Абиссинская скважина как определить водоносный слой: Скважина-игла или абиссинский колодец своими руками – личный опыт с видео и фото — Водонагреватели, радиаторы, котлы отопления и другие товары для отопления и водоснабжения в Москве

Абиссинская скважина как определить водоносный слой: Скважина-игла или абиссинский колодец своими руками – личный опыт с видео и фото

Абиссинский колодец своими руками — технология создания с видео

Абиссинские колодцы были изобретены примерно два столетия тому назад и до сих пор пользуются популярностью. Основное преимущество такого колодца – чистая вода без избытка минералов, не загрязнённая сточными водами, спорами и верховодкой. Давайте узнаем, как организовать его на участке своими руками.

Содержание

Понятие и устройство абиссинского колодца

Схематическое изображение общего вида и конструктивных деталей абиссинского колодца

Абиссинский колодец представляет собой так называемую скважину-иглу, заглублённую в землю без обсадной трубы. При профессиональном обустройстве колодцев подобные скважины практически не используют из-за сложности их бурения на значительную глубину. Но в том случае, когда колодец достигает только первого водоносного слоя, скважина-игла считается оптимальным вариантом благодаря своей низкой стоимости, простоте выполнения и эффективности.

Абиссинские колодцы иногда также называют трубчатыми или забивными колодцами. Все эти термины являются синонимами и обозначают один и тот же тип конструкции.

Абиссинский колодец состоит из следующих конструктивных элементов:

наконечника – металлического острия, которое производится из закалённой стали;
фильтра;
приёмного клапана;
магистрали, предназначенной для вывода воды на поверхность. Магистраль чаще всего включает в себя несколько труб;
соединительных муфт;
резиновых уплотнителей;
поршневого насоса ручного типа;
бетонных колец.

Принцип работы абиссинского колодца достаточно прост. Для получения воды землю прокалывают специальной трубой до уровня расположения первого водоносного слоя. Диаметр такой трубы составляет 1 дюйм, а для облегчения вбивания её в землю труба оснащена острым наконечником. При устройстве скважины-иглы нет необходимости использовать трубы большего диаметра, показателя в 1-1,5 дюйма вполне достаточно.

После заглубления трубы в грунт, к ней прикрепляют самовсасывающий насос, который работает по принципу вакуума. Если одна скважина не даёт достаточного количества воды, рядом с ней создают ещё одну такую же.

Плюсы и минусы скважины-иглы

Скважина-игла занимает совсем мало места на приусадебном участке

У забивных колодцев есть множество положительных характеристик:

Такие конструкции просты в установке, не составит труда сделать их своими руками.
Абиссинские колодцы не занимают много места и могут расположиться даже на небольшом участке.
Вбить или пробурить скважину можно без использования специальной техники.
Насос для скважины можно установить не только под открытым небом, но и в помещении, где он будет лучше защищён от негативных погодных факторов.
Забивные колодцы делаются довольно быстро, весь процесс занимает не больше суток.
Длительный срок эксплуатации конструкции – ещё одно из её преимуществ.
Абиссинский колодец позволяет получать чистую воду, не засорённую стоками и прочими загрязнениями.
Подача воды из скважины осуществляется непрерывно.
Неоспоримым преимуществом колодца является его дешевизна.
Ещё один плюс заключается в том, что при необходимости колодец можно демонтировать и перенести на другое место.

Подобная конструкция не лишена недостатков, среди которых можно выделить такие:

Диаметр скважины-иглы очень мал, значит, оснастить её погружным насосом не представляется возможным.
Если вода залегает на значительной глубине, её подъём на поверхность затрудняется из-за повышенного давления. В подобном случае вакуумный насос может быть неэффективным.
При вбивании иглы есть риск неправильно рассчитать глубину расположения водоносного слоя.
Иногда на пути скважины попадается твёрдый предмет, который невозможно обойти или пробить, к примеру, крупный камень или сгусток плотной глины.

Что нужно учитывать при создании колодца

К сожалению, обустроить абиссинский колодец можно не на любом участке. Причина тому в некоторых ограничениях, касающихся глубины водоносного слоя, типа грунта, количества воды и её качества. Разберёмся с этим более подробно:

Абиссинский колодец бурят до первого водоносного слоя, но глубина его залегания не должна превышать 8 м. Если вода находится глубже, поднять её наверх без мощного насоса будет затруднительно, а скважину-иглу можно оборудовать только ручным поршневым насосом. Чтобы понять, насколько глубоко проходит водоносный слой, возьмите 15-метровую верёвку с грузом и проверьте несколько колодцев, расположенных по соседству.
Не менее важным фактором является состав почвы на участке. Пробурить скважину в мягком и лёгком песчаном грунте не составит никакого труда, тогда как на тяжёлую глинистую почву придётся потратить больше усилий. Если же земля на участке каменистая и содержит множество крупных валунов, возможно, от создания абиссинского колодца лучше вообще отказаться.
При обустройстве скважины-иглы следует обратить внимание и на то, соответствует ли вода санитарным нормам. Дело в том, что в верхний водоносный слой часто попадают различные загрязнения, источниками которых являются соседские выгребные ямы, поля, насыщенные нитратами и пестицидами, расположенные поблизости заводы и фабрики и т.п. Наиболее уязвимым становится водоносный горизонт, расположенный на глубине до 15 м. Качество воды следует проверить ещё до начала бурения скважины, а для этого образцы жидкости можно взять из соседних колодцев. Воду нужно сдать на химический и бактериологический анализы, причём делать это лучше в конце весны, когда грунт насыщен максимальным количеством удобрений.
Ещё один параметр, который стоит принимать во внимание – это дебит скважины. Дебит – это предельный объём воды, который можно получить из скважины за 1 час. При обустройстве абиссинского колодца этот показатель будет зависеть от насыщенности водоносного горизонта. Забивная скважина способна давать от 0,5 до 4 м³ воды в час, и если кто-то поблизости уже имеет на своём участке абиссинский колодец, лучше выяснить, на какой объём воды можно рассчитывать.

Сбор фильтр-иглы

Фильтр-иглу для забивной скважины можно сделать из металлической либо пластиковой трубы диаметром от 1 до 1,5 дюймов. Выбранную трубу нарезают на отдельные фрагменты длиной по 1-2 м. В процессе забивания колодца трубу постепенно наращивают с использованием резьбовых соединений. Чтобы уплотнить места стыков, используют льняную паклю, силиконовый герметик, масляную краску или любой другой подходящий материал. Нередко для уплотнения применяют специальные муфты.

Места соединения труб должны быть надёжно зафиксированы и изолированы, поскольку от их герметичности напрямую зависит работоспособность абиссинского колодца.

Чтобы труба лучше проникала в почву, её конец нужно оснастить фильтр-иглой. Такая игла не только поможет трубе легче войти в землю, она также защитит колодец от ила и обеспечит чистоту подаваемой воды. Иглу желательно делать из того же материала, из которого выполнена сама труба.

Рассмотрим подробнее этапы создания металлической фильтр-иглы:

Возьмите металлическую трубу и проделайте в ней отверстия диаметром от 5 до 8 мм. Отверстия должны быть расположены в шахматном порядке.
Выберите трубу подходящего диаметра и просверлите в ней отверстия
Поверх отверстий припаяйте нержавеющую сетку, которая будет служить фильтром.
Поверх перфорации прикрепите сетку
К концу трубы приделайте острый наконечник, по диаметру чуть больший, чем сама труба. Эта разница в размерах нужна для того, чтобы труба свободно проникала в почву вслед за наконечником.
Припаяйте к концу трубы острый наконечник

Припаивать все металлические детали желательно только чистым оловом без примеси свинца. Свинец отравляет воду и делает её опасной для здоровья.

Фильтр-игла для абиссинской скважины из пластиковой трубы делается следующим образом:

Подготовьте армированную полипропиленовую трубу диаметром 1-1,5 дюйма.
Вставьте внутрь трубы сетку, которая будет играть роль фильтра. Чтобы сетка держалась надёжно, зафиксируйте её методом вплавления.
Сделайте на трубе перфорацию, прорезав щели ножовкой по металлу.

Создать фильтр-иглу своими руками несложно, тем более что все необходимые материалы и инструменты продаются в строительных магазинах. Но если вы хотите упростить себе задачу, купите готовый комплект для абиссинской скважины.

Технология создания скважины

Абиссинский колодец обустраивают двумя способами: забивкой или бурением скважины. Для осуществления первого метода применяют так называемую забивную бабу, а в процессе работы в трубу периодически льют воду. В тот момент, когда вода резко уйдёт в грунт, трубу вкапывают ещё на 50 см, а затем монтируют насос. Забивной способ хорош в том случае, когда вы создаёте колодец самостоятельно, но метод этот не лишён недостатков. Во-первых, если на пути трубы попадётся валун, игла может полностью испортиться. Во-вторых, при забивании колодца можно пропустить водоносный слой.

Второй способ, предполагающий бурение скважины, требует помощи мастеров и привлечения специального оборудования, зато при осуществлении этого метода вы гарантировано найдёте воду в колодце.

Забивать скважину-иглу можно несколькими способами:

При помощи скользящей бабки и подбабка – специальной детали, которая плотно охватывает трубу и не соскальзывает вниз. В процессе забивания иглы рабочий поднимает бабку и с силой опускает её вниз, на подбабок. Деталь постепенно перемещают вверх по трубе и работают таким же способом до тех пор, пока не будет найден водоносный слой.
Второй метод создания абиссинского колодца – забивка торцевой бабкой с заглушкой. В подобном случае удар приходится на верхнюю часть трубы, заглушка же устанавливается на торце для того, чтобы обезопасить резьбу от повреждения. Этот способ хорош тем, что позволяет использовать максимальную силу удара.
Забивать скважину можно и при помощи штанги. В этом случае нет опасности согнуть трубу, а сам процесс происходит легче и быстрее. Забивную штангу можно сделать из шестигранника или круглого прута. Отдельные части прутков скручивают между собой с помощью резьбового соединения. Чтобы после окончания работы штангу можно было извлечь из земли, длина её должна быть большей, чем глубина залегания водоносного слоя.

