Скважины на воду

Если загородный дом невозможно подключить к централизованной системе водоснабжения, проблему решают с помощью автономного источника — колодца или скважины. Второй вариант обычно отличается большей производительностью и позволяет организовать постоянную подачу воды непосредственно в дом.

Собственная скважина уменьшает зависимость от работы коммунальных сетей. Владелец может самостоятельно контролировать состояние оборудования, напор и качество поступающей воды.

Надёжность автономного водоснабжения зависит не только от глубины бурения, но и от правильного устройства обсадной колонны, фильтра, устья и насосного оборудования.

Рассмотрим, как выглядит водяная скважина, из каких элементов она состоит и каким образом вода поднимается из подземного источника.

Содержание

Основные части водяной скважины
Назначение обсадных труб
Виды скважинных фильтров
Устройство оголовка
Назначение адаптера
Бурение и монтаж обсадной колонны
Обустройство устья
Использование кессона
Принцип работы системы
Основные выводы

Из каких элементов состоит водяная скважина

В разрезе скважина выглядит как узкий вертикальный канал, который проходит через несколько слоёв грунта и достигает водоносного горизонта.

От обычного колодца она отличается небольшим диаметром и значительно большей глубиной. Колодец представляет собой широкую шахту, тогда как скважина является сравнительно узкой выработкой, укреплённой трубами.

Назначение скважин бывает различным. Их бурят для геологических исследований, поиска полезных ископаемых, добычи нефти, газа и подземной воды. В частном строительстве чаще всего речь идёт именно о водозаборной скважине.

К её основным частям относятся:

ствол;
забой;
устье;
обсадная колонна;
фильтрующая часть;
оголовок или адаптер;
насосное оборудование;
напорный трубопровод.

Каждый элемент выполняет отдельную функцию и влияет на устойчивость, герметичность и производительность источника.

Ствол скважины

Стволом называют вертикальный канал, сформированный в грунте во время бурения. Внутри него размещается обсадная колонна.

Диаметр ствола должен позволять установить трубы, фильтр и насосное оборудование. Его параметры определяются проектом скважины, характеристиками грунта и глубиной залегания воды.

Стенки необсаженного канала могут осыпаться, поэтому по мере бурения ствол укрепляют трубами.

Забой

Забой — это нижняя точка пробурённого канала. Он располагается глубже водоприёмной части и служит дном скважины.

В этой зоне могут оседать частицы песка, ила и другие твёрдые включения. Чтобы они не попадали в насос и водопровод, нижнюю часть источника оборудуют фильтром.

Устье

Устьем называется верхняя часть скважины. Обычно это край обсадной трубы, выходящий на поверхность земли либо расположенный внутри кессона.

Через устье выполняются:

установка и извлечение насоса;
ввод напорной трубы;
прокладка электрического кабеля;
обслуживание источника;
герметизация обсадной колонны.

Открытое устье необходимо защищать от пыли, осадков, насекомых и поверхностных загрязнений.

Обсадная колонна

Обсадная колонна представляет собой систему соединённых между собой труб, которые опускаются в пробурённый ствол.

Она выполняет несколько задач:

укрепляет стенки канала;
предотвращает осыпание грунта;
изолирует водоносный горизонт;
защищает воду от загрязнений из верхних слоёв;
служит пространством для установки насоса;
обеспечивает устойчивость всей конструкции.

Трубы обычно соединяют резьбовым способом. Герметичные стыки не позволяют грунтовой воде и посторонним примесям проникать внутрь колонны.

Промежуток между внешней поверхностью трубы и стенками пробурённого канала может заполняться цементным раствором. Такая операция укрепляет конструкцию и дополнительно герметизирует скважину.

Нарушение герметичности обсадной колонны способно привести к смешиванию воды из разных слоёв грунта.

Трубы для обсадки

Ранее для укрепления скважин применяли преимущественно асбестовые и металлические трубы. Металлическая обсадка изготавливалась из обычной, оцинкованной, нержавеющей или эмалированной стали.

Сегодня широкое распространение получили пластиковые трубы из ПНД и ПВХ.

К преимуществам пластиковой обсадки относятся:

небольшой вес;
устойчивость к коррозии;
удобство транспортировки;
сравнительно простой монтаж;
доступная стоимость;
отсутствие ржавчины в воде;
продолжительный срок эксплуатации.

В отличие от стальных изделий, пластик не подвергается коррозии. При этом он легче асбестовых труб и удобнее при сборке колонны.

Однако материал и толщину стенок необходимо выбирать с учётом глубины скважины, давления грунта и технологии бурения.

Соединение обсадных труб

Наиболее распространённым считается резьбовое соединение. Концы труб снабжаются наружной и внутренней резьбой, благодаря чему отдельные элементы последовательно собираются в единую колонну.

Также могут использоваться:

муфтовые соединения;
сварка;
комбинированные способы стыковки.

Длина отдельных труб обычно составляет от трёх до шести метров. Во время монтажа их опускают в ствол поочерёдно, присоединяя следующий элемент после погружения предыдущего.

Стыки обсадной колонны должны сохранять герметичность на протяжении всего срока эксплуатации источника.

