Виды водяных скважин: разновидности подземных источников воды и типы колодцев

Как выкопать котлован колодца своими руками

Прежде чем, приступить к копанию колодца, надо приготовить необходимое оборудование.

Для работы вам потребуется:

лопаты, лом, вёдра, насос для откачки воды, веревочная , цепь, подъёмное устройство (типа ручной тали), и, конечно, бетонные кольца.Для начала рассмотрим вариант копки колодца вручную с установкой бетонных колец. Начинаем копать яму, диаметр которой равен кольцу, глубиной около двух метров. Затем, установив кольцо, начинаем выбирать землю внутри кольца, при этом учитываем вязкость земли.

Если земля плотная, копаем под кольцом, если рыхлая, начинаем с середины окружности. В процессе копания кольцо опускается под собственным весом.Когда кольцо будет достаточно углублено, ставим на него следующее.

Весь процесс повторяется. При выполнении работы, нужно обязательно смотреть, чтобы кольца опускались равномерно, иначе может появиться не только перекос, но и зажатие, устранение таких проблем достаточно трудоёмко.

Швы между кольцами заделываем цементно-песчаным раствором, предварительно положив просмоленную пеньковую веревку, а сами кольца скрепляем между собой железными пластинами, прикрутив их болтами, используя специальные металлические проушины.

Глубина колодца обычно бывает около 10 метров, но эта величина может меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от рельефа участка.

Определяют глубину шахты по следующим параметрам:

увеличивается влажность грунта, пройден глиняный слой, понижается температура воздуха.

Если в колодце появилась вода, работа не прекращается, а вода откачивается при помощи . В случае если идёт быстрый набор воды, копание прекращаем. Теперь следует откачать воду и оставить колодец на 8-12 часов, затем откачку воды следует повторить и выбрать еще грунта, пока не увидим водоносные жилы.

Делаем глиняный замок.

Снаружи, окапываем наш колодец на глубину около метра, утрамбовываем глиной на уровне земли, а затем делаем отмостку.

Всё, копка колодца завершена.

Теперь устраиваем донный фильтр для очистки воды. Делается он так, на дно колодца укладываем мелкий и крупный щебень примерно по 20 сантиметров. Если почва на дне колодца очень вязкая, то сначала надо сделать из досок с отверстиями для воды, а затем сверху уложить донный фильтр.

Завершение работы

Завершаем работы установкой водоподъёмного механизма, или насоса. Закрываем колодец крышкой.

Оформление наземной части колодца, оголовка, каждый выбирает на свой вкус и финансовые возможности. Вариантов предлагается множество.

Также можно выкопать колодец без колец. Для устройства нам понадобится деревянный , рубленный в лапу.

Но этот способ более трудоёмкий и его выбирают любители экологического строительства.

Собственный источник воды на любимом дачном участке существенно повысит уровень комфорта. Избавит от необходимости ведрами носить воду для ухода за трепетно выращиваемыми растениями, для заполнения емкостей в бане или душевой.

Строительство водозаборного сооружения можно поручить бригаде рабочих, специализирующихся в этой сфере. Но лучше вырыть и обустроить колодец на даче своими руками, вложив в него минимум средств. Мы расскажем, как выбрать место для источника воды, как пробурить и обустроить выработку.

Любое предприятие требует от будущего исполнителя тщательной предварительной подготовки. Тем более столь трудоемкое как копка колодца.

Ошибки в планировании, распределение сил и рабочих этапов обязательно скажутся на результате. В лучшем случае строительство растянется на продолжительный, но никому не известный срок, в худшем – завершится устройством бесполезного тоннеля «в никуда».

Галерея изображений

Галерея изображений

Как правильно установить деревянный каркас под колодец

Для неглубоких скважин (до 6 м) с прочными стенками (без коллапса и набухания) и небольшим притоком воды последовательность операций является следующей: рытье скважины сразу на всю глубину, затем в нижней части шахты выставляются опорные рамы. В некоторых случаях в нижней части шахты размещены нарезанные бревна нужной длины (шпалы).

Если глубина скважины превышает 6 м, то удобнее монтировать каркас поочередно. Здесь последовательность работы такова: рытье колодца осуществляется на глину от 3 до 6 м, а после этого в него помещается каркас — 3 ряда сруба опускаются на землю, затем идет отступ примерно 25 см (выемку выполняют в середине бревенчатых стен, не касаясь углов).

