Водоснабжение дачи.
Вода в индивидуальном сельском доме необходима для питья и приготовления пищи, для гигиенических и хозяйственных нужд. Отсутствие централизованных систем водоснабжения загородного дома вынуждает жителей сооружать индивидуальные системы. Простейшими из них являются колодцы. В зависимости от гидрологических условий конкретного места колодцы могут быть различных видов.
Например, при наличии ключей следует просто защитить места выхода (или протока) воды от заиливания и загрязнения. Такое сооружение называют ключевым колодцем. Существуют еще колодцы шахтные (деревянные, каменные, кирпичные, бетонные), трубные, буровые или трубчатые, для сооружения которых нужно найти воду, потом установить систему водоподъема и затем собрать трубопроводы для распределения воды по точкам потребления.
Среднестатистическое потребление воды горожанином колеблется от 200 до 250 л в сутки. В сельской местности эти цифры гораздо больше. Из всех индивидуальных источников такой расход воды может обеспечить только скважина. На первый взгляд кажется, что её сооружение дороже рытья и обустройства шахтного колодца. На самом деле колодец обходится дешевле только при залегании водоносного горизонта на небольших глубинах.
Сравнивая колодец со скважиной надо учитывать еще и то, что качество поверхностных вод по понятным причинам гораздо хуже, чем залегающих глубже — подземных.
При оценке качества воды в источнике индивидуального водоснабжения следует руководствоваться нормами ГОСТ 2874-82 («Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством»), используемыми для систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Согласно зтим нормам вода должна быть: —прозрачной (прозрачность по стандартному шрифту — не менее 30 см); —бесцветной (не более 30° цветности); —без привкусов и запахов (допустимо их присутствие интенсивностью не более 2-3 баллов). В воде допускается содержание нитратов, но не более 10 мг/л и бактерий кишечной палочки (титр коли) — не более 10 в 1 л.
Перечисленная здесь малая часть требований к качеству питьевой воды убеждает в необходимости обязательных физического, химического и бактериологического анализов местной санитарно-эпидемиологической службы до введения источника индивидуального водоснабжения в эксплуатацию.
Качество воды для полива растений не регламентируется. Можно использовать воду из реки, пруда, мелких заполненных верховодкой колодцев.
ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВОДОЗАБОРА.
Очевидное требование к месту водозабора — наличие водоносного слоя, находящегося на доступной глубине. Проще всего об этом можно узнать, опросив соседей. Если же освоенных участков рядом нет, то нужно получить информацию от специалиста-гидрогеолога. Зная характер расположения водоносных горизонтов, он может оценить конкретную ситуацию на вашем земельном участке и подсказать оптимальный вариант устройства водозабора. Многие дачники прибегают к услугам лозоходцев, которые используют свои природные способности определять наличие грунтовых вод с помощью специальной рамки. Есть много примеров, когда лозоходцы успешно выбирали места для колодца или скважины подобным способом.
Косвенными признаками неглубокого залегания воды служат: —проталины и наледи в снежном покрове зимой; —оползневые участки по соседству; —заросли тростника, камыша и других влаголюбивых растений; —рост густой зелёной травы на дне пологих низин даже в засушливое лето или осенью, когда в других местах она уже завяла; —мало изменяющийся уровень воды в естественном водоёме, расположенном поблизости; —плотные туманы по вечерам над удалённом от водоёмов участком земли.
Грунтовая вода скапливается в глубине поверх водоупорных горизонтов, состоящих из жирной глины. Водоносных горизонтов на участке бывает несколько и глубина их залегания зависит от строения грунта. Как правило, чем глубже расположен водоносный слой, тем чище вода. В зависимости от времени года уровень воды в водоносных слоях бывает разным. Так, ранней осенью он самый низкий, поэтому и рыть колодец или бурить скважину лучше всего в это время года.
Если даже на значительном расстоянии от вашего участка имеется колодец, то с помощью барометра-анероида можно с хорошей точностью прогнозировать глубину будущего колодца на выбранном для водозабора месте. Изменение атмосферного давления при перемещении анероида по высоте на 1 м вызывает смещение стрелки прибора на одно деление, цена которого соответствует 0,1 мм ртутного столба. Вам достаточно измерить атмосферное давление у поверхности земли рядом с соседним колодцем и запомнить показания стрелки прибора, а затем измерение произвести на месте будущего колодца. Разница показаний позволит определить его глубину с достаточной точностью.
