Основным элементом системы водоснабжения является источник водоснабжения. Для автономных систем в частных домовладениях, на дачах или фермерских хозяйствах в качестве источников используют колодцы или скважины. Принцип водоснабжения прост: водоносный слой наполняет их водой, которая с помощью насоса подается пользователям. При длительной работе насоса, какова бы ни была его мощность, он не может подать воды больше, чем водонос отдает в трубу.
Любой источник имеет предельный объем воды, которую он может отдать потребителю за единицу времени.
Определение
Наряду с диаметром и глубиной, дебит является основным параметром любой водоносной скважины. Им и определяется ее производительность – то есть, объем воды в кубических метрах, который может быть получен за отрезок времени (минуту, час, сутки). Логично, что чем выше будет этот показатель, тем больше пользы она принесет в итоге. От этой характеристики зависит выбор насосного оборудования
Зачем рассчитывать дебит самому?
- Для того, чтобы точно убедиться в объеме, который Вы можете получить от автономного источника за определенное время – например, необходимое для полива, или посещения ванной комнаты.
- Для правильного подбора насосного оборудования.
Как глубина погружения насоса влияет на производительность?
Погружные насосы, в соответствии с инструкцией, необходимо размещать, как можно дальше от скважинного фильтра. В то же время нормальное расстояние до статического водного уровня должно быть не менее 1 метра.
Внимание! Оптимальная глубина расположение насоса — точка наиболее интенсивного притока воды.
При этом выбирая, на какой глубине установить насосную станцию, следует учитывать, что производительность водозаборного источника снижается пропорционально удалению от дна. То есть, на глубине 40 метров, где в шахте расположен фильтр, выдача жидкости будет максимальной и по расчетам составит 3,6 м³/час.
Тогда как на глубине 28 метров выдача составит 1,8 м³/час, а на глубине равной статическому уровню дебит будет совсем небольшим. Чтобы обеспечить оптимальную производительность бытового водоснабжения, насос необходимо разместить на глубине от 28 до 35 м.
Характеристики, применяемые при расчете
Для правильного расчета дебита необходимо определить следующие характеристики скважины:
- Статический уровень. Определяется расстоянием от поверхности грунта до зеркала водного пласта. Вычислить его очень просто – достаточно взять длинную веревку, привязать к ней груз и опустить в ствол водозабора. Когда груз коснется воды, отметьте необходимое место на веревке и измерьте получившийся отрезок.
- Динамический уровень– это же расстояние, но уже после забора воды. После того, как насосное оборудование будет приведено в действие, выкачает некоторый объем воды из скважины и остановится – при этом определенный уровень воды останется. Расстояние до него измеряют способом аналогичным предыдущему.
Динамический уровень – величина постоянно меняющаяся. Зависит от скорости поступления воды из источника. Идеальным вариантом является равенство двух уровней – это означает, что насос откачивает с такой же скоростью, с какой поступает новая порция. Соответственно, если вода будет пребывать раньше, чем насос успеет ее откачать, дебит скважины выше его производительности, и наоборот.
Проводить измерения необходимо не раньше, чем по истечении одного дня после того, как скважина будет полностью обустроена. Этого времени достаточно, чтобы уровень воды в стволе водозабора стабилизировался. Если провести замеры раньше, будет велика вероятность их несоответствия реальным параметрам.
Как рассчитывается дебит скважины по упрощенной методике
Чтобы определить этим способом дебит скважины, использую формулу:
Д=P:(Hдн-Hст)×Hв
Причем значение символов соответствует ранее использованным.
Например, возьмем конкретную ситуацию со следующими исходными данными:
- величина статического уровня Hст равняется 20м;
- величина динамического уровня Hдн равняется 23 м;
- глубина скважины составляет 30 м;
- величина водяного столба Hв равняется 10 м;
- производительность насоса (P) равна 1,44 м³/ч.
Если подставить в формулу указанные значения, то получим:
Д=1,44:(23-20)×10=4,8 м³/ч
В результате с достаточной точностью можно определиться и с мощностью скважинного насоса.
