Водоснабжение частного дома из скважины

Сегодня уже сложно удивить кого-либо наличием автономной системы водоснабжения и канализации в загородном доме. Они уже давно стали естественной составляющей бытового комфорта для многих владельцев обособленного частного жилья или дачных участков, не имеющих возможности подключиться к централизованным инженерным коммуникациям. И если в небольшой дачной постройке, посещаемой не слишком часто, с отсутствием обустроенного индивидуального водозабора еще можно как-то смириться, то в доме с постоянным проживанием – это становится проблемой. Поэтому, чем капитальней планируется обустроить частные владения, тем более важным для них будет вопрос организации автономного источника хозяйственно-питьевого водообеспечения. Наиболее современным способом его решения является сооружение скважины на приусадебном участке.

Скважина

Строительством скважин для добычи воды человечество успешно занималось уже в глубокой древности. Еще древние египтяне за 3,5 тыс. лет до н.э. осваивали способы ударно-штангового бурения. На протяжении столетий технологии буровых работ не переставали совершенствоваться, оставаясь прерогативой деятельности узкого круга профильных специалистов. В наши дни, помимо создания сложных гидротехнических сооружений с глубинами на сотни метров, благодаря появлению компактных станков и распространению простых ручных приспособлений для бурения, строительство мелких скважин стало доступно мастерам-любителям.

Теперь у каждого владельца земельного участка имеется выбор – приглашать сторонних специалистов либо заниматься разработками подземных водоносов самостоятельно. Однако прежде следует определиться, источник какого типа, для покрытия каких хозяйственно-бытовых нужд требуется. Это связано с вопросами планирования его производительности (дебита), а также желаемыми физико-химическими свойствами воды из него. В свою очередь, необходимо иметь представление о местной гидрогеологической обстановке – глубине залегания водоносных горизонтов, их характеристиках, буримости пород и т.д. Даже располагая общими сведениями из перечисленного объема информации, можно понять, есть ли шанс изготовить скважину самому или остаётся единственный вариант – обратиться к профессиональным буровикам.

Типы скважин: преимущества и недостатки

В частном домовладении скважина по добыче воды представляет собой глубокую вертикальною подземную выработку диаметром 1-8(10)”, с укрепленными (обсаженными) стенками. Для обсадки, зачастую, используются стальные трубы, а также из полимеров ПНД или ПВХ. Проходка породы для спуска обсадных колонн осуществляется различными буровыми методами, которые выбираются исходя из местных условий, а также типа проектируемого водозабора.

Владелец участка для решения задач водообеспечения имеет возможность выбрать один из 3 типов водозаборных скважин: абиссинскую иглу (колодец), на песок и на известняк.

Абиссинский колодец

Или скважина игла относится к наиболее простой разновидности гидротехнических сооружений. Благодаря своей дешевизне и доступности буровой технологии она получила наибольшее распространение среди хозяев небольших домостроений. При желании её можно обустроить собственноручно даже в подвальном помещении дома или на приусадебном участке, используя лишь кувалду. Такой метод бурения еще называют перфорационным, так как обсадная труба с заостренным фильтром-наконечником вбивается в грунт сразу, а не после предварительного разбуривания ствола. Конечно, иногда, чтобы облегчить спуск обсадки, сначала осуществляется полная или частичная выемка породы тартанием (желонкой), шнековым способом или гидробурением скважины, но в конечном итоге, на строении абиссинского колодца это не сказывается.

Скважина-игла имеет следующие отличительные особенности:

• устанавливается на грунтовые воды (верховодку) или верхние межпластовые водоносные горизонты. Обычно показатель её глубины колеблется в пределах – от нескольких метров до 10-20 м;
• близость её водозабора к поверхности не может ни сказаться на качестве добываемой из неё воды. На химико-биологические характеристики источника оказывают влияние продукты техногенной деятельности человека. Их концентрация тем больше, чем выше расположен эксплуатируемый горизонт. Поэтому, если абиссинский колодец сооружается не только для орошения приусадебного участка, но и в питьевых целях, то воду из него следует обязательно сдать на анализ в ближайшую лабораторию СЭС или горводоканала;
• её производительность в значительной степени зависит от водообильности вскрытого пласта. Так, если фильтр скважины установлен в крупнозернистых или галечных породах, то её дебит может доходить до 1 м³/ч и более, а если в пылеватых суглинках, то быть менее 0,1 м³/ч;
• срок службы источника также во многом зависит от природы водоноса и интенсивности заиливания фильтра. В среднем он составляет 15 лет.