Например, если в имеющемся колодце до уровня воды — 5 м и на поверхности земли рядом с ним атмосферное давление равно 745 мм, а на месте, выбранном для нового колодца, — 744,8 мм, то вода в нем окажется на глубине [(745,0 + 0,1×5) -744,8]х10 = 7 м. Место водозабора выбирают на возвышенном участке, удалённом от выгребных ям, скотных дворов, мест хранения удобрений и ядохимикатов, канализационных сетей не менее чем на 50 м.
Кроме того, колодцы не строят у реки на берегу, затопляемом паводком, и в низинах, где скапливается вода во время дождей. Если известен наклон водоносного пласта, то нужно убедиться, что выше также нет источника загрязнений. Территория водозабора в период устройства скважины (колодца) и во время эксплуатации должна содержаться в чистоте.
ОБУСТРОЙСТВО СКВАЖИНЫ, ФИЛЬТРАЦИЯ и ввод воды в дом.
Устройство водозабора не ограничивается рытьём колодца или бурением скважины. После бурения скважину интенсивно прокачивают до полного осветления воды. При откачке оценивают её эксплуатационные возможности и отбирают пробы воды для химического и бактериологического анализов. Заключение специалистов о соответствии воды требованиям ГОСТа используют для разработки предложений по доведению её качества до приемлемого уровня с помощью специальных фильтров. Водозабор сдают в эксплуатацию после капитального монтажа насоса, полного обустройства скважины (колодца) и ввода трубопровода в дом.
На водозаборную установку составляют паспорт с указанием её основных характеристик: высоты подъёма воды, типа насосного оборудования, давления на выходе, производительности, качества воды и т.п. Паспорт необходим для организаций местного надзора, эксплуатации колодца и особенно при ремонтах.
Содержание различных химических веществ в грунтовой воде зависит от породы, через которую она проходит. Известковые пласты насыщают воду известью, доломитовые — магнием, а гипс и каменная соль минерализуют хлористыми и сернокислыми солями.
Вода может быть жёсткой или мягкой, что зависит от количества растворенной в воде извести и других минеральных солей. Так, если в 100 г воды содержится 1 мг извести, то её жёсткость оценивается в 1°. Допустимая жёсткость питьевой воды — 6. 20.
Воду считают мягкой, если её жёсткость не более 10°. Такая вода в меру минерализована и приятна на вкус. Жёсткая вода не только вредна для людей, но в ней плохо растворяется мыло, долго варятся овощи (особенно бобовые) и плохо заваривается чай. На стенках кастрюль и чайников быстро образуется толстый слой накипи.
Если накипь имеет ржавый цвет, а в трубах (особенно с горячей водой) образуются хлопья и даже рыхлый шлам, твердеющий на металлических поверхностях труб, — значит в воде высока концентрация железа. В подземных водах средней полосы центрального региона России содержится от 0,5 до 10,0 мг/л железа, в то время как ГОСТом в питьевой воде допускается его содержание не более 0,3 мг/л.
Вот почему, имея результаты анализов воды индивидуального водозабора, при необходимости следует ставить специальные фильтры для её обезжелезивания и умягчения, не говоря уже об обязательной предварительной фильтрации через сетки с малым сечением отверстий. От качества питьевой воды зависит наше здоровье, а это значит, что фильтры в системе индивидуального водоснабжения совершенно необходимы.
РУЧНОЕ БУРЕНИЕ ВОДОЗАБОРНОЙ СКВАЖИНЫ.
Ручное бурение, хотя и более трудоёмко, но по сравнению с механизированным имеет некоторые преимущества. Во-первых, так бурить можно не только вне здания, но и в доме (например, под кухней), что облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования водозабора, особенно в зимнее время. Во-вторых, в ходе бурения легче обнаружить маломощные водоносные пласты, которые также используют для водозабора. Основным же препятствием для ручного бурения является крупная галька в грунте и твердые породы.