Со всех сторон подкладываются небольшие клинья, затем выкапываются углы, в которые вкладываются уже бревна, которые и держат стенки колодца, пока вырывается яма нужной глубины. Так постепенно достигают дна колодца и укрепляют стенки его до конца.

В тех ситуациях, когда рытье ям под колодец осуществляется в рыхлых почвах, бывает, что бревна или шпалы не входят в скважину, а осыпающаяся земля не позволяет протолкнуть их глубже. Чтобы справиться с этим, следует осадить нужное бревно, ударив верхнее звено сруба.

Если этот метод оказывается неэффективным, попробуйте на верхнее звено положить еще одно, после этого весь колодец накрывается досками или сбитым из них щитом. А затем нужно будет поставить на данное сооружение какой-нибудь груз, чтобы он своим весом постепенно погружал сруб в яму.

Если и этот способ не помогает (такие случаи редко, но встречаются), необходимо увеличить нижнее звено этого сруба. Поэтому первое звено всегда лучше делать на полный размер скважины, не оставляя никаких зазоров. Благодаря своим габаритам оно несколько расширит отверстие и утрамбует рыхлую почву по бокам. Особенно подходящим это является для возведения колодцев для очень глубоких скважин.

Понятие и типология скважин

Скважиной принято считать, имеющую преимущественно цилиндрическую форму, выработку в земной коре, диаметр которой значительно меньше, чем её протяженность.

Термин протяженности употреблен не случайно, так как ствол скважины может быть пробурен не только отвесно вниз, но и с отклонением, как от вертикальной оси, так и в перпендикулярной ей плоскости. Возможность изменения направления движения бурового инструмента позволяет получить криволинейный профиль скважины, что актуально при большой глубине и необходимости наклонного бурения, например, когда устье шурфа находится на берегу моря, а забой удален на сотню метров и находится под поверхностью воды.

Основные виды скважин на воду

Типы скважин по профилю

В зависимости от количества плоскостей в которых искривлён, профиль скважины может быть:

• плоско-искривленным;
• пространственно-искривленным.

Различное устройство скважины с плоско-искривленным профилем, если этого требует геологический разрез, позволяет выделить разновидности таких выработок:

1. Тангенциальные шурфы, заканчивающиеся наклонным участком.
2. S-образные, имеющие на конце участок, угол между которым и вертикалью постепенно уменьшается.
3. J-образные, заканчивающиеся участком, постепенно отклоняющимся от вертикального направления в пользу увеличения угла.

Плоско-искривленный профиль скважины

Пространственно-искривленные проходки имеют значительно более сложную для описания геометрию и применяются в проходках на нефть и газ. Водозаборная скважина преимущественно выполняется прямолинейной, а отклонения допускаются только для обхода твердых каменистых включений, которые могут быть спрогнозированы на основании геологического разреза разведочной проходки.

Типы скважин по глубине

Наиболее распространенной является типология шурфов по глубине проходки, которая позволяет достичь определенного водоносного горизонта.

Первый водоносный горизонт или «верховодка», представляет собой отфильтрованные атмосферные осадки и грунтовые воды, скопившиеся перед верхним водонепроницаемым суглинистым слоем, расположенным на глубине до 25 метров в зависимости от региона. Глубина такого шурфа недостаточна для получения чистой питьевой воды, ввиду возможности попадания с поверхности удобрений, фекалий, продуктов гниения и прочих загрязнений. Как следствие, для получения питьевой воды используется забивная скважина, представляющая собой трубную колонну, собранную из толстостенных газовых труб и опущенную ударным способом до глубины в 8 – 10 метров, за счет конического наконечника.

Глубина скважины, достигающей второго водоносного горизонта, может достигать от 40 до 90 метров от плодородного слоя, в зависимости от расположения песчаной прослойки между первым и вторым суглинистыми слоями земной коры. Слой почвы, в котором располагается скважина на песок, являющаяся наиболее популярным гидротехническим сооружением для дачных хозяйств и загородных владений, обуславливает ее тривиальное название. Песчаная скважина обеспечивает расход воды в размере 0,8 – 1,2 куб. метра в час, позволяя наполнить стакан за 5 секунд. Производительность скважины на песок тем выше, чем больше ее глубина приближена ко второму водоупорному слою, аккумулирующему воду на своей поверхности. Когда призабойная зона песчаной проходки находится в водонепроницаемом слое, это гарантирует поступление воды исключительно через фильтрующий элемент, даже если дно эксплуатационной колонны не заглушено.

