Устройство артезианской скважины и что это такое?

Преимущества и недостатки артезианских скважин

Определение, что такое артезианская скважина (АС) подразумевает, что это искусственный или естественный источник воды, которая поступает из известнякового водоносного слоя, располагающегося на отметке 300 метров и более.

Другие глубинные объекты имеют следующие буквенные обозначения:

• В – скважина на песчаном горизонте;
• С – неглубокая шахта или абиссинский колодец. Для справки прочитайте: абиссинский колодец — что это, и как он устроен;
• D – стандартный водосборный колодец.

Рост популярности данного варианта водоснабжения связан с несколькими его преимуществами:

1. Хорошая результативность по причине того, что до известкового горизонта достать можно практически с любого места, при этом цена вопроса зависит от глубины скважины. Чем это расстояние меньше, тем дешевле будет стоить гидротехническое сооружение.
2. Величина водоотдачи у артезианского колодца намного больше, по сравнению с источниками иного типа, но обычно она составляет от 5 до 20 кубометров. Кстати, скважины бывают и большей производительности.
3. Особенностью АС считается непрерывно осуществляемая водоотдача. Даже когда здание запитано от источника, имеющего низкую производительность около 5 кубометров, снабжение водой будет полноценным. Для сравнения: при использовании источника с песчаного горизонта или абиссинской скважины, без потери напора могут функционировать не больше двух точек водораздачи. При работе с артезианскими объектами их количество достигает не меньше 5 – 6.
4. Производительность АС не зависит от сезонных климатических изменений, а вот у других источников в холодную погоду она снижается.
5. Артезианский горизонт более обилен по сравнению с песчаным, который может истощиться, если рядом будет располагаться большое количество скважин. Аналогичная ситуация произойдет в случае рытья котлована или разработки песчаного карьера в непосредственной близости.
6. Меньшая степень загрязнения. Вне зависимости от того, с какой глубины артезианская скважина способна обеспечивать водоснабжение, загрязнения в нее с поверхности не попадают. Но по причине минерализации данных источников понятие «чистоты» воды в АС является условным.
7. Продолжительный срок эксплуатации скважин. Он может достигать 20 – 50 лет в зависимости от применяемой технологии бурения, особенностей обустройства АС и состояния водоносного слоя. В отличие от источника на песке, артезианской скважиной не обязательно пользоваться регулярно, поскольку это на ее долговечности не отразится.

 Ради объективности необходимо отметить недостатки:

1. Высокая цена обустройства АС. Она достигает 20-40 долларов США за один метр бурения и зависит от времени проведения работ, применяемой технологии, и того, на какой глубине артезианская скважина залегает. Также предстоят расходы на приобретение нужного оборудования и осуществление монтажных мероприятий. Общая величина затрат на обустройство АС для частного дома может обойтись в сумму 2,5 – 6,5 тысяч в долларах. Необходимо отметить, что своими силами подобную работу выполнить невозможно.
2. Вода, поступающая из артскважины, отличается жесткостью и тем, что в ее составе имеется большое содержание солей железа, значительно превышающее нормы СанПин. С целью удаления данных примесей нужно пользоваться фильтрами. Чтобы их подобрать, сначала следует произвести лабораторные анализы воды из АС, а это требует дополнительных финансовых расходов.
3. В обязательном порядке требуется документальное оформление, которым обычно занимается компания, специализирующаяся на бурении артезианских скважин для водоснабжения объекта недвижимости.
4. В случае неиспользования источника, согласно отечественному законодательству необходимо делать тампонаж или консервирование АС.

Частые вопросы и ответы по теме: «Артезианская скважина, Глубина»

Напоследок разберём несколько вопросов, которые возникают у рядовых граждан, желающих обустроить на своём участке глубинную скважину.

С какой глубины скважина считается артезианской?

Единого, официально установленного значения, после которого источник будет считаться артезианским, не существует. Для определения, каков характер водоносного пласта, используется комплексный подход. Он включает анализ геологической структуры окружающих пород, характеристики напора столба воды, показатели его дебета.

На какой глубине артезианская питьевая вода?

По большей части артезианская вода является питьевой. Это связано с её защищённостью от проникновения поверхностных загрязнений. Свою роль также играет и высокая степень фильтрации горными породами, сквозь которые проходит влага, прежде, чем пополнить этот подземный водный слой.

В качестве редких исключений встречаются артезианские колодцы, с переизбытком растворённых солей или минералов. Это происходит в ситуации, когда вблизи естественных подземных резервуаров располагаются легкорастворимые горные породы.

