что такое артезианская скважина определение глубина
Артезианская скважина
В статье рассмотрим, что такое артезианская скважина, откуда такое название, принцип её работы на простом примере из учебника по физике за 7 класс. Кроме того обсудим качество воды, а в заключении основные достоинства и недостатки.
Определение
Артезианская вода — это напорная подземная вода, заключенная в глубоких водоносных пластах между водонепроницаемыми слоями. Такое определение содержится в ГОСТ 30813-2002 «Вода и водоподготовка».
Опираясь на это можем определить понятие артезианской скважины.
Артезианская скважина — это скважина, пробуренная для эксплуатации напорных подземных вод, заключенных в глубоких водоносных пластах между водонепроницаемыми слоями.
Первые артезианские скважины
Артезианские скважины давно существуют в самых разных странах, однако получили свое название в честь провинции Артуа (лат. Artesium) на севере Франции. Там, в 1126 году, впервые в западной Европе, был построен артезианский колодец, в котором вода сама поднималась на поверхность.
В начале 19 века — это явление было описано во французской специальной литературе, в дальнейшем название закрепилось и напорные воды называют артезианскими.
В некоторых источниках утверждается, что это первое зарегистрированное упоминание самоизливающейся скважины, однако, скорее всего это не так, артезианские скважины существовали ещё в древнем Китае и Египте.
Принцип действия артезианского колодца
Принцип действия артезианского колодца или скважины легко объяснить на примере задачи из учебника по физике за 7 класс.
Задача: На рисунке 121 изображён артезианский колодец в разрезе. Почва, суглинок и песок легко пропускают воду. Глина и известняк, наоборот, водонепроницаемы. Объясните действие такого колодца.
Задача из главы о сообщающихся сосудах. На рисунке скважина изливается. Такой эффект происходит потому что вода заперта между двумя водонепроницаемыми пластами и находится под давлением. Поверхность воды в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.
Рисунок можно продолжить для большей наглядности:
Далее рассмотрим более подробно как образуются артезианские источники.
Артезианский бассейн
Артезианские воды обычно встречаются в пределах относительно крупных геологических структур, к ним относятся: мульды, впадины, моноклинали, синклинали и т.д. Условия в которых образуются артезианские воды весьма разнообразны и приурочены к сложной схеме разломов и трещин. Они могут быть значительными по площади и иметь один, два и больше напорных водоносных горизонтов, такие структуры называют артезианскими бассейнами.
У каждого артезианского бассейна выделяют три области:
Иллюстрации на рисунке ниже, а далее определение терминов.
Область питания — это место выхода на поверхность водопроницаемых пластов, которые участвуют в строении артезианского бассейна, на поверхность земли.
Питание происходит за счет атмосферных осадков, инфильтрации из рек и озер, других источников, питание может осуществляться в том числе и из другого водоносного слоя или бассейна.
Область напора — это площадь развития артезианского бассейна, где проявляется напорность подземных вод.
Напор может быть измерен в атмосферах или как расстояние от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня.
Пьезометрический уровень — условно это тот уровень, в котором установится равновесие поверхности воды в сообщающихся сосудах.
Напор может быть положительным или отрицательным, в зависимости от отношения пьезометрического уровня к поверхности земли.
Область разгрузки – это территория выхода напорных вод, область на которой происходит разгрузка может быть открытой или закрытой, артезианские воды на поверхности земли выходят в долины рек, морей и т.п.
На какой глубине артезианская вода
Глубина артезианской скважины от 30-100 метров. В зависимости от местности артезианские воды могут находиться на глубине 100-1000 метров. Обычно скважины хозяйственно-бытового назначения имеют глубину не более 150-300 метров.
Обратите внимание, артезианские воды в определенной местности могут отсутствовать вообще, например, в складчатых областях.
Особенности эксплуатации
Правильно выполненная артезианская скважина первые 20 лет не требует обслуживания, срок эксплуатации может достигать 40-50 и более лет. В отличии от скважины «на песок», артезианская не заиливается, а производительность её стабильна.
Артезианские скважины высокопроизводительны. Для оценки производительности скважин используют термин — дебит.
