Что такое артезианская скважина, какова ее глубина, плюсы и минусы

Содержание

Способы получать питьевую воду

В зависимости от особенностей геологии региона, плотности населения, удаленности от цивилизации и прочих факторов, различают несколько основных способов получать воду из недр земли:

Неглубокая скважина (как правило до 30 м). Вода добывается из песчаных водоносных горизонтов.
Артезианская скважина. Известняковые водоносные горизонты, глубиной от 50 м.

Неглубокая скважина

Её глубина нечасто превышает 30 м. Добывать воду неглубокого залегания достаточно просто. Вам не понадобится проходить разрешительную процедуру, а стоимость бурения достаточно низкая. На первый взгляд может показаться, что получать воду на небольших глубинах выгодно с любой точки зрения, но это не совсем так. Целый ряд недостатков может изрядно подпортить вам быт и усложнить ведение хозяйства.

Песчаные горизонты сильно подвержены внешним факторам, что ставит под сомнение целесообразность бурения на небольшие глубины. Добывая воду на глубине до 30 м, высока вероятность попадания в воду отходов близлежащих промышленных предприятий, что в лучшем случае может испортить вкус воды. Не стоит забывать о климатическом и погодном факторе. Засушливый сезон вполне может способствовать истощению водоносного горизонта.

Артезианская скважина

При глубине от нескольких десятков до сотен метров, вода добывается из известняковых горизонтов. Глубина залегания известняка достаточно большая и начинается в среднем на уровне 50 м. Это усложняет техническую сторону вопроса. Выполнить бурение будет сложнее, дольше и дороже. Данные факторы часто отпугивают хозяев частных участков.

Высокая цена, необходимость получения лицензии и сложность процедуры кажутся непосильной задачей. Однако познакомившись с вопросом ближе, все становится не так страшно. Выгода от пользования артезианской скважины в разы превосходит аргументы против её бурения.

Какое оборудование нужно для обустройства конструкции ↑

Для обустройства артезианской скважины своими руками понадобятся:

водоподъемное оборудование;
оголовок;
гидробак;
дополнительное оборудование для контроля давления, уровня, расхода воды;
защита от промерзания: приямок, кессон или адаптер.

При покупке погружного насоса важно правильно рассчитать необходимую мощность. Модель подбирают по производительности и диаметру. На этом оборудовании нельзя экономить, т.к

от него зависит работоспособность всей системы водоснабжения участка

На этом оборудовании нельзя экономить, т.к. от него зависит работоспособность всей системы водоснабжения участка.

Наилучший вариант – модель в высокопрочном герметичном корпусе, оснащенная датчиками, фильтрующими узлами, автоматикой. Что касается торговых марок, то особого внимания заслуживает водоподъемное оборудование Grundfos.

Обычно погружной насос устанавливают на высоте примерно 1-1.5 м от дна гидротехнического сооружения, однако в артезианской скважине он может быть расположен гораздо выше, т.к. напорные воды поднимаются над горизонтом.

Рассчитывать глубину погружения для артезианского источника следует исходя из показателей статического и динамического уровней воды.

Чтобы сохранить артезианскую воду кристально чистой, эксплуатационную трубу необходимо защитить от попадания мусора, поверхностных вод и других неблагоприятных факторов окружающей среды. Этот элемент конструкции используют для надежного крепления троса погружного насоса.

Оголовок состоит из крышки, фиксаторов, карабина, фланца и уплотнителя. Модели промышленного производства не нужно приваривать к обсадной трубе, их крепят с помощью болтов, которые прижимают крышку к уплотнителю, обеспечивая таким образом полную герметизацию устья скважины. Особенности монтажа самодельных оголовков зависят от конструкции устройств.

Гидроаккумулятор – важный узел автономной системы водоснабжения. Он необходим для обеспечения нормальной работы водопровода, защиты насоса от постоянного включения-выключения и предотвращения гидроударов. Аккумулятор представляет собой бак для воды, дополнительно оснащенный датчиками давления и автоматикой.