Карта глубин артезианских скважин существует?

Поскольку артезианские воды относятся к ценным полезным ископаемым, геологические службы регионов ведут соответствующие исследования. В результате составляются гидрогеологические карты, на которых указывается ориентировочная глубина их залегания.

Но, в большинстве случаев, эти карты носят общеознакомительный характер, и точность отображаемых на них данных оставляет желать лучшего. Поэтому, для получения более или менее точной информации, рекомендуется напрямую обратиться в местное геологическое управление.

Полезно2Бесполезно

Происхождение грунтовых и артезианских вод

Артезианские воды – это аристократия с длинной родословной. Они залегают в доисторических пластах. Большая часть такой воды очень древняя, по ее составу, как по карте, можно читать процесс формирования недр нашей планеты.

Грунтовые воды – это рядовой ресурс, который человечество активно перерасходует. Они залегают неглубоко. В зависимости от классификации – это второй или третий уровень водоносных горизонтов. Они активно участвуют в кругообороте воды в природе, поэтому подвержены сезонным колебаниям уровня, особенно в засушливые периоды. В грунтовые воды просачивается дождевая влага, частично фильтруясь через горные породы, и частично принося растворенные вредные вещества и соединения. Вокруг производственных объектов наблюдается постепенное расширение ареала загрязнения грунтовых вод. Это нитраты, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, бытовые стоки и нефтепродукты. В отдаленных от городов и производств районах грунтовые воды сохраняют приемлемый уровень чистоты, но загрязнения могут приноситься вместе с пылью и дождем.

Качество воды

Бытует мнение, что песок — хороший фильтр, а значит воду из песчаной скважины можно пить. В действительности же это глубокое заблуждение, пить такую воду категорически нельзя, потому что песчаный слой расположен близко к поверхности, в него попадают не только стоки, но и грунтовые воды, а если неподалеку от вашего участка где-то есть свалка или производство?! Все это также отразится на составе воды из песчаного источника.

Известняковый слой расположен намного глубже, порода этого слоя надежно защищает воду от какого-либо «вмешательства». Кроме того, если песок берет воду с поверхности и зависит от погодных условий, то в известняке количество воды стабильное и очень высокого качества. Такая вода полезнее не только для растений, но и для человека.

Пробурив артезианскую скважину, вы можете обеспечить водой всю семью и полностью отказаться от питья и использования жидкости из центрального водопровода.

Срок службы

При нерегулярном использовании (например, только в летний период) срок службы песчаной скважины постепенно уменьшается, в среднем он составляет от 5 до 15 лет. Не стоит забывать, что источники на песок подвержены заиливанию, а значит периодическое обслуживание скважины понадобится, выполняется оно за отдельную плату. Когда песчаный водонос иссякнет, увы, рано или поздно это случится, выход будет один — пробурить еще одну скважину.

«Песочные» проблемы артезианскому источнику не страшны. Во-первых, потому что в известняковой породе нет мелкой взвеси и песка, чтобы произошло заиливание, во-вторых, количество воды в известняке стабильное и всегда высокое, учитывая эти факторы, срок службы скважины на известняк — порядка 50 лет.

Цена скважины

По большому счету, цена зависит от глубины источника. Песчаные скважины потому и дешевые, что бурятся на 10-30 метров.

Артезианские скважины в Московской области имеют глубину в среднем 40-80 метров, иногда больше.

Безусловно, разница в глубинах может быть значительной и, к примеру, при заказе бурения на 20 метров с ценой 2 000 рублей за метр получится сумма в 40 000 рублей, а источника на известняк с глубиной залегания 60 метров — в 120 000 рублей.

Однако, учитывая все плюсы артезианской скважины и отсутствие проблем с ее работоспособностью, стоит ли каждые 5-7 лет платить по 40 000 рублей за новую песчаную скважину?! Кроме того, если поделить стоимость источника на известняк на 50 лет, то получится всего 2 400 рублей за год.

Так что намного выгоднее однажды заплатить за качественную скважину, чтобы вся ваша семья наслаждалась комфортом и чистой водой всю жизнь.

Виды конструкций

Есть несколько вариантов обустройства АС, на выбор того или иного из них оказывают влияние следующие факторы:

• требуемый дебет, в зависимости от этой характеристики выбирается диаметр обсадки и мощность насоса.
• геологический характер участка.
• диаметр насоса.

