Характеристики скважины

Характеристики скважины

Самого по себе бурения скважины недостаточно для водоснабжения дома, для этого необходим целый комплекс средств для обустройства скважины. Схемы обустройства скважины для автономного водоснабжения загородного дома (дачи) могут отличаться некоторыми элементами, но общий принцип обустройства всех скважин схож.

Сначала оформляют надземную часть скважины. После установки фильтра и водоподъемных труб шурф засыпают, разобрав деревянные обшивки и настилы, устраивают вокруг места выхода скважины глиняный замок. Иногда при бурении скважины шурфа может и не быть, но глиняный замок делать нужно обязательно, то есть шурф копать.

Обустроить скважину — это значит, что надо выбрать насос (погружной или поверхностный), герметизатор (оголовок) скважины, трос для подвески насоса, выбрать и устроить кессон или адаптер (если насос погружной), подобрать и подвести электрический кабель, приобрести и установить автоматику управления насосом, развести по местам потребления водопроводные трубы. Я намеренно не говорю пока об анализе воды и водоочистке. Это темы отдельные.

Несколько слов об автоматизации. Если скважина неглубокая и на ней может быть установлен насос-«качалка», то может показаться, что никакая автоматика и не нужна. Дело хозяйское. А если глубокая, то можно просто включать-выключать насос — и все дела. Но дело в том, что электродвигатель при включении начинает работать на полных оборотах, мгновенно. Вода несжимаема, фильтр испытывает гидроудар при каждом включении. Проживет он недолго. Нужен мягкий пуск насоса, то есть преобразователь частоты, он же в данном случае пускозащитное устройство (ПЗУ) или так называемый софт — стартер.

Далее насос подает одинаковое количество воды, а потребность в ней все время различна, и это не лучшим образом сказывается на насосе.

Для «смягчения ситуации» служит мембранный бак: он поддерживает одинаковое давление воды в сети. Это позволяет поддерживать привычное комфортные условия пользования водой в сети. Значит, нужны этот бак и устройство поддержания этого давления — реле давления.

Мембранный бак с установленным реле давления называется гидроаккумулятором. А с учетом постоянных скачков напряжения в электросети, особенно в сельской местности, стоит в любом случае приобрести средства защиты электродвигателя насоса.

Пусковые токи могут превышать рабочие в 3-5 раз. Значит, нужен стабилизатор, мощность которого, соответственно, должна быть в 3-5 раз больше номинальной мощности электродвигателя скважинного насоса. Наконец, каждый раз включать-выключать насос вручную не очень удобно.

Вот отсюда и происходит необходимость комплексной системы. Тем более что все это оборудование позволит делать запасы воды, предохранять систему от гидроударов, контролировать уровень давления воды, обеспечивать стабильное водоснабжение и экономить электричество.

Комплексные станции водоснабжения, как правило, собираются с учетом нужд потребителя. Или потребитель собирает сам, сообразуясь со своими нуждами. Об этом — ниже.

Но прежде всего надо знать характеристики скважины. Профессионалы рекомендуют геофизическое исследование скважины, т.н. «каротаж», который при помощи специальной камеры позволяет определить состояние обсадных труб, скважинного фильтра, определить границы возможного опускания насоса (дабы не угодить при этом ниже фильтра в незащищенный стенками трубы «открытый ствол»).

Дело хорошее, только сколько оно стоит, точно сказать не берусь. Что-то около 30 тыс. рублей, если скважина неглубокая.

Если скважину бурила профессиональная организация, она должна выдать паспорт скважины с данными, необходимыми для подбора насоса:

  • Дебит (производительность скважины в м3/ч.
  • Статический уровень воды.
  • Динамический уровень воды.
  • Глубина скважины.
  • Внутренний диаметр обсадных труб.
  • Размеры и глубина фильтровальной части скважины.
  • Глубина залегания водоносного горизонта.
  • Геолого-литологический разрез.
  • Химический анализ (не всегда указывается).
  • Оптимальный выбор насосного оборудования (также не всегда указывается).

Статический уровень – это уровень воды в скважине, когда отбор воды из нее не производится. При отборе воды из скважины уровень понижается до тех пор, пока не достигнет некоторого минимального значения, которое называют динамическим уровнем.

Динамический уровень — это установившийся постоянный уровень воды в скважине при активном из нее отборе. В зависимости от интенсивности отбора он может меняться. Он показывает, на какую минимально допустимую глубину можно опустить в скважину всасывающий трубопровод поверхностного насоса (или скважинный насос). И статический, и динамический уровни измеряются от поверхности почвы до зеркала воды в скважине.

Дебит, или производительность скважины — это объем воды, который скважина может дать за единицу времени при условии, что динамический уровень не меняется. Дебит измеряется в м3/ч, л/сек, л/мин, л/сут и т.п. Именно он в первую очередь определяет возможность использования насосов с теми или иными характеристиками и способность скважины давать воду.