Когда включается насос, вода сначала поступает в бак, а из него подается на точки водоразбора. Уровни воды, при которых включается и выключается насос, можно регулировать с помощью датчиков давления. В продаже есть гидробаки вместительностью от 10 и до 1000 л. Каждый владелец скважины может выбрать модель, которая лучше всего подойдет для его системы.

Скважину нужно защитить от промерзания. Для этих целей можно сделать приямок, установить кессон, адаптер. Традиционный вариант – приямок. Он представляет собой небольшой котлован, стенки которого укреплены с помощью бетона или кирпичной кладки. Сверху конструкцию закрывают тяжелой крышкой с люком. В приямке нежелательно устанавливать какое-либо оборудование, т.к. даже при хорошей гидроизоляции стенки все равно пропускают влагу, конструкция не герметична.

Более современный и технологичный аналог приямка – кессон. Эту конструкцию лучше приобрести в специализированном магазине. Кессоны промышленного производства заранее рассчитаны на размещение в них всего необходимого оборудования. Пластиковые модели хорошо утеплены и герметичны. Металлические кессоны часто нуждаются в дополнительном утеплении.

Для однотрубной артезианской скважины подойдет вариант обустройства с помощью pitless-адаптера. В этом случае функцию защитного сооружения выполняет сама обсадная труба. Адаптер можно устанавливать только в том случае, если колонна выполнена из металла. С эксплуатацией пластиковой трубы бывают серьезные трудности, а срок службы конструкции может оказаться недолгим.

Технология, способы и виды бурения скважин.

Бурение есть технологический процесс, направленный на получение отверстия в земных недрах, или, как говорят буровики, скважины. В отличие от любого отверстия скважина имеет весьма малую величину соотношения диаметра и глубины. Сооружение скважины достигается множеством способов, отсюда – богатый выбор различных видов бурения. Скважины применяют при проведении взрывных и строительных работ, при разведке минеральных запасов земной коры, добыче некоторых полезных ископаемых, в первую очередь таких, как газ, вода, нефть, соляные рассолы и т. п. Технология бурения: на забое скважины при бурении находится шарошка, соединенная с бурильными трубами. В верхней части скважины на поверхности земли, иными словами на устье, бурильные трубы зажимаются в специальном механизме для передачи им и шарошке вращения. Этот механизм называется ротором, а в некоторых бурильных станках – вращателем. Способ бурения, при котором бурильные трубы вращаются ротором, называется роторным. Бурение скважин на воду осуществляют одним из следующих способов: • вращательным, с прямой или обратной циркуляцией промывочной жидкости (технической водой или глинистым раствором). Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней твердости на любых глубинах примерно в три раза выше по сравнению с ударно-канатным. Наиболее выгодно применение вращательного способа при бурении скважин глубиной более 200 м. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная. При прямой промывке промывочная жидкость подается к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважин поднимается на поверхность. При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность. • ударно-канатный способ применяют при сооружении скважин в районах с недостаточно изученной геологией, вскрытии мало или безнапорных водоносных горизонтов, производстве работ в районах, где трудно организовать водоснабжение для промывки скважин, при сооружении скважин глубиной до 150 м, а также скважин большого диаметра (до 900 мм). • гидродинамический способ применяют при вскрытии водоносных горизонтов, сложенных несцементированными песками. При этом способе разрушение и удаление пород с забоя осуществляется под действием струи воды, выходящей с большой скоростью через одно или несколько отверстий в гидравлической насадке фильтровой трубы. • шнековым. Шнековое — вращательное бурение,

при котором разрушенная порода доставляется из скважины на поверхность шнеком. Разрушение породы на забое при шнековом бурении происходит путём резания и разрыхления горных пород лопастным буровым долотом. Частицы породы, отрываемые от забоя вращающимся долотом, попадают на винтовую поверхность шнековой колонны, выполняющей функцию шнекового транспортера. При увеличении числа оборотов шнека под действием центробежных сил они, прижимаясь к стенкам скважины, непрерывно поднимаются по лопастям шнековой колонны и выбрасываются через устье скважины на поверхность.