Забивание абиссинского колодца своими руками: порядок работ

Перед началом процесса определите глубину залегания водоносного слоя. Для этого пройдите по соседним дворам и посмотрите, на каком уровне находится вода в близлежащих колодцах. Если колодцев поблизости нет, можно сделать так называемую разведочную скважину на свободном участке земли.
Перед началом забивки колодца определите глубину водоносного слоя
На выбранном месте выройте яму глубиной примерно в 1 м. Если колодец будет находиться в подвале дома, то яму можно и не выкапывать. Затем при помощи садового бура выньте из скважины верхний слой грунта.
Перед бурением скважины выкопайте яму глубиной до 1 м
Забивайте в землю трубу одним из выбранных способов или используйте бур. Постепенно наращивайте основную трубу дополнительными отрезками, чтобы достичь нужной глубины забивания.
Для создания колодца проще всего использовать ручной бур
Как только скважина дойдёт до водоносного слоя, пустите через неё воду под высоким давлением, чтобы промыть фильтр от земли. После этого установите в колодец поршневой насос и удалите всю мутную воду.
Абиссинский колодец нужно промывать, пока вода не станет чистой
Чтобы в колодец не попадали стоки, осадки и прочие загрязнения, забетонируйте пространство вокруг него цементным раствором. Если нужно, вы также можете подключить абиссинскую скважину к системе водоснабжения дома.
Забетонируйте или закройте камнями площадку вокруг скважины-иглы

Для создания скважины-иглы можно использовать ручной самодельный бур, работать с ним будет проще и быстрее, чем забивать скважину штангой или бабкой. Ширина бура должна быть такой же, каким будет диаметр будущей скважины. В процессе работы бур постепенно наращивают дополнительными штангами, соединяя их между собой муфтами. На верхний конец штанги прикрепляют ворот и начинают бурение.

По мере продвижения вглубь почвы, бур периодически поднимают, чтобы очистить его от набранной породы. Если абиссинская скважина имеет значительную глубину, для извлечения бура пользуются лебёдкой.

Видео: создание абиссинского колодца своими руками:

Создать абиссинский колодец своими руками несложно, а сам процесс не займёт много времени. Пробурить или забить скважину на своём участке можно всего за один день, зато после этого вы будете всегда пользоваться чистой водой.

Абиссинская скважина. Личный опыт. — wainn — LiveJournal

Ситуация была следующая: есть домик в деревне, деревня в 350 км. от Санкт-Петербурга. Поскольку жена с двумя детьми собралась в деревню на лето, встал вопрос водоснабжения. Местные жители решают данный вопрос несколько специфично — соседи носят воду либо с колонки — метров 150 под горку, либо с реки — метров 70, но в горку, достаточно крутую. У одних соседей есть колодец на 5 колец.
Копать колодец своими силами для меня не реально по времени и по трудозатратам, да покупка и доставка колец туда и их выгрузка стоит каких то неадекватных денег — получалась около 50 тысяч. Копать колодец наемной рабочей силой или делать скважину бурильными установками стоило еще дороже от 60 тысяч.
Погуглив вычитал про абиссинские скважины, которые теоретически можно сделать самому и достаточно быстро. По цене все вместе с оборудованием для бурения, комплектом труб, фильтром, бабкой для забивания, ручным насосом и доставкой в Санкт-Петербург выходило в районе 20 тысяч.
Все приобрел, покупал тут http://www.skvajina.com/Samostoyat/abissin.html с доставкой транспортной компанией, ручного насоса у них не было в наличии — пришлось поискать в питере.

Сам процесс:
Начал с заготовки колышков для отметки мест будущего бурения:

Сами места искал использовав рамки сделанные из электродов:

После нахождения мест определял глубину нахождения воды, для этого использовал свое обручальное кольцо:

Супруга выбрала из предложенных ей мест одно. Достал бурильное оборудование:

Начал бурить:

Старший ребенок иногда подходил и просил дать повертеть)

За 3 часа пробурил метра 4, дальше пошел мокрый песок, который мгновенно замывал отверстие(, обсадных труб у меня не было, соответственно тупо вертел и вычищал грунт из бура, за последующие часов 6 смог пробурить еще только 1 метр. Итого стало 5 метров. Руки отваливались — постоянно дергать бур со штангами наверх. Соответственно плюнул и достал фильтр и трубы:

Свинтил фильтр и две трубы по 2 метра газовыми ключами:

Погрузил эту конструкцию в пробуренное отверстие, пару раз ударил бабкой, которая после тягания бура показалась просто не подъемной)

Залил в трубу литров 30 воды, вода бодро ушла, накрутил насос и покачал залитую воду).

На этом работы прекратил поскольку время было топать спать, да и не хотелось греметь бабкой посреди спящей деревни).

На следующий день был вынужден сделать перерыв — в деревне был вепcский праздник,

да и я был занят младшим ребенком.

Вепcский праздник принес приятный сюрприз, в виде друга с супругой, которые приехали нас навестить)

Ребята молодцы — захватили палатку), поскольку домик у нас совсем маленький — на 2 комнаты, но мы не паримся особо, поскольку это все дело наживное)

Вернулся к скважине через день вместе с другом,

и с кучей зрителей, в виде соседских детей, которые в кадр не попали и главным зрителем удобно расположившимся у места работ,

и даже успевавшим в процессе работ принимать пищу:

Поскольку колодец у соседей на 5 колец, решили добавлять метровые трубы. Навинтили первую и забили, через каждые пол метра заливали в трубу воду и пробовали качать ручным насосом. Когда навернули вторую метровую трубу и стали качать пошла вода, по ощущениям явно не та что мы заливали в трубу.

Выкачав около 100 литров желтой воды, решили добить еще сантиметров на 50 ибо качать насосом, который установлен на метровой высоте не очень удобно. Забили, в итоге в земле оказалось 7 метров конструкции. Начали прокачивать — вода постепенно меняла свой цвет, литров через 400 стала как водопроводная, осадка не дает, при кипячении цвет не меняет, хлопьями не выпадает.

Как замерять водоотдачу я не знаю, но ручным насосом не особо напрягаясь 10 литровое ведро наполняется меньше чем за минуту. Как итог все довольны — жена тем, что у нее есть вода, я тем, что смог добыть эту воду) и интересно провел время. Перед отъездом чутка облагородил — сделал деревянный настил и к нему прикрепил ручной насос. В планах сдать воду на анализ и установить вместо ручного насоса насосную станцию или совместить их.

УПД 1. Поскольку, при возвращении в город, захватил с собой 5 литровую темную бутылку из под пива с водой из скважины — с утра пораньше метнулся в СЭС, сдал воду на анализы химический и бактериологический — жду три дня).

УПД 2. Анализ не порадовал — 24 термоустойчивые калориферные бактерии. Правда мне сказали, что:
1. Нефиг везти на анализ воду из только что пробуренной скважины, поскольку водоносы при бурении смешиваются.
2. Нефиг возить воду в пивных бутылках.
3. Невиг воду держать всю ночь в машине — нужно было в холодильник хотя бы поставить.

В общем странно — много кто пил сырую и кипеченую — последствий не было. Но перед консервацией скважины на зиму залью туда пару бутылок белизны, и следующим летом заранее возьму в СЭС стерильную тару.

УПД 3.
Летом 2017 купил пустую бутылку из под разливного пива сдал воду на новый анализ. Результат порадовал:

Воду можно пить сырой)

На какую глубину необходимо делать абиссинскую скважину?

Известная с давних времен абиссинская скважина пользуется популярностью и в наши дни. Подкупает она компактностью, доступной ценой, быстротой и простотой монтажа. И хоть она не предназначена для полного водоснабжения крупных объектов, но с подачей воды для дачи или небольшого дома справится без труда.

Делается она с помощью трубы диаметром 2-3 дюйма, нижней части которой придают форму иглы и впоследствии обматывают фильтром грубой очистки (специальная мелкоячеистая сетка). Скважину под эту трубу можно предварительно сделать буром. Некоторые предпочитают делать скважину забивным методом, но в этом случае есть риск повредить трубу, если на ее пути попадется крупный камень. Также стоит учитывать, что воды на приемлемой глубине не окажется. В этом случае достать глубоко забитую трубу будет практически нереально.

Глубина абиссинской скважины

Чаще всего глубина не превышает 10-15 метров. Но иногда достигает и 40-50 м, правда бывает это крайне редко, ведь зеркало воды должно находиться не более чем на 8 метрах. Теория допускает нахождение зеркала на 10 метрах, но на практике с десяти метров достать воду практически не возможно. Все потому, что поверхностные насосы рассчитаны на добычу воды с глубины менее 10 метров, в то время как ручным помповым насосом можно выкачивать воду с 6-7 метров. А погруженные насосы не применяют из-за малого диаметра отверстия.

Водоносный слой абиссинского колодца

То, на какую глубину делать абиссинскую скважину, зависит от почвы и глубины залегания водоносного слоя. Все это можно выяснить с помощью геологоразведки, но к ее услугам прибегают редко из-за высокой стоимости. Чаще всего расположение и предполагаемую глубину абиссинской скважины

определяют самостоятельно.

Максимальная глубина абиссинской скважины зависит еще и от того, на какой водоносный слой ее ставить. Желательно это делать на второй, из-за того, что в первом водоносе качество воды не всегда приемлемое. Да и дебет воды на втором слое обычно больше.

Но это не всегда возможно из-за состава почвы и глубины залегания второго водоносного слоя. Если вы все-таки решили добраться до второго, то переживать о глубине зеркала воды не стоит, так как вода в трубе будет находиться на уровне первого водоносного слоя.

Как определить водоносный слой?

Можно конечно подключить насос и попробовать покачать (вода должна идти свободно), но это не очень удобно. Проще проверить наличие водоноса поглощением — просто налить воду в трубу. Если фильтр достиг водоноса, то вода будет уходить, а если нет, то вода пойдет через верх.

Водоносные слои грунта

При достижении водоноса, скважину обычно пробуривают еще на 30-40 см. После этого промывают с помощью насоса. Это делается для того, чтобы очистить фильтр от песка и налипшей в процессе бурения глины.

Дополнительная информация в этом видео.

Как самому найти воду для скважины

Своя скважина с чистой питьевой водой — настоящее сокровище, но воспользоваться ее благами сможет лишь тот, кто сумеет ее отыскать.
Применяемые в прошлом методы поиска скрытой в недрах воды, как, например, лозоходство, требовали от георазведчика немалого опыта и даже рассматривались как своего рода искусство.

Современные технологии сделали поиск воды более простой задачей, но даже сегодня при этом приходится сталкиваться с определенными сложностями.

В настоящее время существуют несколько методов поиска воды, из которых наиболее распространенными являются разведочное бурение, использование специальных индикаторов влажности, а также барометрия.

Разведочное бурение

Контрольное бурение на воду

Разведочное бурение является наиболее энергозатратным, но и также более надежным способом поиска воды. Суть его заключается в следующем: в местах предполагаемого залегания водоносного пласта производится пробное бурение малогабаритными установками с минимальным диаметром бура.

В случае обнаружения водоносного горизонта с хорошим притоком в ход пускают более мощное оборудования, с помощью которого бурится постоянная скважина.

Этот способ поиска воды обычно применяется специализирующимися на буровых работах организациями.

Использование индикаторов влажности

Поглотитель влаги – силикагель

Применение индикаторов влажности чаще всего имеет место при самостоятельном бурении. При этом в неглазированный горшок засыпается предварительно высушенный силикагель или другое влагопоглощающее вещество, после чего горшок взвешивается на точных весах.

Затем емкость заворачивают в плотную ткань и закапывают в грунт на глубину около метра в месте, где предположительно имеется источник воды.

Спустя сутки горшок выкапывают и вновь взвешивают. Увеличение веса может указывать на близость водоносного слоя.

