Свердловина на воду принцип роботи: схема і відео

Водопостачання зі свердловини – облаштування та принцип дії

У заміських будинках і дачах основними, і часто єдиними, джерелами води є колодязі і свердловини. А споживання рідини тільки на перший погляд здається незначним, вона потрібна для поливу грядок і дерев, для санітарно – гігієнічних потреб проживаючих людей, для приготування їжі і для питва. «Тому, що без води – і не туди і не сюди» як сказав класик. Підраховано, що для сім’ї з 3-х людина середня витрата складає близько 0,3-х кубометрів на годину. Так де ж брати воду?

Зміст статті:

  • Водоносні шари
  • Пошуки води на ділянці
    • По горщику
    • Спостереження
  • Пристрій водозабірних споруд
    • Пробивання свердловини
    • Торцевій гравійний фільтр
    • Гідрозатвор
    • Нижній фільтр
    • Вибір насоса
    • Додаткове обладнання
  • Види водозабірних пристроїв
  • Висновки

Водоносні шари

Вона у нас під ногами і розміщується в шарах різної глибини залягання.

Рис.1. Принцип розташування водоносних шарів

Найближчий до поверхні джерело рідини називають «верховодка». Вона розташовується на глибині 5 – 9 метрів, часто ближче. Кількість води в таких шарах залежить від погодних умов, в посушливий час вона може піти зовсім. Оскільки фільтруючий шар ґрунту незначна, в такий рідини може бути багато забруднень і розчинених речовин від добрив або навколишніх ферм. Використовувати таку воду рекомендується тільки для технічних потреб, при необхідності особистого споживання її обов’язково потрібно кип’ятити.

На горизонтах 9 – 15 метрів часто метрів часто можна знайти ґрунтову воду, кращої якості, з достатніми споживчими властивостями.

Для забору рідини з цих шарів застосовуються колодязі (на верховодке) або неглибокі свердловини піщаного горизонту.

Найглибшим джерелом цілющої вологи є артезіанський горизонт з глибиною залягання від 30 до 200 метрів. Він може постачати воду високої якості з відмінними споживчими властивостями, за смаком не поступається джерельною. Для забору рідини з таких глибин бурять артезіанські свердловини, які мають свої конструктивні особливості.

Пошуки води на ділянці

Для цього є кілька способів:

По горщику

Потрібен глиняний горщик, один або декілька і ретельно висушений силікагель. Насипати його в горщик в кількості близько літра і ретельно висушити. Зважити на точних вагах. Горщик укутати в тканину і закопати на глибину приблизно півметра, через добу викопати і знову зважити. По зміні ваги легко визначити, скільки силікагель ввібрав води. Повторивши дослід кілька разів (або зануривши кілька горщиків) можна дізнатися, де вода найближче до поверхні.

Рис.2. Розвідувальне буріння на воду

Спостереження

Безвітряним ввечері жаркого дня, рано-вранці потрібно придивитися до своєї ділянки. У місцях близької води можна буде спостерігати туман, а якщо він стоїть стовпом або клубочиться – вода близько.

Також вірною ознакою є добре помітні стовпи мошок, у місцях їх утворення вода є точно.

Пристрій водозабірних споруд

Такі об’єкти називаються свердловина, представляє собою круглий отвір на глибину знаходження влагоносного шару. Зрозуміло, що в чистому вигляді такий отвір існувати не може – стінки обсиплються і завалять отвір. Тому вони захищені обсадної трубою, яка встановлюється в процес буріння свердловини. Роботи проводяться в такому порядку:

  1. На місці, визначеному як перспективний для видобутку води, потрібно вирити приямок розміром 1,5 х 1,5 х 1,5 – 2,0 метра. Надалі, коли свердловина дасть воду в достатній кількості і якості, в приямку бетонують стінки або обшивають їх дерев’яною обшивкою, щоб при настанні морозів стінки не обвалилися.
  2. По центру встановлюють бурильне обладнання і починається процес пробивання свердловини. Способів пробивання (буріння) багато, наведемо один з них – найпростіший, доступний для виконання самостійно. Для цього достатньо мати:

2.1. Триногу висотою 4 – 5 метрів з блоком;

2.2. Спеціальне пристосування – желонку – для пробивання отвору і виїмки грунту з нього;

2.3. Міцний шнур, мотузку для роботи з желонкой.