СКВАЖИНА И ЕЕ ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ.
Водозаборная скважина (рис. 1) представляет собой конструкцию из колонны обсадных труб, насоса и водоприёмной части с фильтром.
Колонна обсадных труб (рис. 2) в свою очередь состоит из начального звена 1, нескольких промежуточных.
звеньев 4 и конечного забойного звена 5. Эти звенья скручивают резьбовыми полумуфтами (с наружной и внутренней резьбой). Нижнее звено имеет коронку (рис. 3.
Обсадная колонна — наиболее металлоёмкая часть скважины. Для её изготовления используют водо- и газопроводные трубы ДуЮО (4″) из малоуглеродистой стали с наружным диаметром 114 мм и внутренним — 105 мм. Один погонный метр такой трубы весит 12. 15 кг. Можно применить трубы, предназначенные для геологических работ. Они имеют на одном конце резьбу, а на другом — нарезную муфту. Тем, кто не сможет приобрести такие трубы, придется использовать точёные полумуфты, которые изготавливают на токарном станке из толстостенных труб, надевают их на концы труб и фиксируют электросваркой.
Забойное звено снабжают породоразрушающим инструментом — коронкой. Делают его длиной около 3 м, что обусловлено весом трубы. Учитывая, что сооружение скважины ведут вручную, вес звена не должен превышать 40 кг. В зависимости от глубины скважины промежуточных звеньев может быть несколько. Верхняя часть трубы, выходящая на поверхность, называется устьем. Высота его над землёй — 0,4 м, что защищает скважину от загрязнения. Конец трубы (сверх этих габаритов) отрезают.
Обсадная колонна укрепляет скважину от обрушения и от воды в горизонтах, которыми вы не хотите воспользоваться. В собранном виде она должна быть герметична, без заусенцев и выступов во внутренней полости, прямолинейна и без коленообразных искривлений. Вращение кривой колонны во время бурения будет затруднено, а то и совершенно невозможно.
Для получения прямолинейной обсадной колонны необходимо при точении полумуфт и коронок не допускать эксцентриситета и отклонения от номинального размера по диаметру более 0,2 мм. Если между полумуфтой и трубой будет большой зазор, то при сваривании возникающие в шве напряжения способны изменить взаимное расположение деталей.
Другим условием, обеспечивающим прямолинейность обсадной колонны, является строгая перпендикулярность торцов труб к их боковой поверхности. Перед сваркой муфту стягивают со звеном трубы проволокой 06. 8 мм до соприкосновения торцов. Избежать сварочных деформаций позволяет «прихватка» стянутых деталей в четырех диаметрально противоположных точках. Затем окончательно проваривают весь шов. Катет сварочного шва должен быть не менее 4 мм.
Для герметизации резьбового соединения перед свинчиванием звена резьбу и торцевые поверхности полумуфт смазывают густотёртым суриком на натуральной олифе.
Отбор воды из водоносных песков производят через приёмный фильтр (рис. 4), который состоит из нескольких узлов: наконечника 1, отстойника 2, водоприёмной части фильтра 3 с сеткой 4 на перфорированном каркасе 5 и над-фильтровой трубы 6 с герметизирующем сальником 7. Вся конструкция свинчена на муфтах и в скважине опирается на грунт пирамидальным наконечником, диаметр которого больше диаметра фильтра. Основание этой пирамиды имеет внутреннюю резьбу. При вращении четырехгранная пирамида своими гранями раздвигает породу водоносного слоя, образуя канал для фильтра. Чтобы наконечник не отвинчивался, его в двух точках прихватывают к трубе отстойника сваркой. Отстойник изготавливают из трубы Ду50 длиной 0,7-0,9 м.
Каркасом для сетки фильтра служит труба Ду50, в которой просверлены в шахматном порядке отверстия 014 мм. В каждом ряду должно быть по восемь отверстий, равномерно разнесенных по окружности. Расстояние между рядами — 25 мм. Сетку к каркасу припаивают оловом по вертикальным дорожкам, расположенным между отверстиями перфорированной трубы, а также по окружности в концах каркаса. Длина водоприемной части фильтра — 1 м. Для предотвращения отвинчивания муфт их штифтуют. Штифты 6 мм устанавливают в частях муфты, свободных от резьбы. Для изготовления надфильтровой части используют трубу Ду50 длиной 1 м. Сальник представляет собой кольцо из эластичной резины, зажатое в переходной муфте со специальным (байонетным) захватом.
