Хорошо

Эта статья о водяных скважинах. Чтобы узнать о других значениях, см. «Ну (значения)» .

«Деревенский насос» перенаправляется сюда. Для набора страниц обсуждения в Википедии см. Wikipedia:Village pump .

Вырытый колодец в деревне в провинции Фарьяб , Афганистан.

Разница между колодцем и цистерной заключается в источнике воды: цистерна собирает дождевую воду , а колодец — из грунтовых вод .

Колодец — это выемка или сооружение , созданное в земле путем рытья , забивки или бурения для доступа к жидким ресурсам, обычно воде . Самый старый и наиболее распространенный тип колодца — это водяной колодец, предназначенный для доступа к грунтовым водам в подземных водоносных горизонтах . Вода из колодца забирается насосом или с помощью емкостей, таких как ведра или большие мешки для воды, которые поднимаются механически или вручную. Воду также можно закачивать обратно в водоносный горизонт через скважину. Колодцы были впервые построены не менее восьми тысяч лет назад и исторически различаются по конструкции: от простой черпака в отложениях сухого водотока до каналов Ирана, а также ступенчатых колодцев и сакихов в Индии. Размещение облицовки в шахте колодца помогает создать устойчивость, а облицовка из дерева или плетения датируется, по крайней мере, железным веком .

Колодцы традиционно копали вручную, как это до сих пор происходит в сельских районах развивающегося мира. Эти колодцы недорогие и низкотехнологичные, поскольку в них используется в основном ручной труд, а конструкцию можно обложить кирпичом по ходу раскопок или камнем. Более современный метод, называемый кессонированием, использует сборные железобетонные колодезные кольца, которые опускают в скважину. Забивные скважины могут быть созданы в рыхлом материале с конструкцией скважины, состоящей из закаленной головки привода и экрана из перфорированной трубы, после чего устанавливается насос для сбора воды. Более глубокие колодцы можно вырыть методом ручного бурения или машинным бурением с использованием долота в скважине . Пробуренные скважины обычно обсаживаются трубой заводского изготовления из стали или пластика. Пробуренные колодцы обеспечивают доступ к воде на гораздо большей глубине, чем вырытые колодцы.

Два широких класса скважин — это неглубокие или безнапорные скважины, завершенные в самом верхнем насыщенном водоносном горизонте в этом месте, и глубокие или напорные скважины, погруженные через непроницаемый пласт в нижний водоносный горизонт. Коллекторный колодец можно построить рядом с пресноводным озером или ручьем, где вода просачивается сквозь промежуточный материал. Место для колодца может выбрать гидрогеолог или маркшейдер подземных вод. Воду можно накачивать насосом или набирать вручную. Примеси с поверхности могут легко попасть в неглубокие источники, и необходимо избегать загрязнения подачи болезнетворными микроорганизмами или химическими загрязнителями. Колодезная вода обычно содержит больше минералов в растворе, чем поверхностная вода, и перед тем, как ее можно будет пить, может потребоваться обработка . Засоление почвы может произойти, когда уровень грунтовых вод падает и окружающая почва начинает высыхать. Еще одна экологическая проблема – это возможность просачивания метана в воду.

История

Основная статья: История водоснабжения и канализации

Верблюд черпает воду из колодца, остров Джерба , Тунис, 1960 год.

очень раннего неолита известны колодцы В Восточном Средиземноморье : Самый старый хорошо датированный колодец находится на стоянке докерамического неолита (PPN) Киссонерга-Милуткия на Кипре . Примерно в 8400 г. до н.э. шахта (скважина 116) круглого диаметра была пробита через известняк, чтобы достичь водоносного горизонта на глубине 8 метров (26 футов). Скважина 2070 из Киссонерга-Милуткия, датируемая поздним PPN, достигает глубины 13 метров (43 фута). На этом участке и в соседнем Парекклиша-Шиллурокамбосе известны и другие, несколько более молодые скважины. Первый камень, выложенный колодец глубиной 5,5 метров (18 футов) задокументирован на месте затопления последнего PPN (ок. 7000 г. до н. э.) в Атлит-Яме у побережья недалеко от современной Хайфы в Израиле .

Колодец неолитической культуры линейной керамики , 5300 г. до н. э., Эркеленц , Германия.

Облицованные деревом колодцы известны из культуры линейной керамики раннего неолита , например, в Острове, Чехия, датированные 5265 годом до нашей эры. Кюховен (окраина Эркеленца ), датированный 5300 г. до н.э., и Эйтра в Шлетце (окраина города Аспарн-ан-дер-Зайя ) в Австрии , датированная 5200 г. до н. э.

