Артезианский колодец это что
Артезианская скважина
В статье рассмотрим, что такое артезианская скважина, откуда такое название, принцип её работы на простом примере из учебника по физике за 7 класс. Кроме того обсудим качество воды, а в заключении основные достоинства и недостатки.
Определение
Артезианская вода — это напорная подземная вода, заключенная в глубоких водоносных пластах между водонепроницаемыми слоями. Такое определение содержится в ГОСТ 30813-2002 «Вода и водоподготовка».
Опираясь на это можем определить понятие артезианской скважины.
Артезианская скважина — это скважина, пробуренная для эксплуатации напорных подземных вод, заключенных в глубоких водоносных пластах между водонепроницаемыми слоями.
Первые артезианские скважины
Артезианские скважины давно существуют в самых разных странах, однако получили свое название в честь провинции Артуа (лат. Artesium) на севере Франции. Там, в 1126 году, впервые в западной Европе, был построен артезианский колодец, в котором вода сама поднималась на поверхность.
В начале 19 века — это явление было описано во французской специальной литературе, в дальнейшем название закрепилось и напорные воды называют артезианскими.
В некоторых источниках утверждается, что это первое зарегистрированное упоминание самоизливающейся скважины, однако, скорее всего это не так, артезианские скважины существовали ещё в древнем Китае и Египте.
Принцип действия артезианского колодца
Принцип действия артезианского колодца или скважины легко объяснить на примере задачи из учебника по физике за 7 класс.
Задача: На рисунке 121 изображён артезианский колодец в разрезе. Почва, суглинок и песок легко пропускают воду. Глина и известняк, наоборот, водонепроницаемы. Объясните действие такого колодца.
Задача из главы о сообщающихся сосудах. На рисунке скважина изливается. Такой эффект происходит потому что вода заперта между двумя водонепроницаемыми пластами и находится под давлением. Поверхность воды в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.
Рисунок можно продолжить для большей наглядности:
Далее рассмотрим более подробно как образуются артезианские источники.
Артезианский бассейн
Артезианские воды обычно встречаются в пределах относительно крупных геологических структур, к ним относятся: мульды, впадины, моноклинали, синклинали и т.д. Условия в которых образуются артезианские воды весьма разнообразны и приурочены к сложной схеме разломов и трещин. Они могут быть значительными по площади и иметь один, два и больше напорных водоносных горизонтов, такие структуры называют артезианскими бассейнами.
У каждого артезианского бассейна выделяют три области:
Иллюстрации на рисунке ниже, а далее определение терминов.
Область питания — это место выхода на поверхность водопроницаемых пластов, которые участвуют в строении артезианского бассейна, на поверхность земли.
Питание происходит за счет атмосферных осадков, инфильтрации из рек и озер, других источников, питание может осуществляться в том числе и из другого водоносного слоя или бассейна.
Область напора — это площадь развития артезианского бассейна, где проявляется напорность подземных вод.
Напор может быть измерен в атмосферах или как расстояние от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня.
Пьезометрический уровень — условно это тот уровень, в котором установится равновесие поверхности воды в сообщающихся сосудах.
Напор может быть положительным или отрицательным, в зависимости от отношения пьезометрического уровня к поверхности земли.
Область разгрузки – это территория выхода напорных вод, область на которой происходит разгрузка может быть открытой или закрытой, артезианские воды на поверхности земли выходят в долины рек, морей и т.п.
На какой глубине артезианская вода
Глубина артезианской скважины от 30-100 метров. В зависимости от местности артезианские воды могут находиться на глубине 100-1000 метров. Обычно скважины хозяйственно-бытового назначения имеют глубину не более 150-300 метров.
Обратите внимание, артезианские воды в определенной местности могут отсутствовать вообще, например, в складчатых областях.
Особенности эксплуатации
Правильно выполненная артезианская скважина первые 20 лет не требует обслуживания, срок эксплуатации может достигать 40-50 и более лет. В отличии от скважины «на песок», артезианская не заиливается, а производительность её стабильна.