Наиболее распатронены следующие конструкции:

Типовая (обычная). Она используется при условии хорошего давления, отсутствия в известняковом горизонте глиняных прослоек и заполненных песком пространств. В этом случае обсадную колону доводят до верхнего слоя горизонта. В нем бурится отверстие размерами меньшими, чем у обсадки. Под давлением вода поднимается на определенный уровень. Ниже его (примерно на 8-10 метров) опускают глубинное насосное оборудование. На рисунке ниже показано, как устроена такая конструкция.

Типовая скважина

Обозначения:

1. А – верхние слои почвы.
2. В – слой песка.
3. С – пласт глины.
4. D – слой сухого известняка (верхний горизонт).
5. Е – водоносный слой.
6. F – колона-обсадка.
7. G- глубоководное насосное оборудование.

Двойная обсадка. В такой конструкции используются две обсадные колоны — металлическая и пластиковая. Первая доходит до горизонта, затем внутрь ее вводят пластиковую колону, она опускается практически до конца сухого известняка.

Верхняя (А) и внутренняя (В) обсадки

Такой тип конструкции применяется в случае обнаружения в верхних слоях горизонта глиняные прослойки.

С установкой кондуктора. От типовой конструкции отличается только наличием специальной насадки-колоны большего диаметра в верхнем крае скважины.

Скважина с кондуктором

Эти незначительные изменения в конструкции позволяют защитить обсадку от плавунов.

Телескопическое устройство обсадки. Такая конструкция отличается тем, в ней используется два и более вида обсадных колон. Это позволяет обустроить АС как в плотных, так и неустойчивых слоях.

Принцип конструкции телескопической артезианской скважины

Мы привели наиболее распространенные типы конструкций АС, их вариаций значительно больше.

Разновидности конструкций

Всего разработано 4 типа оснастки скважин артезианской воды. Каждый из них отличается конструктивно, и применяется в зависимости от условий, в которых приходится производить бурение.

Классическая конструкция

Отказаться от использования обсадной трубы можно, только если в грунте нет песчаных и глиняных слоев, которые склонны к обрушиванию, что встречается нечасто. Но самая простая конструкция предполагает использование труб одного диаметра, которые формируют правильную форму отверстию, а внутри устанавливается скважинный насос.

Особенность в том, что под обсадной трубой пробуривается открытый ствол. Вода из него под действием естественного давления поднимается по трубопроводу. Как правило, на поверхность самостоятельно она не выходит, и для этого потребуется насосное оборудование. Колонна в большинстве случаев формируется из труб диаметром 159 или 133 мм.

Двойная обсадная труба

В этом случае железный столб прокладывается до известняка. Обсадная труба меньшего диаметра укладывается в твердом известняковом грунте, и доходит до водоносного слоя. Если металл используется для удержания песчаника и глины от обрушения, то в известковых породах можно уложить пластиковую трубу.

Скважина с кондуктором

Кондуктор – устройство, которое применяется в качестве ограждающей конструкции. Это на случай возможного обрушения или сдвигов верхних пластов почвы. Такой эффект наблюдается в местах, где характерно наличие плавунов. Кондуктор представляет собой трубу, большую в диаметре, чем обсадная. Он доходит вглубь до пород средней плотности.

Телескопическая конструкция

Технология предполагает применение обсадных труб различного диаметра. Сначала укладывается самая большая, которая пронизывает верхние пласты. Потом бурение производят уже сквозь эту трубу, и укладывают меньшую. Такая конструкция применима в регионах, где возможен сдвиг пластов, расположенных выше известняка.

Документальное оформление

Есть ряд требований, которые необходимо придерживаться, чтобы получить разрешение на добычу питьевой артезианской воды:

• Ближайшее дерево, дом или хозпостройка не может находиться ближе, чем за 30 м. от скважины.
• Никаких заправок, автомастерских, цехов по производству химических реактивов не может располагаться в радиусе 300 м.
• Если скважин несколько, то между ними должно быть не меньше сотни метров.
• На 200 м. вокруг не может быть источников загрязнений (химического или биологического).

Последний пункт оговаривает отсутствие на участке или рядом с ним свалок бытовых отходов, животноводческих ферм, отстойников, скотных дворов, хранилищ природных удобрений и т.д. А чтобы шанс беспрепятственно получить разрешение стал выше, достаточно 20-метровый радиус вокруг скважины оградить забором.

При этом нужно подготовить документы:

• подтверждающие право собственности на участок;
• арендный договор (если заказчик не является владельцем надела);
• генеральный, ситуационный и кадастровый план построек с разметкой.