Китайцы эпохи неолита открыли и широко использовали для питья глубоко пробуренные грунтовые воды. Китайский текст «Книга перемен» , изначально являвшийся текстом гаданий времен династии Западная Чжоу (1046–771 гг. до н. э.), содержит запись, описывающую, как древние китайцы содержали свои колодцы и защищали источники воды. Считалось, что колодец, раскопанный на месте раскопок Хемеду , был построен в эпоху неолита. Колодец был обложен четырьмя рядами бревен с прикрепленной к ним в верхней части колодца квадратной рамой. Считается, что около 600 г. до н. э. около 600 г. до н. э. были построены еще 60 плиточных колодцев к юго-западу от Пекина для питья и орошения.

Китайская керамическая модель колодца с системой водяных шкивов , раскопанная в гробнице периода династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.).

В Египте . шадуфы и сакии используются Сакия гораздо эффективнее, так как может поднимать воду с глубины 10 метров (против 3 метров шадуфа). Сакия — египетский вариант нории . Некоторые из старейших известных колодцев в мире, расположенные на Кипре, датируются 7000–8500 годами до нашей эры. В Израиле были обнаружены два колодца периода неолита, около 6500 г. до н.э. Один находится в Атлите, на северном побережье Израиля, а другой — в Изреельской долине.

Исторически Уэллс для других целей появился гораздо позже. Первый зарегистрированный соляной колодец был вырыт в китайской провинции Сычуань около 2250 лет назад. Это был первый случай, когда древняя технология водяных скважин была успешно применена для добычи соли, и это положило начало индустрии бурения соли в провинции Сычуань. Самые ранние известные нефтяные скважины были пробурены в Китае в 347 году нашей эры. Эти колодцы имели глубину примерно до 240 метров (790 футов) и были пробурены с помощью долот , прикрепленных к бамбуковым шестам. Масло сжигали для испарения рассола и получения соли . К 10 веку обширные бамбуковые трубопроводы соединяли нефтяные скважины с соляными источниками. Говорят, что древние записи Китая и Японии содержат множество упоминаний об использовании природного газа для освещения и отопления. нефть была известна как «Горящая вода» . В Японии в VII веке

Типы

Колодец возле Симайсмы , восточный Катар

Кожаное ведро, используемое для колодца

Ну, историческая деревня, Бхайни Сахиб, Лудхиана , Пенджаб , Индия

Вырытые колодцы

Вид на вырытый вручную колодец, окруженный бетонными кольцами. Уэлессугу , Мали.

Вырытый колодец в деревне в Керале , Индия.

До недавних столетий все искусственные колодцы представляли собой вырытые вручную безнасосные колодцы различной степени сложности, и они остаются очень важным источником питьевой воды в некоторых сельских развивающихся районах, где их обычно выкапывают и используют сегодня. Их незаменимость породила ряд литературных упоминаний, в прямом и переносном смысле, в том числе упоминание о встрече Иисуса с женщиной у Иоанна колодца Иакова ( 4 :6) в Библии и « Дин Донг Колокольчик » детский стишок о кот в колодце.

Колодцы, вырытые вручную, представляют собой выемки, диаметр которых достаточно велик, чтобы вместить одного или нескольких человек, копающих лопатами до уровня ниже уровня грунтовых вод . Раскопки закреплены горизонтально, чтобы избежать оползней или эрозии, подвергающих опасности людей, копающих землю. Их можно обложить камнем или кирпичом; расширение этой облицовки вверх над поверхностью земли с образованием стены вокруг колодца позволяет уменьшить как загрязнение, так и случайное падение в колодец.

Более современный метод, называемый кессоном, использует сборные колодезные кольца из железобетона или простого бетона, которые опускают в скважину. Бригада, копавшая колодец, роет под режущим кольцом, и колонна колодца медленно погружается в водоносный горизонт , защищая при этом бригаду от обрушения ствола скважины .

Колодцы, вырытые вручную, являются недорогими и низкотехнологичными (по сравнению с бурением), и для доступа к грунтовым водам в сельских районах развивающихся стран используется в основном ручной труд. Они могут быть построены при широком участии общественности или местными предпринимателями, специализирующимися на выкапывании колодцев вручную. Они были успешно раскопаны на глубину 60 метров (200 футов). Они имеют низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, отчасти потому, что воду можно забирать вручную, без насоса. Вода часто поступает из водоносного горизонта или грунтовых вод, и ее можно легко углубить, что может быть необходимо, если уровень грунтовых вод падает, путем телескопирования облицовки дальше в водоносный горизонт. Производительность существующих колодцев, вырытых вручную, можно повысить за счет углубления или установки вертикальных туннелей или перфорированных труб.