Барометрия

Поиск с помощью барометра

Еще одним способом поиска неглубоких вод является замер атмосферного давления в местах с потенциальным источником.

В случае использования этого способа учитывается соотношение, при котором 0,1 мм ртутного столба при перепаде давления равняется 1 метру.

Первый замер производится на берегу ближайшей реки или водоема, второй — в месте предполагаемого источника воды.

Допустим для примера, что показания барометра на берегу составляют 550,5 мм, а в месте, где думаем бурить скважину 551 мм.

Вычитаем из большего числа меньшее, а полученную разницу умножаем на 10. Результатом будет глубина залегания воды в метрах.

Похожее

изготовление колодца своими руками, что это такое и каким должен быть фильтр, когда лучше проводить работы, отзывы владельцев об использовании

Автономная система водоснабжения для частной усадьбы – дорогое удовольствие. Но при отсутствии центрального водоснабжения в частном секторе эту задачу все же приходится решать. Провести на участке автономное водоснабжение можно, причем недорого. Абиссинская скважина позволит воплотить задумку.

Что это такое?

Устройство, называемое абиссинской скважиной или абиссинским колодцем – это простой и недорогой источник, который обеспечит водой загородный домик или дачный огород. Конструкция эта хоть и небольшая по размерам, но подходит для зимнего использования.

Размещение скважины на воду этого типа должно соответствовать определенным нормативам. Для обустройства сооружения не потребуется комплект специализированной техники, достаточно простого оборудования.

Абиссинская скважина представляет собой металлическую или пластиковую трубу примерным объемом от 2 до 4 см. Труба устанавливается в водоносный слой, который может находиться на глубине от 10 до 15 метров. Нижняя часть трубы оборудуется фильтром. В верхней части трубы монтируется насос, который нужно подключить к электричеству.

Производительность абиссинской скважины связана с возможностями водоносного слоя. Особенности системы в том, что ее можно монтировать на дачных участках без постоянного проживания. Для монтажа не потребуется тяжелой техники. При обустройстве скважины не пострадает плодородный слой почвы.

Считается, что данный способ добычи ресурсов изобретен англичанами еще в XIX столетии. Популярности у абиссинского колодца с тех пор не убавилось. Способ востребован для обустройства водоснабжения на дачных участках.

Кроме того, вариантов обустройства абиссинских скважин появилось множество. Например, используется забивной способ или метод бурения. Выбор метода специалисты связывают с условиями на участке. В частности, с качествами имеющегося грунта.

Особенности почвы на конкретном участке должны быть знакомы огородникам. Если необходимых сведений нет, можно уточнить у соседей. Также есть научные способы изучения. Обычно абиссинские скважины бурят в местностях, где грунты из песка или щебенки.

Еще допускается наличие песчаных грунтов средней зернистости. Добыча воды через подобные грунтовые слои не будет трудна. Категорически не рекомендуется обустройство абиссинских скважин на каменистых или суглинистых грунтах.

В таких местах потребуется применение специального оборудования. Однако специалисты практически не используют в практике бурение без обсадной трубы. Варианты скважин с обсадной трубой обычно обустраиваются глубже. Для использования источника потребуется получение лицензии. Сравним характерные особенности глубин для скважин, применяемых в личных хозяйствах.

Характеристики по глубине

Абиссинский колодец известен и по другим названиям, например:

забивная скважина;
скважина игла;
абиссинская скважина.

Глубина скважины – важный параметр, от которого зависит цена работ. Тем более что водоносные слои присутствуют на различной глубине. Считается, что Россия богата на артезианские воды. Это полезные ресурсы, которые находятся под водоупорными слоями под гидравлическим давлением. Пласты отличаются наличием гидравлического давления, поэтому добыча воды из них обуславливается многими сложностями.

Кроме артезианского водоносного горизонта, существуют грунтовые воды, которые залегают на меньшей глубине. Чаще всего грунтовые воды можно обнаружить на глубине до 10 метров, в некоторых местностях достаточно углубиться до двух метров.

Запасы грунтовых вод пополняются за счет дождевых или талых вод. Считается, что вместе с жидкостью в них попадает грязь, иногда и удобрения с полей. С мелкими колодцами или скважинами могут возникнуть проблемы в жаркие периоды, ведь уровень вод в это время сильно падает.

Во время обильных дождей в мелких колодцах или скважинах возникают проблемы с перезаполнением. Родники из верховных пластов часто вырываются из-под земли. Однако количество жидкости в этих слоях совсем небольшое. Иногда родники возникают при пробитии водоупорных слоев. Если вода сама пробивается из скважины на поверхность, то в некоторых случаях это упрощает доставку ее в дом, в других, наоборот, усложняет.

Если количество воды слишком велико, получается самоизлив скважины. Это грозит превращением участка в болото. Поэтому для скважины большое значение имеет используемый водоносный слой. С этим параметром связаны способы обустройства и характеристики скважины. Каждая характерная особенность имеет свои достоинства и недостатки.

Главное достоинство абиссинской скважины – небольшая глубина. Также пользователи отмечают неплохую производительность. Долговечность сооружения во многом связана с химическими особенностями водоносного пласта. Например, пользователи настоятельно рекомендуют обустраивать качественную фильтрацию абиссинки.

Самодельный вариант будет выглядеть как оцинкованная толстостенная труба длиной 1,5 метра с резьбой на одном конце. На резьбу навинчивается заостренный наконечник. Игла лучше раздвинет грунт на нужной глубине. От основания трубы нужно оставить расстояние, которое нужно под отстойник на песок.

Затем, через примерно 5 см, высверливаются отверстия диаметром около 1 см. Участок трубы с отверстиями нужно обмотать проволокой. Дополнительно пригодится нержавеющая сетка с небольшими дырочками. Сетку нужно закрепить хомутами. Для лучшей фильтрации трубу можно обмотать геотекстилем.

Абиссинский колодец углубляют чаще на пять метров, но он может доходить до 15. При этом предполагается, что вода в скважине не должна держаться около самого дна. Столб воды должен быть где-то посередине. Поэтому глубина скважины может быть разной, но расстояние между насосом и зеркалом воды не должно быть более 8 метров, так как подъем воды будет происходить вакуумным методом.

При создании вакуума воду вверх толкает атмосферное давление. Еще имеет значение величина гидравлического сопротивления. Поэтому если глубина между насосом или зеркалом воды будет большей, то вода не сможет подняться. Насос, работающий всухую, быстро выйдет из строя.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств абиссинских колодцев отмечаются:

Относительная дешевизна. Работы можно произвести самостоятельно.
Необходимые составные части имеются в широкой продаже.

Быстрое изготовление. Обустройство скважины при наличии всех составных частей займет буквально пару часов.
Простота обустройства. Для скважины нужно ограниченное пространство. Подойдет любой участок двора, а также подвал или гараж.
Для работ не нужно специальной буровой техники. Такое оборудование обычно требует специальных подъездных путей и специального транспорта.
Долгий срок службы. Однако это утверждение реально только для правильно обустроенных колодцев.

Минусы:

Обустройство абиссинской скважины нецелесообразно на участках, где имеются пласты глины, известняка. Работы будут экономически невыгодными.
В трубу небольшого диаметра, которая устанавливается для скважины, невозможно установить погружной насос. Поэтому для подъема воды нужна насосная станция.
Обустройство скважины осложняется, если расстояние до зеркала воды больше 8 метров. Для обустройства насосной станции потребуется приямок с кессоном, который может быть установлен также в подполе дома. С глубинных водоносных слоев насосная станция не сможет поднять воду.

Прежде чем браться за работы, нужно изучить местность. На местности нужно выяснить глубину залегания водоносных пластов. Кроме выбора места, важно выбрать и время для работ, так как уровень вод меняется от сезона к сезону.

Время для работ и выбор места

При разработке профессиональных проектов индивидуального водоснабжения обычно не ставится вопрос о выборе сезона работ. Здесь и неспециалистам понятно, что бурение лучше проводить в летний сезон. Если у домовладельца нет возможности провести работы в летний период, приходится выбирать другое время. Специалисты иногда связывают выбор времени года с параметрами будущего источника. При этом учитываются физические характеристики водоносного слоя.

Лучше всего бурить скважину летом или осенью. Работам будет способствовать:

сухой устойчивый грунт;
малое количество осадков;
положительная температура воздуха.

Уровень воды в источнике в это время будет самым низким. Это позволит использовать абиссинскую скважину в периоды засухи. В любое другое время будет присутствовать высокий уровень вод.

Преимуществом выполнения работ в летнее время будет длительный световой день. Также преимуществом будет сухая земля, которая впитает большее количество откачанной жидкости. После установки скважины образуется грязь. Обычно ее выкачивают несколько часов или сутки.

Если осенний период без дождей, можно также проводить работы. При высокой влажности бурение лучше исключить.

Весенний период считается неподходящим для бурения. Изменения в неглубоких водоносных слоях в этот период происходят из-за паводка. Это может привести к ошибочному определению места. К тому же в пробуренной шахте будет наблюдаться повышенное загрязнение. Грязные примеси придется длительно и интенсивно прокачивать.

В зимних условиях бурение будет затруднено из-за промерзания почвы. Абиссинскую скважину невозможно будет подготовить забивным методом. Однако при использовании бура возникает преимущество – благодаря промерзанию грунт в отверстии будет устойчивее. Шахта меньше загрязнится. В некоторых случаях зимой не требуется первоначальной прокачки. В зимнее время неглубокие водоносные слои находятся на самом низком уровне. Точность установки фильтра будет наилучшей.

При обустройстве скважных источников нужно учитывать санитарные правила нормы. САНПИН подразумевает три вида установленных зон, которые находятся под санитарной охраной. Правила направлены на защиту поверхностных и глубинных водных источников от загрязнений.

Первый пояс охранной зоны включает область подземных коммуникаций. Границы первого пояса находятся на расстоянии не более 30 метров от подземного источника и 50 метров при эксплуатации незащищенного водного пласта. Поэтому в некоторых случаях потребуется согласование выбора места для скважины с соответствующими инстанциями.

Обобщенные требования при выборе места следующие:

В месте обустройства скважины не должны проводиться такие виды деятельности, как посадка деревьев, строительство. Запрещено использование химикатов.
Канализационные стоки владельцы скважин должны отводить в специальные станции очистки. При их утилизации нельзя допускать загрязнения поверхности санитарной зоны.
При эксплуатации скважины нельзя допускать ее загрязнения.
Территория, где находится скважина, должна быть ограждена.

Определить объемы санитарной зоны просто. Для абиссинской скважины с неглубоким залеганием это будет 50-метровая зона. Для скважин глубинных видов зона будет 30-метровой.

Правила сооружения и подготовка

Подготовку к проведению работ можно подразделить на условные этапы. Прежде чем начать бурение, стоит присмотреться к конструкции абиссинки. Она крайне проста и включает комплект металлических труб, длина которых 1-2 метра. Трубы соединяются между собой муфтами. Для нижней части скважины, через которую осуществляется забор воды, потребуется фильтрующая труба. Способ ее изготовления разбирался выше. На поверхности грунта нужно будет установить насос.

