Динамический уровень воды в скважине
Основными характеристиками скважины, определяющими ее эксплуатационные показатели, являются:
– дебит;
– статический уровень воды;
– динамический уровень;
– диаметр скважины.
Рассмотрим, как они взаимоувязаны между собой и как влияют на динамический уровень. Для начала давайте поймем, что этот уровень характеризует. После бурения скважины, в ней устанавливается статический уровень воды, высота которого (или глубина относительно поверхности земли) определяется исключительно давлением в водоносном горизонте, на который пробурена скважина. То есть этот уровень не зависит ни от диаметра скважины, ни от каких-либо еще ее характеристик (см. статью «Статический уровень скважины»). Сразу скажем, что статический уровень – величина, несмотря на название, непостоянная. При большом потреблении воды из водоносного пласта, давление в нем, естественно, падает и статический уровень воды тоже падает. Также заметим, что если забора воды из скважины нет, ее дебит равен нулю – вода в нее из водоносного пласта не поступает, так как давление в скважине и в пласте одинаково.
Теперь в скважину опускают скважинный насос и начинают откачивать воду. Уровень воды в скважине начинает уменьшаться, и теперь столб воды в ней не уравновешивает давление в водоносном горизонте. В скважину начинает поступать вода. Чем ниже столб воды в скважине, тем сильнее в нее поступает вода. В определенный момент времени, объем поступающей за единицу времени воды в скважину сравнивается с объемом откачиваемой воды, то есть с производительностью насоса. С этого времени уровень воды в скважине не изменяется. Вот этот уровень и называется динамическим уровнем воды. То есть это уровень, установившейся в скважине после длительной работы насоса или уровень, при котором объем поступающей в скважину воды сравнивается с объемом выкачиваемой воды. По ходу сразу несколько замечаний:
1. Динамический уровень для насосов разной производительности – разный!
2. Интенсивность уменьшения уровня воды в скважине, помимо производительности насоса, зависит и от ее диаметра (ведь объем откачиваемой за единицу времени воды определяется как произведение площади скважины на длину, на которую опустилась вода). То есть чем больший диаметр скважины, тем ближе к поверхности находится динамический уровень.
3. Поступление воды в скважину из водоносного слоя при установившемся уровне – это не есть дебит скважины. Дебит – это максимальное количество воды, которое может поступить в скважину, то есть когда уровень воды опустился до дна скважины.
На что влияет динамический уровень в скважине
На глубину погружения насоса. Понятно, что он должен быть установлен ниже
этого уровня. Причем рекомендуется опускать на 1-1,5 метра ниже уровня, чтобы
столб воды над насосом продавливал ее до рабочего колеса, ведь скважинный насос
не самовсасывающий.
Как определяется динамический уровень в скважине
Его должна определить компания, производящая буровые работы, и записать значение в паспорт скважины (см. статью «Паспорт скважины»). Определяется он следующим образом. В скважину опускается насос и им откачивают воду в течение получаса (насос должен работать примерно на 50% своей производительности). Далее измеряется расстояние до зеркала воды. Это и есть динамический уровень (предварительно измеряется расстояние до зеркала воды до откачки насоса, то есть статический уровень). Если разница между этими уровнями превышает 1 м, то производительность насоса следует уменьшать до тех пор, пока эта разница не станет меньше метра. Оптимально, когда производительность насоса на 15-20% меньше дебита скважины.
Динамический уровень — Вода скважина
Динамический уровень воды в скважине
Помимо статического уровня, наиболее важная характеристика скважины на воду – динамический уровень воды в скважине.
Так что же это такое?
Если статический уровень показывает, на какой глубине в скважине зеркало воды без её откачки, то динамический уровень воды в скважине является её установившийся уровень в процессе откачки.
Динамический уровень ниже статического обычно от одного до нескольких метров. Динамический уровень во многом зависит от геологии в данной местности.
Это происходит из за того, что скорость откачки больше скорости поступления воды из водоносного слоя через фильтр в скважину. Чем мощнее водоносный слой, тем меньше разница между статическим и динамическим уровнями воды в скважине.
При этом динамический уровень является величиной относительной, то есть, чем мощнее насос, тем уровень воды при откачке ниже, так как отбор воды происходит быстрее её наполнения. Но это падение уровня не бесконечно, потому что, чем ниже, тем больше давление воды, и скорость отбора выравнивается со скоростью наполнения.
