Почему они «абиссинские»?
Абиссинские колодцы — довольно простые установки для доступа к верховодке или неглубоким межпластовым водоносным горизонтам, ещё их называют трубчатыми или забивными. Также в ходу название «скважина-игла». Абиссинский колодец классического типа получают вбиванием снаряда Нортона в грунт – перфоративным бурением. Конечно, сейчас всё чаще, для обустройства небольших дешёвых водозаборных сооружений загородного дома, применяют мобильные приспособления канатно-ударного и шнекового бурения, но это несколько иные способы освоения недр.
Свою известную историю трубчатые колодцы начали во времена английских колониальных экспедиций XIX века в Эфиопии. Старое название этой африканской страны – Абиссиния. Именно там, Королевские войска, массово применяя забивные скважины, смогли напоить свою армию и потеснить противника.
Американский изобретатель Нортон придумал, как уйти от длительного и небезопасного процесса копки обычного колодца. Его авторство оспаривал немецкий инженер Шитц, но в итоге ноу-хау осталось за американцем. Буровой снаряд с пиковым наконечником имел вид копья, тело которого формировала труба с многочисленными мелкими отверстиями. Благодаря успешному использованию разработок Нортона в Абиссинии, забивные скважины стали называть абиссинскими колодцами. Ниже мы расскажем, что такое абиссинский забивной колодец (скважина-игла): устройство, конструкция, принцип работы, срок службы.
Как устроена забивная скважина-игла?
Конструкция «абиссинок» настолько практична, что особо не изменилась со временем. Обычно берут трубы диаметром не менее 1 дюйма, лучше — 1,5-2 дюйма. Первая труба-фильтр длиной 1-2 м. Конусный наконечник выполняют несколько шире ствола, что снижает трение стенок буровой колонны о грунт при осадке. Тело трубы перфорируют, закрывают сплошной или пропаянной только по крупным отверстиям сеткой. Паяют безопасным оловянным припоем. Иногда сверху усиливают намоткой из нержавеющей проволоки.
Забивают – осаживают скважину бабкой или штангой, поднимая и сбрасывая через блок на треноге, иногда просто кувалдой. Важно, что следующие колена, по мере осадки, пристыковывают на резьбовых стальных муфтах. Нельзя использовать сварку, которая ослабит металл, сделает шов очагом коррозии, а также муфты из чугуна – они могут лопнуть от ударных нагрузок. Окончание осадки соизмеряют с ближайшими колодцами, контролируют по усилию входа в грунт – в водоносном слое пика движется легче.
Так как обычно абиссинские колодцы работают с поверхностными центробежными насосами, то для них важна неразрывность водяного столба. Поэтому они оборудуются обратными клапанами:
- Нижнего исполнения. Может быть шарикового типа.
- Вверху ставят любые подходящие. Сейчас широко применяют готовые врезные клапаны по размеру трубы.
Имеет место монтаж погружных насосов, особенно при пьезометрическом уровне около 8 м и глубже, но тогда внутренний диаметр колодца не может быть меньше 80 мм. В таком случае, стоит подумать о других способах бурения — ударно-канатном, шнековом или роторном.
Какой объем воды можно получить из скважины-абиссинки?
Наполнение ближних к поверхности водопроницаемых слоёв, доступно из различных водоёмов (рек, озёр) при наличии гидравлической связи, а также талыми, дождевыми, различными стекающими по ландшафту водами. Вот почему далеко не всегда стоит без оглядки доверять колодезной воде, ведь в ней могут оказаться многочисленные, совсем не полезные, растворённые примеси, не говоря уже о патогенной микрофлоре. Подземные течения разносят далеко в округе:
- смытую с полей сельскохозяйственную химию;
- не прошедшие аэробного разложения фильтраты выгребных ям;
- атмосферные осадки с добавками выбросов промышленных предприятий;
- ГСМ с дорог и заправочных станций.
