Подземные воды по своему качественному составу больше соответствуют требованиям, предъявляемым к источникам питьевого водоснабжения. Они лучше защищены от внешних загрязнений и более равномерно, чем поверхностные воды, распределены по территории суши. Артезианские воды свободны от таких загрязнений как нитраты и нитриты, тяжелые металлы и бактериальные загрязнения.
Наиболее оптимальный способ водоснабжения частного дома - это артезианская скважина. Конструкция скважины зависит от гидрогеологических условий, способа бурения, требований санитарной защиты и эксплуатации. К конструктивным элементам относятся: оголовок, кондуктор, техническая и эксплуатационная колонны труб, цементная защита (затрубная, подбашмачная), отстойник, фильтр, надфильтровая колонна и сальник.
Скважина характеризуется различными сочетаниями обсадных труб, которые служат для крепления ее стенок и гидроизоляции отдельных водоносных пластов. Начальный и конечный диаметры труб определяются глубиною скважины; эксплуатационный (рабочий) диаметр должен соответствовать диаметру намечаемого водоподъемника, а конечный — водопропускной способностью фильтра. Глубина спуска обсадных колонн, количество их и диаметр зависят от способов бурения скважины, необходимости изоляции водоносных горизонтов и цементирования затрубных и межтрубных пространств.
В рыхлых и неустойчивых, скальных и полускальных породах ствол скважины от водоприемной части до устья закрепляют обсадными трубами; в пределах водоносного горизонта устанавливают фильтровую колонну, состоящую из фильтрующей (рабочей) части, надфильтровой трубы и отстойника. Фильтр устраивают как впотай, так и с выводом трубы до устья скважины.
|
 |
Статьи по теме: |
|
| |
 |
В сложных гидрогеологических условиях, когда необходимо надежно перекрыть вышележащие неэксплуатируемые водоносные горизонты или предупредить прорыв высоконапорных вод по затрубному пространству, устанавливают дополнительные обсадные трубы. От загрязнения с поверхности и проникновения воды из неиспользуемого водоносного горизонта скважины защищают подбашмачной цементацией (затрубная цементация способом подачи цементного раствора под башмак), затрубной цементацией с доведением цементного раствора до отметок, предусмотренных проектом, закреплением устья скважины двумя колоннами труб (кондуктором и рабочей) или одной колонной с затрубной цементацией до устья (последние два способа — для защиты от поверхностных вод). Конструкцию скважины выбирают из расчета требуемого дебита воды при минимальном динамическом уровне.
Диаметр эксплуатационной колонны выбирают достаточным для оборудования скважины насосом с подачей, соответствующей расчетному расходу воды. Качество воды, получаемой из скважины, должно соответствовать составу воды выбранного водоносного горизонта. В водоприемную часть скважины не должны проникать глинистые и песчаные частицы из окружающих пород, при использовании подземных вод трещиноватых скальных пород стенки бесфильтровой части скважины должны быть устойчивы. Конструкция скважины должна быть несложной, удобной в эксплуатации, допускать проведение работ по ремонту и восстановлению дебита. Скважину закрепляют наименьшим количеством колонн обсадных труб.
Стальные трубы для скважин
Стальные бесшовные трубы н муфты к ним выпускаются согласно ГОСТ 632—80 с короткой и удлиненной треугольной резьбой, с трапецеидальной резьбой (ОТТМ) и с высокогерметичным соединением (ОТТГ). Стандартная длина труб —9,5—13 м. Для труб и муфт с треугольной резьбой шаг резьбы составляет 3,175, для соединений с трапецеидальной резьбой —5,08 мм. По точности и качеству изготовления предусматривается два исполнения труб —А и Б. К трубам исполнения Б предъявляются более высокие требования по точности, для их изготовления используются стали групп прочности К, Е, Л, М, Р, Т. Условное обозначение труб включает тип соединения (кроме труб с короткой треугольной резьбой), диаметр условного прохода, толщину стенки, группу прочности стали и номер стандарта, а в условном обозначении муфт указывают еще и вид муфты (для специальных муфт к трубам ОТТМ и ОТТГ). Диаметр трубы и толщину стенки выбирают в зависимости от глубины и диаметра скважины, геологических условий и способа бурения. При проходке неглубоких скважин в несложных геологических условиях используют трубы с минимальной толщиной стенок, а при бурении в осложненных условиях, особенно в валунно-галечниковых отложениях, независимо от глубины скважины применяют трубы с утолщенными стенками.