Дебит — это объем воды стабильно поступающей из скважины за единицу времени (обычно м3/час или м3/мин).
Названные ниже цифры условны, дебит зависит от особенностей местности и конструкции скважины.
Дебит артезианской скважины, обычно от 2-3 м3/час, это 33,3- 50 литров воды в минуту. Столько добываемой воды достаточно для водоснабжения частного дома.
Коллективные скважины на воду позволяют получать 20 и более м3/час, этого достаточно для водоснабжения даже дачного поселка.
Если скважина самоизливается дебит может достигать 70 м3/час и больше.
Самоизлив скважины – это естественный подъем воды из скважины выше поверхности земли без использования водоподъемного оборудования. Этот эффект еще называют фонтанирование или проточная скважина.
Самоизлив скважины может происходить непрерывно или время от времени. Условия для самоизлива могут быть геологическими или топографическими.
Самоизлив важно контролировать, бесконтрольное поступление воды может приводить к затоплениям, обрушениям грунта и к другим серьёзным неприятностям. Про самоизливные скважины готовится отдельная статья.
Качество артезианской воды
Как правило в верхней части разреза примерно 100-600 метров залегают слабоминерализованные пресные воды, а с глубиной их минерализация возрастает, на большей глубине могут находиться высокоминерализованные воды (рассолы).
Артезианская вода в отличии от поверхностных вод как правило не содержит вредных бактерий и вирусов, в замкнутой среде им холодно и нечем питаться. Однако не всегда артезианские воды соответствуют нормативным требованиям и безопасны по параметрам микробиологических и токсикологических показателей.
Артезианская вода может нуждаться в очистке от тяжелых металлов, солей жесткости, которые обуславливают свойства химического состава подземных вод. При этом в ней могут присутствовать ионы недоокисленных металлов, т.к. вода находится в замкнутом контуре, где отсутствует связь с атмосферой.
Наиболее характерными загрязнениями для артезианской воды являются соединения марганца, растворенное железо и сероводород, повышенное содержание солей кальция и магния, а также высокий уровень солей жесткости. Так, большое содержание растворенного железа придает воде «металлический» привкус и запах, возможно и неприятный ржавый цвет.
Еще одна особенность артезианской воды — низкое содержание кислорода.
На качество воды и ее свойства влияют скважины промышленных и химических предприятий предприятия, химчисток, автодороги, автозаправочные станции, предприятия сельскохозяйственной и животноводческой деятельности, а также свалки, уличные туалеты и т.п.
Важно время от времени проводить лабораторный анализ качества воды из любой скважины, в том числе артезианской, на соответствие нормативам СанПин. После анализа можно подходить к выбору системы фильтрации и очистки, конечно если это необходимо.
Что такое артезианская скважина и как её пробурить?
При отсутствии централизованного водоснабжения бурение артезианской скважины (далее по тексту АС) может стать единственным способом решения проблемы. Рассмотрим подробно, что представляет собой это гидротехническое сооружение, перечень сопутствующих работ, а также вопросы с документальным оформлением. В подборке можно найти и другую информацию, связанную с техническими вопросами, такими, как глубина и место бурения. Учитывая актуальность этой темы, будем рады, если вы поделитесь в комментариях своим практическим опытом, с указанием особенностей участка.
Что обозначает термин «артезианская скважина»?
Согласно принятому определению под данным термином подразумевается естественный или искусственный источник воды, поступающей с известнякового водоносного слоя.
Естественный (А) и искусственный (В) артезианский источник
Ниже на рисунке наглядно отображено, чем АС отличается от других источников.
Сравнительная глубина различных источников
Обозначения глубинных источников:
Плюсы и минусы
Наблюдаемый рост популярности такого способа водоснабжения объясняется следующим рядом преимуществ:
Для объективности следует рассказать и об отрицательных сторонах, к таковым следует отнести:
Как видите, все недостатки сводятся к финансовой стороне вопроса.
На какую глубину бурят артезианскую скважину?
На данный вопрос нельзя дать односложный ответ, все зависит от характера местности и глубины залегания водоносного слоя. Бурение может вестись как на 30-35, так и на 100-150 метров и более. В практике встречались случаи, когда до известнякового горизонта от поверхности было 20 метров, и наоборот, более 800. Средняя глубина порядка 80 метров.
