то в скважину могут попадать различные загрязнения с поверхности, которые также оседают на дне. Чем сильнее заиливается скважина, тем меньшедебит скважины, если не проводить прочистку скважины, то приток воды может совсем прекратиться.

Еще одним признаком того, что скважине необходима прочистка, является ухудшение качества воды: в ней появляются мелкие частицы песка и ила, которые оседают на дне тары. Наличие таких загрязнений сильно повышает нагрузку на систему очистки воды.

Итак, если вода из скважины отстаивается, и в ней появляется осадок, а приток воды в скважину уменьшился, значит необходима прочистка скважины. Как прочистить скважину? Есть разные решения этой задачи: промывка, продувка и прокачка.

Суть промывки скважины заключается в том, что в неё опускают колонну труб до самого дня и через неё подают воду под большим давлением. Вода размывает слой ила и всю грязь, которая скопилась на дне скважины. При промывке грязь с водой поднимается вверх в межтрубном пространстве и выплескивается наружу. Это является недостатком промывки, так как выброс грязи совершенно неконтролируемый и способен испачкать всё, что есть, неподалёку от скважины. Установка для промывки скважины действует по тому же принципу, что и пожарная машина, и имеет ограниченный запас воды. Кончилась вода – закончилась и промывка. Наконец, размеры грузовика с такой установкой могут оказаться слишком большими, чтобы проводить промывку скважины в труднодоступном месте.

Для продувки скважины тоже используется колонная труб, которые опускаются на дно скважины, но вместо воды подаётся воздух под давлением 10-15 атм. Принцип действия такой же, как и у промывки, – по межтрубному пространству на поверхность выбрасываются загрязнения и вода из скважины. Плюсом по сравнению с промывкой является использование воздуха, а не воды.

При промывке и продувке существует опасность повредить фильтр скважины, так как используется большое давление.

Прокачка скважины – это выкачивание из неё большого количества воды, в которой содержится большое количество загрязнений – песка, ила и т.п. Прокачка – это самый компактный и аккуратный способ прочистки скважины при заиливании. Выкачиваемую воду можно сливать в любое удобное место, соблюдая чистоту возле скважины. Установка для прокачки скважины представляет собой насос, способный качать загрязненную воду. В зависимости от класса насоса он может прокачивать воду, содержащую не только ил или песок, но и мелкие камешки (диаметром 5 мм). С помощью такого насоса с прокачкой скважины можно справиться своими руками. Насос для прокачки опускают на дно к самому илу и начинают качать. Полезно при этом сначала взболтать воду в скважине, чтобы слежавшийся на дне ил равномернее распределился в воде.

Если же нет специального насоса для прокачки загрязнённой воды, то в принципе можно использовать и обычныйнасос(например, «Водолей»). Взболтать воду в скважине можно самим насосом, поднимая его и опуская в ил. Поскольку такой насос не предназначен для прокачки воды с сильным загрязнением, его надо время от времени поднимать на поверхность и качать им чистую воду. Её нужно заготовить заранее, например, накачать бочку воды из заилившейся скважины и дать ей отстояться, чтобы все загрязнения выпали в осадок. А потом перекачивать чистую воду из одной бочки в другую. Если не чередовать режим работы насоса с чистой и сильно загрязнённой водой, то насос может засориться и выйти из строя. Верным признаком того, что насос вот-вот навсегда прекратит работать, является его нагрев.