Артезианские скважины высокопроизводительны. Для оценки производительности скважин используют термин — дебит.
Дебит — это объем воды стабильно поступающей из скважины за единицу времени (обычно м3/час или м3/мин).
Названные ниже цифры условны, дебит зависит от особенностей местности и конструкции скважины.
Дебит артезианской скважины, обычно от 2-3 м3/час, это 33,3- 50 литров воды в минуту. Столько добываемой воды достаточно для водоснабжения частного дома.
Коллективные скважины на воду позволяют получать 20 и более м3/час, этого достаточно для водоснабжения даже дачного поселка.
Если скважина самоизливается дебит может достигать 70 м3/час и больше.
Самоизлив скважины – это естественный подъем воды из скважины выше поверхности земли без использования водоподъемного оборудования. Этот эффект еще называют фонтанирование или проточная скважина.
Самоизлив скважины может происходить непрерывно или время от времени. Условия для самоизлива могут быть геологическими или топографическими.
Самоизлив важно контролировать, бесконтрольное поступление воды может приводить к затоплениям, обрушениям грунта и к другим серьёзным неприятностям. Про самоизливные скважины готовится отдельная статья.
Качество артезианской воды
Как правило в верхней части разреза примерно 100-600 метров залегают слабоминерализованные пресные воды, а с глубиной их минерализация возрастает, на большей глубине могут находиться высокоминерализованные воды (рассолы).
Артезианская вода в отличии от поверхностных вод как правило не содержит вредных бактерий и вирусов, в замкнутой среде им холодно и нечем питаться. Однако не всегда артезианские воды соответствуют нормативным требованиям и безопасны по параметрам микробиологических и токсикологических показателей.
Артезианская вода может нуждаться в очистке от тяжелых металлов, солей жесткости, которые обуславливают свойства химического состава подземных вод. При этом в ней могут присутствовать ионы недоокисленных металлов, т.к. вода находится в замкнутом контуре, где отсутствует связь с атмосферой.
Наиболее характерными загрязнениями для артезианской воды являются соединения марганца, растворенное железо и сероводород, повышенное содержание солей кальция и магния, а также высокий уровень солей жесткости. Так, большое содержание растворенного железа придает воде «металлический» привкус и запах, возможно и неприятный ржавый цвет.
Еще одна особенность артезианской воды — низкое содержание кислорода.
На качество воды и ее свойства влияют скважины промышленных и химических предприятий предприятия, химчисток, автодороги, автозаправочные станции, предприятия сельскохозяйственной и животноводческой деятельности, а также свалки, уличные туалеты и т.п.
Важно время от времени проводить лабораторный анализ качества воды из любой скважины, в том числе артезианской, на соответствие нормативам СанПин. После анализа можно подходить к выбору системы фильтрации и очистки, конечно если это необходимо.
Особенности водоснабжения дома на базе артезианской скважины
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Одно из главных условий комфортной жизни за городом – обеспечение коттеджа надёжным источником воды.
Мы уже рассказывали пользователям нашего сайта об основных аспектах выбора системы водоснабжения и отопления частного дома.
Разобраться в особенностях такой системы водоснабжения дома помогут специалисты FORUMHOUSE!
Содержание
Из нашего материала вы узнаете:
Выбираем источник водоснабжения для загородного дома
В отличие от городской квартиры с централизованной системой водоснабжения, для жизни за городом необходим собственный источник воды, и к нему предъявляются определённые требования.
Эксперт компании БИИКС (г. Москва) Дмитрий Поляшенко:
– Ключевой параметр комфортной жизни за городом – это постоянная, стабильная подача воды необходимого объёма каждый день.
Так же при выборе типа источника водоснабжения необходимо учесть, что надёжная работа таких важных систем загородного дома, как горячее водоснабжение, отопление и канализация зависит от эффективности и надёжности источника водоснабжения.