Для откачки воды из скважины используют насос «Малыш». Он предназначен для подъёма пресной воды из колодцев и скважин диаметром от 100 мм и более. Насос рассчитан на подъём воды на высоту до 45 м. Это значит, что при глубине скважины 20 м насос в состоянии поднять воду ещё на 25 м. Следовательно, его можно в этом случае использовать для подачи воды на высоту второго этажа дома. Производительность насоса зависит от высоты подъёма воды и колеблется в пределах от 150 до 3500 л в час.
Охлаждение электромагнита, приводящего в движение поршень насоса, осуществляется перекачиваемой водой. Если вода не протекает через насос, из-за падения её уровня в скважине или прекращения разбора, то насос не будет охлаждаться и выйдет из строя. Вот почему «Малыш» должен работать в системе водопровода исключительно на заполнение накопительной ёмкости с датчиком наполнения и аварийным устройством перелива. В скважине насос подвешивают на капроновом тросе выше сальника фильтра на 30-40 см. Более подробные сведения о насосе, его подготовке к работе и обслуживанию даны в инструкции к нему.
ИНСТРУМЕНТ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ.
Процесс бурения состоит в разрушении породы в забое, ограниченном внутренним пространством обсадной колонны, и извлечении её из скважины на поверхность. При работе ручным буром грунт извлекают несколькими способами. Пески поднимают на поверхность вместе с буром, а насыщенные водой плывуны — желонкой. Глину и другие породы средней твердости предварительно разрыхляют буровым долотом, разжижают водой и поднимают на поверхность как плывуны — тоже желонкой. Небольшие камни размельчают зубильным долотом, затем так же, как и глину, желонкой поднимают на поверхность.
Необходимый для бурения инструмент можно собрать самому из деталей, изготовленных на токарном станке. Правда, при этом потребуются навыки электросварщика и слесаря.
Забуривание скважины можно начать покупным буром (однако обычный садовый бур придется доработать) или самодельным, изготовленным по чертежам (рис. 5). Все детали его делают из малоуглеродистой стали.
Буровое долото (рис. 6) в процессе работы выдерживает значительные нагрузки и подвергается абразивному тину через промежуточные планки 2 и пластину 3 соединяют с резьбовой муфтой. Зубильное долото отличается от бурового только тем, что режущая пластина не имеет отогнутых кромок и затачивается подобно слесарному зубилу. Угол заточки подбирают в зависимости от твёрдости разрушаемой породы.
Желонка (рис. 7) предназначена для удаления из скважины разжиженной породы. Ее корпус 1 делают из водопроводной трубы Ду-65 и соединяют с клапаном 2 четырьмя винтами Мб. Длина полностью собранной желонки — 1,2. 1,6 м. Крепят ее к тросу болтом 3. Клапан 4 должен легко, без заедания подниматься, вращаясь на оси в кронштейне 5, приваренном к корпусу. Клапан предварительно выставляют симметрично по отношению к отверстию в корпусе и проверяют его плотную посадку в гнездо по всему периметру фаски.
Винт 6 служит для регулирования положения открытого клапана и надежного его закрытия при подъёме желонки. Выступающую за пределы корпуса клапана часть винта спиливают и раскернивают. Желонка при опускании в забой погружается в измельчённый и насыщенный водой грунт. При движении вниз клапан открывается и корпус заполняется разжиженной породой. Чтобы клапан закрылся, вуете, как она наполняясь, становится тяжелее. Трос, на котором закреплена желонка, заводят через блок.
При работе буровым и зубильным долотами их закрепляют на колонне буровых штанг. Штанги изготавливают из отрезков водопроводных труб Ду-32 длиной 2,5-3 0 м, на их концах для свинчивания нарезают трубную резьбу. При помощи штанг поднимают и опускают в скважину инструменты и ставят фильтр. Для крепления фильтра к буровым штангам на нижнюю буровую штангу навертывают байонетный захват, ответная часть которого имеется в корпусе сальника фильтра.