Преимущества шнекового бурения: – эффективная работа долота без промывки или продувки; – хорошая очистка забоя, выполняется удаление разрушенной породы и ее транспортирование по скважине за счет вращения колонны; – высокая скорость бурения; — одновременно с бурением укрепляются стенки скважины, которые удерживают породу и предотвращают ее обрушение, создается эффект своеобразного оштукатуривания; — в отличие от роторного способа бурения грунта, шнековое бурение позволяет без проблем сделать проход в породах глубиной до пятидесяти и более метров, поэтому он является идеальным для бурения скважин, предназначенных для подачи питьевой воды; — шнековый способ бурения отличается намного большей производительностью, чем другие известные способы бурения скважин для воды. На сегодняшний день шнековый вид бурения является наиболее часто применяемым способом бурения скважин для питьевой воды – его используют все, кто занимается профессиональным бурением скважин, несмотря на своеобразные специфические особенности рабочего процесса. Этому способствует то, что в процессе шнекового бурения разрушенная порода полностью удаляется из полости скважины. Специалисты всего мира отмечают постоянный интерес к данному способу бурения и прогнозируют хорошие перспективы его развития.

Все механизмы буровых установок смонтированы на специализированных автомашинах. Специалисты нашей компании имеют профильное образование, а стаж отдельных сотрудников составляет более 25 лет.

Артезианская скважина: схема устройства ↑

Существует несколько видов конструкций водозаборов. Самые распространенные среди них:

однотрубная;
двухтрубная;
телескопическая;
с кондуктором.

Выбор схемы устройства артезианской скважины зависит от нескольких факторов:

уровня залегания пласта;
требуемой производительности;
особенностей труб обсадной конструкции;
типа водоподъемного оборудования.

Это самый простой тип обустройства водозабора. В пробуренный шурф устанавливают одну трубу, которая используется как обсадная и эксплуатационная одновременно. Ее диаметр обычно составляет 133 или 159 мм.

Такую конструкцию можно выбрать только в тех случаях, когда сооружение строится на известняковом грунте без песка и глины. В скважинах этого типа уровень воды достаточно высок, поэтому насос можно установить на глубине 2/3 трубы.

Однотрубная конструкция – самая выгодная, однако для ее обустройства нужны практически идеальные геологические условия, что бывает редко.

Двухтрубную систему обустраивают на известняковых грунтах, где есть слои глины. В качестве обсадки устанавливают конструкцию большого диаметра – 159 или 133 мм. Она защищает эксплуатационную трубу от давления при движении грунтов.

Эксплуатационной колонной служит труба меньшего сечения – 133 или 117 мм. Ее устанавливают до водоносного горизонта, а если грунт неустойчивый – то до дна. Она может быть металлической или пластиковой. Выбор материала зависит от геологических условий местности и личных предпочтений владельца.

Такая технология устройства артезианской скважины применяется либо на слишком плотных грунтах, либо на сыпучих, склонных к обрушению. Конструкция состоит из труб, каждая из которых по диаметру меньше предыдущей.

Первая выполняет функцию обсадной. Вторую тоже используют как обсадную и ставят до слоя известняковой породы. Третья – эксплуатационная. Она наименьшего диаметра и, если предыдущие две обычно выполнены из металла, то эта может быть пластиковой. Устанавливают ее до водоносного пласта.

Это хороший вариант для грунтов с плывунами. Кондуктор представляет собой отдельную широкую трубу, задача которой – отсечь плывун. Труба предотвращает разрушение эксплуатационной колонны, защищая ее от избыточного давления, и может совмещаться с конструкцией кессона

Монтаж кондуктора – дорогостоящее мероприятие, и далеко не всегда в нем есть необходимость. Чтобы определить, насколько он уместен для конкретной скважины, нужны серьезные исследования. Их проводят профессионалы со специальным оборудованием.