Специалисты советуют выбирать для скважины оцинкованные трубы.

Также подойдут варианты из нержавеющей стали. Для скважины вовсе не подойдут медные трубы. На трубах, которые подойдут для обустройства с двух сторон, нужно нарезать внешнюю резьбу.

Длина перфорированной трубы (которая будет играть роль фильтра) должна составить 70-100 см. Хорошо, если на нижний конец этой части будет приварен наконечник. Копьевидной трубой будет легче выполнять забивание. При этом важно, чтобы диаметр наконечника был немного больше диаметра трубы.

Количество труб будет связано с глубиной залегания грунтовых вод. Для соединения деталей между собой применяются резьбовые муфты. Муфты должны быть толстостенными, так как они более прочные.

Забивать трубы можно обычной кувалдой или бабкой. Последнее изделие представляет собой цилиндр с высверленным отверстием. Цилиндр оснащается рукоятками, которые облегчат подъем изделия. Еще для облегчения работ бабку пропускают через специальные блоки.

Тогда бабка будет опускаться на веревках под собственной тяжестью. Первичная прокачка пробуренной скважины производится ручным насосом. Кроме забивного способа монтажа скважины, существует еще один. На нем остановимся подробнее.

Способы погружения

Скважина может быть пробурена при помощи садового бура. Инструментом удобнее пробуривать грунт. По мере углубления конструкция из труб наращивается, также как в первом варианте, муфтами. В местах фиксации муфт можно предварительно просверлить отверстия для болтов.

Процесс бурения нужно продолжать до появления влажного грунта. Он должен как бы стекать с поверхности рабочего инструмента. При появлении такого явления дальнейшее бурение нецелесообразно. Мокрый грунт будет уходить обратно. Далее нужно забить трубу с фильтром.

Вся конструкция опускается до мокрого грунта, а сверху на конструкцию накручивается еще одна муфта. Уже поверх нее укладываются блины от штанги. Через их центр пропускается ось. Это тоже кусок трубы, длина которого около 1,5 метров, болтом на конце.

По достижении мокрого грунта в трубу нужно добавить чистой воды. Далее можно начинать прокачку пробуренной скважины. Для этого устанавливается насосная станция. К выходному отверстию станции подключается шланг. При запуске насоса из скважины пойдет воздух, после этого мутная грязь, а затем чистая вода.

Технология и этапы установки

Варианты заключительного обустройства иглы своими руками различаются в зависимости от того, в каком месте участка она изготовлена. Ведь насосная станция не может быть установлена просто так, на улице. Оборудование желательно укрыть от непогоды, прочих негативных факторов.

Кессон для временного источника может быть изготовлен из пластиковых труб диаметром 80 см и высотой 50 см. Желательно, чтобы поверх трубы можно было навинтить крышку. Для летнего обустройства это решение будет наиболее приемлемым.

Для постоянного использования абиссинки пригодится пара бетонных колец, используемых для сточных ям. Хотя специалисты утверждают, что если весной к участку подходит достаточно воды, бетонные кольца лучше не ставить. К тому же эта технология даже для обычных скважин считается устаревшей и дорогой. Надежности и герметичности такие кессоны не добавят. Бетонные кольца сложно устанавливать, а также доставлять на место. Надземный кессон для абиссинки удобно законсервировать на зиму при помощи утеплителей, что исключит промерзание.

Кроме пластиковых кессонов, современный рынок предлагает сделать варианты из стали. Изготовить такие можно и самостоятельно. Ведь швы в таких устройствах просто сварены сваркой, а в качестве оголовка используется крышка любой формы. Наиболее популярное надземное устройство для абиссинки – ручной поршневой насос. Колонка подойдет для небольшого дачного участка.

Обслуживание и использование

Для пользователей, увлекающихся огородничеством, обустройство колонки на участке – хороший экономичный способ решения проблем с поливом. Колонка представляет собой цилиндрический корпус из металла с внутренним поршнем и обратным клапаном. Для движения клапана присутствует ручка. Если ее опустить вниз, то вода поступает в надпоршневую часть. При перемещении поршня вверх обратный клапан закрывается, а вода выталкивается наружу.

Отзывы владельцев от использования колонки в абиссинском колодце положительные.

В частности, отмечается:

Простой монтаж.
Энергонезависимость. Устройство можно монтировать в любой точке участка.

Круглогодичная работоспособность. Для этого вида обустройства не требуется дополнительной защиты.
Низкая себестоимость.
Возможность самостоятельного изготовления.

Отрицательные отзывы о колонке следующие:

при большой длине магистрали обустройство колонки становится невозможным;
отсутствует организация непрерывной подачи воды;
небольшая производительность;
необходимость демонтажа в зимний период при сильных морозах.

Если абиссинская скважина глубокая, а использование электрических приборов, по каким-то причинам невозможно (например, нет электричества дома), то можно рассмотреть вариант обустройства скважины насосом штангового вида. Длина цилиндра у него больше, чем у поршневого. Однако устройство не получило широкого распространения, так как оно громоздкое, а для перемещения рычага нужно обладать достаточной силой.

При наличии электричества наиболее приемлемым способом обустройства является электрический насос. Производительность оборудования большая, усилий для перемещения жидкости не потребуется. Стоит отметь изделия с гидроаккумулятором, которые наиболее популярны в использовании. Простые насосы нерациональны, так как их ремонт при поломке – дорогостоящая услуга. Да и к использованию они непригодны, если потребности в воде небольшие.

Бурение абиссинского колодца показано в следующем видео.

Поиск места для абиссинского колодца

Вариант 2 — воды нет нигде на вашем участке. Местность неблагоприятная для абиссинки. Такое бывает обычно на глинистых грунтах — водонос если и есть, то очень слабый. Еле насачивается в колодец, который является аккумулятором воды. Ни у кого в округе нет абиссинок.

На таком участке лозоходец все равно испробует свое мастерство. Походит, походит, рамка сойдеться, и говорит бурильщику — здесь. Когда же воды там не окажеться в результате бурения — он начнет говорить — «Не знаю, рамка показала, может вы что то не так делаете»

И такие ситуации у наших клиентов случаются довольно часто.

Вот такие случаи в объектив фотокамеры то и не попадают.

Ситуации бывают вообще абсурдные. Один шарлатан походил по участку бабушке, «нашел воду», вбил колышек, сказал: «Здесь будет вода», взял 5000 р. и скрылся.

Так как же всё-таки найти воду???

Не отчаивайтесь. Предварительно определение будет вода или нет все таки есть. С вероятностью примерно 70%.

Расспросы соседей. Это самое первое. Если у соседей есть абиссинская скважина (не артезианская, не на песок с диаметром 110мм, а именно скважина — игла). Если у соседей есть, то и у вас получиться! Глубину мы не рекомендуем спрашивать, т.к., как правило, хозяева ее либо не знают, либо предыдущие бурильщики чуть чуть приврали. Воду нашли на 7 метрах, а сказали что 10м. Глубину определите в процессе своего бурения.
Какой грунт сверху. Если сверху песок — шансы на успех у вас большие. Если глина, то ваши шансы меньше. Под глиной неизвестно что бывает. Может быть глины метра 4-7, а под ней водоносный песок с хорошей водоотдачей. А может быть очень слабенький водонос, которого хватит только на обычный колодец, который будет еле еле насачиваться.
Заглядываем в окрестные колодцы. Смотрим что на дне колодца. Если на дне песок — то отлично. Значит вам надо вогнать фильтр примерно на эту глубину или чуть глубже (главное не перебить лишнего).
Смотрим как наполняются окрестные колодцы. Если уровень воды в колодце держится примерно на одном и том же уровне, что весной, что в конце лета и быстро наполняется — это очень хорошо. Значит он соединен с пластом водоноса. Если же в колодце вода весной очень высоко (почти до уровня земли), а к концу лета сильно падает — то это неблагоприятный вариант. В колодце глинистый водонос, он очень слабенький и еле сочиться.
Личный опыт. У нас большой накопленный опыт в бурении, поэтому мы с вероятностью в 80% определяем в какой деревне есть вода, а в какой можно делать только колодлец или артезианскую скважину.
Разведочное бурение. Это уже мы, т.е. бурильщики делаем при бурении скважины. Устанавливаем шнековую бурилку и начинаем бурить. Если все хорошо — и мы нашли водоносный песок, поставили колонну и прокачали воду — скважина считается сданной. Если же при бурении не находиться водоноса — это будет считаться разведочным бурением и оплачивается в размере 500р/м (до 12м — 6000р). Это обозначает, что в вашем районе возможна только артезианская скважина (на известняк) или обычный колодец из бетонных колец.

Если вы заказываете наши услуги, то мы приезжаем на ваше место, бурим шнеками и дальше уже определяем точно — получится абиссинский колодец или нет.

www.skvajina.com — профессиональное бурение абиссинских скважин, разведочное бурение.

как работает абиссинская скважина, глубина бурения

Содержание:

Самым бюджетным вариантом организации автономного водоснабжения загородного дома является абиссинский колодец. На его обустройство уходит на порядок меньше времени и сил, чем в случае с артезианской скважиной или классическим колодцем.

Принцип работы абиссинки

Абиссинский колодец является упрощенной разновидностью скважины, которая извлекает воду из проходящего сверху первого или второго водоносного горизонта. Устроена абиссинская скважина очень просто. Главным элементом конструкции является колонна с набором газоводопроводных труб из стали, которые соединены между собой. На конце колонны имеется простейший фильтр и металлическая насадка. Выработка внешне очень похожа на известный инструмент портного – иглу. Ее так и называют – скважина игла.

Чаще всего для погружения колонны в толщу земли применяется банальное забивание, именно так обустраивают абиссинские колодцы сельские шабашники. Забивание производится до погружения наконечника внутрь водоносного слоя. Для частичного заглубления применяется шнековое бурение, однако аренда ручной или механической установки на порядок увеличивает расходы на проведение работ. Впервые использование абиссинской скважины зафиксировано во время колониального конфликта между Великобританией и Эфиопией в 1867-68 годах. Автором изобретение стал инженер из США Нортон, таким образом была решена проблема обеспечения английских подразделений водой во время военных действий в пустыне.

Конструкция, обеспечивающая подачу живительной влаги на поверхность земли, монтировалась в короткий промежуток времени. По мере передвижения войск, скважину иглу можно было быстро собирать и передвигать на место нового привала. Гидротехнические сооружения данного типа отличались мобильностью, дешевизной и простотой устройства. Именно эти характеристики способствовали большой популярности абиссинок в среде военных, путешественников и геологов.

В Россию эта необычная идея перекочевала практически сразу по завершению конфликта в Эфиопии. Эту конструкцию для подачи воды с небольшой глубины описал К. И. Маслянников в своей книге о революционных на то время гидротехнических сооружениях. Первые пять пробных абиссинских скважин были пробиты недалеко от Царского Села. Две из них смогли предоставить пригодную для употребления воду. Остальные колонны застряли в известняке, так и не достигнув водоносного слоя. Подача воды из скважины абиссинского колодца осуществлялась со скоростью 10 л/минуту. Мутная жижа, которая шла в начале, примерно через 30 минут становилась прозрачной и чистой водой.