Важно! После истечения срока службы скважины-иглы или возникновения на ней аварийных ситуаций, зачастую, оказывается проще изготовить новую, а не заниматься восстановительными мероприятиями. Ведь при помощи нехитрых приспособлений, например, треноги с ударной «бабой», такие буровые работы могут выполняться даже за полдня.

Скважина на песок

Грамотно обустроив у себя на участке подземный водозабор на основе скважины на песок, вы получите достаточно серьезную систему водообеспечения. Часто у неё оказывается наилучшее соотношение капитальных вложений и потребительских характеристик. Скважины на песок:

• бурятся до вскрытия как верхних, так и средних межпластовых водоносных горизонтов, залегающих в среднем диапазоне глубин 10-40 м;
• могут быть защищены от поверхностных загрязненных инфильтратов одним или несколькими водоупорными горизонтами, что положительно сказывается на химико-бактериологических показателях источника. Вода, поднятая с нескольких десятков метров, скорее всего, безопасна для человека, однако, если полностью соблюдать правила, сдавать на анализ её все же необходимо;
• обладают дебитом, в значительной степени зависящим так же, как и у абиссинских колодцев, от крупности фракционного состава вскрытого пласта и его водообильности. Кроме того на производительность скважины оказывает влияние площадь фильтра и используемый насос. Средние показатели дебита – 1-3 м³/ч.
• имеют срок службы, на который существенное влияние оказывает регулярность и интенсивность прокачек, качество изготовления фильтра и материала обсадной колонны. При правильном обустройстве и эксплуатации гидротехнического сооружения оно может служить не менее 20-30 лет.

Важно! Строительства скважины на песок уже лучше доверить профильным специалистам. В своей профессиональной деятельности они применяют ударно-канатный, шнековый и роторный методы, требующие использования, как минимум, малогабаритных буровых установок (МБУ). Приобретение подобных агрегатов для частной эксплуатации является нерентабельным. К тому же работать с ними должен только обученный персонал, разбирающийся в тонкостях технологии и знающий безопасные приемы обращения с оборудованием.

Скважина на известняк

Их также называют скважинами на воду. Другое распространенное название – артезианские скважины, связано с тем, что при вскрытии водоносного пласта, вода практически всегда поднимается по стволу выше водоупорной кровли и может даже фонтанировать на поверхности. Выталкиванию жидкости, в первую очередь, способствует избыточное давление от масс вышележащих пород.

Владельцы участков, выбирающие скважину на известняк, должны быть готовы понести немалые расходы на её строительство. Но при этом они получат действительно надежный, высокопроизводительный хозяйственно-питьевой водозабор, который:

• эксплуатирует водовмещающие пористые либо трещиноватые горные пород, находящиеся на глубинах 50-200 м;
• отличается природной чистотой воды, защищенной от техногенных воздействия человека толстым многослойным барьером из водоупорных пластов. Подобные гидрогеологические условия естественной изоляции водозаборов способствуют их высоким химико-бактериологическим показателям. Тем не менее, вода из артезианских скважин нередко отличается высокой степенью минерализации и содержания соединений железа. Поэтому для использования её в питьевых целях может потребоваться установка соответствующих фильтров;
• обладает солидной производительностью – не менее 3-5 м³/ч. Такого дебита вполне достаточно для крупного частного домовладения или даже нескольких коттеджей;
• будет служить 30-50 лет и более. Скважины на известняк практически не подвержены заиливанию, поэтому срок их жизни по большей части зависит от сохранности обсадной колонны.

Важно! Строительство или ликвидация (тампонаж скважины) артезианского водозабора возможны только с привлечением специализирующихся на бурении компаний. Это ответственные технологические процессы, для осуществления которых используются мощные профессиональные машины. Например, для ведения буровых работ широкое распространение получила машина УРБ 2А2. Она способна осуществлять проходку горных пород глубиной до 300 м, выполняя технологические операции вращательного бурения с промывкой или продувкой, а также бурения шнеками.

Особенности устройства скважин

Независимо от выбранного типа скважины для водоснабжения вашего домовладения, все они будут иметь некоторые общие конструктивные элементы:

• забой – низшая подземная точка сооружения (дно);
• ствол – подземная выработка, в которую спускается обсадная колонна;
• устье – входное отверстие или верхний короткий отрезок трубы, выходящий на поверхность.