Заместитель технического директора компании «АкваБур» Евгений Касаткин:
– При отсутствии централизованной системы водоснабжения необходим источник воды, который не требует дополнительных затрат в течение всего периода его использования.
Есть четыре основных типа автономных источников водоснабжения:
Дебит – это одна из главных характеристик источника водоснабжения загородного дома. Дебит показывает, какое максимальное количество воды источник сможет дать за условную единицу времени. Дебит обычно измеряется в м3/час или л/мин.
Евгений Касаткин:
– Бурение «на песок» производится до ближайшего водоносного горизонта, располагающегося в песчаных грунтах на глубине 15-30 м. Дебит такой конструкции обычно не превышает 1 м3/час.
Дмитрий Поляшенко:
– Артезианская скважина конструктивно сложнее и дороже, чем «на песок». Но средний срок жизни глубинной скважины на известняк составляет 25-40 и более лет, а песчаной – только 5-7 лет.
Артезианская скважина круглый год имеет одинаково высокий и стабильный дебит, на который не влияют ни морозы, ни засуха.
Т.к. водоносный известняк отделён от поверхности толстым слоем водоупорной глины (который становится естественным фильтром), то вода в артезианской скважине надёжно защищена от любых природных и техногенных загрязнений.
Евгений Касаткин:
– Бурение артезианской скважины производится до известнякового водоносного горизонта.
Дебит артезианского колодца составляет от 2 до 25 м3/час.
Выбор источника водоснабжения загородного дома, в первую очередь, зависит от предполагаемых объёмов потребления воды, требований к её качеству и состава грунтов на участке.
Особенности и глубина бурения артезианской скважины
Глубина бурения скважины («на песок» или артезианской) зависит от типа выбранного водоносного горизонта. Средняя глубина залегания водоносных песков в Подмосковье колеблется от 10 до 45 м. Водоносный известняк можно встретить на глубинах от 20 до 250 м.
Евгений Касаткин:
– Для определения глубины бурения следует ориентироваться на данные геологического исследования.
Дмитрий Поляшенко:
– Водоносные пески расположены непредсказуемо. Это повышает риск разведочного (сухого) бурения, когда воду не находят, и приходится перебуривать.
Песчаные скважины следует разнести как можно дальше друг от друга, чтобы не понизить уровень воды.
В отличие от скважины «на песок», артезианскую скважину можно бурить в любой точке участка.
Но не рекомендуется располагать ее рядом с возможной проезжей частью и пешеходной зоной.
Если участок неровный, не стоит размещать ее в самом низком месте – т.к. весной, при таянии снега, может быть затруднён доступ к люку кессона.
Именно поэтому выбирать место для артезианской скважины лучше всего ещё на стадии проектирования дома.
Также необходимо заранее распланировать местоположение хозяйственных построек, канализации, водоотведения и дренажа относительно будущего источника водоснабжения. Подобный подход позволяет оптимизировать его расположение на участке, а значит, и сократить затраты на обустройство артезианской скважины.
Сокращение длины трубопровода от скважины к точкам водоразбора уменьшит объем и стоимость используемых материалов, земляных и монтажных работ.
В случае, если артезианская скважина бурится на обустроенном участке, с уже возведённым домом, следует заранее выбрать место под бурение и обеспечить свободный проезд буровой установки к месту работ.
Дмитрий Поляшенко:
– Скважина на воду бурится только на открытом месте, на расстоянии не менее 3 метра к ближайшему строению. Для обслуживания и ремонта необходимо иметь свободный проезд буровой машины к ней и доступ к оголовку. Это сложно осуществить, если участок плотно застроен или на нем растет много деревьев. Иногда даже приходится временно снимать секции забора.
Общие требования к технической площадке под бурение артезианской скважины таковы:
Евгений Касаткин:
– Необходима техническая площадка – для въезда и установки техники. Необходимо заранее убедится в том, что в месте предполагаемого бурения отсутствуют подземные коммуникации, которые могут быть повреждены во время проведения работ и проезда тяжёлой техники.
