Конструкция скважины на воду: строение, как выглядит и работает

При отсутствии централизованного водоснабжения обеспечить дом водой можно с помощью искусственного автономного источника – скважины или колодца. Этот вариант многим кажется гораздо предпочтительнее первого, так как позволяет не зависеть от работы общей системы и самостоятельно контролировать такие параметры, как напор и качество воды. По сравнению с колодцем, конструкция скважины более надежна и эффективна, поэтому именно её владельцы загородных домов выбирают чаще.

Из чего состоит водяная скважина

Если посмотреть на скважину в разрезе, то видно, что это длинный и узкий шурф, уходящий в недра земли до водоносных слоев. От колодца она отличается очень небольшим диаметром по сравнению с длиной (глубиной) канала. Устройство скважины зависит от её назначения, это может быть геологоразведка с изучением структуры грунта, поиск месторождений природных ресурсов, добыча газа, нефти, воды.

Нас в первую очередь интересует устройство скважины для воды – из каких элементов она состоит, каким образом и с помощью какого оборудования вода из неё подается потребителям.

Основные составляющие водяной скважины – это ствол, забой и устье.

• Стволом называют вертикальную выработку в земле, в которую опущены обсадные трубы.
• Забой – это дно канала, его самая нижняя часть.
• Устье – верхняя часть скважинной трубы, выступающая над поверхностью почвы.

Промежуток между внешней поверхностью обсадной трубы и земляными стенками пробуренного канала заполняют цементным раствором, который делает конструкцию более прочной и герметизирует скважину.

Конструкция скважины это ещё и состоящая из нескольких труб обсадная колонна, изолирующая канал с водой от земляных стенок ствола и предотвращающая их разрушение. Герметичность на стыках труб обеспечивает их резьбовое соединение.

В нижней водозаборной части скважины находится фильтр, препятствующий проникновению в канал песка, ила и других нерастворимых частиц, загрязняющих воду. А в верхней – оголовок либо адаптер в зависимости от того, какой насос применяется для подачи воды из скважины в водопроводную систему.

Трубы для обсадки

Обсадные трубы, герметизирующие ствол подземного источника, изготавливают из разных материалов. Раньше использовали асбестовые и металлические изделия, в основном – из нержавеющей, оцинкованной или обычной стали, реже – из эмалированной.

Сейчас большей популярностью пользуется обсадка из труб ПНД (полиэтилена низкого давления) и ПВХ (поливинилхлорида). Эти материалы имеют малый вес и хорошую прочность, в отличие от асбеста, и не подвержены коррозии и разрушению в отличие от стали. Кроме того, они самые доступные по цене. Поэтому водяная скважина получается недорогой, долговечной, ремонтопригодной и не загрязняет воду ржавчиной.

Стандартным и самым простым способом соединения труб в одну колонну является резьба, но возможна стыковка с применением сварки и муфтовых соединений. Сами трубы имеют длину от 3 до 6 метров, а их диаметр адаптирован к габаритам скважинных погружных насосов, которые и являются основным критерием для выбора сечения труб. Стандартные размеры сечения, которые могут незначительно отличаться у разных производителей:

Фильтры

Конструкция скважины на воду обязательно включает в себя фильтрующее устройство в забое, задача которого очищать воду от твердых примесей перед попаданием в обсадную колонну. Существует несколько разновидностей таких фильтров.

Это просто подушка из гравия, засыпанная в забой скважины, которая задерживает основные загрязнения со дна. Одного гравийного фильтра недостаточно для качественной очистки воды, он применяется только в качестве дополнительного барьера.

• Перфорированный.

Если водозабор производится из известняковых или галечных пород, в которых отсутствуют мелкие примеси, достаточно грубого фильтра, представляющего собой трубу с просверленными в стенках круглыми отверстиями. Они задерживают крупные частицы и обломки, способные повредить насос.

Такой фильтр обычно устраивают на пластиковых трубах, делая длинные и тонкие прорези в их стенках. Воды через них просачивается легко, а песок остается снаружи.