Этот перечень потребуется на момент подачи заявки. Впоследствии нужно подготовить проектную документацию для проведения экспертной оценки. Спланировано необходимо и санитарную зону, за которой нужно будет ухаживать. Кроме того, госслужбы потребуют заключение экспертной комиссии и лаборатории о том, что артезианская вода из скважины пригодна для питья.

Несовершенные колодцы

Несовершенные грунтовые колодцы могут быть с проницаемыми стенками и глухим дном, с проницаемыми стенками и дном, с непроницаемыми стенками и проницаемым дном (рис. 4), поскольку в этих колодцах фильтр может примыкать к верхнему или нижнему водоупору или быть установленным в средней части водоносного слоя.

Рис. 4. Типы несовершенных грунтовых колодцев:
а — с проницаемыми стенками и глухим дном (1 — с незатопленным фильтром, 2 — с затопленным фильтром); б — с проницаемыми стенками и дном; в — с непроницаемыми стенками и проницаемым дном. Пунктир — уровень грунтовых вод до откачки; сплошная — то же, после нее

Приток в несовершенный колодец меньше, чем в совершенный, потому что струйкам воды, движущимся к несовершенному колодцу, приходится преодолевать большее сопротивление при входе в колодец и совершать более длинный путь, чем при движении к совершенному колодцу. Величина притока зависит от длины и положения фильтра в колодце.

Приток воды в несовершенный артезианский или грунтовый колодец с проницаемыми стенками и глухим дном равен притоку в эквивалентный по дебиту совершенный колодец, имеющий диаметр

где d_p — расчетный (условный) диаметр совершенного колодца, м; α — поправочный коэффициент на несовершенство колодца; d — диаметр несовершенного колодца, м.

Рис. 5. График расчета коэффициента несовершенства колодца (скважины)

Рис. 6. Несовершенные артезианский (а) и грунтовый (б) колодцы

Коэффициент несовершенства колодца (скважины) а определяют по графику (рис. 5), составленному В. М. Шестаковым. На вертикальной оси графика отложена величина β = l/m (где l — длина фильтра; m — мощность напорного водоносного горизонта (рис. 6, а)). На горизонтальной оси графика (см. рис. 5) отложены величины, а для значений γ = d/l.

В грунтовом колодце для расчета коэффициента α за мощность водоносного горизонта m можно приближенно принять превышение динамического уровня над водоупором, а за l — работающую часть фильтра колодца (см. рис. 6, б).

Приток воды из пласта большой мощности в несовершенный артезианский колодец, только вскрывший водоносный пласт, или в грунтовый колодец с проницаемым дном (см. рис. 4) равен при полусферической форме дна

при плоской форме дна

где d — диаметр несовершенного колодца; S — понижение уровня воды в колодце; k — коэффициент фильтрации.

Какая глубина у артезианской скважины

Глубина артезианских скважин может быть самой различной, и зависит, прежде всего, от характера и геологического строения горных пород, составляющих подземные пласты. Главное условие здесь – наличие верхней водоупорной прослойки, полностью изолирующей глубинные водоносные слои от проникновения верхних грунтовых вод. Они, как правило, загрязнены различными механическими взвесями, а также химическими элементами, попадающими в почву в виде канализационных стоков, с осадками и атмосферными выбросами.

Благодаря такой защищённости, артезианские воды особо ценятся за свою чистоту от механических и химических загрязнений. На какой глубине могут залегать эти водонепроницаемые пласты?Обычно эти значения составляют порядка 200-300 метров, но могут значительно варьироваться в зависимости от геологических особенностей конкретного района. Например, в Подмосковном регионе, согласно данным геологических изысканий, артезианский водоносный пласт может находиться на глубинах от 40 до 200 метров.В отдельных случаях артезианский бассейн залегает на расстоянии более 1000 метров под поверхностью земли.

Основные преимущества и недостатки

Использование артезианских источников имеет целый ряд преимуществ перед применением поверхностных грунтовых вод:

• Чистота водоносного источника. Не загрязнённость его различными механическими и химическими примесями, в избытке содержащимися в верхних слоях почвы.
• Большой дебит водозаборной скважины. Это достигается благодаря значительному количеству подземных вод, содержащихся между двумя водонепроницаемыми горизонтами. Также немаловажную роль играет и значительное давление, под которым находится водоносный слой. В большинстве случаев, при бурении скважины, происходит самоизлияние воды на поверхность.
• Длительность эксплуатации. Благодаря большому объёму подземных источников, даже при высоких показателях расхода, они очень долго не истощаются. А при регулярном использовании, без допущения застаивания скважины, она может прослужить до 50 и более лет.