Застройщи задумываются о том, чтобы пробурить артезианскую скважину зимой, но они не знают, даёт ли это какие-либо преимущества.
Дмитрий Поляшенко:
Обустройство артезианской скважины
Бурение артезианской скважины – это высокотехнологичный метод обеспечения водой загородного дома.
Важным элементом артезианской скважины является обсадная труба.
Евгений Касаткин:
– Обсадная труба – это конструкция, которая не даёт стенкам обрушиться. В зависимости от геологии, используются либо металлические, либо пластиковые обсадные трубы.
Дмитрий Поляшенко:
– Обсадная труба выполняет сразу несколько важных функций:
Чаще всего обсадная труба изготавливается из стали. Самый распространённый тип – шовная стальная труба. Более надёжны, но и более дороги, бесшовные стальные трубы.
Для продления срока службы скважины внутрь стальной обсадной трубы вставляют пластиковую трубу (эксплуатационная колонна) из ПНД или ПВХ. Если через 30-40 лет в стальной обсадной трубе появится коррозионная трещина или свищ, пластик защитит артезианскую воду от загрязнений.
В прочных скальных грунтах, где нет подвижек пластов, на небольших и средних глубинах можно использовать толстостенные пластиковые обсадные трубы. Но в непрочных грунтах пластиковая труба с большой вероятностью будет смята или разорвана, в результате теряется и скважина, и насос.
Не рекомендуется обсаживать скважины оцинкованными или асбестоцементными трубами, даже несмотря на их дешевизну. Оцинкованные трубы тонкостенны и подвержены сквозной коррозии, так как их толщина в два раза меньше стандартной стальной обсадной трубы. Асбестоцемент хрупок. Химические соединения цинка и асбеста опасны для здоровья человека.
Следующим этапом обустройства скважины является выбор насосного и водоподъёмного оборудования.
Дмитрий Поляшенко:
– Насос подбирается на основании требований к количеству воды и паспорта скважины.
В паспорте указываются важнейшие характеристики скважины – геологический разрез, глубина, диаметр обсадной трубы, производительность скважины, статический и динамический уровни.
Только правильно подобранный и установленный насос способен полностью раскрыть весь потенциал скважины.
Насос опускается в артезианскую скважину на глубину 10 м ниже динамического уровня воды.
Такая глубина гарантирует, что в моменты пикового водопотребления, когда динамический уровень понижается относительно статического на максимальную величину, насос будет находиться в воде.
Исходя из практики бурения в Подмосковье, все задачи индивидуального водоснабжения дома под ПМЖ можно решить с помощью артезианской скважины, обсаженной стальной трубой диаметром в 133 мм, и насоса производительностью до 3 м куб/ч.
Выбор и установка насоса – это только часть задач по обустройству скважины и вводу воды в дом.
Евгений Касаткин:
– Когда буровые работы закончены, над поверхностью земли остаётся труба (30-40 см).
Ее обычно закрывают временной крышкой. Теперь необходимо решить – где установить водоподъёмное оборудование.
Дмитрий Поляшенко:
– Если насос опускается в скважину, то водоподъёмное оборудование (гидробак, автоматика управления, трубы, клапаны и фитинги) монтируются на поверхности.
Существует два варианта обустройства водоподъёмного оборудования:
При использовании утеплённого кессона можно обустроить систему водоснабжения ещё до строительства дома.
Евгений Касаткин:
– И кессон, и адаптер одинаково надёжны. Если в доме есть техническое помещение – подвал или котельная, то можно установить адаптер, а всё водоподъёмное оборудование поставить в доме. Если такого помещения нет, в нём недостаточно места или хочется уменьшить уровень шума, возникающего при его работе, то всё оборудование ставится в кессоне.
Завершающим этапом наружных работ является устройство подвода трубопровода в коттедж.
Дмитрий Поляшенко:
– Подводящая водопроводная труба от скважины в дом прокладывается по дну траншеи. Траншея выкапывается на глубину ниже промерзания.
