Поиск источника живительной влаги процесс актуальный, а необходимость минимизации числа комплектующих и времени сооружения диктуют свои требования к конструктивным элементам проходки. Оптимальным вариантом будет единый комплект оборудования, используемый для бурения и в качестве трубопровода, по которому будет подниматься вода на поверхность, а достичь этого можно, устроив абиссинский колодец.
Чтобы понять устройство абиссинской скважины и представить, что это такое, необходимо вообразить себе длинную трубу с отверстиями в боковой поверхности на ее конце, опущенную в толщу земной коры до первого водоносного горизонта, который располагается на глубине 10 – 15 метров от поверхности.
Поверхностный насос, установленный над абиссинским колодцем, позволяет сделать автоматическое водоснабжение
Что такое скважина-игла?
Свое наименование подобное сооружение получило благодаря специфической конструкции – конец металлической трубы диаметром 5±2,5 см, забиваемой в грунт, снабжен металлическим наконечником конической формы, благодаря которому она входит в землю как игла. Острие с меньшим углом позволяет улучшить проходимость, а массивная структура (цельный материал) обеспечит отодвигание камней и отклонение водовода от массивных препятствий.
Для того, чтобы вода могла попасть из водоносного слоя внутрь замкнутой полости, в стенке первой забиваемой плети просверливают отверстия диаметром 10±2 мм с шагом 5,5±0,5 см, которые могут быть дополнительно обернуты мелкой нержавеющей сеткой. Закрепление фильтрующего элемента, удерживающего песок от проникновения внутрь, осуществляется при помощи точечной сварки или нескольких витков проволоки, наматываемых поверх и скручиваемых между собой. У нас можно заказать бурение колодцев абиссинских недорого.
Очевидно, что наконечник, которым оснащается скважина-игла, должен иметь больший диаметр основания, чем наружный размер забиваемых в грунт секций. Это необходимо, чтобы сопротивление слоев не привело к смещению сетки и не оголило отверстия, через которые внутрь попадет грунт и песок. Так как острию следует быть съемным, оно должно иметь следующие конструктивные особенности:
Деталь представляет собой цельный конус, полученный точением стальной болванки, размер сечения которой больше поперечного размера плети на 10±2 мм.
Внутри выполняется удлинённая резьба, глубина которой составляет 1,5 – 2 внешнего размера труб.
От основания конуса до резьбы делается цилиндрическая проточка шириной 5 – 6 мм и диаметром равным соответствующему размеру вкручиваемой плети.
Подобный абиссинский колодец оборудуется путем скручивания секций между собой при помощи специальных удлиненных муфт и постепенного их заглубления путем вбивания при помощи кувалды вручную или посредством тяжелого инструмента ударного действия, установленного на направляющей («бабка»).
При ударном воздействии на трубную сборку, возможны следующие негативные результаты:
искривление сечения – предотвращается путем использования толстостенных газовых труб;
сгиб в районе муфтового соединения, нарушение герметичности предотвращается применением удлиненных муфт с цилиндрическими проточками;
замятие резьбы верхней плети, по которой производится ударное действие – компенсируется использованием специальной сменной насадки из материала с меньшей твердостью;
отклонение колонны от вертикального положения – которое можно предотвратить использованием направляющего аппарата и «бабки».
Воду можно добыть и с помощью ручной колонки, тем самым обойтись без электричества
Скважина, получаемая забиванием трубной иглы, являлась прообразом современных выработок, до сих пор используется военными в походах или частниками на даче в качестве быстрого и дешевого способа добычи, благодаря которому вода может быть получена уже через 5 – 8 часов после начала работ. Сверху последней забитой плети устанавливается насос и производится раскачка водоносного слоя, для чего первоначально требуется залить воду и вытеснить воздушную пробку.
Геология абиссинского колодца
Принимая во внимание способ обустройства выработки при забивании труб, следует понимать, что глубина такого сооружения не может быть слишком большой ввиду вероятности того, что на пути забиваемой «иглы» встретится препятствие, которое она не сможет пробить или обойти. Шансы такого события повышаются с увеличением глубины проходки, которая обычно не превышает 9±1 м, хотя для грунтов, содержащих преимущественно песок, может достигать трех десятков метров.
Такая глубина проходки позволяет достичь первого водоносного горизонта, расположенного в песчаном слое земной коры, представленном крупно- и среднезернистыми фракциями, которые отличаются по свойствам фильтрации. Способность задерживать вредные примеси, определяющаяся пористостью пород и размером частиц, является решающим фактором в определении допустимого расстояния до потенциальных источников загрязнения, которыми могут являться:
выгребные и помойные ямы;
свалки бытовых и промышленных отходов;
скотные дворы и хранилища навоза;
поля, удобряемые пестицидами и другими удобрениями;
нефтехранилища, заправки;
автомойки и т.п.
Абиссинский колодец должен располагаться на расстоянии не менее 15±5 м от источников загрязнений при плотном грунте и 30 – 60 м, если плотность верхних слоев почвы мала, а размер фракций велик. То есть, если на даче оборудован туалет с выгребной ямой, вместо опорожняемой емкости, то добытая вода будет пригодна только для полива, потому что даже если специфический запах и будет удален, характерные азотистые соединения отфильтровать не удастся.
Учитывая, что водоносным горизонтом является слой, основой которого является песок, в процессе эксплуатации колонки перфорация и фильтр будут постепенно заиливаться, что приведет к последовательному снижению производительности, вплоть до окончательного прекращения подачи воды.