С выбором скважинного насоса не случится ошибки, если дебит скважины определен верно
Как рассчитать?
Для расчета дебита используется простая формула, которой пользуется большинство владельцев скважин:
D=V*Hв/(Hдин – Hстат)
Здесь V – производительность насоса (сколько кубометров откачено за час), Hв – высота водного столба (разность глубины скважины и статистического уровня воды), Hдин – динамический показатель, Hстат – статистический показатель.
Данный метод позволит узнать лишь приблизительное значение дебита скважины, поскольку прямой зависимости между производительностью насосного оборудования и изменением уровней не существует. Проще говоря, если Вы возьмете другой насос и проведете те же расчеты, результат может оказаться совершенно иным. Для более точных расчетов используются формула Дюпюи.
Узнать производительность насоса можно из технического паспорта, либо по счетчику израсходованного объема воды.
Что делать, если дебит недостаточный
Со временем количество воды, добываемой из скважины, может уменьшиться.
Происходит это чаще всего по двум причинам:
- Заиливание фильтра и эксплуатационной трубы.
- Снижение производительности насоса из-за поломки или засорения всасывающего фильтра.
В этих случаях нужно решать, не как увеличить дебет скважины, а как её прочистить, отремонтировать или заменить насос.
На фото – процесс очистки скважины
Если воды мало изначально, причины кроются совсем в другом:
- Бурильщики не попали в водоносный пласт. Иногда проблема решается увеличением глубины скважины.
- Водоносный горизонт не обладает достаточной мощностью и просто не способен давать требуемое количество воды. В этом случае скважину можно раскачать.
Раскачивание применяется и для очистки воды в скважине
с малым дебетом?
Просто многократно выкачивать из неё всю воду, дожидаясь максимального наполнения. Если в процессе раскачивания вокруг водозаборной части скважины образуется водяной бассейн, он становится своеобразным накопителем воды в период отсутствия её отбора, увеличивая общий дебит. Но случается и так, что ни раскачивание, ни углубление скважины не решают проблему, и остается только бурить новый водозабор в другом месте.
Совет. Чтобы этого не случилось, обращайтесь для выполнения буровых работ только в серьезные компании с хорошими рекомендациями, способные гарантировать выполнение ваших требований.
Удельная величина
Для точного определения дебита указанные выше измерения необходимо провести, по меньшей мере, дважды, желательно – разными насосами. Конечно, и в этом случае нельзя гарантировать стопроцентную точность, однако полученный результат окажется более точным.
По прошествии суток, после предыдущего водозабора, когда столб воды стабилизируется и будет равен вычисленному статическому значению, откачайте его другим насосом и замерьте динамический уровень. После чего подставим полученные данные в следующую формулу:
Dуд = (V2 – V1)/(H2 – H1)
Здесь, V2 и V1 – разность производительностей двух насосов, а H2 – H1 – разность между статическим и динамическим уровнем при первом и втором заборе. Таким образом, мы получаем удельный дебит водозабора – показатель, на который реальный или средний дебит превышается по мере увеличения динамического уровня.
Реальный дебит скважины
Расчеты, производимые с использованием удельного дебита, дают результат, близкий к реальному. Однако в ходе расчетов следует учесть расстояние между устьем скважины и началом зоны фильтрации (HФ). Тогда реальный дебит скважины (ДР) можно вычислить, используя формулу:
ДР=ДУД×(HФ-HСТ)
Например, допустим, что величина HФ равна 28 м. Реальный дебит скважины при этом допущении составит:
ДР=0,38×(28-20)=3,04 м³/ч
В результате упрощенного расчета мы получили Д=4,8. Однако величина реального дебита оказалась меньше размера дебита, вычисленного первым способом, на 37%. Выбирая насос для установки на скважину, его производительность следует принимать меньшей на 20%. То есть менее 2,4 м³/ч. Иными словами, менее 58 м³ в течение суток.