Диаметр обсадной колонны

Внутренний размер труб выбирается с учётом габаритов погружного насоса. Оборудование должно свободно проходить внутри колонны и при необходимости извлекаться для ремонта или замены.

В исходной конструкции упоминаются следующие распространённые диаметры:

89 мм;
108 мм;
114 мм;
127 мм;
133 мм.

У разных производителей фактические размеры могут незначительно различаться.

При выборе необходимо учитывать не только внешний диаметр насоса, но также наличие кабеля, страховочного троса и напорной трубы.

Между корпусом насоса и стенками обсадки должен оставаться достаточный зазор.

Фильтр водяной скважины

Фильтрующее устройство размещается в нижней водоприёмной части. Оно пропускает воду и одновременно задерживает песок, ил и другие нерастворимые включения.

Правильно подобранный фильтр помогает:

уменьшить количество механических примесей;
защитить насос от абразивного износа;
снизить вероятность засорения трубопровода;
стабилизировать поступление воды;
продлить срок службы скважины.

Выбор конструкции зависит от состава водоносного слоя и размера содержащихся в нём частиц.

Гравийный фильтр

Простейший вариант представляет собой слой гравия, размещённый в нижней части скважины.

Гравий задерживает крупные загрязнения и частицы, поднимающиеся со дна. Однако такой слой не обеспечивает тонкую очистку.

Гравийный фильтр обычно используется как дополнительная защита, а не как единственный фильтрующий элемент.

Перфорированный фильтр

Перфорированный фильтр изготавливают из трубы, в стенках которой просверлены круглые отверстия.

Он применяется в водоносных горизонтах, сложенных галечными или известняковыми породами, где содержится относительно мало мелких частиц.

Отверстия пропускают воду, но удерживают крупные фрагменты породы, способные попасть внутрь колонны или повредить насос.

Щелевой фильтр

Щелевой вариант также выполняется на основе трубы, однако вместо круглых отверстий в её стенках делают длинные узкие прорези.

Через них вода свободно поступает внутрь, а значительная часть песка остаётся снаружи.

Такая конструкция часто применяется на пластиковых обсадных трубах.

Сетчатый фильтр

Если водозабор ведётся из песчаного слоя, работа насоса может приводить в движение большое количество мелких частиц. Для их задержания требуется фильтр с небольшими отверстиями.

Его основой служит перфорированная труба, обёрнутая мелкоячеистой сеткой.

Сетка может изготавливаться из:

нержавеющей стали;
пластика;
стеклоткани;
капрона;
других устойчивых к воде материалов.

Она должна сохранять прочность, не разрушаться от трения и не подвергаться коррозии.

Размер ячеек сетки подбирается с учётом состава и фракции песка в водоносном слое.

Проволочный фильтр

Проволочная конструкция похожа на сетчатую, но вместо готовой сетки на каркас наматывают проволоку клиновидного сечения.

Витки располагают плотными спиральными рядами, оставляя между ними зазоры для поступления воды.

Проволочный фильтр обычно стоит дороже сетчатого, но отличается повышенной прочностью и продолжительным сроком службы.

Длина фильтрующей части

Размер фильтра определяется характеристиками водоносного горизонта.

Чем больше в породе песка и мелких примесей, тем длиннее должна быть водоприёмная часть. В исходном материале в качестве среднего значения указана длина около двух метров.

Однако окончательный размер зависит от конкретной скважины и определяется во время проектирования или бурения.

Оголовок скважины

При использовании погружного насоса его опускают внутрь обсадной колонны и фиксируют на определённом расстоянии от дна.

Для герметизации верхней части трубы и крепления оборудования устанавливают оголовок.

Он может изготавливаться из:

стали;
чугуна;
пластика.

Оголовок подбирается под диаметр обсадной трубы.

Конструкция оголовка

Типовое устройство состоит из двух фланцев и уплотнительного резинового кольца, расположенного между ними.

В конструкции предусматриваются:

отверстие для напорной трубы;
ввод для электрического кабеля;
крепление для страховочного троса;
болтовые соединения;
уплотнительная прокладка.

Сначала на обсадную трубу надевается нижняя часть. Затем через уплотнительное кольцо к ней притягивается верхний фланец, на котором закреплён насос.

В исходном материале указано, что стальной оголовок способен удерживать оборудование массой до 500 кг, а пластиковый — до 250 кг.

Допустимая нагрузка зависит от конкретной модели и должна проверяться по характеристикам производителя.

Для чего необходим оголовок

Оголовок одновременно выполняет несколько функций:

закрывает устье;
защищает воду от поверхностных загрязнений;
удерживает погружной насос;
обеспечивает вывод напорной трубы;
позволяет провести электрический кабель;
упрощает обслуживание оборудования.

Герметичное закрытие устья также уменьшает вероятность попадания внутрь насекомых и посторонних предметов.

Скважинный адаптер

Если напорный трубопровод необходимо вывести через боковую стенку обсадной колонны, применяется специальный адаптер.

Он состоит из двух соединяемых частей. Одна устанавливается внутри скважины и присоединяется к подающей трубе, вторая закрепляется снаружи и соединяется с водопроводной магистралью.