2.4. Обсадну Трубу, розміри по зовнішньому діаметру: 146 мм, 159 мм, 168 мм, 194 мм, 203 мм, 219 мм

Пробивання свердловини

  1. Процес відбувається таким чином.

3.1. Желонка кріпиться до мотузки, протягнутої через блок триноги.

3.2. По перпендикуляру від блоку встановлюється перша секція обсадної труби. Її положення повинно бути строго перпендикулярно досить контролю на перших 50 – 70 см занурення.

Рис.3. Схема та принцип роботи установки для пробивання свердловини

3.3. Один або двоє робітників вводять желонку в отвір труби і починають піднімати її і опускати її у вільне падіння, при цьому ґрунт усередині труби руйнується і набивається в желонку, що утримується спеціальним клапаном.

3.4. Через кожні 50 – 70 см занурення желонки її витягують з труби і вивантажують грунт через верхнє отвір, після чого повторюють операцію.

Рис 4. Пристрій і принцип роботи желонки

Розгойдуючись в процесі роботи, желонка руйнує грунт по контуру внутрішнього діаметру обсадної труби, яка власною вагою руйнує залишилася ґрунтову опору і просідає під власною вагою.

3.5. Коли на поверхні залишиться 20 – 30 см першої секції обсадної труби, до неї приєднують другу. На нарізних трубах це здійснюється з застосуванням муфти, але, в принципі схема з’єднання може бути і зварний, з контролем прямолінійності труби.

3.6. Процес триває до появи води, що видно по вынимаемому з желонки грунту. Якщо поставлена мета дістатися до артезіанської води, процес триває і далі. Верхні водоносні горизонти – це не чиста вода, а воднопесчаный шар.

Роботи потрібно виконувати бригадою у складі не менше 3-х осіб. На практиці для проходки до артезіанського шару, що знаходиться на глибині 37 метрів знадобилося 2 повних робочих дні з глинисто-піщаного грунту.

В спеціалізованих організаціях буріння виробляється обертовими колонами буровими або шнековим пристроями, оснащеними інструментом в залежності від характеристик грунту в місці буріння.

Рис 5. Буріння свердловини

Торцевій гравійний фільтр

Щоб виключити масове потрапляння до водозабору піску або дрібного вапняку, в обсадну трубу потрібно висипати близько 2-х відер гравію в суміші з дрібної середньої фракцій, після чого кілька разів підняти і опустити її, даючи можливість гравію поширитися за габарити труби.

Гідрозатвор

Його призначення – запобігання попадання у свердловину талої та дощової води. Виконується з глини, можна використовувати вийняту з свердловини. Бажано використовувати армуючу добавку у вигляді фібрової стружки, що продається в магазинах будматеріалів спеціально для цих цілей. Обсяг добавки в межах 5%. Глину розміщувати до консистенції густої сметани. Навколо обсадної труби зробити конічне поглиблення 80 – 100 см і діаметром у верхній частині таких же розмірів. Поглиблення заповнити глинистим розчином. Дати висохнути протягом 7 днів, накривши зверху плівкою.

Нижній фільтр

На першій секції обсадної труби перед її зануренням потрібно влаштувати фільтр. Принцип виконання виглядає наступним чином:

  • протягом близько 2 метрів від нижнього кінця труби просвердлити ряд отворів діаметром 3 – 4 мм, Відстань між отворами 10 – 12 мм;
  • обернути ділянку труби з отворами фільтруючою сіткою, стики бажано закріпити пайкою
  • другий варіант – на ділянку з отворами намотати щільно – виток до витка – дріт з нержавіючої сталі діаметром 1,0 – 1,2 мм, кінці витків закріпити зварюванням або паянням.

Життєвий цикл фільтра з сітки – не менше 10 років, дротового – близько 50.