Перед вводом в дом последние метры трубы выводят на поверхность и защищают от замерзания подогревающим электрическим кабелем. Если подводящая труба вводится в дом не с улицы через стену, а под фундаментом через подвал, то подогревающий кабель не нужен.
После обустройства скважины необходимо выбрать систему водоочистки.
Евгений Касаткин:
– Показатели качества природной воды не всегда соответствуют действующим санитарно-гигиеническим нормам.
Т.к. состав воды может существенно различаться на разных участках, только анализ воды позволяет подобрать индивидуальную систему фильтрации и водоподготовки. Незачем устанавливать сложную и дорогую систему водоподготовки, если на основании проведённых анализов выяснится, что можно обойтись простой системой фильтров.
В отличие от других источников, вода в артезианской скважине имеет стабильный состав на протяжении всего периода эксплуатации. Поэтому достаточно один раз провести химический и бактериологический анализ воды, чтобы подобрать систему водоподготовки, которую затем не придётся дополнять другим фильтрационным оборудованием.
На FORUMHOUSE вы узнаете, что выбрать именно вам: колодец или скважину, сможете узнать, как проверить качество проверить качество скважины, а так же сколько и каких ошибок допускают наши пользователи при строительстве скважин.
Узнайте, как выбрать насосную станцию и нужно ли разрешение на бурение артезианской скважины.
Посмотрите видео про бурение скважины. Еще одно видео расскажет, как обустроить кессон. Сколько сил, времени и средств придется вам потратить на монтаж скважинного адаптера, расскажет наш очередной видеосюжет.
Артезианская скважина
Водоснабжение в частных домах и на даче не всегда можно обеспечить с помощью центрального водопровода. В таких случаях решить проблему можно благодаря строительству колодца или скважины. В эксплуатации более удобна скважина, однако ее обустройство требует тщательной разработки проекта и подготовительных работ.
Виды скважин
Виды скважинДля строительства индивидуальной системы водоснабжения можно использовать 3 вида скважин, которые различаются между собой схемой работы, глубиной и стоимостью установки:
Суть и преимущества
Суть и преимуществаРазбираясь в том, что такое артезианская скважина, стоит подчеркнуть существование двух значений:
За последний десяток лет при устройстве индивидуального водоснабжения такие скважины стали выбирать чаще. Объясняется это рядом их преимуществ:
Нюансы и глубина
Перед началом бурильных работ важно правильно выбрать место для строительства и необходимую глубину артезианской скважины. При поиске места необходимо учесть ряд обязательных требований и рекомендаций:
Разновидности и характеристики
Разновидности и характеристикиСкважины артезианские различаются между собой по нескольким характеристикам:
Немного о долговечности
По срокам эксплуатации источник артезианской воды является более выгодным, чем абиссинские колодцы. Если небольшие скважины исправно работают 5-10 лет, то АС может работать без ремонта около 25 лет. Если в ходе монтажа были использованы 2 трубы, то эксплуатационный срок повышается до 50 лет. Увеличить срок работы можно благодаря регулярному обслуживанию и своевременному ремонту.
Глубина
Глубина АС может варьироваться от 35 до 350 м. Она зависит от особенностей залегания артезианских вод. Определить это можно несколькими способами:
Технология проведения работ
До начала строительных работ необходимо взять разрешение и подготовить необходимые документы:
Все полученные бумаги направляют в Департамент по недропользованию. На основе этих документов выдается лицензия на строительство АС.
Следующий этап — заключение договора с проектной организацией. Когда работы по строительству и монтажу колодца будут окончены, АС необходимо поставить на учет.