Технология бурения артезианской скважины на воду

При заказе бурения артезианской скважины желательно проконтролировать весь процесс бурения от начала до конца, чтобы понимать, что делают бурильщики, и не мухлюют ли они, упрощая себе работу. Данная статья призвана дать понять владельцу земельного участка технологию бурения артезианских скважин на воду (на известняк), чтобы правильно принять работу у буровиков и не потратить деньги впустую.

Технология бурения артезианской скважины на воду включает 3 этапа:

Разрушение породы.
Удаление породы из скважины.
Обустройство стенок скважины обсадными трубами.

Для бурения скважин используются передвижные буровые установки на базе грузовых автомобилей МАЗ, ЗИЛ и КамАЗ (импортные буровые установки базируются еще и на гусеничных машинах для труднопроходимой местности). Способ бурения называется роторным, поскольку для вращения долот используется ротор на буровой установке.

В качестве бурильного инструмента используется шарошечное долото разных диаметров. Транспортировка пробуренных пород н поверхность осуществляется с помощью специального раствора, поступающего в скважину через буровую штангу.

Верхние породы бурятся крупным долотом (неизвестно, придется использовать одну, две или даже три трубы для обсадки артезианской скважины, а чтобы поместить их одну в другую, нужен больший диаметр бурения, поэтому сначала бурят большим долотом).

В процессе вынимания пород грунта буровик должен фиксировать изменения породы в буровой журнал.

При прохождении неустойчивых пород для промывания скважины применяют глинистый раствор. Если бурение начинается сразу с глинистых слоев, то раствор сам по себе получится глинистым. Чтобы сделать глинистый раствор искусственно, используют бентонитовую глину (иногда с небольшим добавлением цемента).

Когда бур дойдет до твердого известняка, бурение на время прекращают и оборудуют скважину обсадной трубой наибольшего диаметра для защиты от осыпания стенок скважины и проникновения внутрь поверхностных вод из вышележащих слоев грунта.

В зависимости от типов грунта может использоваться до трех обсадных труб для обустройства артезианской скважины (например, если в твердой породе известняка присутствуют глинистые жилы). Конструкцию из трех обсадных труб называют телескопической.

После обсаживания скважины до известняка в обсадной трубе известняк бурится долотом меньшего диаметра (в этом процессе известняк промывается чистой водой, чтобы грязный раствор не попал в чистый водоносный слой по завершении бурения). Затем в пробуренное отверстие опускается эксплуатационная перфорированная труба. Трубы промываются до появления чистой воды.

Очень важным моментом при бурении артезианской скважины является изоляция нижних чистых слоев воды от верхних. Для качественной изоляции применяется материал компактонит. Это гранулы сухой глины, которые при встрече с влажной средой разбухают в несколько раз, препятствуя проникновению влаги в скважину. Данный способ изоляции обоснованно дороже остальных. Перед заказом бурения обязательно уточните, какую изоляцию использует буровая фирма.

По завершении всех работ по бурению артезианской скважины буровики делают все необходимые замеры и проверяют скважину. Затем владельцу выдается паспорт, в котором указана глубина скважины, дебет, высота уровня воды и другие характеристики .

Трубы для артезианской скважины

Для артезианских скважин в качестве обсадных, как правило, используются стальные трубы, но сейчас становятся популярными и металлопластиковые трубы. Для соединения труб раньше использовали сварку, но она зарекомендовала себя как рискованный способ соединения. Поэтому сейчас производятся трубы с резьбовыми соединениями. В качестве эксплуатационных применяются трубы из пластика и его видов, а также стальные.