Без пробного бурения спрогнозировать глубину известнякового горизонта можно только по косвенным признакам, опираясь на информацию о других скважинах в данной зоне.
Обратим внимание, что чем глубже находится вода, тем выше ее минерализация.
Как определить место под будущую скважину?
Теоретически АС может располагаться где угодно, но при выборе места необходимо учитывать следующие факторы:
Бурение с промывкой
Считается правильным вооружиться планом участка или топографической картой местности (в крайнем случае, нарисованной от руки схемой), и с учетом вышеизложенных требований, выбрать наиболее подходящее место. Если с этим возникнут проблемы, специалисты компании, которая будет проводить работы, подскажут несколько оптимальных вариантов.
Виды конструкций
Есть несколько вариантов обустройства АС, на выбор того или иного из них оказывают влияние следующие факторы:
Наиболее распатронены следующие конструкции:
Типовая скважина
Обозначения:
Верхняя (А) и внутренняя (В) обсадки
Такой тип конструкции применяется в случае обнаружения в верхних слоях горизонта глиняные прослойки.
Скважина с кондуктором
Эти незначительные изменения в конструкции позволяют защитить обсадку от плавунов.
Принцип конструкции телескопической артезианской скважины
Мы привели наиболее распространенные типы конструкций АС, их вариаций значительно больше.
Документальное оформление
Согласно российскому законодательному праву, перед реализацией проекта АС, необходимо получить соответствующее разрешение. Для этого следует собрать следующий пакет документов:
Помимо предоставленных документов понадобится оплатить налог и получить лицензию на добычу, ее стоимость начинается от 70 тыс. рублей. На размер оплаты влияет производительность АС, например, если добыча ведется в промышленных масштабах, то лицензии возрастет до 300 тыс. руб (максимальная стоимость). Согласитесь, цена не малая, но если от скважины будет запитан поселок, то расходы на лицензию можно сократить.
Обратим внимание, что многие компании, предлагающие услуги по обустройству АС, помогают своим клиентам оформить все разрешительные документы.
Перечень работ по бурению
Обустройство АС можно принято условно разбивать на следующие этапы:
Прокачка необходима для промывки скважины
Рекомендации и правила эксплуатации
В завершении приведем несколько советов по эксплуатации АС:
С какой глубины начинается артезианская скважина
Содержание:
Что это за скважина?
В чем ее плюсы и минусы?
К плюсам относят:
Высокое качество воды, не зависящее от погоды, грунта, паводка.
Стабильный поток в любой сезон.
Большую отдачу от скважины (в среднем 3 куб.м/час).
Длительный срок эксплуатации (до 50 лет).
Возможность обустройства на несколько домов.
Возможность увеличения производительности путем применения мощного оснащения.
Но у артезианской скважины есть и минусы, которые важно учитывать:
Не бюджетная стоимость (вопрос решается, если делать скважину в складчину, на несколько домов).
При высокой минерализации нужно будет ставить дополнительное оборудование для смягчения воды.
Специальная консервация объекта, если он не используется.
Нужна ли лицензия на артезианскую скважину?
Обратимся к законодательству РФ, в частности к Закону «О недрах» 2395-1 от 21.02.92. Этот документ относит подземные воды к полезным ископаемым и требует лицензии на право их использования.
Важно знать:
В некоторых регионах подземные воды добавлены в реестр централизованных горизонтов. Для них нужна лицензия, независимо от потребления и производительности! Уточните этот момент до того, как будете обустраивать артезианскую скважину! Узнать это можно в органах местного самоуправления.
Как проходит оформление лицензии?
Какие этапы создания скважины?
Весь процесс можно разделить на следующие этапы:
Геологоразведка. Выполняемые работы: определение глубины залегания подземных вод, состояния, состава и промерзания грунта, давление и производительность слоя.
Бурение. Выполняемые работы: по выбранной технологии выполняется бурение скважины и ее промывка.
Монтаж. Выполняемые работы: устанавливаются обсадные трубы, погружное оборудование.