А для чего же нам нужно знать динамический уровень воды в скважине?
Зная динамический уровень, при определенной мощности насоса, необходимо насос погружать ниже этого уровня, с запасом.
Если уровень упадет ниже подвешенного в скважине насоса, отбор воды будет невозможен, а сам насос выйдет из строя, попросту сгорит, при отсутствии автоматики.
Поэтому, нужно учитывать возможные падения статического уровня, чтобы не было аварии.
Снижение динамического уровня в период эксплуатации скважины возможен из за понижения проходимости воды через сетку фильтра. В зависимости от содержания солей и других микроэлементов в воде, они постепенно оседают на сетку фильтра и пропускная способность уменьшается. Не стоит переживать, это возможно не скоро, но учитывать нужно.
Статический уровень скважины
В любом подземном водоносном слое (горизонте) существует внутрипластовое давление. Другими словами, если на этот горизонт пробурить скважину, то вода в ней начнет подниматься до тех пор, пока столб воды плюс атмосферное давление не уравновесят внутрипластовое давление. Расстояние от поверхности воды до зеркала воды в скважине и называют статическим уровнем скважины. Попутно заметим, что иногда внутрипластовое давление настолько велико, что выталкивает воду из скважины, образуя фонтан. Тогда говорят об артезианских скважинах (строго говоря, сейчас артезианской называют скважину, пробуренную на второй или последующие водоносные горизонты, то есть лежащие между двумя водоупорными пластами; скважины, пробуренные на первый водоносный слой, никогда не фонтанируют).
От чего зависит статический уровень воды в скважине
Только от внутрипластового давления. А вот оно может меняться и в довольно значительных пределах, особенно в первом водоносном слое. Дело в том, что такие слои, как правило, маломощны. Поэтому если на них выполнено бурение несколько скважин на воду, то при интенсивном заборе воды из них, этот слой быстро опустошается и давление воды в нем, естественно, падает. Особенно в засушливый сезон, когда, с одной стороны, нет подпитки этого горизонта осадками, а с другой – идет интенсивный водозабор. Поэтому статический уровень воды в скважине рекомендуется измерять именно, когда нет осадков и идет большой забор воды.
На что влияет статический уровень скважины
Чем выше статический уровень (то есть, чем ближе зеркало воды в скважине к поверхности земли), тем большее давление в водоносном горизонте, тем больший, следовательно, дебит скважины.
Также статический уровень определяет динамический уровень скважины, то есть уровень воды, установившийся в скважине при длительной работе скважинного насоса. А последний, в свою очередь, влияет на глубину погружения насоса. Он должен быть установлен минимум на 1 – 1,5 метра ниже динамического уровня (см. статью «Динамический уровень скважины»).
Как измерить динамический уровень воды в скважине
Довольно просто. Достаточно сделать простейший лот для замера глубины (веревка с привязанным на конце грузом) и опускать его в скважину до тех пор, пока не будет слышен характерный всплеск. Или опустить до дна скважины, а затем измерить длину сухого участка.
Статический уровень должна определить организация, которая пробурила скважину, и его величину записать в паспорт скважины (см. статью «формула статического и динамического уровня
Для того чтобы понять, какое количество воды даёт источник на вашем участке, необходимо знать удельный дебит скважины. Дебитом в свою очередь принято называть характеристику колодца, показывающую максимальный литраж, получаемый за определённую единицу времени. Так, дебит скважины может измеряться в м3/час, л/мин, или м3/день. Принимать за единицу измерения можно тот вариант, который более удобен для вашего типа проведения исследований по колодцу.
Важно: чем больше производительность скважины, тем большее количество воды вы можете забирать из источника за один раз. При этом малодебитные скважины будут не совсем удачной находкой для большого загородного дома, если использовать их в качестве индивидуальной системы водопровода.
Если вы не знаете, как определить дебит скважины и произвести замер, то этот материал для вас
Что стоит знать о дебите скважины?
При изучении производительности источника нужно понимать, что существует два вида дебита колодца:
- Статический дебит;
- Динамический дебит.