Когда ствол скважины погружен в песчаные слои грунта, работа насоса вызывает движение песчинок. Чтобы не пропустить их в канал, нужен фильтр с мелкими отверстиями. Его делают из сетки, устойчивой к коррозии и истиранию. Материалом для неё может служить нержавеющая сталь, пластик, стеклоткань, капрон. Сетка крепится на каркасе – перфорированной трубе того же диаметра и из того же материала, что и обсада.

Вместо сетки на каркас плотными спиральными рядами наматывают проволоку клиновидного сечения. Такой фильтр стоит дороже сетчатого, но он прочнее и долговечнее.

Видео описание

В этом видеоролике показано, как можно сделать скважинный фильтр своими руками:

Длина фильтрующей части зависит от характеристик водоносного слоя. Чем больше в нем мелких примесей, тем она длиннее. В среднем она составляет 2 метра.

Оголовок

От того, какой насос используется для забора воды, погружной или поверхностный, зависит, как устроена скважина для воды в своей верхней части.

Погружное оборудование находится непосредственно в обсадной колонне на определенном расстоянии от дна. Чтобы зафиксировать его в заданном положении и не допустить загрязнения воды через устье, применяют стальные, чугунные или пластиковые оголовки, устанавливаемые на верхний срез трубы.

Это типовая конструкция, подходящая к стандартным сечениям обсадных труб. Состоит она из двух фланцев с резиновой прокладкой между ними, выходными отверстиями для напорного трубопровода и электрического кабеля, и карабина для крепления насоса на тросе. Сначала на трубу надевается нижний фланец, затем через уплотнительное кольцо к нему болтами притягивают верхний с подвешенным насосом.

«Грузоподъемность» оголовка зависит от материала изготовления:

• стальной выдерживает вес оборудования до 500 кг;
• пластиковый – до 250 кг.

Адаптер

Если устройство скважины на воду предполагает перекачивание воды поверхностным насосом, то он забирает её через шланг или трубопровод, который входит в обсадную колонну через её стенку. Этот вход осуществляется через адаптер – конструкцию, одна часть которой устанавливается внутри скважины и соединяется с напорным трубопроводом, а вторая накручивается на неё снаружи через отверстие в стенке и соединяется с водопроводной магистралью. Герметичность соединения обеспечивают резиновые прокладки.

Если скважина эксплуатируется круглый год, точка ввода располагается ниже уровня промерзания грунта, чтобы вода в подающей магистрали не замерзала зимой.

Видео описание

Из чего состоит скважина, как её правильно обустроить, смотрите в видео:

Изготовление и обустройство

Скважина может снабжать водой один дом или целый поселок, от количества потребителей зависит её мощность, глубина и другие параметры, определяемые при проектировании.

Способ бурения подбирается с учетом особенностей грунта на участке и длины будущего канала. Своими силами удается пробуривать только неглубокие скважины на песок, в остальных случаях прибегают к услугам специалистов, которые профессионально определяют оптимальный принцип бурения скважин на воду и производят его с установкой обсадных труб.

В полученный ствол трубы опускаются поочередно: сначала фильтр, затем на него накручивается первая труба, когда её уровень опустится до земли – следующая и т.д.

Для сохранения чистоты скважины, нормальной работы насосного оборудования и собственного удобства устье скважины обустраивают, оснащая оголовком или адаптером.

При использовании погружного насоса или поверхностного, расположенного непосредственно около устья скважины, вокруг него устраивают кессон – яму с утепленной крышкой и герметичными стенками и дном.

На рисунке видно, как выглядит скважина на воду в разрезе, оборудованная погружным насосом. В кессоне достаточно места и для установки поверхностного центробежного насоса, который подключается к источнику через адаптер, а затем по трубе, проложенной в земле, перекачивает воду в дом. Здесь же размещают гидроаккумулятор и автоматику управления. Эта схема применяется для домов с постоянным проживанием и позволяет защитить саму скважину и водопроводную магистраль от промерзания.

Кессон можно сделать своими руками из бетонных колец или монолитного железобетона либо купить готовую металлическую или пластиковую емкость.

Видео описание

Как залить бетонный кессон, смотрите в видеоролике:

Принцип работы скважины, эксплуатируемой только летом, тот же, но можно обойтись без заглубленного кессона, соорудив над устьем простое укрытие от пыли и осадков. Но на зиму её консервируют, отключая оборудование и утепляя оголовок.

