Конструкція, принцип роботи і схема свердловини на воду

Вирішивши обзавестися особистої свердловиною, власники приватних будинків, дач і земельних ділянок стоять перед вибором способу її буріння. Щоб прийняти вірне рішення, необхідно знати пристрій трубного колодязя і картину залягання водоносних пластів. Принцип роботи і схема свердловини на воду досить прості, і для їх розуміння не потрібно спеціального геологічного утворення.

Улаштування свердловини для води

Свердловина - це загальна назва гірських виробок круглого перетину, у яких діаметр набагато менше глибини. Під «свердловиною на воду» зазвичай мають на увазі штучне вертикальне отвір в землі для добування цього ресурсу. Ще їх називають трубними колодязями за аналогією з традиційними шахтними колодязями.

Водяні свердловини бувають:

• Абиссинские, глибиною до 30 м. Їх тонка обсадная (вона ж і живить) труба з фільтром забивається в землю на потрібну глибину. Їх призначення таке ж, як і у пробурених вручну піщаних колодязів.
• На пісок ручного буріння, глибиною до 40 м. Буряться вручну ударно-канатним методом. Встановлюються як в напірні, так і в безнапірні водоносні шари для отримання технічної та питної води.
• Машинного буріння, глибиною до 80 м. Проходить буровими установками до піщаних чи інших водоносних шарів, доступних в даній місцевості. Як правило, цей метод використовують, коли хочуть отримати чисту питну воду.
• Артезіанські, великої глибини - понад 100 м. Споруджуються спеціальними буровими установками для отримання у великих кількостях виключно чистої питної або мінеральної води.

Традиційні шахтні колодязі теж можна в деякому наближенні вважати різновидом свердловин. Їх бурять за допомогою спеціальної установки або копають вручну.

Колодязі споруджують там, де є джерела - в місцях виходу на поверхню чистих підземних вод. Або риють до піщаного водоносного шару. Глибина колодязя зазвичай 4-12 м.

особливості конструкції

Всі свердловини влаштовані однаково, деякі відмінності матимуть тільки ті з них, які пробурені в скельних породах. Пристрій свердловини на воду, схема якої приведена на малюнку 2, схоже на конструкцію того ж класичного колодязя. Має таке улаштування:

1. Пробурених в грунті отвір обсаджується трубою для зміцнення його стінок і відсікання верхніх грунтів і вод.
2. Забій труби (нижній кінець) повинен знаходитися в водоносному шарі, з якого вода надходить в резервуар обсадної колони і утворює в ньому стовп певної висоти. Товщина використовуваного водоносного пласта повинна бути не менше, ніж довжина фільтра.
3. У нижній частині обсадки встановлюють фільтр, відповідний фракції наповнювача шару-водоноса. Для свердловини на пісок фільтруючий елемент - це дрібна сітка. У глибоких артезіанських колодязях фільтр не потрібен зовсім.
4. Фільтр може бути як зовнішнім, зробленим зовні обсадної труби безпосередньо біля її забійній частини, так і внутрішнім (занурювальним). В останньому випадку він виходить з нижнього краю труби і розташовується в водоносному шарі.
5. Верхня частина готового колодязя (гирло) оснащується відповідним його призначенню чином. Це може бути: обладнання кесона, колонки, підземний висновок труби від насосу в будинок і установка зовнішнього електричного або ручного насоса. Вода знизу подається за допомогою живильної труби, опущеної всередину обсадної колони.
6. На поверхні між трубою обсадки свердловини і землею ставиться глиняний замок. Це не дозволяє забруднювачів з поверхні проникати в глибину свердловини з зовнішньої частини труби. На гирлі ставиться захисний оголовок (рис. 1, 2).

Іноді в кам`янистих грунтах бурять колодязі без обсадки. Обладнуються і працюють вони так само, як і обсаджені. Загальна схема прохідних при бурінні грунтів показана на малюнках 1 і 3.

