Артезианский колодец это сообщающийся сосуд
Организация индивидуального водоснабжения дачников и владельцев загородных коттеджей часто ложится на их плечи. Артезианский колодец – самый производительный и эффективный вариант автономного источника воды. Глубина скважины достигает слоев, которые не зависят от сезонных колебаний уровня воды и других факторов. Бурение можно заказать специализированной компании или выполнить самостоятельно.
Особенности артезианской скважины
Название «артезианская вода» пошло от французской провинции Артуа, где в XII в. устраивались первые колодцы на глубинных горизонтах. Их особенность – нахождение между водоупорными слоями. При бурении скважины или шурфа жидкость поднимается выше кровли водоносного пласта. Вода изливается наружу, иногда над поверхностью земли может подниматься фонтан. Процесс обусловлен гидравлическим давлением, создающим напор.
Вода, находящаяся на уровне известняков, успевает хорошо очиститься, проходя многочисленные природные фильтры из песка и суглинка. Глубина источника составляет 50-250 м. Чтобы выяснить примерное залегание водоносных слоев в регионе, пользуются специальными картами, для более точной информации проводится пробное бурение.
Виды скважин водоснабжения
Внимание. В некоторых источниках вода может быть излишне минерализована, поэтому перед употреблением необходимо отдать жидкость на химический анализ.
Основа скважины – обсадная труба, конструкция защищает ствол от обрушения породы, а установленный в нижней части фильтр, избавляет от загрязнения. Чаще всего используются пластиковые или металлические трубы. Каждый материал имеет достоинства и недостатки: металл – подвергается коррозии, пластик может не выдержать давления грунта. Оптимальный вариант – выполнить наружную обсадную колонну из металла, а внутреннюю из пластика.
Производительность напорного источника составляет 5-10 м3/час, этот показатель значительно выше, чем у скважины на песок – 0,5-1,5 м3/час. За счет большого дебета происходит быстрое наполнение колодца.
Совет. Фильтр на обсадную колонну выбирается в зависимости от типа грунта. Для песчаной почвы – подойдет сетчатый, для каменистых пород – устанавливаются щелевые и дырчатые.
Принцип действия артезианского колодца
Грунтовые воды, скопившиеся между водоупорными пластами, при вскрытии верхнего слоя устремляются вверх по стволу. Действие артезианского колодца основано на принципе сообщающихся сосудов. Скважина функционирует при определенных условиях:
- колодец устраивается в низине;
- рыхлый пористый слой, насыщающийся жидкостью, зажат между двумя водонепроницаемыми пластами.
В замкнутом пространстве скапливается значительный объем воды, не имеющий выхода наружу. Искусственное отверстие, проделанное через несколько типов грунта, дает возможность воде подниматься на определенную высоту под действием давления.
Действие артезианского колодца
Поэтому, несмотря на значительную глубину колодца, водозабор осуществляется на более высоком уровне, обычно на песчаном горизонте. Величина подъема зависит от количества жидкости в подземном бассейне. В одних колодцах вода изливается фонтаном, а в других просто поднимается до половины скважины. После водозабора уровень восстанавливается самопроизвольно.
Совет. Производительность колодца пропорционально его диаметру и стоимости. Чем больше диаметр, тем существенней производительность скважины и выше стоимость работ по ее бурению.
Преимущества и недостатки артезианского колодца
Автономные скважины стали популярным способом наладить водоснабжение частного дома или небольшого поселка. Для их использования требуется специальное разрешение и финансовые вложения, но это не снижает спрос на индивидуальные источники напорного типа. Почему же они так популярны?
Преимущества:
- Артезианский колодец обеспечит водой на срок до 50 лет. Этот показатель значительно превышает время эксплуатации абиссинского колодца и песчаной скважины.
- Большой объем подземных вод создает высокий дебит скважины, позволяющий наладить водоснабжение нескольких домов.
- Высокие качества воды, которая прошла многоуровневую фильтрацию. Глубина залегания исключает попадание в жидкость химикатов и канализационных стоков.