Недостатки колодцев, вырытых вручную, многочисленны. Копать колодцы вручную в районах, где присутствуют твердые породы, может быть непрактично, а их рытье и обустройство могут занять много времени даже в благоприятных районах. Поскольку они эксплуатируют неглубокие водоносные горизонты, скважины могут быть подвержены колебаниям дебита и возможному загрязнению поверхностными водами, включая сточные воды. Строительство колодца, вырытого вручную, обычно требует использования хорошо обученной строительной бригады, а капитальные вложения в такое оборудование, как опалубки для бетонных колец, тяжелое подъемное оборудование, опалубка ствола колодца, моторизованные водоотливные насосы и топливо, могут быть большими для людей, занимающихся разработкой. страны. Строительство колодцев, вырытых вручную, может быть опасным из-за обрушения ствола скважины, падения предметов и удушья, в том числе от выхлопных газов водопонижающих насосов.

, Водяной колодец Вудингдин вырытый вручную между 1858 и 1862 годами, является самым глубоким колодцем, вырытым вручную, глубиной 392 метра (1285 футов). Большой колодец в Гринсбурге, штат Канзас , считается крупнейшим в мире колодцем, вырытым вручную, глубиной 109 футов (33 м) и диаметром 32 фута (9,8 м). Однако колодец Иосифа в Каирской цитадели глубиной 280 футов (85 м) и Поццо ди Сан Патрицио (Колодец Святого Патрика), построенный в 1527 году в Орвието, Италия , глубиной 61 метр (200 футов) и глубиной 13 метров ( 43 фута) в ширину оба больше по объему.

Забивные скважины

Нагнетательные скважины можно очень просто создать в рыхлом материале с конструкцией скважины , состоящей из закаленной головки привода и экрана (перфорированной трубы). Точка просто вбивается в землю, обычно с помощью штатива и отвертки , при необходимости добавляются отрезки трубы. Водитель представляет собой утяжеленную трубу, которая скользит по ведущей трубе и неоднократно падает на нее. При обнаружении грунтовых вод колодец промывают от осадка и устанавливают насос.

Пробуренные скважины

Дополнительная информация: Бурение скважин.

Пробуренные скважины строятся с использованием различных типов буровых машин, таких как роторные буровые машины с верхней головкой, вращающиеся столы или тросовые инструменты, в которых используются буровые штанги, которые вращаются для врезания в пласт, отсюда и термин «бурение».

Пробуренные скважины могут быть выкопаны простыми методами ручного бурения (шнековое, шламовое, струйное, забивное, ручное ударное бурение) или машинным бурением (шнековым, роторным, ударным, забойным молотком). Наиболее распространён метод глубокого роторного бурения. Роторный может использоваться в 90% типов пластов (консолидированных).

Пробуренные колодцы могут получать воду с гораздо более глубокого уровня, чем вырытые колодцы – часто до нескольких сотен метров.

Буренные скважины с электрическими насосами используются во всем мире, обычно в сельских или малонаселенных районах, хотя многие городские районы снабжаются частично муниципальными колодцами. Большинство машин для бурения неглубоких скважин монтируются на больших грузовиках, прицепах или гусеничных транспортных средствах. Глубина водяных скважин обычно составляет от 3 до 18 метров (10–60 футов), но в некоторых районах она может достигать глубины более 900 метров (3000 футов).

с кабельным инструментом Буровая установка для бурения водяных скважин в Кимбалле, Западная Вирджиния

Бурение водяной скважины в Эйн-Хемеде , недалеко от Иерусалима, около 1964 года.

В машинах роторного бурения используется сегментированная стальная бурильная колонна, обычно состоящая из секций стальных труб длиной 3 м (10 футов), 6 м (20 футов) и 8 м (26 футов), соединенных резьбой, с долотом или другим буровым устройством на нижнем конце. . Некоторые роторные буровые машины предназначены для установки (путем забивания или сверления) стальной обсадной трубы в скважину одновременно с бурением самой скважины. Воздух и/или вода используются в качестве циркуляционной жидкости для вытеснения шлама и охлаждения долот во время бурения. В другой форме роторного бурения, называемой роторным бурением , используется специально приготовленный буровой раствор или буровой раствор, который постоянно меняется во время бурения, чтобы он мог постоянно создавать достаточное гидравлическое давление, чтобы удерживать боковые стенки скважины. открытый, независимо от наличия обсадной колонны в скважине. Обычно скважины, пробуренные в твердой породе, не обсаживаются до тех пор, пока процесс бурения не будет завершен, независимо от используемого оборудования.