Средняя величина
После определения удельного показателя, мы выходим на финишную черту и можем рассчитать средний дебит – фактическое значение производительности скважины. Высчитывается он следующим образом:
D = (Hф – Hстат)* Dуд
Hф – уровень, на котором располагается фильтр насоса, Hстат – статистический уровень воды, Dуд – удельный дебит.
В зависимости от полученного значения, можно выделить три вида водяных скважин:
- Малой производительности (суточный дебит – не более 20 м3);
- Средней (от 20 м3);
- Высокой (от 85 м3).
Как посчитать по формуле Дюпюи?
Стоит заметить, ее можно использовать только в условиях напорной воды. Также существует еще одно важное условие – процесс откачивания должен осуществляться исключительно с одним понижением. Формула Дюпюи для расчета запаса воды выглядит так: Q = S / S1 * Q1, где
- Q1 – указывает на количество после окончания откачки.
- S1 – указывает на удельное понижение уровня жидкости в процессе водозабора.
- S – глубина зеркала.
Как выбрать насосное оборудование?
Теперь осталось определить, какой производительности насос окажется для Вас наиболее оптимальным. Вычислить этот параметр несложно – надо подсчитать количество всех водоразборных точек в здании, после чего умножить полученное число на объем воды, который выдает одна точка в течение часа.
Не трудитесь бежать за тарой – это значение составляет 0,5 м3. В итоге получаем необходимую нам производительность насоса.
Проводить подобные замеры необходимо несколько раз в год – для того, чтобы убедиться, что вода по-прежнему поступает в скважину в нужных количествах. Для этого понадобится лишь мерная посуда, кран и секундомер. Засекается время, которое потребуется для заполнения посуды – если при следующем замере время будет совпадать, значит, опасаться нечего, и источник работает в полную силу.
Почему снижается?
Существует несколько причин, почему максимальный уровень объема снижается, три часто встречаемые:
- Источник заилился. Основная причина этому в том, что абиссинский колодец, на известняк или другой вид, бурили непрофессионалы. Важно соблюдать особую технологию, чтобы исключить фактор заиливания.
- Водоносный пласт исчерпал свои ресурсы. Причиной этому может быть то, что недалеко от вас кто-то пробурил скважину глубже. Допустим, у вас она имеет глубину до 25 метров с дебитом, которого вполне хватит для небольшого домика. А поблизости построили коттеджный поселок, который данный объем не удовлетворяет. Они решили бурить глубже. Как следствие, питание прекратилось, так как вода ушла глубже. А иногда ресурс источника исчерпывается по причине особенности геологии вашего региона или сильной засухи и прочее.
- Фильтр скважины на песок забился глиной. Это сильно сказывается на среднесуточной норме, которую будет выдавать источник.
Причины снижения
Если при замерах выясняется, что для заполнения сосуда того же объема начало уходить больше времени, стоит задуматься. Вероятнее всего, причина снижения дебита кроется:
- в неисправности насосного оборудования;
- в загрязнения фильтрационной системы;
- заиливании ствола скважины.
В таком случае достаточно обратиться за помощью к специалистам, которые проведут очистку фильтра насоса, при необходимости – поменяют изношенные или вышедшие из строя элементы.
Если же данные меры не помогают, причина кроется в самой скважине – а точнее, в ее неправильном обустройстве, использовании некачественных или неподходящих материалов, некачественных фильтров и пр. В данном случае лучшим выходом будет подать заявление в фирму, которая проводила бурение, либо обратиться в другую подобную организацию, поскольку исправить положение своими силами не удастся.
Квалифицированные специалисты на время осушат скважину, после чего проведут необходимые диагностические работы и заменят неисправные элементы. Данных мер достаточно для исправления подавляющего большинства возможных неисправностей в работе водоносных скважин.
Кроме того, дебит может снижаться из-за перемен в климате – например, из-за серьезной засухи и отсутствия атмосферных осадков. Данные изменения временны и не оказывают какого-либо воздействия на скважину или насосное оборудование, поэтому остается лишь запастись терпением и ждать изменения погоды.