Какая глубина у артезианской скважины

Глубина артезианских скважин может быть самой различной, и зависит, прежде всего, от характера и геологического строения горных пород, составляющих подземные пласты. Главное условие здесь – наличие верхней водоупорной прослойки, полностью изолирующей глубинные водоносные слои от проникновения верхних грунтовых вод. Они, как правило, загрязнены различными механическими взвесями, а также химическими элементами, попадающими в почву в виде канализационных стоков, с осадками и атмосферными выбросами.

Основные преимущества

Использование артезианских источников имеет целый ряд преимуществ перед применением поверхностных грунтовых вод:

Чистота водоносного источника. Не загрязнённость его различными механическими и химическими примесями, в избытке содержащимися в верхних слоях почвы.
Большой дебит водозаборной скважины. Это достигается благодаря значительному количеству подземных вод, содержащихся между двумя водонепроницаемыми горизонтами. Также немаловажную роль играет и значительное давление, под которым находится водоносный слой. В большинстве случаев, при бурении скважины, происходит самоизлияние воды на поверхность.
Длительность эксплуатации. Благодаря большому объёму подземных источников, даже при высоких показателях расхода, они очень долго не истощаются. А при регулярном использовании, без допущения застаивания скважины, она может прослужить до 50 и более лет.

Минусов у подобного источника водоснабжения всего два:

Большие глубины залегания, что повышает стоимость бурения.
Необходимость официальной регистрации источника водоснабжения с вытекающими отсюда необходимостью получать разрешение на бурение, и уплачивать налоги за пользование государственными недрами.

Как узнать глубину залегания артезианских вод

Благодаря вышеперечисленным преимуществам, многие владельцы загородных домов или дачных участков желали бы обустроить на своей приусадебной территории артезианский источник. В связи с этим, возникает вопрос: на какой глубине залегает водоносный слой? Вопрос этот далеко не праздный, если учесть два фактора:

Стоимость бурения за каждый пройденный метр. Обустроить же такую скважину своими силами, без привлечения специальной бурильной техники, не представляется возможным.
Большой разброс возможных показателей залегания водоносных пластов, достигающий подчас сотен метров. Как уже упоминалось, в Подмосковье минимальный уровень нахождения артезианского бассейна может составлять 40 метров, а максимальный – превышать 200 метров.

Попытаться узнать более или менее точную величину залегания глубинных вод в районе нахождения земельного участка, можно несколькими способами:

Обратиться к соседям по дачному или коттеджному посёлку. Вполне вероятно, что кто-то из них уже пробурил глубинную скважину, и сможет вас сориентировать относительно залегания водоносного горизонта.
Навести справки у специалистов компаний, занимающихся бурением скважин в данном районе. В таких организациях обычно имеются карты-схемы, на которых обозначена глубина водоносных пластов в местах их обычной работы.
Попытаться найти карту залегания глубинных вод в вашем районе самостоятельно. Сделать это можно через интернет, либо изучив специальную геологическую литературу.
Обратиться в территориальное управление геологической разведки, с просьбой предоставить необходимые вам сведения.

Установив сколько метров составляет глубина водного горизонта, можно рассчитать и сметную стоимость буровых работ.

Технология проведения работ

До начала строительных работ необходимо взять разрешение и подготовить необходимые документы:

Бумаги, подтверждающие право собственности, и планы земельного участка. Среди них должны быть ситуационный, кадастровый и генеральный.
Производится расчет потребления воды. Расчет необходимо согласовывать с комитетом по водным ресурсам.
Чтобы обустроить санитарную зону в месте строительства скважины, получают согласие Роспотребнадзора.
На выполнение проектной работы обязательно нужно получить разрешение. Этими вопросами занимается Центр государственного мониторинга состояния недр.

Следующий этап — заключение договора с проектной организацией. Когда работы по строительству и монтажу колодца будут окончены, АС необходимо поставить на учет.