Самым старым видом бурового оборудования является тросовый инструмент , который используется до сих пор. Специально разработанное для подъема и опускания долота в скважину, бурение бура заставляет долото подниматься и опускаться на дно скважины, а конструкция троса заставляет долото скручиваться примерно 1 ⁄ оборота на каплю, создавая тем самым сверлящее действие. В отличие от роторного бурения, бурение с помощью канатного инструмента требует остановки бурения, чтобы можно было освободить скважину или опорожнить ее от выбуренной породы. Буровые установки с кабельным инструментом встречаются редко, поскольку они, как правило, в 10 раз медленнее бурят материалы по сравнению с буровыми установками аналогичного диаметра, оснащенными вращающимся пневмоцилиндром или буровым раствором.

Пробуренные скважины обычно обсаживаются трубой заводского изготовления, обычно стальной (при бурении с помощью пневматического вращательного инструмента или канатного инструмента) или пластика / ПВХ (в ротационных скважинах с буровым раствором, также присутствующих в скважинах, пробуренных в твердой породе). Корпус изготавливается путем химической или термической сварки сегментов корпуса вместе. Если обсадная колонна установлена ​​во время бурения, большинство буров будут вбивать обсадную колонну в землю по мере продвижения скважины, в то время как некоторые новые машины фактически позволяют вращать обсадную колонну и бурить ее в пласте таким же образом, как и при продвижении долота. чуть ниже. ПВХ или пластик обычно сваривают растворителем, а затем опускают в пробуренную скважину, складывают вертикально друг на друга, концы вкладывают друг в друга и либо склеивают, либо соединяют шлицами. Секции обсадной колонны обычно имеют длину 6 метров (20 футов) или более и диаметр от 4 до 12 дюймов (от 10 до 30 см), в зависимости от предполагаемого использования скважины и местных условий грунтовых вод.

Поверхностное загрязнение скважин в США обычно контролируется с помощью поверхностного уплотнителя . Большая скважина пробуривается на заданную глубину или до ограничивающего пласта (например, глины или коренной породы), а затем с этой точки завершается скважина меньшего размера для скважины. Скважину обычно обсаживают с поверхности вниз в меньшую скважину обсадной трубой того же диаметра, что и эта скважина. Кольцевое пространство между большим отверстием и меньшей обсадной трубой заполняется бентонитовой глиной , бетоном или другим герметизирующим материалом. Это создает непроницаемую изоляцию от поверхности до следующего удерживающего слоя, которая удерживает загрязнения от перемещения вниз по внешним боковым стенкам обсадной колонны или скважины и в водоносный горизонт . Кроме того, колодцы обычно закрываются либо специальной крышкой, либо уплотнением, которое пропускает воздух через сетку в колодец, но предотвращает доступ к колодцу насекомых, мелких животных и посторонних лиц.

На забое скважин по пласту оставляют фильтрующее устройство, фильтрующий пакет, щелевую обсадную колонну или открытый ствол для обеспечения поступления воды в скважину. Конструктивные экраны обычно используются в рыхлых пластах (пески, гравий и т. д.), позволяя воде и некоторой части пласта проходить через фильтр. Прохождение некоторого количества материала создает фильтр большой площади из остальной части пласта, поскольку количество материала, проходящего в скважину, медленно уменьшается и удаляется из скважины. Скважины обычно имеют обсадную трубу/обсадную трубу из ПВХ и экран или обсадную трубу с прорезями внизу, в основном это делается для того, чтобы предотвратить попадание камней в насосный агрегат. В некоторых скважинах используется метод фильтрующего блока , при котором внутри скважины размещается сито меньшего размера или обсадная колонна с прорезями, а вокруг сита, между сеткой и стволом скважины или обсадной колонной, набивается фильтрующий материал. Это позволяет фильтровать воду от нежелательных материалов перед ее поступлением в колодец и зону перекачки.

• 
  Автоматизированная система водяных скважин с приводом от струйного насоса.
• 
  Автоматизированная система водяных скважин с приводом от погружного насоса.
• 
  Система колодцев с цистерной
• 
  Система водяных скважин с цистерной под давлением
• 
  Часть сетчатого колодца из нержавеющей стали

Классификация

Типы колодцев

Существует два широких класса типов пробуренных скважин в зависимости от типа водоносного горизонта, в котором находится скважина:

• Неглубокие или безнапорные скважины заканчиваются в самом верхнем насыщенном водоносном горизонте в этом месте (верхнем незамкнутом водоносном горизонте).
• Глубокие или напорные скважины погружаются через непроницаемый пласт в водоносный горизонт, который зажат между двумя непроницаемыми пластами (аквитардами или водоупорами). Большинство глубоких водоносных горизонтов классифицируются как артезианские, поскольку гидравлический напор в напорной скважине выше уровня кровли водоносного горизонта. Если гидравлический напор в напорной скважине выше поверхности земли, то это «проточная» артезианская скважина (названная в честь Артуа во Франции ).