Обустройство. Выполняемые работы: монтаж кессона, погружного насоса, гидроаккумулятора, системы автоматики, разводка водовода.
Декор. Выполняемые работы: внешнее декоративное оформление объекта и прилегающей к нему территории.
Это общие этапы, которые могут быть изменены исходя из типа скважины и проекта её обустройства.
Уже после того, как проект будет у вас на руках, можно обращаться за лицензией в Министерство природных ресурсов, а точнее в его местное отделение. На руках у вас должны быть также: подтверждение права собственности и регистрационные документы на землю.
Что влияет на срок службы?
Есть несколько важных факторов, которые могут снизить/увеличить срок службы:
Чтобы увеличить продолжительность службы нужно:
Важно соблюдать и правила эксплуатации гидрообъекта. Тогда он будет радовать вас чистой водой долгие десятилетия.
Как правильно эксплуатировать скважину?
Обратите внимание на эти правила! От них напрямую зависит, как долго у вас будет качественная питьевая вода.
При обустройстве уделите особое внимание выбору насоса! Важна его мощность, которую подбирают с учетом потребностей воды.
Погружное оборудование должно быть защищено от коррозии. Это продлит срок его службы и защитит от ржавчины воду.
Надежна, герметичная фиксация оголовка необходима во избежание засоров.
Долгий простой скважины не допускается.
Если скважина консервируется, то производится поэтапный запуск: плавное включение, 2-4 часа прокачки на макс. оборотах.
Скважина своими руками или с помощью специалистов?
Важно понимать, что артезианская скважина это не колодец, а глубокое, технически сложное гидросооружение. Своими руками ее сможет сделать только специалист, имеющий в арсенале как минимум буровой инструмент, лебедку, электродвигатель. И это при условии неглубокого залегания водоносного слоя и податливого грунта!
Если известняковый водоносный слой залегает глубоко, то лучше привлечь для создания скважины специалистов. Они помогут выбрать всё оборудование, а также проведут все работы по бурению и обустройству.
Что влияет на стоимость работ?
Среди ключевых факторов выделяют следующие:
Устройство артезианской скважины: плюсы и минусы, документальное оформление, виды и работы по бурению
Для решения проблемы с водоснабжением при отсутствии магистрального водопровода используются артезианские скважины. Это гидротехническое сооружение не требует больших затрат, а в дальнейшем избавляет от расходов на воду для питья и бытовых нужд. В сравнении с традиционными колодцами они отличаются в лучшую сторону.
Что обозначает термин артезианская скважина
Артезианская скважина — это глубоко пробуренное отверстие в земле, достигающее артезианского слоя, из которого самопроизвольно вырывается поток чистой, с минимальным количеством вредных примесей, воды. В таких условиях земля представляет собой естественный фильтр, впитывающий различные вещества из жидкости.
Плюсы и минусы
У этого вида источника есть свои преимущества и недостатки.
Основными достоинствами этого сооружения являются:
К отрицательным сторонам этого типа источников можно отнести:
На какую глубину бурят артезианскую скважину
Глубина бурения для устройства такого вида скважины может составлять от 35 до 250 м, от этих значений зависит стоимость работ. Существуют специальные карты, но точную глубину залегания слоя и качество воды может определить только геологоразведка. Если есть необходимость, то может быть проведено пробное бурение и взята проба для лабораторного анализа. Большое значение имеют рельеф и особенности местности. Даже в пределах одного земельного участка глубина залегания линзы может быть разной.
Как определить место под будущую скважину
Во избежание возникновения в будущем проблем с эксплуатацией место бурения скважины должно отвечать следующим требованиям:
Рекомендуется проконсультироваться со специалистами, которые будут заниматься бурением. Они помогут выбрать оптимальный вариант.
Виды конструкций
Документальное оформление
Согласно действующему законодательству РФ, для бурения артезианских скважин необходимо специальное разрешение. Чтобы получить лицензию, следует представить документы на собственность или арендный договор. Действия по получению разрешения выполняются в таком порядке:
Пользоваться скважиной разрешается только после выполнения всех этих процедур.