Глубокие буровые (на песок, на известняк) после завершения обсадки проходят процедуру цементации затрубного пространства. Она призвана укрепить механическую связь между обсадной колонной и стенками разбуренного канала, а также для межпластовой изоляции разноименных горизонтов.

Важнейшим элементом в конструкции буровой является фильтр для скважины. В нем происходит первичная очистка воды от нерастворимых твердых частичек. Она может осуществляться:

• через мелкоячеистые сетки (абиссинские колодцы или скважины на песок);
• гравийные засыпки (скважины на песок);
• перфорированные колонны или открытый ствол с отстойником (скважины на известняк).

Кроме того, устья скважин всех типов, пробуренных на открытой местности, должны обустраиваться с возможностью удобного доступа к технологическому оборудованию. Такую возможность обеспечивает установка скважинного адаптера, строительство смотрового приямка (из кирпича или бетонного монолита) либо монтаж герметичного пластикового, составленного из железобетонных колец или стального кессона.

Важно! Частные застройщики, нередко, выбирают сооружения из сборного железобетона, по причине их надежности и долговечности. При этом не следует забывать, что они нуждаются в тщательной гидроизоляции и теплозащите.

Гидроизоляция и теплозащита кессона из бетонных колец

Монтаж кессонов должен осуществляться с учетом местной гидрогеологии и климатических условий. Сооружение обустраивается для защиты устья скважины, водозаборного оборудования, а также вспомогательных приборов от засорения, механических повреждений, подтоплений и отрицательных температур. Оно обеспечивает удобный доступ к функциональным элементам буровой, их осмотру, обслуживанию.

Кессоны из бетонных колец отлично справляются с функциями механической защиты. Ведь их прочные боковые стенки, дно и перекрытие с технологическим люком, изготовленные промышленным способом, имеют практически неограниченный срок службы. Конечно, если они надежно теплоизолированы и защищены от разрушающего воздействия влаги.

Отличный способ утеплить скважину и кессон – это обложить внешние поверхности смотровой камеры листовым пенополистиролом. В подземной части со стороны грунта пенопласт будет достаточно застелить несколькими слоями полиэтиленовой пленки. А вот на крышке от воздействия УФ его лучше накрыть понадежней – листом пластика, оцинкованной стали либо слоем цементно-песчаной стяжки.

Сложнее для пористой структуры бетона подземной камеры обстоит дело с водоупорными свойствами. Особенно учитывая, что она собирается из нескольких частей, а значит, может иметь 1-2 десятка погонных метров стыковочных швов. Для гидроизоляции кессона из бетонных колец следует:

1. Обработать его поверхности гидрозащитными материалами. Для наружного применения подойдут: обмазки горячим битумом или асфальтом, битумно-полимерной мастикой, покрытия из рулонной гидроизоляционной продукции. Для внутреннего применения можно использовать готовые цементные составы с проникающим эффектом, цементно-полимерные или приготовленные самостоятельно с добавлением жидкого стекла.
2. Обработать монтажные швы. На стадии установки бетонных колец можно закладывать между ними разбухающие бентонитовые шнуры или использовать цементные растворы с гидрофобизирующими добавками. Впоследствии швы могут обрабатываться все теми же растворами, гидроизоляционными мастиками либо герметиками.

Выбор насоса

Для организации водозабора из скважин преимущественно пользуются центробежными насосами. Вибрационное водоподающее оборудование допускается к кратковременному использованию, например, для прокачки системы. При длительной эксплуатации оно может способствовать заиливанию фильтра.

Центробежные агрегаты различают по способу установки:

• на поверхности (в приямке, кессоне, подвале дома и т.п.) – поверхностные насосы;
• внутри обсадной трубы – глубинные насосы или погружные.

Еще до начала осуществления буровых работ, необходимо иметь представление какой водоподъемник планируется эксплуатировать в дальнейшем. Прежде всего, он должен соответствовать типу скважины и её диаметру. Например, на абиссинский колодец может устанавливаться только поверхностный насос, так как диаметр его обсадной колонны обычно не превышает 1,5-2”. Но такие агрегаты имеют ограничения по глубине всасывания, которая не превышает 8-9 м. Конечно, могут устанавливаться и скважинные насосы с внешними инжекторами, обеспечивающие уверенное всасывание до 15-20 м (при несколько меньшей производительности). Однако они уже нуждаются в обсадках свыше 2-4”, для спуска которых, зачастую, рентабельней бурить скважины на песок.