Артезианский колодец в разрезе
Недостатки:
- Стоимость бурения артезианской скважины гораздо дороже, чем других вариантов водоснабжения.
- На использование источника необходимо получить разрешение.
- Если в воде растворено много минеральных веществ, она обладает лечебными свойствами, но не рекомендуется для ежедневного употребления. В таком случае придется установить фильтр для очистки от солей и железа.
Бурение артезианского колодца
Выбор способа бурения зависит от нескольких факторов:
- размер скважины – колодец небольшого диаметра можно бурить вручную.
- тип грунта;
- глубина водоносного горизонта.
При самостоятельно бурение артезианского колодца используют механическое устройство с треногой и обсадной трубой, имеющей специальную насадку. Для прохождения мягкого грунта берется винтообразный шнек, для твердого – долото. Прочные породы обычно проходят ударным способом бурения, используя металлический снаряд. Выбирание грунта из водоносного пласта производится желонкой.
Конструкция обсадной колонны
Обустройство скважины
Расстояние между обсадной колонной и скважиной бетонируют. Это мероприятие обеспечивает устойчивость конструкции и защищает трубу от попадания грунтовых вод. Существует несколько способов обустройства скважины:
- Классическая однотрубная – колодец с одной металлической обсадной колонной.
- Двойная обсадная труба – внутрь наружной металлической колонны диаметром 125 мм вводится пластиковая труба сечением 113 мм.
- Монтаж кондуктора – металлическая труба, имеющая диаметр больше обсадной колонны устанавливается в верхней части для защиты от плывуна.
- Телескопическая колонна – применяется для скважин большой глубины (150-200 м). В этом случае диаметр труб, надеваемых одна на другую, постепенно уменьшается. Самая большая устанавливается первой, в нее опускаются 2-3 отрезка меньшего диаметра.
Виды устройства скважин
После установки обсадной колонны с фильтром, выполняется промывание и раскачивание скважины. Из колодца откачивается вода, имеющая примеси песка и глины, до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной.
Внимание. Эксплуатации скважины без хорошего фильтра будет недолговечной. Изготовить его можно самостоятельно, выполнив перфорацию нижнего участка обсадной трубы, и обмотав специальной сеткой.
Оборудование для артезианской скважины
Подача воды в систему водопровода осуществляется с помощью насосов. Это могут быть погружные или наружные модели. Верхняя часть скважины для безопасной круглогодичной эксплуатации оборудуется кессоном – камерой, защищающей оборудование и источник от замерзания. Верхний конец обсадной трубы закрывается оголовком. Для нормального функционирования системы водоснабжения требуется монтаж гидроаккумулятора и автоматики.
Оборудование для скважины
Артезианский колодец наиболее эффективный метод автономного водоснабжения. Он обеспечит владельцев чистой питьевой водой на долгие годы. Даже при интенсивной эксплуатации качество и объем воды останутся на высоком уровне.
Не забудьте оценить статью:
Источник
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.
рис. 121
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:
Красная линия – уровень поверхности жидкости.
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:
Область питания
Область напора
Область разгрузки
Иллюстрации на рисунке ниже, а далее определение терминов.
Схема артезианского бассейна (по А.М. Овчинникову).
А – пределы распространения артезианских вод.
а – область питания (и частично стока);
б – Область напора;
в – Область разгрузки;
Б – пределы распространения грунтовых вод;
H1 -напорный уровень выше поверхности земли;
H2 – Напорный уровень ниже поверхности земли;
М – Мощность артезианского горизинта;
1 – Водоносный пласт;
2 – Водоупорные породы;
3 -Уровень воды;
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.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
Артезианская вода является одним из главных источников водообеспечения населения и как правило она лучше всего по качеству, в сравнении с другими подземными источниками.
Высокая производительность, обычно воды с запасом хватит для водоснабжения частного дома.
Стабильная водоотдача, сезонность и другие факторы могут влиять, но не значительно.
Срок эксплуатации 40-50 лет и более, причем, правильно выполненная скважина не требует обслуживания первые 20 лет эксплуатации.