Устройство скважины на воду

Сегодня многие домовладельцы приходят к выводу, что бурение персональной скважины для воды – оптимальное решение для создания автономного водоснабжения. При наличии средств можно заказать такую работу профессионалам. При желании самостоятельно пробурить скважину для воды придется познакомиться с технологией и особенностями процесса. Важно узнать и основные правила такой работы. Схема устройства скважины на воду должна быть тщательно разработана перед сооружением конструкции.

Виды скважин

Разобраться, как устроена скважина для воды, помогут простые описания ее отдельных элементов. Каждая деталь выбирается с учетом потребностей хозяев участка. Сначала стоит определиться с разнообразием таких конструкций. К примеру, самый простой прототип скважины на воду – обычный колодец. Только он имеет большой диаметр. Теперь стоит обратиться непосредственно к скважинам. Существует всего 2 вида таких сооружений:

• артезианская скважина на воду;
• песчаная.

Каждый из таких типов скважин имеет определенные особенности.

Песчаная

Такие скважины более популярны среди владельцев частных домов. Однако этот вариант не годится для общественного использования. Обычно такая вода годится лишь для полива огорода и купания.

Залегают песчаные водоносные слои примерно на уровне 10-50 м. Бурение скважины требует больших затрат времени и сил. Однако все работы можно выполнить своими руками. Если же на участке найден слой сланца, самостоятельно пройти его не удастся.

Преимущества установки песчаной скважины:

• Стоимость оборудования и проводимых работ довольно низкая.
• Бурение скважины выполняется довольно быстро. При работе втроем или вчетвером можно сделать все за пару дней.

Однако существует и несколько отрицательных сторон сооружения конструкции такого типа. Пласт может быть неравномерным, поэтому нельзя точно сказать, что вода будет там же, где и у соседей. Поскольку, вода залегает неглубоко, в нее могут попадать различные загрязнения. Пласт может оказаться нестабильным, в результате чего вода с течением времени уйдет из скважины. Бурение окажется напрасным.

Кроме того, место для бурения песчаной скважины найти довольно трудно. Оно должно располагаться на расстоянии минимум 20 м от различных источников загрязнений. Приобретение дополнительных систем очистки будет стоить довольно дорого. Служит скважина песчаного типа обычно не более 15 лет.

Артезианская скважина

Вода при устройстве таких скважин берется из глубоких пластов известняка. Поскольку такая порода является довольно крепкой, подземные воды, расположенные под ней, защищены очень надежно. Подобные озера существуют тысячелетиями. Именно поэтому качество воды из подобных скважин очень высокое.

Бурить артезианскую скважину своими руками не получится. Минимальное расстояние, на которое придется выполнять ствол скважины, составляет 50 м. При максимальном бурении придется углубляться на 200 м. Однако это не все ограничения. Без специальных приборов и инструментов бурение известняка окажется довольно сложным. Это объясняется высокой крепостью породы.

Артезианские скважины имеют множество преимуществ:

• Все пласты, между которыми располагаются подземные источники воды, отличаются высокой стабильностью. Кроме того, в местной геологоразведке можно получить подробные данные о залегающих на определенной территории пластах.
• Несмотря на высокую стоимость обустройства артезианской скважины, подобные стволы можно бурить даже под жилыми домами. Прослужить подобная скважина может более 50 лет.
• При бурении артезианской скважины водяной столб будет довольно высоким. Это обусловлено тем, что вода находится под большим давлением. Сразу после завершения бурения пласта над подземным озером вода устремляется вверх.
• На артезианские скважины не нужно монтировать дополнительные системы очистки.

Недостаток у таких скважин один – высокая стоимость бурения. Однако все затраты компенсируются высоким качеством воды.

Решив установить песчаную скважину, можно получить примерно 0,5-1,5 куб. м воды в час. Если выполнить бурение артезианской, за это же время будет прибывать до 10 куб. м воды. В этом случае можно обеспечить чистой водой большой загородный дом с бассейном.