Старомодный колодец в сельской местности Утаярви , Финляндия.

Рядом с пресноводными озерами или ручьями можно построить колодец особого типа. Обычно называемый коллекторным колодцем, но иногда называемый торговым названием «Колодец Ранни» или «Коллектор Ранни» . Этот тип колодца предполагает опускание кессона вертикально под верхнюю часть водоносного горизонта, а затем продвижение боковых коллекторов из кессона под поверхностный водоем. Откачка изнутри кессона вызывает инфильтрацию воды из поверхностного водоема в водоносный горизонт, где она собирается боковыми коллекторами коллекторных скважин и транспортируется в кессон, где ее можно перекачивать на поверхность земли.

Можно выделить два дополнительных широких класса типов скважин в зависимости от их использования:

• Эксплуатационные или насосные скважины — это обсаженные (металлическими, пластиковыми или бетонными) водяные скважины большого диаметра (диаметром более 15 см), сооружаемые для забора воды из водоносного горизонта насосом ( если скважина не артезианская ).

Принципиальная схема скважины для мониторинга подземных вод

• Мониторинговые колодцы или пьезометры часто представляют собой колодцы меньшего диаметра, используемые для контроля гидравлического напора или отбора проб грунтовых вод на химические компоненты. Пьезометры контролируют скважины, завершенные на очень коротком участке водоносного горизонта. Мониторинговые скважины также могут быть построены на нескольких уровнях, что позволяет проводить дискретные пробы или измерения на разных вертикальных высотах в одном и том же месте на карте.

Водяной колодец, построенный для откачки грунтовых вод, может пассивно использоваться в качестве наблюдательного колодца, а также можно перекачивать колодец небольшого диаметра, но это различие по использованию является общим.

Размещение

Перед раскопками следует, если возможно, найти информацию о геологии, глубине уровня грунтовых вод, сезонных колебаниях, площади и скорости пополнения запасов. Эту работу может выполнить гидрогеолог или геодезист с использованием различных инструментов, включая электросейсмическую разведку, любая доступная информация из близлежащих скважин, геологических карт и иногда геофизических изображений . Эти профессионалы дают советы, которые почти так же точны, как и бурильщик, обладающий опытом и знаниями о близлежащих скважинах/скважинах, а также о наиболее подходящей технике бурения в зависимости от ожидаемой целевой глубины.

Загрязнение

Дополнительная информация: Загрязнение подземных вод.

Заболевания, передающиеся через воду, могут передаваться через колодец, загрязненный фекальными патогенами из выгребных ям .

Мужчина чистит колодец в Яунде , Камерун.

Ручной насос для откачки воды из колодца в деревне недалеко от Ченнаи в Индии, где вода из колодца может быть загрязнена близлежащими выгребными ямами .

Неглубокие насосные скважины часто могут поставлять питьевую воду по очень низкой цене. Однако примеси с поверхности легко достигают неглубоких источников, что приводит к большему риску загрязнения таких скважин по сравнению с более глубокими скважинами. Загрязненные колодцы могут привести к распространению различных заболеваний, передающихся через воду . Вырытые и пробитые колодцы сравнительно легко загрязнить; например, большинство вырытых колодцев на большей части территории Соединенных Штатов ненадежны. Некоторые исследования показали, что в холодных регионах изменения в речном стоке и наводнения, вызванные сильными дождями или таянием снегов, могут ухудшить качество колодезной воды.

Патогены

Большинство бактерий , вирусов , паразитов и грибков , загрязняющих колодезную воду, происходят из фекалий людей и других животных. Общие бактериальные загрязнители включают E. coli , Salmonella , Shigella и Campylobacter jejuni . Общие вирусные контаминанты включают норовирус , саповирус , ротавирус , энтеровирусы и гепатита А и Е. вирусы Паразиты включают Giardia Lamblia , Cryptosporidium , Cyclospora cayetanensis и микроспоридии .