Выкручивают из муфт и разъединяют отдельные штанги с помощью упорной стальной шайбы (рис. 8). Ее опирают на верхний конец обсадной колонны. Ширина прорези в упорной шайбе имеет меньший диаметр, чем муфта буровой штанги. В результате этого часть штанги, остающаяся в скважине, повисает на муфте, что позволяет сверху нарастить или убрать очередное звено Для соединения труб в штангу применяют стандартные стальные трубные муфты, но не из чугуна. Хрупкий чугун под нагрузкой может треснуть, что приведёт к потере бурового инструмента в забое.
Стальной канат, используемый при бурении скважины вручную, должен быть диаметром 8 мм. Для работы с желонкой нужен отдельный канат. В процессе бурения и дальнейшей эксплуатации скважины приходится неоднократно поднимать собранную колонну обсадных труб, а также выдергивать ранее забитый в грунт фильтр. Эти операции выполняют с помощью тали. При глубине буровой скважины более Юм применяют таль грузоподъемностью не менее 1 т.
Для удержания колонны при наращивании или разборке её звеньев используют самодельное зажимное приспособление, состоящее из двух рамок из стального уголка, скреплённых четырьмя шпильками 10 мм.
ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ ДО ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА, УСТАНОВКА ФИЛЬТРА И ОТКАЧКА ВОДЫ.
Важным этапом подготовки к бурению является организация рабочего места с учётом того, что все операции, в том числе и свинчивание трехметровых звеньев обсадной колонны, будут произведены вручную. Если скважина сооружается под домом, первым уровнем рабочей площадки будет пол приямка, а вторым — пол чердака. На чердаке делают настил, на который устанавливают козлы с талью и блоком.
Если скважину решено бурить вне помещения, то леса, образующие второй уровень, должны быть расположены выше первого уровня на 4 м. Их хорошо укрепляют и делают ограждение для безопасной работы. При бурении скважины необходимо постоянно контролировать положение бурового инструмента в обсадной колонне, не допуская его выхода за ее пределы С этой целью колонну обсадных труб размечают, начиная с коронки Между метровыми отметками обозначенными цифрами, дополнительно наносят деления через каждые 25 см. Аналогичным образом поступают и со штангами бурового инструмента. Длину бурового инструмента добавляют к длине штанги.
Работу начинают с забуривания. Бур, медленно вращая, погружают в грунт и отвесом проверяют вертикальность его положения. При сыпучем грунте начальное забуривание ведут до глубины 1 м, затем в скважину вводят забойное звено обсадных труб с коронкой. При твердом, не осыпающемся грунте, скважину бурят без обсадки на глубину, равную длине забойного звена обсадной трубы Можно бурить глубже, но без обсадных труб всегда есть риск потерять бур при обвале стен скважины.
В мягких породах буром работают до максимально возможной глубины, вплоть до первого водоносного горизонта, когда мокрый грунт уже не будет удерживаться на буре, а в более твердых породах — до тех пор, пока породу еще можно разрушать. В ряде случаев целесообразно с самого начала работать буровым и зубильным долотами, а поднимать породу на поверхность буром. При прохождении твердых сухих пород в скважину после каждого поднятия инструмента подливают воду (2-3 ведра), а во влажном грунте буровой инструмент надо поднимать на поверхность через 5-10 см проходки и очищать.
Трубу опускают с помощью тали. По мере углубления скважины плеть наращивают с помощью резьбовых муфт. На обсадной трубе на высоте 1,0-1,5 м от поверхности земли закрепляют хомут, который по мере самопроизвольного опускания колонны периодически переставляют выше. Удобно иметь два хомута, чтобы предварительно закреплять верхний и лишь затем снимать нижний.
Забойное звено обсадной колонны изначально должно быть установлено в забуренном стволе вертикально. В случае необходимости в скважине следует обрушить те части стенок, которые препятствуют установке звена в вертикальное положение. Последующие звенья колонны ставят по уровню.
Для обеспечения вертикального положения труб при бурении соосно со скважиной над её горловиной жестко и надежно закрепляют толстую доску (или металлическую плиту) с отверстием, диаметр которого должен быть на 3 мм больше диаметра муфты обсадной трубы. Это приспособление удерживает трубу и позволяет сохранять при вращении нужное положение всей колонны.