Выполнив геологический разрез земной коры до отметки в 200 метров, можно наблюдать, последовательно следующие за вторым водоупорным суглинистым слоем, глину и известняк, который при пористой структуре является высокопроизводительным источником питьевой воды. Скважина на известняк, пройденная до соответствующей отметки, называемая также артезианской, характеризуется повышенным давлением в призабойной зоне, обеспечивающим самопроизвольный подъем воды, вплоть до её фонтанирования на поверхности. Артезианская водозаборная скважина отличается свободой от взвешенных примесей и высокой чистотой воды, за исключением растворенных минеральных солей, и способна обеспечить расход от 3 до 10 куб. метров в час, чего может быть довольно для двух – трех дачных домов.

Сборка шахты из бетонных колец

Наиболее практичным с точки зрения времени обустройства и удобства эксплуатации является колодец из бетонных колец, которые могут иметь в поперечнике от 800 до 1500 мм, а в высоту от 300 до 900 мм. Устройство колодца, собранного из бетонных колец, предусматривает тщательную герметизацию стыков конструктивных элементов при помощи специальных гидроизолирующих смесей, путем заполнения и обмазывания с обеих сторон. Если глубина колодца не превышает 6 метров, то практикуется использование бетонных труб, имеющих диаметр 600 – 700 мм и длину 3 – 4 метра.

Жесткость устройства колодца для воды, собранного из бетонных труб достигается за счет обустройства наружной дощатой опалубки, защищающей конструкцию от сдвигающих воздействий слоев грунта, или приваркой к наружным закладным пластинам металлических отрезков арматуры или другого профиля.

Существующие категории скважин

Согласно предназначению скважины бывают следующих категорий:

1. Параметрические — позволяющие определить разрез вертикального слоя.
2. Поисковые — имеют маленький диаметр, определяют перспективность бурения.
3. Разведывательные — определяют потенциал полезных ископаемых.
4. Эксплуатационные — способные извлечь полезное ископаемое из земных недр.

Скважины для добычи воды относятся к эксплуатационным, и делятся на дополнительные виды:

• добывающие либо нагнетательные;
• специализированные для технической и питьевой воды, в том числе и поглощающие;
• для мониторинга и наблюдения за пластовым давлением;
• дублеры для выработки;
• оценочные при эксплуатации.

Каждая из них имеет свои особенности при бурении и во время использования.

Деревянный колодезный сруб

Одним из первых искусственных сооружений, ввиду доступности, дешевизне и простоте обработки материала, стал деревянный колодец, который несмотря на многообразие конструкционных материалов, выпускаемых предприятиями строительной индустрии, остается самым доступным, особенно если рядом с дачей или загородным домом есть лес. В качестве конструктивных элементов колодцев, изготавливаемых из дерева, могут применяться ошкуренные цельные бревна, брус, распущенный надвое кругляк или толстые доски. Окончательный выбор производится из соображений экономии и трудоемкости обработки и сборки сруба из того или иного материала, что в свою очередь обуславливается наличием подходящего инструмента и навыка у мастера, решившего соорудить водозабор.

Дерево издавна используется как материал для колодца

Размер конструктивных элементов подбирается в зависимости от того, какова глубина колодца, исходя из следующих соображений:

• диаметр бревен – 120 – 180 мм;
• толщина бруса, досок или распила – от 100 до 150 мм.

Породы древесины обладают различной твердостью и стойкостью к влаге, поэтому при комплектации рекомендуется принимать:

• для погруженной в воду нижней части – ольху, вяз или дуб;
• для надводной части, не подверженной контакту с водой – сосну.

Разведочная шахта

Этот тип скважины отличается меньшим диаметром, бурение обычно проводят самым быстрым и малозатратным вращательным методом, или шнековым (если глубина скважины менее 50м). Если шахта предполагается глубокой, используют колонковый метод. С помощью разведочной скважины проводятся следующие операции:

• производится замер глубины залегания водоносного горизонта
• берут пробы грунта из водоносного слоя для определения его водоемкости, уровня качества воды
• берут пробы грунта из водоупорного слоя, чтобы узнать степень его надежности, определить возможность проседания выработки или ее засыпания

Принцип лозоискательства

В этом разделе показан способ, который также применяется очень давно, правда, вызывает споры среди специалистов, а его эффективность вызывает сомнение. Однако чувствительный человек способен находить водные залежи таким методом.