Если же для вашего домохозяйства требуются большие объемы водоснабжения, и вы выбрали строительство буровой на песок или на известняк, то правильней установить насос для скважины погружного типа. Подобное оборудование отличается высокими показателями напоров и расходных характеристик, но по своим габаритам требует использования обсадных колонн диаметрами от 4”.

Расчет параметров насоса

Точные параметры насоса для скважины определяются на основе специальных расчетов. В них учитываются статический и динамический уровни, максимальные перепады высот от водозабора до потребителей, комплекс гидравлических сопротивлений, дебитовые нагрузки. Выполнение подобных расчетов является уделом специалистов. Однако некую упрощенную прикидку можно сделать и своими силами.

За основу возьмите перепад высот между динамическим уровнем в скважине и самой верхней точкой водоразбора, протяженность напорной магистрали от скважины до ввода в дом и желаемый максимальный дебит. Суммарный расчетный расход воды для всех потребителей, равный дебиту буровой, можно подобрать, руководствуясь таблицами СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Определите напор, который должен создавать водоподъемный агрегат:

H=(Н_пер+ L *0,2+Н_изл)*1.15, м, где

Н_пер – перепад между динамическим уровнем и верхней точкой водоразбра;

L *0,2(0,1) – потери в горизонтальной напорной магистрали с учетом её протяженности;

Н_изл – запас напора на комфортный излив. Обычно не менее 15-20 м;

1.15 –запас напора (15%, мин 10%) на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводах (в сужениях, поворотах, арматуре).

Полученную величину напора следует сравнить с паспортными данными выбираемого насоса. Но следует ориентироваться не на пиковые возможности оборудования, а на соответствие его Н(м) желаемому расходу жидкости Q (л/с, м³/ч). Несколько значений подобной зависимости могут быть указаны в маркировке на корпусе агрегата. Еще лучше посмотреть график Q/Н. Его можно найти в паспорте или интернете для конкретной модели.

Монтаж автономного водоснабжения

Система автономного водоснабжения из скважины берет свое начало от водозаборного узла и заканчивается точками водоразбора. Для комфортного пользования она также должна включать:

• накопитель – безнапорный бак либо гидрофор (гидроаккумулятор);
• фильтрующую установку, соответствующую физико-химическому составу воды и требованиям к её конечному качеству;
• водонагреватель;
• измерительные приборы.

В случае водоподающего оборудования поверхностного типа хорошим решением будет подключение готовой насосной станции, уже укомплектованной гидроаккумулятором, приборами автоматического управления и защиты. Если же используется глубинный насос, то перед его спуском в скважину на него должен быть установлен обратный клапан, а пуско-защитные устройства монтируются в кессоне либо внутри дома.

Важно! В электроцепи насосов всех типов обязательно включаются автоматы защиты от режима «сухого хода». Они предохраняют агрегаты от перегрева и выхода из строя в случае завоздушивания системы или аварийном падении уровня воды в скважине.

Для круглогодичной эксплуатации водопровода прокладка напорной магистрали в грунте осуществляется ниже уровня промерзания. При этом следует учитывать условия её ввода в дом. Если труба заходит через фундамент на глубине её прокладки в траншее, то зимой вопросов не возникнет. Если же вводной участок изготавливается выше, то его следует тщательно утеплить, желательно увязав со специальным кабелем подогрева.

Основные правила обслуживания

Залог долгого срока жизни скважины – её регулярное использование (прокачки предотвращают заиливание), а также периодические профилактические осмотры. Кроме того, планомерным проверкам необходимо подвергать всю систему водоснабжения. Для этого 1-2 раза в год следует:

1. Осматривать коммуникации, оборудование, сантехническую арматуру с целью выявления протечек.
2. Проверять верхние и нижние пороги срабатывания реле давления. Подстраивать его при необходимости. Электромеханические реле также нуждаются в периодической чистке контактов.
3. Контролировать давление в воздушной полости гидрофора при нулевом давлении в трубопроводах.
4. Осуществлять замену фильтрующих картриджей, активных заполнителей в установках водоподготовки;
5. Выполнять удаление накипи, осадка и замену магниевого анода в бойлере. Если используется газовый водонагреватель, то для его профилактики следует привлекать специалистов имеющих соответствующий допуск.

Важно! Если потребуется подготовка системы автономного водоснабжения к зимнему перерыву в работе, то из неё придется полностью слить воду (желательно продуть сжатым воздухом). Краны следует оставить открытыми, а в приямках и кессонах вентиляционные отверстия, напротив, прикрыть задвижками или ветошью.