Этапы работ

Строительные работы по обустройству артезианского источника можно разделить на несколько этапов:

Определение глубины залегания водоносного слоя.
Поиск и подготовка участка для строительства.
Доставка строительного и бурильного оборудования на площадку.
Работы по разрыхлению грунта и его извлечению.
Монтаж труб.
Установка насосного оборудования.
Соединение водопроводной магистрали и оборудования.

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:

Шнековое. Этот метод лучше всего подходит при устройстве колодца на легких песчаных грунтах. В этом случае главным рабочим инструментом является шнек — ось, оснащенная сплошной винтовой поверхностью. Преимуществами такой технологии можно назвать скорость проведения работ и относительно низкая стоимость. Однако использовать шнековое бурение можно только для устройства неглубоких источников. Если артезианский водоносный слой расположен глубоко, то стоит выбрать другую технологию.
Роторное. Процесс происходит с помощью бурового долота. В отличие от шнека этот инструмент обладает повышенной прочностью и справляется не только с рыхлыми почвами, но и с любыми твердыми породами, например с валунами. Недостаток состоит в более высокой стоимости выполнения работ.

Проведение бурения

Бурильные работы проводят в несколько этапов:

На участке размещают оборудование для бурения.
Выполняют рыхление породы согласно выбранной технологии.
Из скважины извлекают шлам — грунт, который образовался в ходе работы спецоборудования.
Вводится обсадная труба (или несколько труб в зависимости от того, какая схема конструкции была выбрана).
Выполняют сборку оборудования для артезианской скважины.

Обустройство скважины

Бурением работы по установке колодца не ограничивают — не менее важно правильно провести обустройство АС и ее запуск. Эти работы выполняют поэтапно:

Устанавливают кессон. Он может быть изготовлен из стали, бетона или пластика.
Проводят монтаж погружного насоса.
Выполняется наладка электропроводки и дополнительного оборудования.
Устанавливают гидроаккумулятор насоса и автоматический блок.
Точки водозабора и источник соединяют трубопроводом.
Выполняют декоративное оформление.

Виды бурения

В зависимости от состава почвы и уровня залегания водозабора, используют разные технологии.

Глинистые почвы

Используется змеевик при минимальном количестве гальки и гравия в почве, преимущественно в суглинке и глинистой почве. В его конструкцию входит головка, штанга и спиральный виток, внизу которого располагается лезвие. Оно постепенно срезает породу и углубляется в почву.

Твердые породы

В таких условиях применяется бур-долото. Его следует делать из крепких сортов стали. Бывают двутавровое, крестовое и зубильное, угол заострения некоторых имеет 90 градусов. Пройти валун небольшого размера можно пирамидальным долотом, оно его дробит или сдвигает.

Песчаный грунт

В условиях мягкой и устойчивой почвы используется бур-ложка.

Представляет он собой стальной цилиндр. Вверху имеется резьба для стыковки со штангой. В нижней части имеется режущая кромка. В цилиндре находится специальный прорез, внутрь него попадает почва, которая извлекается наружу.

Поднятие грунта на поверхность

Используют желонку, состоящую из стальной трубы, режущего башмака и клапана. Под своим весом желонка падает вниз, врезается в почву. Клапан открывается, и внутрь трубы входит почва. При поднятии желонки клапан закрывается.

Для чего используют артезианские сооружения

Схема артезианской скважины

На сегодняшний день давно перестало было роскошью артезианская скважина на участке.

Она может использоваться:

Для личных нужд.
Для обеспечения системы тройного и более водоснабжения из скважины.

Также широко используют артезианские скважины в промышленных целях:

Они применяется для производства минеральной воды.
Сама вода перед тем, как попасть на прилавок проходит несколько уровней фильтрации.
В некоторых случаях вода газируется и тем самым в ней сохраняются все полезные бактерии и микроорганизмы.
Применяют артезианскую скважину для орошения большой площади теплиц и парников.
Именно этого источника с большим давлением хватит, чтобы обеспечить полив довольно значительной площади.