Основні компоненти

Найважливішими компонентами трубного колодязя є обсадна труба і фільтр. Пробурені і обсаджений свердловину з фільтром після прокачування і визначення дебіту можна вважати практично готовою.

Обсадні труби бувають пластикові або сталеві і складаються з сегментів, які можуть мати різьбове або зварене з`єднання. У будь-якому випадку воно повинно бути міцним і водонепроникним. Неприпустимо використання різьбових муфт або товстих зварних швів - їх виступаючі назовні частини будуть перешкоджати зануренню труби в грунт.

рис.1

Мал. 2

І сталеві, і пластикові труби мають свої переваги і недоліки. Тому іноді для обсадження використовують обидві труби - сталеву зовні і пластикову всередині.

Зовнішній фільтр (рис.1) виготовляється на околозабойной частини обсадної труби. Для цього в ній свердляться або прорізаються отвори, поверх яких на трубу намотується нержавіюча дріт, а на неї - дрібна сітка з що не окислюється у воді матеріалу.

Погружной фільтр - окремий виріб, каркасне або виготовлене з частини труби меншого перетину, ніж внутрішній діаметр обсадження. Виготовляється так само, як і зовнішній. У верхній його частині монтуються кільця ущільнювачів (сальники) для попередження потрапляння піску знизу у внутрішній резервуар колони. Верхня частина фільтра залишається в трубі при його установці, а фільтруючий елемент виходить з обсадної колони і перебуває в піску (рис. 2, 3).

Переважно застосовувати внутрішній погружной фільтр. На відміну від зовнішнього, його можна витягти при проведенні капітального ремонту. До того ж він не засмічується в процесі заглиблення обсадки при бурінні.

Для роботи зовнішнього ручного або електричного водяного насоса застосовується живить труба зі зворотним клапаном в нижньому закінчення. Її перетин менше, ніж у обсадки, і має відповідати характеристикам насоса.

При обладнанні колодязя занурювальним насосом в якості живильної може застосовуватися труба або шланг із зворотним клапаном або без нього.

На облаштування свердловини не варто економити. Від якості обсадки з фільтром залежить її термін служби і ефективність. Так, пластикова обсадна труба обійдеться дешевше сталевий, але через меншу міцність її не можна використовувати там, де є ризик зсуву грунту або пливуни.

Функціонування трубного колодязя

Принцип роботи свердловини на воду простий, як і у всіх криниці. Вода з-під землі надходить через фільтр в нижню частину труби, що грає роль резервуара-колодязя. Під тиском знизу вона підніметься в ньому вище водотривкому покриву шару-водоноса (артезіанський ефект) і встановлюється на рівні грунтових вод (для свердловин «на пісок»). З обсадної колони, як з колодязя, що видобувається ресурс викачується на поверхню. Насос або забірний кінець живильної труби зовнішнього насоса повинні бути опущені нижче динамічного рівня води (рис. 2), який обумовлений дебітом трубного колодязя.

Мал. 2

Швидкість припливу води в свердловину називають її дебітом. Він виражається в обсязі за одиницю часу. Якщо, наприклад, потрібно з свердловини щогодини викачувати 3 куб. м води, а надходить в неї тільки 1 куб. м на годину, то дебіт колодязя називають низьким.

Як працює свердловина на воду зображено на малюнках 1-3. Для нормального функціонування вона повинна бути опущена в напірний водоносний шар, який буде забезпечувати регулярний приплив в неї води. У цих пластах воду містять такі тверді породи різних фракцій:

• крупний пісок;
• пісковики;
• гравій;
• галька;
• вапняк;
• скельні тріщини.

Як правило, чим глибше розташований водоносний шар, тим крупніше фракція його наповнювача. Так, неглибокі свердловини на воду опускаються в піщані водоносні шари, а сверхглубокие черпають воду з тріщин в скельних і вапнякових породах.

Вірний вибір водоносного шару і якісно виготовлений фільтр забезпечать кілька десятиліть справного водопостачання будинку або ділянки.