Герметичность обеспечивается резиновыми уплотнителями.

Адаптер позволяет вывести воду в сторону дома без устройства трубопровода через верхний край обсадной колонны.

При круглогодичной эксплуатации точку подключения располагают ниже глубины промерзания грунта.

Если ввод окажется в промерзающей зоне, зимой вода в трубопроводе может замёрзнуть.

Бурение водяной скважины

Параметры источника зависят от количества потребителей, предполагаемого расхода воды, особенностей грунта и глубины залегания водоносного слоя.

Одна скважина может обслуживать отдельный дом или несколько зданий. Чем больше потребность в воде, тем выше требования к производительности источника и насосного оборудования.

Способ бурения выбирают с учётом:

состава грунта;
глубины;
диаметра ствола;
требуемой производительности;
возможности подъезда техники;
конструкции обсадной колонны.

Самостоятельно обычно удаётся пробурить только сравнительно неглубокую скважину на песок. Для устройства более глубокого источника требуется специальная техника и участие специалистов.

Монтаж обсадной колонны

После формирования ствола в него последовательно опускаются элементы будущей колонны.

Сначала устанавливается нижняя фильтрующая часть. Затем к ней присоединяется первая обсадная труба.

Когда её верхний край опускается до уровня земли, монтируют следующий элемент. Процесс повторяется, пока колонна не будет собрана по всей глубине.

После завершения монтажа проверяется герметичность соединений и выполняются дальнейшие работы по обустройству устья.

Обустройство скважины

Для нормальной работы насосного оборудования и защиты источника верхнюю часть скважины необходимо оборудовать.

В зависимости от выбранной схемы устанавливают:

оголовок;
адаптер;
кессон;
гидроаккумулятор;
автоматику;
запорную арматуру;
наружный трубопровод;
утепление.

Конкретный набор оборудования зависит от режима эксплуатации и места размещения насоса.

Что такое кессон

Кессон представляет собой заглублённую герметичную камеру, расположенную вокруг устья скважины.

Она защищает оборудование от:

промерзания;
осадков;
поверхностной воды;
загрязнений;
механических повреждений.

Камера оснащается утеплённой крышкой, герметичными стенками и дном.

Внутреннего пространства должно быть достаточно для размещения и обслуживания оборудования.

Какое оборудование устанавливают в кессоне

Внутри могут размещаться:

поверхностный центробежный насос;
гидроаккумулятор;
реле давления;
фильтры;
манометр;
запорные краны;
соединительные элементы;
автоматика управления.

От кессона в сторону дома прокладывается подземный водопровод.

Такая схема подходит для зданий с постоянным проживанием. Она позволяет защитить источник и водопроводную магистраль от зимнего промерзания.

Материалы для изготовления кессона

Кессон можно построить непосредственно на участке либо приобрести в готовом виде.

Самостоятельные конструкции изготавливают из:

бетонных колец;
монолитного железобетона;
кирпича и других подходящих материалов.

Готовые камеры чаще бывают металлическими или пластиковыми.

Независимо от материала кессон должен быть герметичным и устойчивым к давлению грунта и подземных вод.

Летняя эксплуатация скважины

Если источник используется только в тёплое время года, сложная заглублённая камера может не потребоваться.

Над устьем сооружают простое защитное укрытие, предохраняющее оборудование от дождя, пыли и случайных повреждений.

Перед наступлением холодов систему консервируют:

отключают насосное оборудование;
удаляют воду из наружных труб;
перекрывают подачу;
утепляют устье;
защищают элементы от осадков.

В трубопроводе, оставленном на зиму, не должна сохраняться вода, способная замёрзнуть и повредить систему.

Как работает водяная скважина

Подземная вода поступает из водоносного слоя через фильтрующую часть в обсадную колонну.

Насос забирает её из скважины и направляет по напорному трубопроводу в систему водоснабжения.

В зависимости от схемы вода может сначала поступать в гидроаккумулятор. Он создаёт запас, поддерживает давление и уменьшает количество включений насоса.

Автоматика контролирует работу оборудования. Когда давление в системе падает, насос запускается. После достижения установленного значения он отключается.

Далее вода поступает к точкам потребления:

кухонным смесителям;
сантехническим приборам;
водонагревателю;
стиральной машине;
поливочной системе;
другим потребителям.

Основные выводы

Водяная скважина представляет собой глубокий вертикальный канал, укреплённый обсадной колонной и доведённый до водоносного слоя.

В нижней части располагается фильтр, задерживающий песок и другие механические примеси. Сверху скважина закрывается оголовком либо оборудуется боковым выводом через адаптер.

Для подъёма воды применяется насос, а для автоматической подачи в дом — трубопровод, гидроаккумулятор и управляющее оборудование.

При круглогодичном использовании источник защищают от промерзания. Для этого трубопровод укладывают ниже соответствующей глубины, а устье размещают в утеплённом кессоне или обустраивают другим предусмотренным способом.

Стабильная работа автономного водоснабжения зависит от правильного выбора конструкции, качественного монтажа обсадных труб, фильтрации воды и защиты оборудования от внешних воздействий.