Следует проверить скважину на соответствие ее гидравлических характеристик требуемому максимальному расходу, который не должен превышать дебит скважины. В идеале максимальный расход должен быть меньше дебита на 5-10%. Иначе динамический уровень может опуститься ниже всасывающей части насоса. Что чревато работой «всухую». Если насос не оборудован системой защиты от него, это приведет к поломке агрегата. Но даже если такая защита есть, насос будет отключаться при падении уровня воды ниже установленного значения, а повторное включение возможно лишь после того, как вода в скважине достигнет хотя бы динамического уровня. Это не очень приятно.

Также необходимо учитывать наличие в системе фильтра-грязевика. Потери напора на фильтре тоже относятся к местным потерям, но их значение может быть достаточно велико (в среднем – от 0,5 до 1,5 кгс/см2). Если имеется система водоочистки, ее сопротивление тоже надо учитывать, хотя оно вполне может входить в эти 20%.

Если паспорта на скважину нет, а бурили ее местные умельцы ручным способом или вам она досталась в «наследство» от старых хозяев дома (дачи), то в случае неглубоких (до 10 м с небольшим) скважин, пробуренных на песок, делу помочь довольно легко.

Определить параметры скважины нетрудно при наличии линейки, мотопомпы и простейшего приспособления для измерения глубины, изготовленного из тонкого шнура и металлического грузика.

Измерения лучше производить в конце лета в засушливую погоду, когда уровень грунтовых вод минимален. Измерьте линейкой диаметр, а самодельным уровнемером — глубину скважины. Мокрая часть шнура покажет вам высоту водного столба в скважине, а сухая — статический уровень. А вот рекомендации из Интернета по определению дебита и динамического уровня подобной скважины.

Для определения динамического уровня и дебита используют насос. Всасывающий шланг необходимо опустить на самое дно скважины (не забывать про обратный клапан, защищенный сетчатым фильтром). При опустошении скважины досуха появится характерный всхлипывающий звук. В этом случае немедленно глушите мотор! Иначе насос может погибнуть. Если в течение получаса работы насоса на средних оборотах (50-60% полной мощности) „сухой ход” не дал о себе знать, меряем динамический уровень тем же шнуром с грузиком — опускаем грузик в скважину, пока не услышим характерный всплеск, когда грузик касается зеркала воды.

Если нет большой емкости с метками по уровню объема, куда можно сливать воду при измерении динамического уровня, дебит можно подсчитать, используя формулу для определения объема цилиндра из школьного курса геометрии:

V= 3,14 х R2 х Н.

В нашем случае:

V — объем откачанной воды,

3,14 — число „пи”,

R2 – квадрат внутреннего радиуса обсадной трубы,

Н — разность измеренных статического и динамического уровня.

Вычислив объем излитой воды, легко подсчитать дебит Q:

Q = V/t,

где t — время откачки (в нашем случае 30 мин.).

Если понижение (разница между статическим и динамическим уровнем) составляет не более 1 м, о дебите вам вообще думать не надо — подойдет любой бытовой насос или насосная станция. У вас идеальная скважина с высокой производительностью, которая всегда даст вам столько воды, сколько нужно.

Если же понижение от 2 м и больше, уменьшите обороты двигателя и произведите измерение еще несколько раз – до тех пор, пока понижение не станет близким к 1 м.

Если нет оттарированной (размеченной по уровням различных объемов) емкости, производительность насоса при данном режиме работы можно приблизительно определить по положению ручки акселератора (на максимуме — 8 м3/ч, ручка до упора повернута вправо, на минимуме — ручка 2-5 градусов от крайнего левого положения, примерно 1 м3/ч). Это необходимо, чтобы узнать, какая производительность насоса наиболее подходит именно для этой скважины.

Чтобы в дальнейшем не возникало проблем с нехваткой воды, насос, который вы планируете использовать, должен иметь производительность на 15-20% ниже дебита скважины. Вообще, неглубокие скважины „на песок” при правильной эксплуатации могут служить по 20-30 лет без изменения параметров. Но измерения все же лучше проводить раз в 3-5 лет. Это поможет вам на раннем этапе отследить нарушения работы скважины.

Ниже в таблице приведены возможные нарушения работы и причины, которыми они могут быть вызваны.