Минусов у подобного источника водоснабжения всего два:

Большие глубины залегания, что повышает стоимость бурения.

Необходимость официальной регистрации источника водоснабжения с вытекающими отсюда необходимостью получать разрешение на бурение, и уплачивать налоги за пользование государственными недрами.

Как узнать глубину залегания артезианских вод

Благодаря вышеперечисленным преимуществам, многие владельцы загородных домов или дачных участков желали бы обустроить на своей приусадебной территории артезианский источник. В связи с этим, возникает вопрос: на какой глубине залегает водоносный слой? Вопрос этот далеко не праздный, если учесть два фактора:

• Стоимость бурения за каждый пройденный метр. Обустроить же такую скважину своими силами, без привлечения специальной бурильной техники, не представляется возможным.
• Большой разброс возможных показателей залегания водоносных пластов, достигающий подчас сотен метров. Как уже упоминалось, в Подмосковье минимальный уровень нахождения артезианского бассейна может составлять 40 метров, а максимальный – превышать 200 метров.

Попытаться узнать более или менее точную величину залегания глубинных вод в районе нахождения земельного участка, можно несколькими способами:

• Обратиться к соседям по дачному или коттеджному посёлку. Вполне вероятно, что кто-то из них уже пробурил глубинную скважину, и сможет вас сориентировать относительно залегания водоносного горизонта.
• Навести справки у специалистов компаний, занимающихся бурением скважин в данном районе. В таких организациях обычно имеются карты-схемы, на которых обозначена глубина водоносных пластов в местах их обычной работы.
• Попытаться найти карту залегания глубинных вод в вашем районе самостоятельно. Сделать это можно через интернет, либо изучив специальную геологическую литературу.
• Обратиться в территориальное управление геологической разведки, с просьбой предоставить необходимые вам сведения.

Установив сколько метров составляет глубина водного горизонта, можно рассчитать и сметную стоимость буровых работ.

Какие требуются документы и как оформляются

Документальное оформление и процесс бурения артезианской скважины промышленного образца состоит из следующих пунктов:

1. Получение лицензии на право пользование водными ресурсами.
2. Разработка проектной документации и ее согласование с Роспотребнадзором.
3. Проведение буровых работ с устройством эксплуатационной скважины согласно проекту.
4. Осуществление комплекса геофизических исследований грунта и лабораторных анализов качества воды.
5. Оформление паспорта на скважину с учетом физических параметров водных ресурсов.
6. Постановка скважины на учет с присвоением ей кадастрового номера.
7. Монтаж насосного оборудования в кессоне, доме, отдельном помещении.
8. Разработка проектной документации по устройству водозаборного узла.
9. Проведение монтажных работ по сборке узла для водопотребления.

Что касается бурения индивидуальных скважин, то согласно законодательству (статья 19 закона РФ О недрах) хозяева индивидуальных участков обладают правом собственности на общераспостраненные полезные ископаемые, и в их числе на водные ресурсы, если соблюдены три условия:

• Объем потребляемой воды не превышает 100 кубических метров в сутки.
• Добытые водные ресурсы используются для удовлетворения собственных нужд, а не для коммерческого применения.
• Эксплуатируемый водный бассейн должен быть расположен выше водоносного горизонта, используемого для нужд централизованного водоснабжения.

Так как водные ресурсы на индивидуальном участке не числятся на государственном балансе и фактически приравнены к земле, для бурения артезианских скважин на частной территории их собственнику не требуется разрешительная лицензия и какое-либо дальнейшее документальное оформление при соблюдении вышеперечисленных трех пунктов.

Рис. 13 Схема обустройства скважины с адаптером

Заключение

Приняв решение о создании на участке скважины или колодца, вы поступите правильно, поскольку сможете решить проблему водоснабжения для своего загородного участка. На сегодняшний день известно множество способов, позволяющих определить местоположение воды под землей. Хотя эти методы позволяют с довольно высокой точностью найти наиболее подходящие места для устройства скважины, все же ограничиваться только ими не следует.

Если вы хотите выяснить, в каком именно месте находится водоносный слой, обладающий значительным запасом влаги, а также узнать, на какой глубине залегает вода, то вам следует воспользоваться услугами специалистов.

Так вы сэкономите не только деньги, но и время. Процесс сооружения скважины является не только достаточно затратным, но и весьма продолжительным, о чем не всегда помнят многие владельцы загородных участков. Поэтому, если вы хотите, чтобы скважина в течение длительного времени обеспечивала вас водой в достаточных количествах, поручите работу по выбору места для нее профессионалам.