Перечень работ по бурению
В связи со сложностью работ по устройству артезианского источника необходимо пользоваться услугами организаций, располагающих специальной техникой. До начала бурения следует провести геологические работы, которые в будущем помогут избежать загрязнения водоносного горизонта.
В число необходимого оборудования входят:
Технология выполнения работ предусматривает следующую последовательность:
Обязательным требованием является устройство огороженной санитарной зоны на расстоянии 30 м. Не допускается наличие в этой зоне кустарников, деревьев и строений.
Рекомендации и правила эксплуатации
Соблюдение правил эксплуатации является гарантией долговременного пользования как скважиной, так и оборудованием:
Калькуляторы для расчета
Стоимость всех выполняемых работ и используемых материалов при обустройстве водозабора зависит от многих факторов:
Традиционно при предварительном подсчете стоимости предстоящих работ за единицу измерения берется 1 погонный метр проходки. Цена такой единицы может составить от 2000 до 4000 руб. Полная сметная стоимость по обустройству источника питьевой воды может варьироваться в пределах 150000-300000 руб.
Для самостоятельного подсчета примерной стоимости скважины можно воспользоваться онлайн-калькулятором. В него нужно ввести исходные технические данные. При этом земляные работы и стоимость магистрали от источника к потребителю в расчет не берутся.
Глубина залегания артезианского источника
Глубина залегания водоносных известняков достигает от 50 до 200 метров. Собравшись бурить артезианскую скважину, необходимо получить результаты гидрогеологических исследований либо карту глубин для проведения работ, чтобы определить метод бурения и узнать предварительную стоимость работ
Когда вы начинаете осознавать необходимость доступа к главному жизненно важному ресурсу — воде, возникает масса вопросов связанных со способами её добычи, ценой и сложностью работ. Популярный, экологичный и эффективный путь в данном случае — бурение скважины. Среди прочих вопросов, одним из ключевых и непосредственно влияющих на весь комплекс работ — глубина артезианской скважины. Вы должны ознакомиться с процедурой её замера, получения официальных данных о геологии местности и выбора подрядчика. Что нужно знать, решая данные вопросы и куда нужно обращаться? Прежде всего стоит разобраться с видами водных недр и их особенностями.
Отличия грунтовых и артезианских вод
Особенность водоносных горизонтов и их глубина напрямую влияют на основные характеристики скважин и качественные показатели питьевой воды.
| Грунтовые воды | Артезианская вода | |
|---|---|---|
| Глубина | до 30м | от 30 до 200 м |
| Производительность | до 50 л/м | до 170 л/м |
| Срок службы | не более 10 лет | до 50 лет и более |
Грунтовые воды, находясь в водоносных песках, сильно подвержены техногенному влиянию, что повышает уровень их загрязненности в разы по сравнению с артезианской водой. При этом известняковые горизонты дают большую производительность за счет особенностей структуры.
Схема слоев грунта
Где залегает артезианская вода
Для того чтобы добраться до артезианской воды, необходимо пройти ряд слоев грунта. В зависимости от региона, уровень залегания и толщина каждого из них может отличаться. Отсюда и различие в уровне залегания известняковых горизонтов.
Уровень залегания
Глубина водоносного горизонта зависит от геологии конкретного региона. Где-то она может быть близко к поверхности, на уровне до 50 метров, а где-то известняки находятся на глубине сотен метров. Чтобы выяснить это, необходимо обратиться в специализированные компании, имеющие сводные данные по конкретному региону, либо получить уже готовые результаты гидрогеологических изысканий. Занимаются подобными исследованиями ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОГЕОЛОГИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ (ВСЕГИНГЕО), а также ряд частных фирм. Компании, занимающиеся бурением скважин, как правило, имеют карты глубин тех регионов, в которых они осуществляют свою деятельность. Если получить готовую информацию не представляется возможным, всегда можно заказать специализированные гидрогеологические исследования. Существует масса научных методов, которые помогают определить какая глубина будет у будущей артезианской скважины еще до начала работ.