Химическое загрязнение

Химическое загрязнение является распространенной проблемой грунтовых вод. Нитраты из сточных вод , осадков сточных вод или удобрений представляют собой особую проблему для младенцев и детей младшего возраста. К химическим веществам-загрязнителям относятся пестициды и летучие органические соединения из бензина , продуктов химической чистки , топливной присадки метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) и перхлората из ракетного топлива, надувных подушек безопасности и других искусственных и естественных источников.

Некоторые минералы также являются загрязнителями, в том числе свинец, выщелоченный из латунных фитингов или старых свинцовых труб, хром VI из гальваники и других источников, природный мышьяк , радон и уран (все они могут вызывать рак) и природный фторид , который желателен в в небольших количествах для предотвращения кариеса , но в более высоких концентрациях может вызвать флюороз зубов .

Некоторые химические вещества обычно присутствуют в водяных скважинах в нетоксичных количествах, но могут вызвать другие проблемы. Кальций и магний вызывают так называемую жесткую воду , которая может выпадать в осадок и засорять трубы или перегорать водонагреватели. Железо и марганец могут проявляться в виде темных пятен, которые пачкают одежду и сантехнику, а также способствуют росту железо- и марганцевых бактерий , которые могут образовывать слизистые черные колонии, засоряющие трубы.

Профилактика

Дополнительная информация: Канализационное сооружение на территории.

Качество колодезной воды можно значительно повысить за счет облицовки колодца, герметизации устья колодца, установки самовсасывающего ручного насоса, сооружения фартука, обеспечения чистоты и отсутствия застойной воды и животных, перемещения источников загрязнения. ( выгребные ямы , мусорные ямы, канализационные системы на территории ) и проведение санитарно-гигиенического просвещения. Колодец следует очищать 1% раствором хлора после постройки и периодически каждые 6 месяцев.

Отверстия колодца должны быть закрыты, чтобы предотвратить попадание в яму и разложение рыхлого мусора, животных, экскрементов животных и посторонних предметов, переносимых ветром. Крышка должна быть на месте всегда, в том числе при заборе воды из колодца. Подвесная крыша над открытым отверстием в некоторой степени помогает, но в идеале крышка должна быть плотно прилегающей и полностью закрывающей, с только сетчатым вентиляционным отверстием.

Необходимо соблюдать минимальные расстояния и требования к просачиванию почвы между местами сброса сточных вод и колодцами с водой. Правила проектирования и установки частных и муниципальных септиков учитывают все эти факторы, чтобы обеспечить защиту близлежащих источников питьевой воды.

Образование широких слоев населения в обществе также играет важную роль в защите питьевой воды.

смягчение последствий

Очистка загрязненных грунтовых вод обычно обходится очень дорого. Эффективное восстановление грунтовых вод, как правило, очень сложно. Загрязнение грунтовых вод из поверхностных и подземных источников обычно можно значительно снизить за счет правильного центрирования обсадной колонны во время строительства и заполнения кольцевого пространства обсадной колонны соответствующим герметизирующим материалом. Уплотняющий материал (инъекционный раствор) следует укладывать непосредственно над эксплуатационной зоной обратно на поверхность, так как при отсутствии правильно сконструированного уплотнения обсадной колонны загрязненная жидкость может попасть в скважину через затрубное пространство обсадной колонны. Центрирующие устройства важны (обычно по одному на каждую длину обсадной колонны или с максимальным интервалом 9 м) для обеспечения равномерной толщины залитого кольцевого пространства.

При строительстве новой испытательной скважины рекомендуется провести полный комплекс химических и биологических испытаний воды из рассматриваемой скважины. Очистка на месте использования доступна для отдельных объектов недвижимости, а очистные сооружения часто строятся для муниципальных систем водоснабжения, которые страдают от загрязнения. Большинство этих методов очистки включают фильтрацию вызывающих беспокойство загрязняющих веществ, а дополнительную защиту можно обеспечить, установив экраны в обсадной колонне скважин только на глубинах, где загрязнения нет.

Колодезную воду для личного использования часто фильтруют с помощью обратного осмоса водоочистителей ; этот процесс позволяет удалить очень мелкие частицы. Простой и эффективный способ уничтожения микроорганизмов — довести воду до полного кипения в течение одной-трех минут, в зависимости от местоположения. Домашний колодец, загрязненный микроорганизмами, можно сначала обработать ударным хлорированием с использованием отбеливателя, в результате чего концентрации в сотни раз превышают концентрации в общественных системах водоснабжения; однако это не устранит никаких структурных проблем, которые привели к загрязнению, и обычно требует определенного опыта и испытаний для эффективного применения.