Упрощенный расчет
Дебит характеризуют формулой. Для этого необходимо знать и понимать, как определить упрощенный дебит скважины. Здесь нужно найти разность между динамическим и статическим уровнем воды и рассчитать интенсивность производительности откачки водяного столба, после чего поделить интенсивность на расчетную разницу.
Полученная формула будет выглядеть следующим образом: дебит равен объему выкачанной жидкости, разделенному на разницу между динамикой и статикой, а полученное значение умножить на высоту столба.
Ответить на вопрос о том, как рассчитать дебит скважины, лучше всего на реальном примере:
Предположим, что наш источник имеет глубину 80 м, статический столб составляет 50 м, насос способен откачивать порядка 3 кубических метров, динамический уровень равен 60 м. Чтобы подсчитать дебит, надо выкачанный объем жидкости (3) разделить на разницу (60 м – 50 м) и умножить полученное значение на 20. Это значит, что наша скважина будет давать порядка 6 кубических метров в час.
Это совершенно нормальное значение для семьи из четырех человек. С такой скважиной вы сможете обслуживать ванную комнату, кухню, и даже расположить на своем участке баню или сауну. Не забываем, что расчеты сделаны с учетом небольшой погрешности.
Методы увеличения
Вопрос, которым задается большинство владельцев – как увеличить дебит водяной скважины? Ответ на него прост – практически никак. Небольшое изменение в положительную сторону возможно лишь в самом начале, когда закончится бурение.
Подключив насос к скважине, возможно извлечь из нее определенное количество сторонних включений, что позволит увеличить ее общую производительность на 2-3 м3 в час. Однако, помогают такие меры далеко не всегда.
Если же скважина используется долгое время, никаких дополнительных резервов повышения дебета не удастся. Единственное, что можно сделать в подобной ситуации – приобрести гидроаккумулятор необходимого объема и подключить к нему все или некоторые водоразборные точки. Такое решение обеспечит Вас необходимым объемом воды при сравнительно малых расходах.
Как восстановить дебит своими руками?
Существует два способа:
- Компрессионно-дисперсионный. Для этого необходимо опустить вибрационный агрегат. Под воздействием силовых волн все скопления грязи или других отложений начинают разрушаться. Это обеспечивает стабилизацию уровня жидкости.
- Химические реагенты. Суть их действия в том, что они проникают в щели, трещины и тому подобное. В результате этих действий все засорения разрушаются. Как следствие, щебенка или другой донный фильтр очищается. В некоторых случаях это содействует повышению среднего уровня воды.
Важно! Перед тем как приступить к работе, рекомендуется выполнить ряд действий, направленных на обследование количества и качества водоносного слоя. Также необходимо определить глубину насоса и зеркала воды.
Возможно ли восстановление?
Со временем фильтр ствола скважины может обрастать частицами ила, забиваться песком и органическими отложениями. Указанные естественные процессы напрямую влияют на снижение производительности водозабора. Восстановление дебета в этом случае возможно двумя методами:
- Вибрационным воздействием. Для этого используется специальное устройство, которое опускается в воду на тросе до глубины размещения фильтра. При его вибрации с фильтра отслаиваются скопления песка, ила, известняка и прочих загрязнений.
- Химическим воздействием. Для этого фильтр заливается кислотой, после чего все загрязнения растворяются.
В заключение стоит еще раз отметить, что проведение всех указанных выше расчетов позволит использовать водоносное оборудование эффективно и безопасно. Точные расчеты позволят не только обеспечить нужным объемом воды в свободном доступе, но и значительно сэкономить на приобретении сопутствующего оборудования.
Видео описание
Видео о том, что такое дебит, как его рассчитать и какой насос установить в скважину:
Все выше рассмотренные способы направлены на восстановление со временем снизившегося, но изначально высокого показателя дебита. Однако бывают ситуации, когда его значения недостаточно с самого начала. В таком случае профессиональные специализированные компании устанавливают герметичный оголовок.
Суть технологии сводится к тому, что канал скважины заливается водой и сразу закрывается герметичным оголовком. Такой способ позволяет поднять статодинамический уровень, а значит, и производительность, только за счет исключения влияния атмосферного давления внутри шахты.