Вибір насоса

Для правильного вибору насоса необхідно:

  • попередньо визначитися з величиною дебету свердловини, тобто – при якій продуктивності насоса вона буде в змозі утримувати стабільний (динамічний) рівень води. В іншому випадку насос час від часу буде «хапати» повітря, за цим піде швидкий вихід його з ладу;
  • заміряти верхній рівень води, тобто відстань від води оголовка свердловини (динамічний рівень), таким чином можна визначити висоту підйому – одна з технічних характеристик насоса, зазначена в паспорті;
  • для заглибних насосів – діаметр – він повинен бути менше
  • внутрішнього діаметру обсадної труби не менше, ніж на 4 мм;
  • Тип насоса – вібраційний або відцентровий. При цьому потрібно враховувати, що вібраційні насоси більш довговічні й надійні в роботі. Але створювана ними вібрація поступово виводить з ладу свердловину, спочатку вода стає каламутною, знижується дебет і в кінці кінців вона припиняє давати воду.

Насоси для свердловин бувають занурювальні і зовнішні. Перші встановлюються безпосередньо в свердловині, приблизно в 2-х метрах нижче верхнього рівня рідини. Разом з ним опускають електричний кабель і шланг подачі води. Такий насос необов’язково отримувати на зиму, якщо це дачна свердловина.

Принцип роботи зовнішнього насоса відцентровий, він встановлюється на верхньому кінці забірної труби, присутність води в ньому обов’язково, чому сприяє справно працює зворотний клапан. З’єднання з забірної трубою через муфту або фланцеве.

Додаткове обладнання

Для забезпечення довгострокової експлуатації насоса в системі потрібно передбачити захист від «безводній» роботи. Як правило, це поплавкові система, яка відключає подачу електроенергії при зниженні рівня рідини до критичного мінімального. При відновленні рівня датчик знову включає подачу струму. Для цієї мети застосовуються також датчики протоки. Принцип його роботи полягає в тому, що при наявності тиску в насосі рухливий пелюстка віджимається, спрацьовує герконова реле і насос в робочому стані, при відсутності тиску пелюстка опускається, розмикаючи реле.

Щоб зберегти водяний стовп у забірної труби на нижньому кінці встановлюють зворотний клапан, що запобігає стік води при відключенні насоса.

Види водозабірних пристроїв

Розрізняють кілька видів свердловин:

  1. Розвідувальні.
  2. Фільтрові стовбури (пісок).
  3. Артезіанська (вапняк).
  4. Промислова.

Розвідувальне буріння здійснюється при неясною гідрогеологічної обстановки. Роботи по проходці стовбура осуществляюися способом обертання з використанням інструменту малого діаметра, тому вартість їх невисока. Основне призначення – прояснення ситуації з розташуванням водоносних горизонтів.

Фільтрові стовбури (пісок) — найпоширеніший і дешевий вид свердловин на воду, популярний в дачному варіанті. Не розраховані на тривалу експлуатацію (до 5 років) і не володіють високим дебетом (0,5 – 1,0 м3/год). Забір води здійснюється з водоносних пісків з глибини до 30 метрів. Життєстійкість стовбура залежить від регулярності використання – при тривалих простоях фільтр замулюється. При оснащенні такого ствола ручним насосом його називають абисинським колодязем.

Рис 6. Схема свердловини на воду з заглибним насосом

Артезіанська свердловина (вапняк) – характерна великою глибиною, яка залежить від глибини залягання водоносних вапняків. Сама по собі ця середовище активно очищає воду від хвороботворних бактерій, покращуючи її смакові якості. Якщо під водоносним шаром є скельне підставу, застосування фільтрів нижніх необов’язково. При дебеті 3 – 4 м3/год забезпечує водопостачання невеликого селища. При наявності в шарі суглинків застосовується система з другої обсадної трубою.

Висновки

На землі мало місць, де води немає взагалі. Вміє знайти її – сплав мистецтва і науки. Влаштувати водозабірних пристрої також нескладно, якщо це стовбур з близького до поверхні горизонту. Але краще все-таки довірити цю роботу фахівцям.