Решили провести водопровод в частный загородный дом, но не знаете, какой насос для этого подобрать? О критериях выбора читайте дальше
Чтобы выбрать мощность насоса и определиться с глубиной его погружения, нужно знать дебит водозаборного источника. В этой статье вы узнаете, что такое деби́т, как его рассчитывать, от каких факторов он зависит и что делать, если производительность водозаборного сооружения снизилась.
Определение дебита
При правильном подходе к бурению производительность скважины указывается в сертифицирующих документах водозаборного сооружения
Скважинный дебит — это объем воды, полученной за 1 час, то есть производительность за условный промежуток времени. Производительность водозаборной скважины — это нестабильная величина, которая зависит от ряда факторов, включая состояние и ресурс скважины, время года, плоскородиальное движение грунтовых вод и т.п. Тем не менее, вычислить потенциальные показатели дебита можно.
Динамика, статика, высота водяного столба и другие важные параметры
При расчетах дебита будут использованы следующие геологические термины:
- Статический уровень — высота столба воды в состоянии покоя (без водозабора);
- Динамический уровень — высота столба воды, когда приток равен оттоку (во время водозабора);
- Высота водного столба — расстояние от статического уровня до дна водозаборного ствола;
- Производительность насоса — объём жидкости, который подается насосом за условную единицу времени.
Чтобы опытным путём определить высоту водного столба, статический и динамический уровень потребуется:
- погружной насос, например, ЭЦН-60-2100 или западный аналог;
- шнур или толстая леска с грузом и поплавком;
- мерная тара;
- рулетка и секундомер.
Для точности результатов, до начала замеров не пользуйтесь скважиной как минимум 2-3 часа
.
Формула расчёта реального дебита
Теперь, вы знаете, как самому определить параметры для расчета дебита. Значения по результатам замеров вставляем в формулу: V/(Hд — Hст)×L = D
В формуле производительность насоса делим на разницу динамического и статического уровня. Полученное число умножаем на высоту столба воды (расстояние от верхней точки фильтра до статического уровня) и в результате получаем значение дебита.
Обращаю ваше внимание на то, что многие умножают не на расстояние от статического уровня до фильтра, а на общую глубину. Такие расчеты верны только, если скважина совершенная. Если же водозаборная скважина несовершенная и занята фильтром, эти расчёты имеют погрешность в большую сторону, что приводит к неправильному подбору насоса и к снижению его ресурса.
Допустим, проведя замеры, мы получили следующие результаты:
- производительность насоса — 900 литров/час;
- динамический уровень — 20 м;
- статический уровень — 15 м;
- вершина фильтра — находится на глубине 40 м.
Считаем высоту столба воды: 40 — 15 = 35 м. Вставляем определенные данные в формулу: 0,9 / (20 — 15) × 35 = 4,5. От посчитанного результата отнимаем 20% — это поправка на суточное изменение дебита.
В итоге дебит скважины составит 3,6 м³ в час, но можно посчитать и среднесуточную величину.
Формула расчёта удельного дебита
Увеличение производительности насоса приводит к снижению динамического уровня, а значит и к снижению фактического дебита. Поэтому при расчете, замеры динамики можно выполнять дважды — при разной интенсивности забора питьевой воды.
Определение удельного дебита значится как производительность скважины при снижении уровня воды на метр. Удельный дебит рассчитывается по формуле: Dуд=(V2-V1)/(h2-h1), где
- V1 — объем воды, откачанный при первом заборе;
- V2 — объем воды, откачанный при втором заборе;
- h1 — понижение динамического уровня при первом заборе;
- h2 — понижение динамического уровня при втором заборе.
Баланс между производительностью и глубиной скважины
По рекомендациям производителей погружные насосы нужно устанавливать, как можно дальше от скважинного фильтра. В то же время нормальное расстояние до статического уровня воды должно быть не меньше 1 метра.
Тем не менее, выбирая, на какую глубину устанавливать насос, учтите, что производительность водозаборного сооружения снижается пропорционально удалению от дна. То есть, на глубине 40 метров, где в условной шахте расположен фильтр, выдача воды будет максимальной и по расчетам составит 3,6 м³/час.
Для сравнения, на глубине 28 метров выдача составит 1,8 м³/час, а на глубине равной статическому уровню дебит будет совсем маленький. Чтобы обеспечить оптимальную производительность бытового водопровода насос устанавливаем на глубине от 28 до 35 м.
Родник иссяк — причины и решение проблемы
В отдельных случаях восстановить дебит скважины позволяет углубление ствола с предварительным извлечением обсадной трубы
Снижение производительности скважины может быть вызвано следующими причинами:
- Засорение. В ходе эксплуатации внутренний объем обсадной трубы и фильтрующий элемент заполняет песочек и выпадение известковых отложений. Решение проблемы — своевременная очистка или замена фильтрующего элемента.
- Сезонные понижения производительности. Зимой и жарким летом эффективность горизонтального водоносного слоя снижается пропорционально реке озеру и другим внешним водоемам и это нормально. Но, если водозаборное сооружение пробурено грамотно, сезонные понижения незначительные и краткосрочные.
- Истощенный водоносный горизонт. Проблема актуальна, если буровая компания по выполнении работ собрала все имущество и отбыла, не поставив заказчика в известность о том, что производительность водоносного горизонта может уменьшиться. Решение проблемы — найти другой артезианский горизонт, что для многих непосильная задача или выкопать поверхностный колодец. Но есть способ попроще — монтаж герметичного оголовка.
Повышение производительности скважины
Как с минимальными затратами увеличить производительность скважины? Самый простой способ — это монтаж герметичного оголовка.
Атмосферное давление на уровне моря при температуре 0°С показывает 760 мм ртутного столба. Рассчитаем атмосферное давление для воды зная, что плотность ртути в 13,6 раз выше плотности воды: 0,76 × 13,6 = 10,336 м.
Если наполнить скважину водой и установить герметичный оголовок мы уберем атмосферное давление. В итоге, если статический уровень был равен 15 м, и мы убрали атмосферное давление, которое равно примерно 10 метрам ртутного столба, то статический уровень поднимается до 5 метров от земли. Пропорционально статическому уровню, благодаря герметичному оголовку, повысится динамический уровень и увеличится производительность водозаборного сооружения.
Подведем итоги
Теперь вы знаете, как рассчитать производительность скважины, и сможете это сделать самостоятельно. Если остались вопросы по вычислениям, напишите об этом в комментариях. Также не забудьте посмотреть видео в этой статье.