В первом случае статистический уровень в скважине замеряется в положении покоя. То есть необходимо понять, на каком уровне находится зеркало воды при неэксплуатируемой скважине. Для этого достаточно взять длинную верёвку и прикрепить на её конец определённый грузик. Медленно опуская трос в скважину, необходимо достичь зеркала воды. Когда это случится, вы услышите характерный булькающий звук. Отмечаем на веревке место, котором находится на уровне земли в этот момент, и вынимаем её. Производим замер количества метров, которые пришлось проделать веревке до уровня поверхности воды. Это и есть статический (его еще называют статистический) уровень жидкости.
Во втором случае необходимо использовать мощный насос и большую ёмкость для воды. Это может быть и большая ванна, и многолитровый резервуар. Для замера динамического уровня воды в скважине необходимо откачать жидкость из неё на протяжение часа. При этом если мощность вашего насоса будет превышать производительность скважины, то вода выкачается быстро. В этом случае нужно отследить время, за которое скважина снова наполнится.
Рекомендуем к прочтению:
При определении динамического уровня воды важно знать литраж ёмкости, в которую выкачиваете жидкость. Благодаря ему вы сможете определить производительность источника. А именно — поделить количество воды на временной отрезок, за который скважина снова наполняется. Не забудьте измерить уровень зеркала после откачивания жидкости.
При определении динамического уровня возможен и такой вариант, когда вода будет уходить очень медленно или практически останется на месте. Так, если разница между статическим (статистическим) уровнем и динамическим будет составлять примерно 1 м, это значит, что дебит вашего колодца достаточно велик. Либо просто вы используете недостаточно мощный насос и не нуждаетесь в большем количестве воды.
Важно: для определения дебита источника нужно использовать тот насос, который планируете применять для системы водоснабжения своего участка или дома.
Как изменить производительность скважины?
Для того чтобы самостоятельно измерить возможности источника, нужно знать расчет дебита. Такая формула расчета выглядит следующим образом:
Dt = (V: (Hd-Hs))хHw
Рекомендуем к прочтению:
В этой формуле расчета значения трактуются таким образом:
- Dt — результат дебита, выражаемый в м3/час;
- V — количество откачанной воды за определенный промежуток времени;
- Hd — уровень воды динамический;
- Hs — уровень статистический;
- Hw — высота водяного столба.
При этом высоту водяного столба определяют из расчета общая глубина скважины минус глубина расположения зеркала воды. К примеру, мы имеем источник глубиной 100 м. А зеркало в нём находится на уровне 70 м. Таким образом, 100-70=30 м (столб воды).
При расчете производительности скважины по формуле важно все полученные данные (замеры) заносить в буровой журнал вашего колодца.
Более точные данные
Если полученные данные при расчете производительности скважины вас не устроили или вызвали сомнения, то нужно самостоятельно вычислить удельную производительность источника. Для этого существует такая формула:
- Du = (V2—V1): (h3—h2). Значения в этой формуле трактуются так:
- Du — удельный дебит;
- V1— количество воды в м3 отобранное в первый раз за один час;
- V2 — объем, отобранный с большей интенсивностью;
- h2 — падение уровня водяного зеркала при первом отборе;
- h3 — падение уровня воды при более интенсивной откачке.
При измерении удельной производительности скважины придётся еще раз откачать воду в течение того же промежутка времени, что и в первый раз, но уже с большей интенсивностью. И изменить разницу между уровнями зеркал в колодце. Зная все данные, можно провести определение и замер среднесуточной возможности источника на участке.
Важно: проведение таких замеров рекомендуется проводить раз в 3-4 месяца. Такое исследование позволит в дальнейшем эксплуатировать скважину с большей продуктивностью и по всем правилам.
Уровень воды в скважине
Уровень воды в скважине
Вы стали счастливым обладателем скважины на воду. Но учитывайте то что скважина это не просто отверстие в земле, а сложное гидротехническое сооружение, следовательно обладает своими техническими характеристиками, которые нужно периодически контролировать. Основными параметрами любой скважины на воду являются глубина, дебит, статический и динамический уровни скважины. Все эти показатели обычно фиксируются буровым мастером и заносятся в основополагающий документ — паспорт скважины на воду.
Если с дебитом и глубиной скважины все более-менее ясно то понятия статический и динамический уровень часто ставят в тупик владельцев загородных домов и дач. Для чего нужно знать эти цифры и как их правильно применять — давайте рассмотрим поподробнее.Статический уровень скважины на воду — это та глубина от земной поверхности или нуля на которой находится водяное зеркало в скважине в спокойном состоянии. т.е. когда насос выключен. Иначе его еще называют пьезометрическим уровнем. Это очень ценный и важный показатель, недаром существует специальная служба гидромониторинга которая постоянно замеряет статический уровень воды в специально пробуренных наблюдательных скважинах по всей территории Тюменской области. На основании этих данных в дальнейшем ведется учет запасов подземных вод.