С помощью скважины иглы можно преодолеть только начальные водоносные горизонты, находящиеся у поверхности. Как следствие, полученная таким образом вода обычно применяется в технических целях – полив огорода, уборка территории, замешивание различных строительных растворов и т.п. Чтобы довести качество воды до возможности использования ее для питья и готовки еды, в состав колонны вводят систему грубых и тонких фильтров, которые очищают воду от различных механических и химических примесей.

Конструктивные особенности

За 150 лет своего существования абиссинская буровая установка практически не изменилась. Были периоды, когда о ней вообще забывали, несмотря на выдающиеся эксплуатационные характеристики. В первую очередь выделяют простоту конструкции и высокую скорость обустройства скважины. Классические трубные и шахтные колодцы в этом отношении заметно отстают.

Схема абиссинки включает в себя два основных узла:

Буровой снаряд. Он состоит из пробивающего землю наконечника и ствола, который наращивается по мере заглубления. Внутри колонны имеется канал для подачи воды на поверхность земли. Она состоит из набора труб, а не цельного стержня.
Копер. Комплексный элемент, включающий металлический треножник и тяжелую болванку (она выполняет функцию ударника). Треножник в верхней точке оснащен парой блоков, через которые протянуты веревки, на них висит болванка.

Чтобы переместить болванку в верхнюю точку конструкции, веревки нужно натянуть. Их ослабление провоцирует стремительное падение груза вниз на размещенную под ним платформу, которая выполняет роль наковальни. Повторяя раз за разом это действие, добиваются постепенного заглубления колонны в землю. Платформа включает в себя два симметричных элемента. По площади соприкасающаяся с болванкой поверхность молота превосходит площадь платформы.

Погрузившийся в почву отрезок ствола освобождают от наставки (платформы). На него одевают сверху следующую часть колонны винтовым способом. После этого наковальню устанавливают на верхушку. Процедура заглубления колонны проводится до момента погружения нижней части скважины иглы внутрь водоносного горизонта. Этот слой нужно не просто в пробить, но и углубиться в него, как минимум, на 1 м. Согласно нормативам, горизонт должен быть пересечен на 2/3 его мощности. Как правило, при проведении самостоятельного бурения провести необходимые расчеты практически нереально. Для этого потребуется специальные гидрогеологические изыскания.

По ходу процедуры необходимо периодически проверять, не появилась ли вода. Профессионалы используют для определения уровня воды в горизонте довольно простой прибор, который способен обеспечить необходимые замеры при глубине абиссинской скважины в пределах 15-ти метров. Речь идет о полом металлическом цилиндре (его называют «хлопушкой»). Внешне прибор напоминает перевернутый стальной стакан, для фиксации которого к рулетке используется петля.

Во время контакта нижней части хлопушки с поверхностью воды, раздается характерный хлопок — это признак того, что водоносный слой достигнут. Простейшую самодельную хлопушку изготовляют из крупной гайки, подвешенной плашмя на тонкий трос. В идеале гайку заменяют увесистым конусом из металла или пластика, он должен быть открытым с двух сторон. Иногда народные умельцы применяют еще одно остроумное приспособление для контроля бурения. В этом случае внутрь колонны помещается простая полимерная труба. На факт появления воды внутри шахты укажет хлопок.

Как изготовить колонну для абиссинской скважины

Отечественная промышленность не производит комплектующие для абиссинских колодцев. Все необходимые элементы приходится заказывать в мастерской или изготовлять собственноручно.

Для изготовления скважины иглы потребуются следующие материалы:

Трубы ВГП с толстыми стенками (маркировка должна содержать термин «усиленные»). Предпочтения необходимо отдавать изделиям с наружным диаметром 25-40 мм. Важно учитывать, что при увеличении сечения ствола, для его забивания в землю придется прикладывать больше усилий. Дебит скважины вообще не зависит от толщины колонны.
Стальной наконечник. Его вытачивают на токарном станке. Оптимальная длина насадки – 10-12 см, диаметр должен быть больше сечения трубы на 1-2 см. Это даст возможность избегать излишнего трения земли о колонну по ходу забивки. Форма наконечника может быть конической или пирамидальной. Главное, не использовать для этого сваренные трубки в виде клина.
Сетка из стали, для изготовления которой применяется плотное галунное плетение. Из нее изготовляют дополнительный фильтр для защиты от попадания в колонну мелких песчинок и взвесей глины.

Колонну лучше всего изготавливать из бесшовного трубопроката, заливание которого обычно происходит без трещин. Труба разрезается на отдельные части длиной 1,2 – 1,5 м. На языке бурильщиков они называются штангами. Указанные размеры, как показывает практика, наиболее удобны при проведении бурильных работ. Точные размеры определяются на основании данных о предполагаемой глубине шахты. Последняя насадка должна иметь длину 1 м: ее применяют для финального заглубления в горизонт.

По мере заглубления по направлению к водоносу, колонна постепенно наращивается через последовательное навинчивание отрезков трубы. Соединение отдельных частей осуществляется винтовым способом, необходимую для этого сантехническую резьбу нарезают с помощью специальных приспособлений (достаточно по 7 витков). Для усиления соединения применяются стальные муфты. Чтобы соединение было герметичным, резьба прокладывается сантехнической паклей.

На начальный отрезок ствола приваривается наконечник и монтируется простейший фильтр. Этот блок будет отвечать за приемку воды. Нижнюю часть колонны оснащают серией отверстий диаметром 8-10 мм, сверлить рекомендуется в шахматном порядке. Шаг между условными горизонтальными рядами выбирается в районе 50 мм: слишком близкое расположение может уменьшить прочность колонны. Расстояние от конца иглы до первой линии отверстий – 15 см, это дает возможность сохранить необходимую жесткость наконечника. По линии коммутации первого и второго звена колонны монтируется простейший обратный клапан. Обычно речь идет о шарике, через который вода может проходить только в сторону насоса.

Модификация фильтра

С помощью упомянутого выше фильтра получается создать защиту только от гравия и мелкой гальки. Что касается мелкого мусора, то он успешно преодолевает такое препятствие. По этой причине перфорированный отрезок трубы нуждается в некоторой доработке.

Технология модификации:

На трубу нужно намотать нержавеющую проволоку. Это позволит сделать площадь фильтровальной поверхности более обширной. Оптимальная дистанция между витками –3-5 мм.
Поверх оснащенной проволокой трубы намотать нержавеющую сетку. Ее фиксируют методом пайки к стенкам колонны. Разрешается применять только оловянный припой, т.к. свинцовые материалы содержат вредные для здоровья примеси. Попав в воду, они ухудшают ее качество.

Некоторые специалисты для усиления эффекта дополняют модернизацию фильтра за счет наружной укладки нержавеющей катанки. Есть у этого решения и противники, по их мнению наружные витки на первом участке во время заглубления обязательно открепятся, создав дополнительные препятствия при забивке.

В целом же усовершенствование фильтра дает возможность увеличить качество добываемой воды и защитить скважину от заиливания.

По ходу модернизации необходимо придерживаться следующих правил:

Запрещается изготавливать сетчатый фильтр из латунной сетки. То же самое касается изделий из других цветных металлов. Если их спаять со сталью, получится гальваническая пара, она достаточно быстро выйдет из строя под воздействием коррозии.
Сечение перфорированного участка, оснащенного дополнительным фильтром, должно слегка уступать диаметру наконечника. В противном случае возникнет реальная угроза по ходу забивки отсоединения фильтра от трубы.
Нежелательно применять для изготовления буровой колонны и начального патрубка чугунные изделия, они слишком хрупкие для водоприемной части.
Соединительные муфты должны быть максимально прочными. Лучше всего отдавать предпочтение надежной сертифицированной продукции, а не самодельным вариантом с некачественной резьбой. В случае разгерметизации соединений потребуется демонтаж иглы и еще одна проходка скважины.

В каких случаях используется абиссинский колодец

Чтобы обзавестись на своем участке абиссинским колодцем, кроме собственного желания и знания конструкции водозаборной установки, потребуется проведение геологических исследований. Очень важно, чтобы совпали необходимые условия для проведения бурильных мероприятий. Различные грунты отличаются по своим физико-механическим характеристикам. Имеется в виду их плотность, структура, степень твердости, химический состав и т.д.

Специальные таблицы содержат классификацию «буримости» грунтовых пород. Чтобы пройти песчаник и песок, используется различная комплектация инструментов и технологий бурения. Для проходки скального песчаника обычно применяют колонковую трубу, оснащенную коронкой из твердых сплавов. Водовмещающие пески хорошо поддаются ударно-канатному методу, для чего используется желонка.

Исходя из физико-механических характеристик, используется следующая классификация пород по степени их буримости:

Твердые или скальные. Они склонны к раскалыванию, дроблению и медленному разрушению по ходу бурения абиссинского колодца. Процедуру данного типа необходимо осуществлять с высокой скоростью и давлением. В состав поверхностных твердых пород входят отложения известняков, песчаников, мергелей, доломитов и т.п.
Пластичные. При разрезании этих пород ножом или буром не возникает никаких проблем. То же самое относится к использованию наконечника абиссинской иглы. Пластичные грунты включат в себя глину, суглинки, мягкие супеси.
Сыпучие. Их особенностью является сложность удержания формы, из-за наличия в составе почвы несоединенных между собой частиц. Если в толще пылеватого грунта появляется много воды, он начнет «плыть». Сыпучие породы включают в свой состав все типы песков, гравий, гальку, дресвяно-щебнистые и другие схожие почвы.

Как правило, обычный владелец загородного участка не располагает необходимым бурильным оборудованием для проходки упомянутых выше пород. Исключение составляют только пластичные и сыпучие разновидности. Использовать для проходки твердых слоев наконечник абиссинской иглы нецелесообразно.

Если на пути шахты встретился крупный валун, лучше передвинуться в сторону для нового бурения, благо разборка водозаборной установки не занимает много времени. Попытки разбить большие камни, как правило, заканчиваются неудачей. Кроме ограничений по буримости, во время проведения работы необходимо учитывать высоту водоносного слоя на участке. Проблема заключается в ограниченности по высоте подъема воды (до 8 м), на который способны поверхностные насосы. Никакое другое помповое оборудование не в состоянии извлекать воду из тонкоствольной выработки.

Некоторые модели поверхностных насосов по документам способны поднимать воду на высоту 10 м. Однако важно помнить об обычных потерях давления внутри шахты и о том, что часть транспортируемой воды уходит в горизонтальном направлении. В пересчете на высоту, каждые 10 м такого участка отнимают у глубины всасывания 1 м. Кроме того, согласно инструкции, поверхностные помпы должны устанавливаться в закрытых помещениях (а это еще дополнительное расстояние от точки водозабора).