Основные недостатки:
Высокая стоимость бурения артезианской скважины, глубина может достигать 150-300 метров.
Возможно понадобится водоподготовка, собственно, как и для любой другой скважины. Обычно очистка требуется от железа и марганца.
В определенной местности из-за геологических или топографических особенностей скважина может самоизливаться.
Источник
Наша жизнь зависит от качества, количества потребляемой жидкости. Природные источники самые натуральные, полезные, безопасные. Сегодня найти их не проблема.Там, где вода накапливается между двумя водонепроницаемыми слоями грунта, создается огромное давление. Если на этом месте пробурить колодец, вода под сильным напором начнет бить фонтаном. Подобный источник получил название артезианский колодец. Это устройство получили сегодня широкое распространение и популярность. Человек стремиться к экономии, долговечности, стабильности. Тут у него все получилось. Данный способ добычи бесценного дара природы стал автоматизированным, усовершенствованным и благонадежным. Принцип сообщающих сосудов является основополагающим и работает на благо людям.Что нужно знать для правильного бурения и отчего зависит цена такой работы?Обустроить артезианский колодец несложно. Основным вопросом является определение глубины залегания подземных истоков.
ПРЕИМУЩЕСТВА АРТЕЗИАНСКОГО КОЛОДЦА:НЕПРЕРЫВНАЯ ПОДАЧА ВОДЫ. Артезианский колодец имеет непрерывный принцип действия. Работает насос 1 час или пять не имеет значения. Подача в этом случае будет одинаковой, давление останется неизменным. Человек может регулировать давление согласно своим требованиям. Времена года не влияют на уровень воды в водоеме. Нижний слой, по сравнению с песчаным, обильнее, запасы намного больше. Летняя жара, засуха редко влияют на уровень притока.
СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ
Такое устройство способно работать от 20 до 40 лет. Все зависит от местности, скорости заиливания трубы и качества работы. Устранение неполадок способно продлить срок действия такой установки надолго.
КАЧЕСТВО ВОДЫ
Вода имеет стандарт «питьевая» и соответствует всем требуемым нормам. Она успевает пройти множество естественных способов фильтрации. Артезианка меньше подвержена влиянию микроорганизмов, минералов, бактерии. Ни один современный фильтр не способен очистить жидкость до кондиции подземных вод.
НЕДОСТАТКИ АРТЕЗИАНСКОГО КОЛОДЦА
Недостатков такого устройства немного:
ВЫСОКАЯ СТОИМОСТЬ
Цена – самый большой, значимый недостаток. Стоимость зависит от многих факторов: местность, время года, сроки. Бурение зимой будет стоить дешевле. Глубина может варьировать от 30 до 120 метров. Цена определяется стоимостью на метр работы. Перед началом работ, на месте будущей скважины, эксперт проводит анализ местности, определяет примерный объем и сложность работ.
НЕОБХОДИМОСТЬ ОЧИСТКИ ОТ ЖЕЛЕЗА И СОЛЕЙ
Подземные воды богаты минералами и солями. Уровень этих элементов может варьировать в зависимости от местности. По этой причине перед бурением делается анализ на определение количества минералов, солей, железа. Если уровень этих элементов окажется высок – устанавливается специальный фильтр, который приводит их содержание в норму.
Артезианские скважины – самые надежные, востребованные, современные источники водоснабжения для загородных домов, дач, поселков. Самостоятельно приступить к их бурению невозможно, нужны глубокие знания, коллективная работа, специальная техника. Физика – самый важный аспект. Недостаточные знания в этой области, могут превратить бурение в процесс опасный для жизни и здоровья. Большой опыт работы в данной области позволяет чаще прибегать к дарам природы, не нанося им вреда.
МЕХАНИЗМ РАБОТЫ АРТЕЗИАНСКОГО КОЛОДЦА:Специальный насос откачивает воду в накопительный бакИз бака вода подается в систему водоснабжения, что обеспечивает нормальную работу оборудованияКак только уровень воды в гидроаккумуляторе падает, автоматика снова запускает насос и процесс повторяется.
Такое устройство надежно и долговечно.
Источник