Производительность абиссинской скважины
В зависимости от величины водяного горизонта и диаметра забитой в грунт плети можно добыть воду в количестве 2±1,5 куб. м/ час, причем минимальный расход характерен для ручного подъема, а верхняя граница достижима при установке поверхностного насоса с соответствующей величиной всасывания.
Принимая во внимание, что ручной подъем воды может быть осуществлен на фиксированную высоту, зависящую от величины разрежения, создаваемого насосом, допустимое заглубление определится как 9±1 м, что соответствует вакууму в 1 атм.
Чтобы достичь такого разрежения достаточно установить на скважину стандартную колонку, которую можно купить в каждом магазине хозтоваров.
Раскачка водовода большей глубины может быть выполнена только при помощи вакуум-насоса, который должен быть оснащен защитой от сухого хода, во избежание выхода из строя при отсутствии воды.
Объем воды, который может быть добыт вручную, достаточен для полива зеленых насаждений на даче, а количество, перекачиваемое насосом (до 4 куб. м/час) позволит обеспечить нужды частного дома. Однако уменьшение производительности скважины, связанное с заиливанием, может свести все усилия на нет, ввиду того, что забитая в грунт колонна не подлежит выемке и очистке фильтра от загрязнений.
Способом, позволяющим сделать абиссинский колодец пригодным для выемки и повторного монтажа, является устройство дополнительной фильтрующей прослойки, которая может быть выполнена двумя различными способами.
Технология предварительной фильтрации
Недостатки свойственные колодцу в виде «иглы», рассмотренные выше и неполадки, которые могут сопровождать процесс и способные нарушить герметичность, будут устранены, если предварительно выполнить бурение шурфа большего диаметра и создать в простенках слой для предварительного улавливания загрязнений и накопления иловых отложений.
Гравийный фильтр без усиливающей обечайки
Применив комплект плетей, предназначенных для подъема воды, в качестве штанг для бурения, можно пробурить необходимое отверстие при помощи специализированной буровой насадки, которой, учитывая глинисто-песчаный характер почвы, будет шнек, «ложка» или коронка. Учитывая, что требуемая глубина выборки составляет 9±1 м, проходка может быть выполнена в течение одного светового дня, проведенного на даче, если на пути не встретится труднопреодолимое препятствие.
Последовательность операций будет выглядеть следующим образом:
Выполнить проходку диаметром, превышающим сечение плети на 50 – 100 мм, на необходимую или большую глубину.
Разобрать штангу на плети, демонтировать буровую насадку.
Оснастить концевое звено, выполнив ряд операций:
заглушить дно при помощи конической, сферической или плоской пробки;
засверлить отверстия на высоту 25±5 см, диаметром 10±2 мм, с шагом 55±5 мм;
закрепить фильтрующий элемент из нержавеющей проволоки сечением 2 мм, посредством сварки, проволочных скруток или быстросъемных хомутов.
После чего следует выполнить последовательную сборку сегментов, используя простые водопроводные или газовые резьбовых муфт и выполняя уплотнение по резьбе при помощи пакли или ленты-фум.
Собрав проектную длину подъемного водовода выставить его по центру шурфа следует выполнить засыпку мелким щебнем по периметру, который будет выполнять роль фильтрующего и фиксирующего элемента абиссинской скважины.
Недостатком подобной схемы, является отсутствие укрепления стенок проходки, которое приедет к перемешиванию фильтрующей засыпки и грунта, что в свою очередь повысит гидравлическое сопротивление. Затруднен при такой реализации и подъем/спуск водопровода, так как потребуется полная выборка всего имеющегося гравия, который должен быть засыпан на всю высоту.
Гравийный фильтр с усилением стенок
Чтобы повысить пригодность скважины к ремонту и профилактике, можно параллельно с бурением шурфа выполнить укрепление стенок посредством установки обечаек, постепенно спускаемых по мере увеличения глубины выработки. Такое устройство позволит избежать необходимости засыпки на всю высоту шурфа, а ограничится только нижней секцией. Все остальные сегменты водовода могут быть выставлены по центру и зафиксированы при помощи круглых пластин со следующими параметрами:
внутреннее отверстие на 1-2 мм больше поперечного сечения секции;
наружный диаметр меньше размера пластиковых обечаек также на 1-2 мм.
Муфта, соединяющая сегменты, не даст диску провалиться ниже соответствующего сечения что обеспечит проектное положение водовода.
Обустройство абиссинской скважины с укреплением стенок из пластиковых труб позволит увеличить срок службы гидротехнического сооружения с обычных 5 – 10 лет до нескольких десятилетий, причем расходные характеристики могут оставаться не первоначальном уровне в течение всего периода, при условии своевременного профилактического обслуживания и позволят применить его не только на даче, но и для объектов с большим водопотреблением и возможностью организации автоматической подачи.
Какой способ добычи воды выбрать?
Альтернативным способом добыть воду с первого водоносного горизонта является скважина на песок, которая представляет собой обсадную трубу, наполненную водой, отфильтрованной посредством гравийной засыпки дна и встроенного сетчатого фильтра. Подъем воды на поверхность осуществляется при помощи погружного насоса.
Выбирая между скважиной на песок и абиссинским колодцем следует учитывать, что последний вариант:
дешевле, так как не требуется заезд бурильной техники, а в виду меньшей глубины бурения стоимость материалов меньше;
компактен и быстрее возводим;
характеризуется меньшим содержанием растворенного железа, ввиду меньшей глубины;
можно выполнить непосредственно в доме;
можно использовать ручные колонки и обойтись без электричества .