В тех случаях, когда абиссинская скважина в доме является единственным возможным вариантом подачи воды, а водоносный слой расположен на глубине 12-15 м, для поднятия жидкости применяют эрлифт или ручную помпу. Данные приспособления в состоянии поднимать воду на указанную высоту. Еще одним способом решения проблемы излишнего заглубления водоносного слоя является обустройство приямка. Для этого в самом начале забивки выкапывается шурф метровой глубины. Штанги погружают в таком случае, начиная со дна шурфа. По завершению работ проводится монтаж насоса в приямке.

Самостоятельные геологические изыскания

Несмотря на видимую простоту бурения абиссинской скважины, перед началом забивки необходимо тщательно подготовиться. Речь идет не только о приобретении всей необходимой комплектации штанг и стартовых звеньев с фильтром. Копер можно взять в аренду или изготовить самостоятельно.

Что касается геологических исследований, то действовать рекомендуется следующим образом:

Некоторые данные об уровне грунтовки можно взять у соседей. Как правило, практически на каждом загородном участке имеется колодец или скважина. В качестве измерительного инструмента глубины обычно используют самодельную хлопушку. Кроме того, соседская скважина или колодец могут иметь технический паспорт с указанием всех нужных параметров. Там же можно узнать о специфике грунтовой породы.
На равнинах пласты пород имеют практически горизонтальную ориентацию, с небольшими изгибами. Это дает возможность уровню грунтовой воды сохранять примерно одинаковую отметку. Обычно различия глубины возможны только там, где рельеф местности с перепадами.
Важно помнить, что абиссинская скважина берет воду из верховодки. Иногда удается достать до следующего водоносного слоя пласта, расположенного под глиной или суглинком. Скальные водоупоры в этом случае исключены. Это обеспечивает нестабильность уровня воды в шахте, на этот показатель будут влиять такие факторы, как атмосферные осадки или весеннее снеготаяние. В засушливые периоды высота зеркала будет существенно снижаться. Информацию о перепадах уровня также можно выяснить у владельца уже существующего колодца или скважины.

Вопрос о геологических исследованиях является достаточно серьезным. Есть местности, где добыча воды осуществляется из крупных песков с большим числом крупных валунов. Дробление или извлечение подобных препятствий не всегда возможно, поэтому буровикам приходится сдвигать место выработки в сторону. Забивать колонну в таких условиях нет смысла, т.к. она скорее всего будет повреждена. Если опыт соседнего участка показал, что данная местность изобилует трещиноватыми доломитами, песчаниками и известняками, то от использования скважины-иглы лучше отказаться.

Если принимается решение во время сооружения абиссинского колодца использовать приямок, важно собрать информацию о структуре почвы и состоянии ее слоев. Это относится только к породам, расположенным на глубине шурфа. Присутствие в шахте сложных супесей, суглинков и чередующихся слоев требует дополнительного укрепления приямка. Шурфы в песках обычно усиливают дощатыми щитами или бетонной заливкой. Песчаная шахта демонстрирует неустойчивость, с постоянной угрозой обрушения и засыпания точки водозабора. Как правило, под завалом остается дорогостоящее насосное оборудование.

Точная информация о состоянии верхних слоев необходима также в тех случаях, когда начальная выработка будет преодолеваться шнеком. Подобная технология на порядок увеличивает скорость проведения работ, однако и риски создает довольно большие. Чтобы песчаные стенки не обваливались, используют обсадную трубу.

Итоги

Самым простым и недорогим способом получить воду из близкорасположенных водоносных слоев является обустройство абиссинского колодца. Для реализации подобного проекта не понадобится специальная дорогостоящая техника. Как правило, бурильные работы выполняются самостоятельно. Перед началом обустройства необходимо выяснить, как работает абиссинская скважина. Это даст возможность правильно оценить условия местности и специфику залегающих на участке грунтов. Если все сделать правильно, затраченные средства полностью окупятся в течение небольшого времени, а сам абиссинский колодец прослужит также долго, как и любой другой источник воды.

водоносных горизонтов и подземных вод

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Вопросы подземных вод •

Подземные воды и водоносные горизонты

The Water Table: A hole dug at the beach showing the "water table" level.

Вырытая на пляже яма — отличный способ проиллюстрировать концепцию того, как под определенной глубиной земля, если она достаточно проницаема для воды, насыщается водой. Верхняя поверхность этой зоны насыщения называется уровнем грунтовых вод. (Фото: Говард Перлман, USGS)

Надеюсь, вы оцените мой час, проведенный под палящим солнцем, чтобы вырыть эту яму на пляжеЭто отличный способ проиллюстрировать концепцию того, как под определенной глубиной земля, если она достаточно проницаема для воды, насыщается водой. Верхняя поверхность этой зоны насыщения называется уровнем грунтовых вод. Насыщенная зона под уровнем грунтовых вод называется водоносным горизонтом, а водоносные слои — огромными хранилищами воды. На этом изображении вы видите «колодец», который обнажает уровень грунтовых вод с водоносным горизонтом под ним. Конечно, я обманываю здесь, так как на пляже уровень уровня воды всегда находится на одном уровне с океаном, который находится чуть ниже поверхности пляжа.

Подземные воды являются одним из наших самых ценных ресурсов, даже если вы, вероятно, никогда их не увидите или даже не поймете, что они там есть. Как вы, возможно, читали, большинство пустых пространств в скалах ниже уровня грунтовых вод заполнены водой. Эти породы имеют разные характеристики пористости и проницаемости, что означает, что вода не движется одинаково во всех породах под землей.

Когда водоносная порода легко передает воду в колодцы и родники, она называется водоносным горизонтом. Скважины можно пробурить в водоносных горизонтах и откачать воду. Осадки в конечном итоге добавляет воду (перезарядку) в пористую скалу водоносного горизонта. Тем не менее, скорость пополнения не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачке воды из колодца. Слишком быстрая перекачка воды приводит к отводу воды в водоносный горизонт и в конечном итоге приводит к тому, что скважина дает все меньше и меньше воды и даже иссякает. Фактически, чрезмерная закачка вашего колодца может даже привести к тому, что колодец вашего соседа иссякнет, если вы оба качаете из одного и того же водоносного горизонта.

Визуализация подземных вод

На диаграмме ниже вы можете видеть, как земля под уровнем воды (синяя область) насыщена водой.«Ненасыщенная зона» над уровнем грунтовых вод (серая область) все еще содержит воду (в конце концов, корни растений живут в этой области), но она не полностью насыщена водой. Вы можете увидеть это на двух рисунках внизу диаграммы, которые показывают крупный план хранения воды между подземными частицами породы.

Diagram showing groundwater as saturated zones underground.

Как происходят подземные воды

Кредит: USGS, Public domain

_{Изучите основы воды, используя наши грунтовки для воды!}

Иногда слои пористой породы в земле наклоняются.Может быть ограничивающий слой из менее пористой породы как над, так и под пористым слоем. Это пример ограниченного водоносного горизонта. В этом случае скалы, окружающие водоносный горизонт, ограничивают давление в пористой скале и ее воде. Если скважина пробурена в этом «герметичном» водоносном горизонте, внутреннего давления может (в зависимости от способности породы транспортировать воду) достаточно, чтобы поднять воду вверх по скважине и на поверхность без помощи насоса, иногда полностью из колодца.Этот тип скважины называется артезианским. Давление воды из артезианской скважины может быть весьма значительным.

Не обязательно существует взаимосвязь между водоносностью пород и глубиной, на которой они находятся. На поверхности земли может быть выставлен очень плотный гранит, который приведет к тому, что в колодец будет мало или совсем не попадет вода И наоборот, пористый песчаник может лежать на сотнях или тысячах футов ниже поверхности земли и может давать сотни галлонов воды в минуту.Скалы, которые дают пресную воду, были обнаружены на глубинах более 6000 футов, а соленая вода поступала из нефтяных скважин на глубине более 30000 футов. В среднем, однако, пористость и проницаемость горных пород уменьшаются с увеличением их глубины под поверхностью земли; поры и трещины в скалах на больших глубинах закрыты или сильно уменьшены в размерах из-за веса вышележащих пород.

Illustration depicting an artesian well and a flowing artesian well

На рисунке показаны артезианская скважина и текущая артезианская скважина, которая пробурена в ограниченном водоносном горизонте, и скважина уровня воды, которая пробурена в неограниченный водоносный горизонт.Также показаны пьезометрическая поверхность в замкнутом водоносном горизонте и непроницаемый ограничивающий слой между замкнутым и неограниченным водоносным горизонтом. (Фото: Окружающая среда и изменение климата, Канада)

Насосная может повлиять на уровень грунтовых вод

Подземные воды встречаются в насыщенной почве и скале ниже уровня грунтовых вод. Если водоносный горизонт достаточно мелкий и проницаемый, чтобы вода могла проходить через него с достаточно быстрой скоростью, тогда люди могут бурить в него скважины и забирать воду.Уровень грунтовых вод может естественным образом меняться со временем из-за изменений в погодных циклах и характере осадков, в потоке и геологических изменениях, и даже в результате антропогенных изменений, таких как увеличение непроницаемых поверхностей на ландшафте.

Накачка скважин может иметь большое влияние на уровень воды ниже уровня земли , особенно вблизи скважины, как показано на этой диаграмме. Если вода забирается из земли с большей скоростью, чем она пополняется, либо путем инфильтрации с поверхности или из потоков, то уровень грунтовых вод может стать ниже, что приведет к «конусу депрессии» вокруг скважины.В зависимости от геологических и гидрологических условий водоносного горизонта воздействие на уровень грунтовых вод может быть кратковременным или продолжаться в течение десятилетий, и оно может упасть на небольшое количество или на многие сотни футов. Чрезмерная откачка может снизить уровень грунтовых вод настолько, что скважины больше не будут снабжать водой — они могут «высохнуть».

Движение воды в водоносных горизонтах

Schematic of drawdown as a result of overpumping

Схематическое изображение конуса углубления вокруг скважины, обычно в результате переполнения. (Кредит: Тара Гросс, USGS)

Движение воды в водоносных горизонтах сильно зависит от проницаемости материала водоносного горизонта.Проницаемый материал содержит взаимосвязанные трещины или пространства, которые являются достаточно многочисленными и достаточно большими, чтобы позволить воде свободно перемещаться. В некоторых проницаемых материалах грунтовые воды могут перемещаться на несколько метров в день; в других местах он движется всего на несколько сантиметров за столетие. Подземные воды движутся очень медленно через относительно непроницаемые материалы, такие как глина и сланец. (Источник: Environment Canada)

После попадания в водоносный горизонт вода медленно движется к нижним лежащим местам и в конечном итоге сбрасывается из водоносного горизонта из родников, просачивается в ручьи или извлекается из земли колодцами.Подземные воды в водоносных горизонтах между слоями плохо проницаемой породы, такой как глина или сланец, могут быть ограничены под давлением. Если такой замкнутый водоносный горизонт вскрыт скважиной, вода поднимется над верхом водоносного горизонта и может даже перетекать из скважины на поверхность земли. Говорят, что вода, ограниченная таким образом, находится под артезианским давлением, а водоносный горизонт называется , артезианский водоносный горизонт .