После процесса фильтрации обычно применяют ультрафиолетовую (УФ) систему для уничтожения болезнетворных микроорганизмов в воде. Ультрафиолетовый свет воздействует на ДНК возбудителя посредством фотонов УФ-С, прорывающихся через клеточную стенку. УФ-дезинфекция набирает популярность в последние десятилетия, поскольку это безхимический метод очистки воды.

Экологические проблемы

Риск при размещении колодцев заключается в засолении почвы , которое возникает, когда уровень грунтовых вод в почве начинает падать и соль начинает накапливаться по мере высыхания почвы. Еще одна экологическая проблема, которая широко распространена при бурении водяных скважин, — это возможность просачивания метана.

Засоление почвы

Большим риском при выборе места размещения колодцев является возможность засоления почвы. Засоление почвы происходит, когда уровень грунтовых вод в ней со временем падает и соль начинает накапливаться. В свою очередь повышенное количество соли начинает иссушать почву. Повышенный уровень соли в почве может привести к деградации почвы и нанести очень вред растительности.

Метан

Метан , удушающий газ, представляет собой химическое соединение, которое является основным компонентом природного газа. Когда метан попадает в замкнутое пространство, он вытесняет кислород, снижая концентрацию кислорода до уровня, достаточно низкого, чтобы представлять угрозу для людей и других аэробных организмов, но все же достаточно высокого для риска спонтанного или вызванного извне взрыва. Именно этот потенциал взрыва и представляет такую ​​опасность при бурении и размещении водяных скважин.

Низкий уровень метана в питьевой воде не считается токсичным. Когда метан просачивается в систему водоснабжения, это обычно называют «миграцией метана». Это может быть вызвано тем, что старые газовые скважины рядом с системами водяных скважин становятся заброшенными и больше не контролируются.

Недавно, однако описанные колодцы/насосы уже не очень эффективны и могут быть заменены ручными или педальными насосами . Другой альтернативой является использование самокопаемых колодцев, электрических глубинных насосов (для больших глубин). Соответствующие технологические организации, такие как «Практическое действие», теперь предоставление информации о том, как на практике собрать/настроить ( сделай сам ) ручные и педальные насосы .

ПФАС/ПФОС Пена для пожаротушения

Пер- и полифторалкильные вещества ( ПФАС или ПФАС ) представляют собой группу синтетических фторорганических химических соединений , которые имеют несколько фтора атомов , присоединенных к алкильной цепи. ПФАС представляют собой группу «вечных химикатов», которые очень быстро и очень далеко распространяются в грунтовых водах, постоянно загрязняя их. Колодцы с водой возле некоторых аэропортов, где до 2010 года проводились какие-либо противопожарные мероприятия или учебные мероприятия, вероятно, будут загрязнены ПФАС.

Водная безопасность

Исследование пришло к выводу, что из примерно 39 миллионов колодцев с подземными водами 6-20% подвергаются высокому риску высыхания , если уровень местных грунтовых вод снизится менее чем на пять метров или, как это происходит во многих районах и, возможно, более чем в половине основных водоносных горизонтов. – Продолжайте снижаться.

Общество и культура

Смотрите также: Уэллс в Библии

Водопользование, Tacuinum Sanitatis , Biblioteca Casanatense (14 век)

Источники и колодцы имели культурное значение с доисторических времен, что привело к основанию таких городов, как Уэллс и Бат в Сомерсете . Интерес к пользе для здоровья привел к росту курортных городов, многие из которых имеют в своем названии колодцы , например, Лландриндод-Уэллс и Ройял-Танбридж-Уэллс .

Иногда утверждают, что Эратосфен использовал колодец для расчета окружности Земли ; однако это всего лишь упрощение, использованное в более коротком объяснении Клеомеда , поскольку Эратосфен использовал более сложный и точный метод.

Многие библейские события происходят возле колодцев, например, обретение жены Исааком в книге Бытия и разговор Иисуса с самаритянкой в ​​Евангелиях .

Простая модель восстановления водяной скважины

Схема водяного колодца, частично заполненного до уровня z с верхом водоносного горизонта на уровне z _T

Для колодца с непроницаемыми стенками подача воды в колодец осуществляется со дна колодца. Скорость, с которой вода поступает в колодец, будет зависеть от разницы давлений между грунтовыми водами на дне колодца и колодезной водой на дне колодца. Давление столба воды высотой z будет равно весу воды в столбе, деленному на площадь поперечного сечения столба, поэтому давление грунтовых вод на расстоянии z _T ниже верхнего уровня воды. таблица будет:

$P_{g}=\rho \,g\,z_{T}$

где ρ — массовая плотность воды, а g — ускорение свободного падения. Когда вода в колодце находится ниже уровня грунтовых вод, давление на забое колодца из-за воды в колодце будет меньше P _g , и вода будет вытеснена в колодец. Согласно диаграмме, если z — расстояние от дна колодца до уровня воды в колодце, а z _T — расстояние от дна колодца до верха уровня грунтовых вод, разница давлений будет равна:

$\Delta P=\rho \,g\,(z_{T}-z)$

Применяя закон Дарси , объемная скорость ( F ), с которой вода нагнетается в скважину, будет пропорциональна этой разнице давлений:

$\Delta P=R\,F$

где R – сопротивление потоку, которое зависит от сечения скважины, градиента давления на забое скважины и характеристик подложки на забое скважины. (например, пористость). Объемный расход воды в скважину можно записать как функцию скорости изменения уровня воды в скважине:

$F=A{\frac {dz}{dt}}$

Объединение трех приведенных выше уравнений дает простое дифференциальное уравнение относительно z :

$RA{\frac {dz}{dt}}=\rho g(z_{T}-z)$

что можно решить:

$z=z_{T}-(z_{T}-z_{0})e^{-t/\tau }$

где z ₀ – уровень воды в скважине в момент времени t=0 , а τ – постоянная времени скважины:

$\tau ={\frac {RA}{\rho g}}$

Заметим, что если dz/dt для истощенной скважины можно измерить, то оно будет равно $z_{T}/\tau$ и постоянная времени τ может быть вычислена. Согласно приведенной выше модели, для полного восстановления скважины потребуется бесконечное количество времени, но если мы считаем, что скважина, извлеченная на 99%, «практически» восстановлена, то время, необходимое для практического восстановления скважины с уровня в z будет:

$T_{r}=\tau \ln \left({\frac {1-z/z_{T}}{1-0.99}}\right)$

Для скважины, которая полностью истощена ( z=0 потребуется время около 4,6 τ ), для практического восстановления .

Вышеуказанная модель не учитывает истощение водоносного горизонта из-за откачки, которая понизила уровень воды в скважине (см. Испытание водоносного горизонта и уравнение потока подземных вод ). Кроме того, практические колодцы могут иметь непроницаемые стенки только до коренной породы, но не включая ее, что обеспечит большую площадь поверхности для входа воды в колодец.

Подобные и родственные водные сооружения

• Виды древних колодцев
  • Колодец, обложенный кирпичом
  • Замковый колодец , для использования в замке
  • Цистерна , древнегреческий
  • Степвелл , древняя Индия

• Современные технологии строительства
  • Бурение баптистской скважины , простая техника
  • Колодец Родригеса для сбора питьевой воды в полярных регионах.
  • Родниковое водоснабжение , водопровод из скважины.

• Использование
  • Святой колодец , священные колодцы в различных религиях
    • Колодец Авраама , священный колодец в Израиле
    • Гхат , священный в индуизме и буддизме

• • Дренаж и орошение
    • Дренаж колодцами
    • Шадуф , ирригационный инструмент, который используется для подъема воды из источника воды на сушу или в другой водный путь или бассейн.

• • Стирка
    • Лавуар , общественное место для стирки белья.

См. также

• Ископаемая вода

• История водоснабжения и канализации

• Древние методы сохранения воды

• Самообеспечение водой и канализацией

Ссылки

Библиография

• Дрисколл, Ф. (1986). Грунтовые воды и колодцы . Сент-Пол : Системы фильтрации Джонсона. ISBN  978-0-9616456-0-1 .
• Рэймонд Роулз (1995). Бурение на воду (2-е изд.). Эйвбери, Крэнфилдский университет. ISBN  1-85628-984-2 .

Внешние ссылки

• Тема устойчивого развития подземных вод Сельской сети водоснабжения (RWSN)
• Водный портал — Аквопедия
• Набор инструментов для устойчивой санитарии и управления водными ресурсами
• Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) «Здоровая вода – водяные скважины» Сайт, посвященный основам колодцев, рекомендациям по правильному расположению и расположению колодцев во избежание загрязнения, испытаниям скважин, заболеваниям, связанным с колодцами, экстренной обработке скважин и другим темам.
• Геологическая служба США – Грунтовые воды: колодцы
• Геологическая служба США – Фотографии гидрологической науки Текущая артезианская скважина
• Бурение скважин 18 чрезвычайно полезных вопросов и ответов
• Американский фонд подземных вод
• Международная техническая библиотека Lifewater. Архивировано 16 июня 2013 г. в Wayback Machine.
• Технические ресурсы по строительству скважин для НПО