В принципе, такая технология должна работать, но на участке много помех, которые снижают результативность (водоемы, ручьи, лужи, геологические возмущения в грунте, инженерные коммуникации, куски металла и т. д.). Необходимо отметить, что на участках, где нет случайных водных объемов, эффективность лозоискательства оценивается до 75% .

Поиск проводится следующим образом. Для проведения исследования можно использовать алюминиевую рамку или лозу. В первом случае 2 отрезка алюминиевой проволоки длиной 35-45 см загибаются под углом 90º, причем отогнутый конец составляет 12-16 см. Проволока вставляется в трубочки в виде тростника так, чтобы могла свободно поворачиваться.

Человек берет трубочки с проволокой в обе руки, направляя загнутые концы в разные стороны, и начинает движение по участку. При прохождении над подземным потоком проволочные рамки повернутся вовнутрь. Отмечается место, где произошло такое явление. Затем для проверки осуществляется движение перпендикулярно первому направлению. Если все повторится в том же месте, то это и есть нужная точка для копания колодца.

Второй метод предусматривает использование лозы. Срезается ветка, имеющая 2 ответвления, между которыми угол составляет порядка 145-155º, и хорошо просушивается. При поиске воды концы лозы берутся в разные руки так, чтобы ответвления оказались по центру и были направлены вверх. При прохождении над источником лоза повернется.

Границы подземных водных объектов

Водоносный горизонт – это насыщенный водою слой горных пород, в котором она может находиться в трещинах, пустотах или порах. В той или иной мере, данный слой находится между плохо пропускающими воду горными породами. Они и представляют собой границы подземных водных объектов.

Система водоносных горизонтов образует бассейн подземных вод. Под месторождением последних подразумевают участок водоносного горизонта, где возможна экономически оправданная добыча. Места выхода подземных вод – это различные родники, карстовые полости, участки переувлажнённого грунта, где наблюдается просачивание воды, а так же гейзеры. Все они могут быть как наземными, так и подземными.

В пределах границы подземных водных объектов названные месторождения используются для питьевого водоснабжения, орошения сельхозугодий, лечения и даже для получения энергии (геотермальные источники).

Глубинные артезианские водонесущие пласты

Иметь на даче артезианскую скважину – мечта любого хозяина. Нужно заметить – мечта трудноисполнимая. В соответствии с требованиями закона о недрах такой водозабор подлежит обязательному лицензированию, а санитарно – охранная зона скважины составляет не менее 30 метров от нее в любую сторону. Таким образом, зона отчуждения составит порядка 40 соток, причем на этой территории запрещены любые виды хозяйственной деятельности. Продадут ли вам эту землю – большой вопрос и сколько она будет стоить? Хотя места в России много.

Возможен выбор при решении задачи – бурить коллективный артезианский водозабор на небольшой поселок, тогда расходы не покажутся избыточными.

Глубина скважины на воду в этом случае может колебаться от 70 до 200 метров, бурить на такие горизонты залегания – вполне обычная практика. Качество живительной влаги из таких скважин, как правило, получается очень высоким, она прозрачна и вкусна, что не удивительно при такой толщине фильтрующего слоя. Информацию о значимости и качестве воды в пласте может дать гидрогеологическая карта района.

Отдельно стоит упомянуть гравийный водоносный слой. Бурить в такой среде очень сложно, самым производительным является процесс при промывке. Но если применяются глинистые смеси, засорение скважины очень значительно и потребует длительной раскачки, даже если вода окажется подпертой внутренним давлением в пласте. Качественно вскрытый пласт дает хороший дебет и вкусную воду.

Плюсы и минусы

Глубина мокрых колодцев зависит от их назначения.

Мокрый колодец в системе автономного водоснабжения участка обладает следующими преимуществами:

• небольшие расходы на устройство сооружения, включая стоимость монтажных работ и насоса для подачи воды;
• простота монтажа, который не предполагает использования дорогостоящего оборудования — спецтехники или бура;
• универсальность (такие конструкции можно соорудить на любом участке, они работают независимо от условий, даже там, где отсутствует электроснабжение);
• большой срок эксплуатации (если все работы выполнены правильно, за дренажным колодцем обеспечен надлежащий уход, то он прослужит 30-50 лет).

Но такие системы не лишены и недостатков:

• высока вероятность, что вода будет загрязнена канализационными стоками или остатками удобрений с участка;
• нуждаются в непрерывной эксплуатации (если ими не пользоваться 2 года, то произойдет сильное заиливание, появится плесень);
• плохая проходимость (в среднем за 1 час из такого колодца получают до 250 л воды).