Технология бурения скважины

Порядок работ при сооружении скважины довольно простой. Сначала потребуется найти подходящее место для бурения. К нему должен быть хороший доступ, чтобы проводить своевременное обслуживание. Располагать точку бурения скважины необходимо в самой нижней точке загородной территории. Затем бурят ствол, монтируют обсадные трубы и оборудование.

Если задумано бурить глубокую скважину, следует обратиться к профессионалам. Они обладают специальной техникой, что позволяет проводить бурение быстро и без лишних затрат. Особое внимание стоит уделить самостоятельному обустройству скважины.

Бурение ствола скважины

Прежде чем начинать бурение скважины на воду, следует сначала обустроить приямок. Он должен иметь размеры 1,5х1,5 м. Глубина приямка должна быть около 2 м. Он может и не обустраиваться. Однако с приямком можно использовать более длинные штанги при бурении.

Дальнейшая последовательность работ по бурению скважины такова:

• Необходимо обустроить буровую вышку. Она может представлять собой треногу, собранную из бревен и труб. Могут использоваться и полупрофессиональные вышки. Их часто берут напрокат для выполнения скважин на частной территории.
• При бурении понадобится определенное количество насадок. Каждая из них необходима для прохождения определенных пород. К примеру, чтобы пробурить мягкий грунт, понадобится змеевик. Когда будут буриться плотные слои грунта, следует использовать буровые ложки. Для разбивания камней используют долото. Чтобы удалять спесь и пройти плывун, понадобится желонка.
  
• Основным элементом, которым проводится бурение скважины, является буровая колонна. Она представляет собой металлическую трубу диаметром 25 мм. На нее надевают насадки. Колонна является составной. При погружении на определенную глубину трубу удлиняют дополнительными секциями. Элементы колонны соединяются как штифтами, так и при помощи резьбы.
• Один ход при бурении позволяет погрузиться в грунт на 0,5 м. Затем колонну следует вытаскивать и очищать. После вскрытия кровли пласта необходимо перейти на желонку. Она имеет обратный клапан. Водоносный пласт является довольно мягким. Его можно пройти довольно легко. Дальше, чем на 0,5 м, заглубляться не следует. Если при бурении не учитывать этот момент, можно пробить подошву, и вода начнет уходить вниз.

Можно воспользоваться и более простой технологией бурения – ударной. Принцип работы при этом довольно прост. Такой метод бурения включает следующие этапы:

• Мягкий слой грунта проходят шнеком.
• Затем из трубы необходимо выполнить снаряд. Его длина должна быть около 0,5 м. С нижней стороны снаряд затачивают и закаляют. Можно воспользоваться готовой буровой коронкой.
• С обратной стороны, чтобы утяжелить снаряд, понадобится приварить штангу, а к ней привязать шнур.

Бурение при помощи такой конструкции объясняется довольно просто. Снаряд бросают в ствол. Он заглубляется под своим весом. Затем его необходимо вытащить за шнур и очистить. Однако у такого способа имеется один недостаток. Стенки ствола не будут ровными. Его диаметр при этом окажется довольно маленьким. Такое бурение проводить довольно просто. Работа выполняется быстро и без особых усилий.

Обсадка колонны

Когда бурение ствола будет завершено, его укрепляют при помощи осадных труб. Существует 3 варианта, которые следует рассмотреть подробнее:

• Трубы из стали. Их используют при бурении, если грунт на участке нестабильный, а также при большой глубине бурения. Такие изделия очень прочны и надежны. Их единственным недостатком является подверженность ржавлению.
• Асбестоцементные трубы. Их используют для укрепления колонн довольно часто. Однако для таких задач подходят только напорные трубы, отличающиеся дороговизной. Соединяются они муфтой, что уменьшает диаметр колонны.
• Трубы из пластика тоже широко распространены при бурении скважин. Их стоимость довольно невысокая, такой материал не ржавеет, отличается экологической нейтральностью и долговечностью. Если грунт стабильный, а бурение проводится на глубину до 50 м, использоваться пластиковые трубы можно без опасений.

Фильтровальная колонна

Скважина не может эксплуатироваться без фильтровального комплекса. В конструкции обязательно располагается колонна, в которой имеется сетка для грубой очистки воды и перфорация. Перфорированный сектор дополняется фильтрующим слоем. В конструкции фильтрующей системы присутствует отстойник, в котором оседает шлам. Фильтр в колонне может быть щелевым или с дырчатой перфорацией.