Асбестоцементные и полимерные трубы для скважин
Наряду со стальными, для крепления скважин используют асбестоцементные и полимерные трубы. Асбестоцементные трубы значительно легче металлических, они не подвержены коррозии, дают экономию 50—60 кг металла на 1 м скважины и снижение стоимости на 60—65%. Их недостатки: хрупкость и ограниченная прочность на гидростатический напор @,9—1,2 МПа), непригодность для забивки или посадки расхаживанием, большая толщина стенки, требующая на 75—100 мм увеличения диаметра скважины по сравнению с металлическими трубами. Применение этих труб ограничено глубиной 100 м. Для соединения асбестоцементных труб в обсадную колонну применяются: асбестоцементные муфты с прямоугольной ленточной резьбой; асбестоцементные муфты на 6 нагелях; прямоугольная ленточная резьба «труба в трубу»; стальные чугунные муфты с резьбой. В качестве обсадных рекомендуется использовать асбестоцементные трубы, рассчитанные на давление не ниже 0,6 МПа. т. е. трубы ВТ6, ВТ9, ВТ 12. Трубы ВТ6 применяются до глубины 30—40 м. Недостаток скважин, оборудованных обсадными колоннами из асбестоцементных и полиэтиленовых труб, заключается в том, что дальнейшее бурение в них весьма затруднительно и они не подлежат ремонту.
Фильтры для скважин
В водоносных пластах, представленных рыхлыми отложениями или скальными неустойчивыми породами, в скважинах устанавливают фильтры. Основное их назначение — стабилизация водоносного горизонта. По конструкции каркаса рабочей части фильтры бывают трубчатые и стержневые. Водоприемной фильтрующей поверхностью у них служат: боковая поверхность самого каркаса, проволочная обмотка, штампованный лист, металлические либо пластмассовые сетки, гравийная или песчано-гравийная обсыпка, подаваемая на забой скважины, такая же обсыпка в кожухе вокруг отдельных звеньев рабочей части каркаса (кожуховые фильтры), пористый бетон (блочные фильтры). Гравийные фильтры сооружают с одно- и двухслойной обсыпкой. Диаметр фракций должен соответствовать гранулометрическому составу водоносного горизонта. При двухслойной обсыпке тщательно подбирают первый слой, контактирующий с грунтом. Этот слой — основной, фильтрационный, второй и последующие — каркасные, поддерживающие первый слой. Отношение размеров частиц разных слоев обсыпки должно быть меньшим, чем отношение диаметров частиц первого (контактного) слоя и грунта; мощность контактного слоя должна быть больше мощности каркасного.
Применять для обсыпки гравий неоднородного состава нецелесообразно из-за расслоения его в процессе засыпки с образованием слоев плотных и крупно-зернистых, через которые возможна суффозия. Правильно подобранная обсыпка должна допускать пескование скважин лишь в период строительной и опытной откачек. Для нормальной работы некоторых видов фильтров требуется определенный уровень рН. Дальнейшая очистка воды предусматривает более совершенные технологии, такие, например, как обратноосмотические системы.
Сальники
В скважинах, оборудованных фильтрами без гравийной обсыпки, в кольцевом пространстве между фильтровой и эксплуатационной колоннами устанавливают сальники. Принцип изготовления сальника в скважине заключается в том, что между двумя кольцами — нижним, наглухо закрепленным под верхней резьбой последней трубы фильтровой колонны, и верхним, надеваемым свободно на эту резьбу, — размещают материал, уплотняющийся в горизонтальном направлении при сжатии: резиновую манжету (цилиндр), резиновый разжимной сальник либо пеньковую сальниковую набивку. После установки фильтровой колонны на забой при вращении муфты надфильтрового патрубка или верхнего корпуса сальника верхнее кольцо сжимает резиновый цилиндр или сальниковую набивку, либо расширяет резиновую самоуплотняющуюся манжету, плотно перекрывая кольцевое отверстие между трубами. При кольцевых зазорах более 100 мм на сторону применяют деревянные сальники-втулки длиной 0,4—0,6 м с заостренным нижним краем, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра труб эксплуатационной колонны и больше наружного диаметра фильтровой колонны. Деревянную втулку после спуска в скважину вводят заостренным краем в зазор между трубами и загоняют ударами сверху колотушкой. Разбухая в воде, дерево перекрывает кольцевое пространство. Так же устанавливают свинцовые и резиновые разжимные сальники, изготавливаемые из тонкоизмельченных отходов резины.