Этапы работ
Этапы работСтроительные работы по обустройству артезианского источника можно разделить на несколько этапов:
Выбор технологии
Основным этапом строительства АС является бурение. Оно выполняется с применением специализированной техники. Могут быть использованы разные принципы работы, извлечение грунта выполняется по следующим технологиям:
Проведение бурения
Бурильные работы проводят в несколько этапов:
Обустройство скважины
Бурением работы по установке колодца не ограничивают — не менее важно правильно провести обустройство АС и ее запуск. Эти работы выполняют поэтапно:
Схема устройства
При выборе подходящей конструкции артезианской скважины следует изучить тип грунта на участке. Согласно этой характеристике системы делят на несколько видов:
Вариант 1: однотрубная конструкция
Такую схему установки часто называют типовой. Устройство артезианской скважины в этом случае максимально простое, однако требования к грунту более жесткие. Важно, чтобы в известняковом слое не было прослоек песка и глины.
В ходе установки металлическая обсадная колонна доводится только до верхнего слоя известняка. Диаметр трубы может варьироваться в пределах 133-159 мм. После этого в слое горизонта бурят отверстие, выходящее в слой артезианской воды. Диаметр отверстия меньше диаметра обсадки. В этом случае в слое известняка обсадная труба не требуется, так как разрушения маловероятны.
Принцип действия артезианского колодца заключается в том, что под давлением столб воды поднимается выше уровня водоносного слоя. Насосное оборудование опускают ниже этой отметки на 8-10 м.
Вариант 2: двухтрубная система
При монтаже такой конструкции используют 2 вида обсадных колонн: пластиковую и металлическую. Колонну из металла погружают в почву до уровня известнякового горизонта. Внутрь нее вставляют другую трубу (из ПВХ). Ее диаметр должен незначительно отличаться от диаметра металлической обсадки в меньшую сторону. Пластиковая труба опускается ниже и только немного не доходит до водоносного слоя.
Вариант 3: телескоп из трех труб
Использовать такую конструкцию рекомендуется на сложных почвах и неустойчивом грунте. Телескоп состоит из двух или трех обсадных труб, благодаря чему повышается прочность скважины и ее срок службы.
Выполняют ее следующим образом:
Вариант 4: конструкция с кондуктором
Такую схему специалисты советуют применять в тех случаях, когда в верхнем слое почвы присутствуют плывуны. Кондуктор представляет собой трубу большего размера, чем основная обсадка. Эта деталь устанавливается в верхних слоях грунта и призвана защищать главную конструкцию от повышенного давления. Например, при диаметре обсадной трубы 125 мм диаметр кондуктора может составлять около 160 мм. Установку кондуктора можно совместить с монтажом кессона.
Недостатки артезианского колодца
Недостатки артезианского колодцаЕсть у артезианской скважины плюсы и минусы. Указывая на основные преимущества, нельзя обходить вниманием и несколько негативных сторон:
Высокая стоимость
По сравнению с другими источниками воды, артезианский потребует больших финансовых вложений. Во многом это объясняется необходимостью использовать спецтехнику и труд наемных рабочих. Своими руками пробурить артезианский колодец невозможно.
Конечная стоимость системы водоснабжения зависит от нескольких факторов:
Точную стоимость строительства АС заранее назвать невозможно, однако существует способ предварительного подсчета. Стоимость работ достигает 2 000-4 000 руб. за каждый погонный метр проходки. Что касается стоимости скважины под ключ, то она составляет 150-350 тыс. руб. в зависимости от того, сколько метров в глубину нужно будет пробурить. На стоимость влияет также диаметр обсадки и материал, из которого она изготовлена.
Необходимость очистки от железа и солей
В некоторых местах артезианская вода характеризуется высокой концентрацией отдельных химических элементов и соединений. Ежедневное использование такой воды негативно сказывается на здоровье и состоянии человека. Чтобы устранить нежелательные примеси, необходимо устанавливать на оборудование фильтры.
Для правильного подбора системы фильтрации нужно проводить лабораторные анализы химического состава воды. Такое исследование требует финансовых затрат.
Бурение артезианской
Разобравшись с понятием артезианская скважина (что это такое и в чем заключаются ее преимущества), потребители смогут решить, нужен ли такой источник на территории частного дома или на дачном участке.