Визуализация артезианского давления

Вот небольшой эксперимент, чтобы показать вам, как работает артезианское давление.Наполните пластиковый пакет для сэндвичей водой, вставьте соломку через отверстие, заклейте отверстие вокруг закрытой соломки, направьте соломку вверх на (но , а не , направьте соломку на своего учителя или родителей! ), а затем сожмите мешочек. Артезианская вода выталкивается через соломинку.

Как вы думаете, вы знаете о подземных водах?
Пройдите тест «Подземные воды», верный / неверный, , часть нашего Центра активности

_{Значок викторины от mynamepong с сайта www.flaticon.com}

чистых вод и водоносных горизонтов

Эми Коуэн 9 июня 2016 г. 10:00

Является ли дождевая вода, которая просачивается в землю и проходит через слои почвы, чистой или грязной? В центре внимания семейной науки на этой неделе дети узнают, как прохождение воды через подземные слои может привести к накоплению подземных вод, которые являются удивительно чистыми!

Вверху: учеников могут исследовать водоносные горизонты и фильтрацию с помощью имитации «грязной воды» и сборных контейнеров для моделей.

Природная фильтрация воды

В ходе научной работы, ориентированной на семью, студенты экспериментируют, чтобы увидеть, как процесс прохождения воды через различные слои почвы приводит к фильтрации воды, которая затем хранится в подземных слоях, называемых водоносных горизонтов . Эта вода может даже бутилироваться и продаваться как «родниковая вода».

В отличие от воды, собранной в водоемах, таких как озера и пруды, когда вода падает на землю , она впитывается в землю.В зависимости от того, что находится под поверхностью земли, вода может затем проходить через различные слои почвы. В конце концов, вода достигает непроницаемого слоя , через который она не может просочиться. Вода накапливается или объединяется в последнем слое, что приводит к подземному хранению, называемому водоносным горизонтом.

Поскольку вода, собранная в водоносном горизонте, прошла через различные уровни почвы над ним, произошла естественная фильтрация. Достаточно ли для очистки воды? Достаточно ли этого типа фильтрации, чтобы вода была безопасной для питья? (Примечание: имейте в виду, что не все загрязняющие вещества видны глазу.)

В ходе научной деятельности на этой неделе дети моделируют этот процесс, тестируя три различных «почвы», чтобы увидеть, насколько хорошо они фильтруют (или очищают) воду. Во-первых, дети смешивают немного «грязной» воды — воды с пищевым красителем и кусочками кухонных ингредиентов, которые имеют как вкус и цвет, так и частицы разного размера. Затем они установили три бункера для сбора воды, используя ядра попкорна, кукурузную муку и кукурузный крахмал, чтобы имитировать различные виды почвы.

Когда грязная вода протекает через каждый коллектор, дети могут наблюдать за процессом протекания воды из верхнего слоя в нижний и наблюдать, влияет ли состав почвы на процесс фильтрации.Будет ли такое же количество воды проходить через каждый коллектор в водоносный горизонт? Почему или почему нет? Все ли водоносные слои имеют одинаковое количество собранной воды? Какая разница в размерах отверстий между частицами в «почве»? Насколько чистой будет вода, которая достигает каждого водоносного горизонта? Поместите эти вопросы (и другие) в семейно-научный тест, чтобы узнать!

Попробуйте!

Следующее упражнение Science Buddies на веб-сайте Scientific American содержит всю информацию, необходимую для практического занятия с учениками дома: How Dirt Cleans Water .

Развлекайся!