В неглубоких песчаных скважинах статический уровень чаще всего совпадает с уровнем грунтовых вод (УГВ). Многие владельцы скважин часто задают вопрос — почему вода в скважине стоит на расстоянии 1-2 метра от поверхности земли или вровень с поверхностью? Не связано ли это с тем что в скважину попадает верховодка с поверхности почвы? Разрешить такой вопрос помогает простой эксперимент — при откачке воды и понижении уровня внутри обсадной трубы понижения уровня в незасыпанном затрубном пространстве не происходит — следовательно перетока нет.
В неглубоких песчаных скважинах уровень воды совпадает с УГВ по той простой причине что горизонт УГВ и скважинный безнапорный горизонт гидравлически связаны друг с другом. Это вовсе не означает что химический состав воды в них одинаков и вся грязь с поверхности попадает в скважину — это совсем не так. Чаще всего связь горизонтов происходит в крупных чащах естественных водоемов, в Тюмени это оз. Андреевское, оз Липовое, русло и старицы реки Туры и другие крупные озера — они являются своеобразными «окнами» в водоупорном слое, в итоге объединяют между собой два горизонта — скважинный и колодезную верховодку и начинает действовать правило сообщающихся сосудов, т.е. уровень воды в скважине совпадет с уровнем близлежащего водоема в 90% случаев плюс-минус пару метров.
Конечно существуют еще так называемые подпорные грунтовые воды когда уровень искусственно завышен из-за рельефа местности или низкой скорости разгрузки пластов но в Тюмени такие встречаются довольно редко.
Динамический уровень воды в скважине — это уровень воды при работающем насосе. Измеряется также в метрах от поверхности земли, обычно фиксируется в паспорте скважины. Причем необходимо учитывать что для каждого насоса динамический уровень будет разный, в зависимости от производительности. Это тоже достаточно важный показатель, и его необходимо знать чтобы выбрать оптимальную высоту подвешивания скважинного насоса. Но как померить уровень если в скважине опущен работающий насос и трубопровод с кабелем к нему?
Уровень воды в скважине замеряется с помощью нехитрого приспособления которое легко изготовить буквально «на коленке». Принцип достаточно прост — берется кусок трубки с заглушенным верхним концом и опускается в скважину на шпагате или мерной ленте. При касании трубкой зеркала воды слышен отчетливый громкий шлепок, поэтому инструмент называют шлепалкой или лягушкой. Самый простой вариант изготовления шлепалки — взять кусок ПНД или другой пластиковой трубы длиной 10-15 см, забить в один конец короткую деревянную заглушку-чопик и вкрутить в нее саморез для крепления шпагата. По бокам чопик также зафиксировать короткими саморезами
Методика измерения динамического уровня воды в скважине очень проста. Включается насос, опускается «шлепалка» и периодическим подергиванием на 20-30 см проверяется зеркало, при необходимости шпагат вытравливается. Как только зеркало перестает опускаться значит динамический уровень для этого насоса достигнут. После этого шпагат привязывается и продолжается откачка скважины в течении получаса или часа, с периодической проверкой зеркала. Если уровень воды не опускается или опускается незначительно то динамический уровень установился. Можно поднимать шпагат и измерять его длину погруженную в скважину — это и есть динамический уровень вашего источника воды.
Зная статический и динамический уровень а также производительность насоса можно легко подсчитать дебит скважины. К примеру насос с подачей 1 куб в час дает разницу между статическим и динамическим уровнем скважины в 5 метров. Если столб воды в скважине составляет 16-18 метров то фактический ее дебит составит примерно 16/5 = 3 кубических метра в час. или 200 литров на метр — это так называемый удельный дебит. Учитывая то что не рекомендуется опускать динамический уровень ниже 2/3 от общей высоты водяного столба в скважине то эксплуатационный дебит составит 2-2.2 куба в час.
Следует учитывать что динамический и статический уровень не являются постоянными величинами — в связи с сезонными колебаниями они могут изменяться, к примеру статический уровень как и УГВ опускается в засушливые периоды.