Показатели режима работы скважин Возможные причины изменения режима работы скважин
Динамический уровень воды дебит скважин
Повышение Уменьшение Неисправный насос
Постепенное понижение Без изменения Увеличение воронки депрессии (сильное понижение, истощение уровня грунтовых вод водоносного пласта в районе скважины)
Периодическое понижение Без изменения Влияние работы соседней скважины или влияние сезонных факторов
Прогрессирующее понижение Уменьшение Неисправность фильтра, заиливание скважины
Уровень на глубине загрузки насоса Уменьшение, подсос воздуха Водоотбор превышает возможности скважины, сильное заиливание, неисправность фильтра

Но если насос выкачивает скважину досуха за достаточно короткое время, это значит, что скважина основательно заилена, или забит ее фильтр, и поэтому вода поступает внутрь скважины плохо. Вот тогда имеет смысл серьезно подумать о прочистке скважины. Конечно, при измерениях вы можете использовать любой аппарат (даже погружной насос, если диаметр скважины позволяет) — в зависимости от того, что у вас имеется. Главное — знать его производительность. Только не забывайте про опасность «сухого хода»! Чтобы обесточить тот же „Ручеек”, у вас есть несколько секунд. Иначе электродвигатель насоса может сгореть».

Теперь можно подобрать насос по производительности, пользуясь нормами расходов.

Вот нормативные расходы санитарных приборов, о которых было сказано чуть раньше.

Точка водоразбора Нормативный расход л/с Нормативный расход м3/ч
Мойка 0,2 0,7
Посудомоечная машина 0,2 0,7
Ванна 0,3 1,1
Умывальник 0,1 0,4
Биде 0,1 0,4
Стиральная машина 0,2 0,7
Душ 0,2 0,7
Унитаз 0,1 0,4
Полив огорода 0,2 0,7

Суммируем расходы, считая их одновременными, и получаем 5,4 м3/ч. Такого случая практически не бывает, на самом деле по максимуму может быть включена половина потребителей. В крайнем случае, три четверти. Тогда получаем максимальный и минимальный расходы, равные, соответственно, 5,4 х 0,75 = 4,5 м3/ч и 5,4 х 0,5 = 2,7 м3/ч. То есть это будет 3,6 м3/ч в среднем. Можно взять чуть побольше, посмотреть рекламные буклеты фирм.

Можно считать иначе. При стандартном дачном доме (без бассейна, бани, полива газонов) расход воды на 1 человека составляет 120-180 л. Потребление воды увеличивается при одновременном пользовании точками забора (например, душ и кран). Плюс к этому запас в производительности скважинного насоса. Суммарно скважинный насос выбирают исходя из расхода 300-400 л в сутки на человека.

Диаметр насоса само собой определяется диаметром скважины. Наиболее распространенные насосы имеют диаметр 3 или 4 дюйма, то есть 74 или 100 мм.

Для охлаждения насоса между стенками скважины и корпусом насоса должен быть зазор хотя бы пару миллиметров, то есть минимальный диаметр скважины для насоса должен быть 78 мм. Если зазор между стенкой скважины и корпусом насоса большой, то движения охлаждающей воды вдоль корпуса насоса может и не быть. Правда, некоторые производители выпускают насосы с охлаждающей рубашкой, в которой циркулирует вода, перекачиваемая насосом.

Окончательно модель насоса выбирают по напорным характеристикам. В них приведены зависимости потребляемой мощности от создаваемого насосом напора и расхода.

Для примера таких характеристик приведены зависимости для ряда насосов датской фирмы Grundfos. Толстой линией обозначены наиболее приемлемые границы работы данных насосов. Такие же зависимости приведены в паспортах на все подобные насосы. Только там покупатель сам выбирает приемлемые границы.

Некоторым людям довольно сложно разобраться в диаграммах, не у всех техническое образование. Но там все просто. На горизонтальной оси выбираете нужную производительность насоса и от этой точки восстанавливаете перпендикуляр до пересечения с кривой, а от точки пересечения проводите горизонтальную прямую до вертикальной оси. Эта точка и есть искомый напор. При выборе насоса надо помнить, что чем выше развиваемый насосом напор, тем меньше его (данного насоса) производительность. Это правило — закон для всех насосов, кроме насосов объемных.

Так же определяем и мощность насоса. Это нижний график.

Проще выбирать насос по рабочей точке, которая в общем случае может служить показателем эффективности работы насоса, потому что в этой точке насос не испытывает перегрузок и работает в оптимальном режиме, с оптимальным КПД.

Опытные люди советуют просто разделить приблизительно пополам максимальные значения напора и расхода, приведенные в паспортах, прайс-листах и рекламных буклетах. Скажем, если насос развивает напор 100 м при расходе 4 м3/ч, то мы получим 45-55 м напора и расход в пределах 1,7-2,2 м3/ч. Конечно, насос будет в состоянии развить и паспортные 100 м напора, но только при маленьком расходе. Соответственно, при максимальном расходе получим минимальный напор. Все это видно при рассмотрении напорных характеристик насоса.

Все же, выбирая минимально мощный насос, надо учитывать, что экономия на мощности насоса может привести к невозможности промыть фильтры водоочистки при регенерации, если такая нужда возникнет.

Читайте также:


Обсудить статью на форуме

Рубрика: Водоем, водопровод, полив |