Дырчатые фильтры выполняются довольно просто. Их можно сделать, если просверлить некоторое количество отверстий необходимого диаметра. Выполнять дырки нужно в шахматном порядке.

Большей эффективностью обладают щелевые колонны. Щели в них нарезают определенными секторами. Сетка для фильтрации, расположенная вокруг колонны, выбирается в зависимости от глубины бурения скважины.

Фильтр можно установить своими руками. Для этого следует выполнить ряд простых действий. Сначала из колонны удаляют шлам и заглушают ее низ. Чтобы решить такую задачу, необходимо выполнить небольшой мешочек (по размеру колонны) и засыпать цементной смесью. Состав должен содержать 1 кг песка и столько же цементного порошка. Мешочек опускают на дно колонны. Спустя трое суток, пробка надежно схватится.

Адаптер или кессон

Кессон представляет собой колодец, устанавливаемый в верхней части конструкции. Он необходим для возможности круглогодично обслуживать скважину. Одна из его основных функций – утепление. Кроме того, он также выполняет защитную функцию. В кессон помещают специальные приборы, которые позволяют скважине нормально функционировать. Одним из преимуществ установки кессона является отсутствие шума от работающего оборудования.

Кессоны выполняют из различных материалов. Они могут быть пластиковыми или железобетонными. Самыми распространенными являются изделия из металла и пластика. Это объясняется их долговечностью и герметичностью. При стабильном грунте лучше использовать пластиковые трубы. Это позволит сэкономить на устройстве скважины. При наличии плывуна или грунтовых вод устанавливают металлическую колонну.

Адаптер является специальным переходником, позволяющим сделать выход колонны из обсадной трубы абсолютно герметичным. Уго устанавливают ниже уровня промерзания грунта. Его стоимость ниже, чем у кессона. Однако спустя каждые 2-3 года в нем необходимо менять прокладки. По этой причине многие выбирают установку кессона.

Сопутствующая аппаратура

Принцип работы скважины на воду довольно простой. Вода в ней поднимается из подземных озер наверх за счет высокого давления. В дом она подается за счет насоса. Насос при этом играет основную роль в работе системы автономного водоснабжения. Бытовые насосы при монтаже скважины на воду использовать не следует. Они не подходят для долговременной эксплуатации. В результате постоянной вибрации ил, поднимающийся со дна, забивает систему фильтрации.

Прежде чем выбирать конкретный насос, следует определить уровень зеркала воды. Если он располагается на глубине 8 м, следует использовать самовсасывающие агрегаты. При уровне зеркала на 15 м применяют такие же приборы, но верхним эжектором. Для погружения на глубину более 20 м выбирают глубинные насосы.

В список сопутствующего оборудования входят:

• Оголовок для обсадной трубы. Благодаря этому элементу конструкции в ствол не попадает мусор. Его тоже изготавливают из пластика или металла. Пластиковый оголовок способен выдержать нагрузку до 200 кг. При использовании металлического изделия максимальная масса груза может составлять 500 кг. Соединение выполняют фланцевое. Оно является абсолютно герметичным. Для этого используется резиновая прокладка.
• Гидроаккумулятор предназначается, чтобы компенсировать гидроудар. За счет его использования насос эксплуатируется менее интенсивно. Его нередко называют мембранным баком. Емкость гидроаккумулятора выбирают исходя из мощности установленной конструкции. Устанавливают гидроаккумулятор в кессоне.

Другая аппаратура для скважины представляет собой реле давления. Оно контролирует включение насоса. Кроме того, за счет него включается манометр давления и клапан удаления воздуха из системы.

Выводы

Как может показаться, устройство скважины, как и принцип ее работы, отличаются простотой. Однако нельзя однозначно утверждать о легкости выполнения такой работы. Процесс обустройства системы автономного водоснабжения требует знания определенных особенностей технологии. Если появились сомнения в своих силах и знаниях, следует доверить бурение профессионалам. В этом случае установка скважины окажется дешевле.