Конструктивные виды скважин

Различная конструкция скважины позволяет выделить следующие виды:

• одноколонная;
• двухколонная.

Одноколонное устройство скважины подразумевает единственную колонну из труб, опускаемую в шурф и выполняющую одну или несколько функций. Песчаная скважина со стенками, осыпающимися при операциях спуска/подъема бурильной штанги с закрепленным на конце инструментом, требует укрепления, в качестве которого выступает обсадная труба, совмещающая функцию эксплуатационной колонны. Когда ствол скважины достаточно прочен или выполняется бурильной установкой с промывкой буровым раствором, не требующей многократных спусков и подъемов инструмента для его освобождения от породы, укрепление не требуется, и эксплуатационная колонная устанавливается с зазором от стенок, который заполняется гравием, выступающим в качестве предварительного фильтра. Устройство скважины-иглы также подразумевает одну трубную сборку, поэтому её следует отнести к одноколонным.

Конструкция скважины, состоящая из обсадной и эксплуатационной труб, являясь гораздо более дорогой гарантирует длительный срок эксплуатации, возможность устройства предварительного гравийного фильтра и ремонтопригодность внутренней обечайки, которая без ущерба для прочности конструкции может быть выполнена из труб ПВХ, вне зависимости от глубины укладки. То есть, даже скважина на известняк может иметь полимерную внутреннюю трубу, гарантирующую отсутствие растворенного железа в воде и неограниченный период использования.

Конструктивные виды скважин очевидно должны быть дополнены разновидностями исходя из наличия и формы гравийного фильтра в разрезе. Строение предварительной очистки воды в шурфе может быть в виде следующих гравийных засыпок:

• между грунтом и эксплуатационной колонной при заглушенном дне;
• между обсадной и эксплуатационной колоннами при заглушенном дне;
• призабойной зоны при возможности притока через низ эксплуатационной трубы.

Из рассмотренных конструктивных видов, обустройства предварительного фильтра требует скважина на песок и абиссинский колодец при выборе двухколонной схемы.

Какие считаются самыми ценными?

Наиболее ценными считаются воды, располагающиеся максимально глубоко и пригодные для питья, добыча которых связана со значительными трудностями.

Их ценность заключается в:

• минимальном содержании органики;
• отсутствии патогенной микрофлоры, канцерогенных и токсичных соединений;
• природном обогащении полезными минералами и микроэлементами.

Питьевая артезианская вода – это результат естественной длительной фильтрации дождевых или талых вод, пытающихся просочиться через плохо пропускающие их горные породы. Она скапливается в 60-70 м ниже уровня почвы.

Высокоминерализированные «рассолы» – это древняя морская H2O, попавшая под землю при сдвигах тектонических плит.

Грунтовые воды

Под поверхностью земли существует так называемый водоносный горизонт, расположен он на первом слое. Грунтовые – это гравитационные воды, которые находятся именно в этом слое. Грунтовая вода может находиться как в порах пород, так и в рыхлых породах. Также они могут находиться в трещинах хорошо сцементированных пород. Грунтовые воды залегают не глубоко, в связи с чем их уровень подвержен значительным сезонным колебаниям. Из-за своего расположения данный вид воды более других подвержен загрязнению.

На появление и режим грунтовых вод главное влияние имеют метеорологические условия. К ним относятся:

• испарения;
• атмосферное давление;
• температура;
• атмосферные осадки.

Также на режим таких вод имеет влияние хозяйственная деятельность (добыча полезных ископаемых, откачка воды, строительство гидравлических сооружений) и гидравлические условия.

Эта категория вод считается относительно легкодоступной, что дает возможность активно использовать их для водоснабжения населенных пунктов, промышленности. Чтобы добывать грунтовые воды и использовать их в хозяйственной деятельности, бурят скважины и роют колодцы.

Качество грунтовых вод может быть разным. К основным их характеристикам относятся:

• жесткость
• минерализация

Интенсивность инфильтрации и подземного стока зависит от влажности климата. Чем выше влажность, тем активнее происходят эти процессы. Надо отметить, что грунтовые воды могут быть достаточно агрессивными. Воды с высокой кислотностью оказывают разрушающее влияние на бетон, другие стройматериалы. Поэтому перед строительством различных сооружений обязательно проводится исследование грунтовой воды на агрессивность.