Иногда, чтобы получить подобные данные, вам не придется даже выходить из дома. Сегодня информация о регионах, где активнее всего осуществляется бурение артезианских скважин, имеется в свободном доступе в интернете. Так, карта глубин Московской области представлена на множестве специализированных ресурсов с обобщенной информацией по существующим скважинам. Ознакомившись с ней, вы на примере одной области сможете увидеть, как разнится глубина залегания артезианской воды в регионах, которые на первый взгляд ничем не отличаются. Официальную и экспертную информацию о водоносных слоях и принадлежности их к определенной категории можно узнать до начала проведения работ, обратившись в соответствующие государственные органы.
Фото карты глубин Московской области
Воспользуйтесь интерактивной картой глубин Москвы и прилегающих территорий.
Вода и закон
Законодательство о недрах дает право владельцам участков обустраивать на своей территории как скважины на песок, так и артезианские скважины. Если для первых вам не потребуется никаких разрешений, то артезианская скважина уже нуждается в лицензировании. Процесс достаточно трудоемкий, но перед получением соответствующего разрешения, следует знать какая именно скважина будет считаться артезианской.
Поможет вам в этом Территориальный фонд геологической информации или организации, на которые возложены функции фонда в вашем регионе, имеющие доступ к специальным данным. Заполнив заявление и приложив к нему карту в масштабе 1:10000, вы получите нужные гидрогеологические данные, которые помогут вам определить масштаб работ, глубину бурения и другие качественные характеристики участка. Классификация скважин зависит не столько от уровня залегания вод, сколько от их происхождения. Известняковые породы всегда несут в себе артезианскую воды, песчаные водоносные слои — нет. Соответственно, главным критерием для определения принадлежности воды является не то, сколько метров глубина у артезианской скважины, а природа её происхождения.
Что нужно знать о процессе бурения
Уровень залегания известнякового горизонта может определить методы бурения. К самым популярным и распространенным из них относят:
Разница между ними заключается в способе выведения разрушенной породы. Выбор метода зависит от состава пород, их физических характеристик, плотности и толщины слоев.
Схема артезианской скважины
Бурение с промывкой
Разрушенная порода выводится с помощью подаваемого промывочного раствора. Достаточно эффективный и менее затратный способ. Его недостаток заключается в том, что момент прихода воды, особенно в случаях когда он небольшой, достаточно тяжело определить. Опытные специалисты обращают внимание на изменение состава подаваемого раствора, но иногда стенки скважины закупориваются, преграждая водам путь на поверхность. В целом, бурение с промывкой популярно благодаря возможности бурения глубоких (более 100 м) скважин и относительно невысокой цене.
Бурение с продувкой
Главное отличие — вывод разрушенной породы при помощи мощного воздушного потока. Положительным моментом такого метода является четкая фиксация момента достижения водоносных известняков, так как из скважины на поверхность начинает поступать вода. Если снабдить систему бурения мощными компрессорами подачи воздуха, можно добраться до известняков на глубине до 100 м. Порог залегания водоносного слоя — самый главный недостаток бурения с продувкой.
Обзор рынка
Рынок представлен большим количеством компаний, предлагающих свои услуги. Как правило, это не только обустройство самой скважины, но и сопутствующие бытовые нужды: организация трубопровода и коллектора, установка бойлера, системы фильтрации. Средняя стоимость погонного метра составляет 1500 рублей.
На цену влияет метод бурения, его глубина, характер грунта и материал обсадных труб. Для бурения используют как мобильные установки, так и тяжелую технику. Все зависит от конкретной компании и её возможностей. Конечно преимущество стоит отдавать тем, кто может выполнить работы без применения громоздкой и тяжелой техники, которая способна на время испортить ландшафт и внешний вид участка.
Итоги
Глубина залегания вод зависит от особенностей геологии конкретного региона. Если вы хотите добраться именно до известняковых горизонтов, перед началом работ обязательно запросите официальную информацию в Территориальном фонде и получите карту глубин с проекцией на участок. Не забывайте о необходимости получения лицензии на бурение и правильном подборе подрядчика. Последнему вопросу уделите особое внимание. Проверьте наличие разрешений на работу, уточните применяемые методы и используемое оборудование. Артезианская скважина, при правильной организации дела, прослужит вам и вашим внукам несколько десятков лет.