Плывун из скважины выбирают желонкой, которая при заборе «плывущей» породы не должна выходить за пределы коронки.
В плывунах обсадная колонна заглубляется при проворачивании, но это может происходить и самопроизвольно. Перед поворотом обсадной колонны желонка должна быть поднята из забоя. Вращают обсадную колонну цепными ключами или при помощи специального зажимного приспособления с воротом. При вращении с воротом не ходят по кругу, а передают его из рук в руки.
Бур или обсадную трубу с коронкой вращают небольшими толчками по часовой стрелке. Коронка измельчает породу и обрезает стенки скважины, что способствует погружению всей плети труб. Ускорить погружение можно, чередуя направления вращения трубы. По мере заполнения скважины породой скорость осадки уменьшается, а затем вообще прекращается. Скважину приходится очищать от породы буром или желонкой. В процессе бурения практически через каждые 500-700 мм углубления буровой инструмент извлекают для очистки и осмотра.
При ударном бурении после каждого удара инструмент поднимают над забоем на 300-500 мм (в зависимости от породы), затем поворачивают на 1/10-1/8 окружности, что необходимо для получения скважины с ровными стенками цилиндрической формы. При бурении песков, в случае их недостаточной подвижности, в скважину заливают воду. Глину и суглинки в забое настругивают буровым долотом, измельчают и перемешивают с водой, после чего желонкой поднимают на поверхность. Если забой недостаточно увлажнен, в него сверху добавляют воду. Бурение пород средней твердости принципиально не отличается от бурения глины и суглинков. В том случае, если породы сыпучи и плохо заполняют желонку, целесообразно в скважину добавить кусочки жирной глины.
При заклинивании желонки из-за попадания мелких камней в пространство между корпусом инструмента и обсадной трубой необходимо залить в скважину воду и движениями вверх-вниз на 10-20 см попытаться освободить её. В ряде случаев целесообразно перейти на желонку меньшего диаметра.
Водоносный горизонт обычно состоит из хорошо промытых песков средней и крупной зернистости, иногда с примесью гальки. Но далеко не каждая порода, состоящая из среднезернистых и крупнозернистых песков, водоносна. Основным признаком водоносности горизонта является почти мгновенное поглощение вливаемой в скважину воды вне зависимости от ее количества. Таким образом, для определения водоносного горизонта необходимо извлечь из забоя желонку и, приготовив 5-10 вёдер воды, быстро влить их в обсадную колонну. Если вам удастся наполнить колонну, то это свидетельствует о том, что исследуемый горизонт не является водоносным.
При достижении водоносного слоя, бурение прекращают и приступают к установке фильтра. В скважине фильтр располагают таким образом, чтобы водоприемная часть его полностью находилась в водоносном слое (рис. 9) . Перед установкой фильтра скважину очищают и точно измеряют её глубину. Чтобы не повредить сетку и её каркас, ослабленный отверстиями, установку (забивку) нижней части отстойника с пирамидальным наконечником производят в предварительно подготовленное гнездо, образованное в твердой породе буровым инструментом.
Не рискуя сетчатым элементом, гнездо можно сделать, забивая в дно скважины конус, навинченный на «макет» фильтра. «Макетом» может служить сам фильтр, в котором перфорированный отрезок с сеткой временно заменяют целой прочной трубой. После установки фильтра сетку обнажают, приподняв обсадную трубу. Расстояние от коронки до сальника водоприёмного фильтра обычно устанавливают не менее 0,5 м, чтобы он находился несколько выше водоносного слоя. Уплотнительное кольцо сальника зажимают поворотом гайки с помощью буровой штанги, которую затем освобождают из байонета и извлекают из скважины.
Откачку до полного осветления воды из скважины производят погруженным в скважину насосом «Малыш». Его подключение к электросети следует поручить профессионалу, который обеспечит в первую очередь безопасность эксплуатации и выполнение всех технических требований, изложенных в инструкции к насосу. После получения результатов анализа качества воды составляют паспорт водозабора, что и является завершением работы по бурению скважины.