В периоды паводковых разливов рек, санитарное состояние, даже более-менее чистых источников, может ухудшаться катастрофически.
Статический уровень абиссинских колодцев, так же как и санитарное состояние зависит от внешних факторов. В засушливые периоды он может значительно опускаться, что следует учитывать при устройстве скважины. Ориентируясь на минимальные показатели, вы не останетесь без полива тогда, когда он особенно нужен.
Трубчатые колодцы дают неплохой дебит на крупнозернистых песках или галечных горизонтах. Средний показатель составляет 1 м³ /ч. К сожалению, такие пласты обычно удалены от поверхности на 15-40 м – эффективней будет бурение на песок или известняк. Верховодные слои редко имеют качественные как санитарные, так и дебитовые показатели. Производительность пылеватых песков, суглинков опускается до 100 л/ч и менее.
Проблемы и недостатки абиссинских колодцев
Существует и ряд проблем, возникающих во время устройства абиссинских колодцев.
- Повреждение сетчатого фильтра трением слоёв грунта во время осадки.
- Попадание непреодолимых скальных пород либо валунов. В последнем случае труба сильно отклоняется от вертикали, изгибается, вплоть до поломки.
- Часто, стараются пройти «первую воду», чтобы достать до более чистой. Расчёты глубины ведут по уровням водозаборов соседей. Иногда, это приводит к тому, что глубина осадки увеличивается метр за метром, а водяных линз больше не встречается. Причина проста – подземные горизонты не являются плоскими и абсолютно параллельными, их толщина меняется не предсказуемо. В итоге глиняный водоупор становится вечным пристанищем фильтра-наконечника.
Описанные сложности, возможно «лечить» только извлечением скважины или того, что от неё осталось на поверхность. Делают это при помощи домкратов. Причём, если заглубление небольшое, то достаточно будет автомобильного. Ну а если забурились прилично или на старых скважинах — может потребоваться усилие тонн в 30. Такой подъём иногда заканчивается обрывом ствола.
- Ударно-динамические нагрузки при осадке, расшатывают резьбовые соединения колен скважины. Подсос воздуха на таких соединениях, может сделать невозможной работу поверхностного центробежного насоса. Если диаметр ствола не менее 1,5-2 дюймов, то тогда его используют как обсадную колонну. Внутрь опускают ПЭ трубу с обратным клапаном на конце. При меньшей толщине ствола, клапан устанавливают на поверхности.
Нелишним будет помнить, что специфика работы бытовых центробежных насосов требует максимально возможного диаметра всасывающего трубопровода. Внутренние диаметры меньше 32 мм приводят к снижению производительности у мощных моделей.
Сравнение видов скважин
Многие задаются вопросами о предпочтительных способах добычи воды. Часто сравнивают абиссинские колодцы со скважинами на песок и известняк. Можно выделить основные моменты.
Преимущества забивных абиссинских скважин:
- Самый недорогой способ добычи грунтовой воды.
- Монтаж не требует крупногабаритной техники. Возможна работа на малых площадях, в ограниченном пространстве существующих помещений.
- Быстрота изготовления – один рабочий день.
Сравнительные недостатки:
- Далеко не всегда состав воды выдерживает санитарные нормы.
- Стабильная работа вакуумных центробежных насосов возможна, если динамический уровень жидкости не опускается, ниже 8 м от поверхности. Некоторые «чудо» модели сомнительных производителей с трудом работают до 7 м.
- Поддержание достаточного динамического уровня возможно не везде. Это зависит от водоотдачи слоя, а также геологии региона. Поэтому абиссинские колодцы имеют некоторые территориальные ограничения.
- Источники заиливаются. Прочистка сложная и дорогая.
- Срок службы иногда составляет несколько лет.
Этих и многих других выше перечисленных проблем можно избежать, выполнив буровые работы на песок. Но наибольшей эффективностью по соотношению параметров стоимость/срок службы/полученный объем и качество воды обладают артезианские скважины на известняк.