Студенты, заинтересованные в дальнейшем изучении науки фильтрации воды или науки, связанной с размером частиц и тем, как это меняет то, как вещи движутся, сортируются или перемещаются, могут также получить удовольствие от следующих практических проектов, мероприятий и публикаций в блогах:
Вы могли бы также наслаждаться этими связанными должностями:
,
Артезианский водоносный горизонт
2
На пути к более разумному способу пополнения водоносного горизонта
9 января 2020 г. — Исследователи решили загадку: как мышьяк обнаружился в воде, которая была очищена трижды? Растворенный органический …
Натуральные органические вещества влияют на выброс мышьяка в грунтовые воды
11 марта 2020 г. — Миллионы людей во всем мире потребляют воду, загрязненную уровнями мышьяка, которые превышают рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения.Это может вызвать проблемы со здоровьем, такие как мышьяк …
Исследователи изучают возраст подземных вод в египетских водоносных горизонтах
23 мая 2019 г. — Подземным водам в водоносных горизонтах Египта может быть до 200 000 лет, и это важно знать, так как официальные лица в этой стране стремятся увеличить использование подземных вод, особенно в …
Сейсмический шум отслеживает уровень воды в подземных водоносных горизонтах
Август22, 2018 — Недавнее исследование, в котором использовался сейсмический шум для измерения размера и уровня воды в подземных водоносных горизонтах в Калифорнии. Эту технику можно использовать даже для отслеживания отскока водоносного горизонта и как …
Канзасские владельцы скважин, не являющиеся владельцами скважин, проводят различные процедуры полива во время засухи
15 августа 2017 г. — Исследователь, который изучает политику сохранения воды и привычки владельцев скважин в Канзасе, обнаружил, что владельцы скважин с большей вероятностью обнаружат, что владение скважинами значительно коррелирует с…
Измерение воздействия засухи на ресурсы подземных вод из космоса
20 марта 2019 года. Команда ученых использует новейшие космические технологии в сочетании с наземными измерениями для оценки состояния здоровья одного из важнейших национальных источников подземных вод, …
Сельские водные скважины в водоносном горизонте Высоких равнин показывают значительное увеличение уровней нитратов
7 января 2020 г. — Частные владельцы скважин должны ежегодно проверять качество воды, согласно недавнему исследованию, которое выявило уровни нитратов в неглубоких скважинах выше Закона США об охране окружающей среды…
Молибден в Висконсин Уэллс Не из угольной золы
1 ноября 2017 г. — В исследовании говорится, что природные причины, а не выщелачивание угольной золы, виноваты в высоких уровнях молибдена в колодцах питьевой воды в юго-восточном Висконсине. Ученые использовали изотопную дактилоскопию и …
Слои глины и удаленная откачка запускают загрязнение мышьяком в Бангладеш подземных вод
7 мая 2020 г. — Чтобы избежать загрязнения мышьяком, многие бангладешские домохозяйства получают доступ к воде через частные скважины, пробуренные до 300 футов или менее, под непроницаемыми слоями глины.Считается, что такие слои глины защищают …
Марганец в подземной питьевой воде является причиной для беспокойства
24 августа 2017 г. — Подземные источники питьевой воды в некоторых частях США и трех азиатских странах могут быть не такими безопасными, как считалось ранее, из-за высокого содержания марганца, особенно на небольших глубинах, согласно …
,
Вероятностная оценка протяженности водоносного горизонта — тематическое исследование
1. Введение
Исследователи окружающей среды часто анализируют явления и объекты, которые можно определить как «плохо определенные» (Fisher 1999). Из-за математических правил множеств это объекты, которые трудно отнести к определенному классу объектов в соответствии с дихотомическими правилами бинарной (аристотелевской) логики. Размеры литофациальных, стратиграфических и тектонических единиц представлены в картографических исследованиях, основанных на точечной или локальной разведке, проведенной в полевых условиях.Что касается расстояний, эти пределы, вероятно, более или менее похожи на естественную границу. Оценка ошибок графического представления геологических единиц еще не была выражена в значениях. Отсутствует даже приблизительная оценка вероятности определения границ единиц. Аналогичная проблема может быть выявлена в гидрогеологии. Там мы должны оценить однородные области и единицы с аналогичными свойствами подземных вод или водоносных горизонтов. Гидрогеологическая картография предлагает разнообразные исследования, в связи с достоверностью используемых данных.Это непосредственно находит отражение в точности и вероятности оценки размеров подземных водных объектов, их количества и качества.
В экологических исследованиях правильное использование информации (или ее отсутствие) приводит к поиску способа представления данных такого типа. Утверждается (Leung & Leung, 1993), что применение булевой логики (системы «все или ничего») в ГИС-проекте вызывает следующие проблемы: а) оно налагает искусственную точность на неточную информацию, градуированные пространственные явления и процессы , б) он не может определить и сообщить пользователям степень неточности и ошибки; в) он не подходит для процессов познания, восприятия и мышления человека, которые обычно являются неточными (Leung & Leung 1993).
Водоносный горизонт является хорошей иллюстрацией «плохо определенного» объекта (рис. 1). Это связано с отсутствием информации о его протяженности (особенно для ограниченного водоносного горизонта), изменениях фаций в пределах водоносного горизонта и различных определениях водоносного горизонта.
Рисунок 1.
Пример «плохо определенных» объектов: границы леса, долины и водоносного горизонта
Для правильного описания «плохо определенных» объектов при моделировании должны быть найдены надлежащие методы. Они должны позволять определять промежуточные значения между традиционными оценками, такими как 1 и 0, истина или ложь.Для описания «плохо определенных» объектов мы можем использовать одну из многозначных логик, таких как «нечеткая логика» (Zadeh, 1965), оценка плотности вероятности на основе ядра (Brundson, 1995) или другие методы вероятности, такие как байесовская теория или теория Демпстера — Шафера (Shafer, 1976; Klir and Yuan 1997; Eastman 1999b). Эта статья пытается оценить степень неограниченного водоносного горизонта в непараметрически — вероятностном масштабе с помощью последнего.
Основная цель исследования состояла в том, чтобы оценить вероятность того, что неограниченный водоносный горизонт может быть обнаружен в каждом пикселе на поверхности, представленной в исследуемой области.Из-за большого количества данных для достижения цели было использовано программное обеспечение IDRISI.
2. Район исследований
Район исследований 1300 км ² в восточной части Поморского озера в Польше был выбран для проведения испытаний. Эта область полностью лежит в пределах последнего (вейхсельского) оледенения. Наряду с относительно небольшой гипсометрической дифференциацией рельеф исследуемой территории характеризуется несколькими формами флювиогляциальных и ледниковых источников.Основная форма — отмывающиеся отложения (Wda sandur) и моренное плато (рис. 2).
Рисунок 2.
Расположение исследовательской площадки
В пределах каротажных скважин обнаружены только кайнозойские водоносные пласты. Плейстоценовые водоносные слои являются основным водоносным горизонтом для изучаемого района. Он состоит из неограниченного водоносного горизонта и нескольких замкнутых водоносных горизонтов (рис. 3).
(Гидро) геологическое признание района исследований является довольно мелким и диверсифицированным из-за необитаемого района.Это показано на Рис. 4
Рисунок 3.
Геологический разрез по линии A-A ’на рисунке 4.
Рисунок 4.
Карта глубины геологического распознавания района исследований.
3. Методология
Теория Демпстера-Шафера (Shafer, 1976) является расширением байесовской теории вероятностей. Эта теория делает различие между вероятностью и невежеством и позволяет выразить невежество в управлении неопределенностью (Lee et al., 1987; Klir & Yuan, 1995).Основное допущение теории Демпстера-Шафера состоит в том, что невежество существует в совокупности знаний и что вера в гипотезу не является необходимой для дополнения вера в ее отрицание. Используя «функции убеждения» для представления неопределенности гипотезы, теория высвобождает некоторые из аксиом теории вероятностей. Получающаяся система становится суперклассом теории вероятностей. Тем не менее, он страдает от необходимости большого числа вероятностных назначений и от необходимости предположений о независимости (Malczewski, 1999).В отличие от байесовского анализа вероятностей, теория D-S явно признает возможность невежества в оценке, то есть неполноту знаний или доказательств в гипотезе (Eastman, 1999).
Цель исследования была выполнена с использованием растровой программы IDRISI (ver. Andes). В IDRISI модуль BELIEF (рис. 8) можно использовать для реализации теории Демпстера-Шафера. ВЕРА строит и хранит текущее состояние знаний для полной иерархии гипотез, сформированных из системы различения (также называемой пространством состояний).ВЕРНЫЙ сначала требует, чтобы были определены основные элементы в структуре различения. Как только основные элементы введены, все гипотезы в иерархической структуре будут созданы в списке гипотез. Для каждой введенной линии доказательств требуются базовые изображения вероятностного присвоения (в форме изображений действительных чисел с диапазоном 0 — 1) с указанием их поддерживаемой гипотезы.
4. Развитие базы знаний
Исследовательский вопрос помогает нам определить рамки различения — он включает в себя два элемента: [присутствует] и [отсутствует].Таким образом, иерархическая комбинация всех возможных гипотез включает в себя [присутствует], [отсутствует] и [присутствует, отсутствует]. Нас больше всего интересует результат, полученный для гипотезы [настоящее время]. Окончательные результаты, полученные для гипотезы [в настоящее время], зависят от того, как все доказательства связаны друг с другом в процессе агрегации.
Учитывая знания о существующих скважинах и экспертные знания о происхождении водоносных горизонтов, каждое доказательство превращается в слой, представляющий вероятность того, что водоносный горизонт существует.Агрегированные данные дают результаты, которые используются для прогнозирования наличия водоносного горизонта и оценки воздействия каждой линии доказательств на общий объем знаний.
Для изучения было подготовлено несколько растровых и пиксельных карт. В начале каждая карта включала отдельно: данные точек, линий или площадей, которые все подтверждают или опровергают появление водоносного горизонта в дихотомическом масштабе 0 и 1. На следующем этапе информация на каждой карте была изменена из-за подготовленной функции принадлежности ,В результате была получена карта пикселей со значениями от 0 до 1. Наконец, все карты (информационные слои) были помещены в модуль BELIEF, и карта вероятности была вычислена.
4.1. Ввод данных для неограниченного водоносного горизонта
Существует значительная разница между анализом степени неограниченного или ограниченного водоносного горизонта с использованием методов ГИС. За исключением скважин, которые являются лучшим индикатором существующих водоносных горизонтов, существует гораздо больше косвенных доказательств наличия неограниченного водоносного горизонта, чем первого.Например, это: родники, реки, озера, территория протяженности аллювиальных или промывных отложений. Существует высокая вероятность того, что неограниченный водоносный горизонт будет близок к этим формам (Kachnic, 2010).
Автор сосредоточился здесь только на неограниченном водоносном горизонте. Тем не менее, ГИС-методы, в общем и целом, являются инструментом для двумерных данных. И еще нет продвинутой растровой программы ГИС для анализа трехмерных данных, необходимой для анализа замкнутого водоносного горизонта.
Для оценки степени неограниченного водоносного горизонта в вероятностном масштабе были выбраны следующие данные:
мест расположения скважин и скважин,
площадь протяженности плато промывки и морены,
курс основных рек и озер,
карта глубины до уровня грунтовых вод в районе, где нет непроницаемых осадков на поверхности местности.
4.2. Создание карт вероятности (нечеткой оценки)
Этап нечеткой информации представляет собой процедуру, которая позволяет преобразовывать дискретное изображение (растровое изображение) в изображения с вероятностным (непараметрическим) масштабом. Надежность полученных карт зависит от применяемых параметров нечеткости, контролируемых функцией принадлежности. Для исследований были приняты следующие допущения:
4.2.1. Вероятность для фона
Первоначально для всей области исследования значение фона принималось постоянным 0.5. Это означает, что нет никаких доказательств существования неограниченного водоносного горизонта и нет доказательств отсутствия водоносного горизонта в районе исследований.
4.2.2. Функция принадлежности для скважин
Скважины являются лучшими точечными маркерами водоносного горизонта. По этим признакам участок в непосредственной близости от скважин получен с высокой вероятностью. Карта с расположением скважин с неограниченными условиями была растеризована, и все пиксели, где были скважины, получили значение «один». Значения пикселей высоки в области, рассчитанной с помощью эмпирической формулы, и, наконец, значение пикселей уменьшилось до уровня фона (рис.5).
Эмпирическая формула была применена в качестве одного из предположений о степени неограниченного водоносного горизонта. Это была формула:
, известная как формула Кусакина (Bear, 1979; Hölting, 1996).
где R — радиус в [м] конуса разрежения; s — максимальная депрессия, наблюдаемая в скважине [м], k — коэффициент проницаемости, в [м / 24 ч] и H — толщина водоносного горизонта в каротаже скважины, [м].
Рисунок 5.
График функции принадлежности для скважин в неограниченном водоносном горизонте.
Формула Кусакина не является хорошим предположением для расширения водоносного горизонта и должна быть установлена лучше.
4.2.3. Функция принадлежности для скважин и скважин с отсутствием неограниченного водоносного горизонта
Значение «0» было присвоено пикселям, в которых имеются скважины и не замечен неограниченный водоносный горизонт. В окрестности этих пикселей вероятность возрастает от «0» до значения фона для диапазона 300 [м] (рис. 6). Вышеуказанное расстояние было установлено субъективно как оптимальное после анализа геологического и гидрогеологического разреза в районе исследований.
Рисунок 6.
График функции принадлежности для скважин и скважин без неограниченного водоносного горизонта.
4.2.4. Функция принадлежности для скважин с наблюдаемым неограниченным водоносным горизонтом
Значение «1» было присвоено пикселям, в которых имеются скважины и имеется уведомление о неограниченном водоносном горизонте. В окрестности этих пикселей вероятность увеличивается от «1» до значения фона для диапазона 300 [м].
4.2.5. Функция причастности к площади отложений отмыва и плато морены
В области исследования основная часть неограниченного водоносного горизонта связана с флювиогляциальной отстройкой (sandur).Площадь протяженности отмыва была оцифрована с Геологической карты Польши в масштабе 1: 200 000 (Бутримович и др., 1978). Остальная часть области была классифицирована как логическое отрицание, что означает область без песчаных отложений на поверхности местности (то есть моренное плато). Значение «0,8» было присвоено всем пикселям, представляющим площадь отмывочных осадков и долину реки (рис. 2). Для оставшейся области постоянное значение «0,3» было установлено априори .
Рисунок 7.
График функции принадлежности для зоны отмывки и моренного плато.
4.2.6. Функция принадлежности для территории в окрестностях рек и озер
Реки и озера являются гидрологическими объектами, которые часто связаны с водоносным горизонтом, особенно с неограниченным водоносным горизонтом. Рядом с рекой или озером часто встречаются песчаные отложения с водоносным горизонтом, поэтому такая близость к воде указывает на правдоподобность водоносного горизонта. Были проанализированы только реки длиной более 5 км и озера площадью более 1 га.
Простые статистические методы были использованы для определения взаимосвязи между расстоянием до воды и местоположением скважин. На основе этой процедуры автор обнаружил, что должна быть более высокая вероятность (значение 0,8) в зоне 200 м от берегов рек или озер (рис. 8).
Информация о глубине до уровня грунтовых вод и протяженности единицы «а», где нет непроницаемых отложений на поверхности местности, была взята с компьютерной гидрогеологической карты Польши в масштабе 1:50 000 (HMofP) ,HMofP — это новый вид карты, подготовленный и сохраненный в системе ГИС (Geomedia) в виде многолистовой карты (Paczyński et al., 1999). С 1994 по 2004 год было изготовлено 1069 листов, покрывающих всю Польшу. Карта основана на концепции основного полезного водоносного горизонта, который является продуктивным водоносным горизонтом, отвечающим следующим критериям: толщина не менее 5 м, проницаемость не менее 50 м ³ / 24ч и потенциальный дебит скважины не менее 10 м ³ / ч. Все данные хранятся в 19 слоях информационных векторов, которые содержат, среди прочего: топографическую ситуацию, расположение скважин и родников, тип водоносного горизонта, классы качества воды, классы риска загрязнения водоносных горизонтов, землепользование и гидродинамическую информацию, e.грамм. гидравлический напор, направления потока грунтовых вод и распределение пропускной способности (Herbich, 2005; Fert et al., 2005).
Рисунок 8.
График функции принадлежности для гидрологических объектов.
5. Этап расчета
Все подготовленные карты пикселей были помещены в модуль BELIEF (рис. 9).
Рисунок 9.
Окно модуля BELIEF программы IDRISI.
После обработки в модуле BELIEF был сгенерирован набор карт. Это были карты степени, в которой доказательства предоставили конкретную поддержку гипотезы (убеждения) (рис.9) и степень, в которой это доказательство не опровергает гипотезу (правдоподобность).
Рисунок 10.
Вероятностная карта протяженности неограниченного водоносного горизонта в районе исследований.
6. Заключение
Пределы геологических и гидрогеологических единиц (структуры), представленные в картографических исследованиях, часто включают значительные ошибки из-за плохого распознавания. Эти ошибки являются самыми высокими в области, распознаваемой сверлением отверстий, то есть распознаванием точек.
Цель методологии, представленной здесь, состоит в том, чтобы создать вероятностный информационный слой о степени неограниченного водоносного горизонта в исследуемой области (рис.10). Это попытка использовать теорию Демпстера-Шефера в гидрогеологии. Принимая во внимание теорию нечетких множеств, автор предложил оценку протяженности гидрогеологической структуры на основе гидрогеологических скважин, в которых проводились испытания на перекачку.
Дополнительная информация для вероятностной карты получена из гидрологических, геоморфологических исследований и данных из другой точки геологической разведки. Точность такой карты во многом определяется надежностью информации базы данных и установленными функциями членства.
Автор рассматривает сгенерированные карты как дополнение к классическому набору информации о гидрогеологии и предоставляет новую форму слоя карты, которая может быть полезна для лиц, принимающих решения. Статистическое описание значения пикселя на карте результатов может использоваться для оценки надежности модели подземных вод и в качестве поддержки принятия решений для устойчивого управления подземными водами.