Большинство скважин бурят на напорные горизонты. Этому есть несколько причин, в том числе, защищенность от загрязнений с поверхности. Чтобы скважина служила долго, ее нужно правильно эксплуатировать. Одно из таких правил — нельзя срабатывать напор. О том, что это, как определить, как следить, и пойдет речь ниже.
Водоотдача пласта
Для начала немного теории. Ранее я уже писал, что водоносные горизонты делятся на напорные и безнапорные. Деление вызвано тем, что принципиально отличается механизм водоотдачи.
Водоотдача - свойство водонасыщенных пород свободно отдавать гравитационную воду
Водоотдача бывает гравитационная (когда горизонт безнапорный) и упругая. Когда напора нет, горизонт отдает воду за счет силы тяжести. Если напор есть, то отдача воды происходит за счет упругих сил. Проще говоря, при возникновении области пониженного давления (скважина или колодец, которые вскрыли этот горизонт) порода расширяется, выдавливая воду.
Формирование напорного горизонта
Для того, чтобы водоносный горизонт стал напорным, водовмещающие породы должны быть перекрыты водоупорными, а область питания должна располагаться выше кровли горизонта.
Наполнение (питание) водоносных горизонтов происходит за счет проникновения атмосферных осадков и перетока из других горизонтов. Примерно 10-15% воды, выпадающей в виде дождя, впитывается в почву, а потом проникает в породы, которые хорошо проводят воду. Это продолжается до тех пор, пока вода не достигнет водоупора (глины, например). Так формируется водоносный горизонт. В период паводка водные объекты из области разгрузки становятся областью питания, существенно добавляя запас воды.
В толще водоупора могут быть «дыры» (трещины, места размыва), которые принято называть литологическими окнами. Через них вода перетекает туда, где давление меньше.
Если слой насытился водой на некоторой глубине, а вода извне все поступает и поступает, он продолжает заполняться там, где осталось место. Где места больше нет, начинает расти давление, частицы породы сжимаются (причем и водоупора тоже), сдавливаются растворенные в воде газы. Так получается впихнуть еще немного, а потом еще и еще… Это как автобус в час пик: вроде железный, а на самом деле — резиновый)
Напорными обычно являются второй от поверхности и последующие горизонты, но не всегда. Иногда случается встретить глубокий горизонт без напора, а уже первый от поверхности напорный горизонт — не редкость.
Почему нельзя срабатывать напор
Раз вода втекает, она должна куда-то утекать (разгружаться). Областью разгрузки являются или водоемы и водотоки, или родники, или другие горизонты. Это в природе, пока человек не сделал скважину и не начал из нее откачивать.
При работе насоса создается понижение уровня, формируется депрессионная воронка. Это справедливо для любого горизонта. Больше качаем — больше воронка, причем как по глубине, так и по диаметру. Чем меньше водоотдача, тем больше воронка.
Как только уровень в скважине достигает кровли горизонта, действие упругих сил пропадает. Сначала это происходит локально, но по мере роста депрессионной воронки область, где напор отсутствует, увеличивается.
Упругая водоотдача на 2-3 порядка меньше гравитационной, поэтому в напорном горизонте при прочих равных условиях уровень падает быстрее, чем в безнапорных. И восстанавливается он тоже дольше, отчасти и потому, что область питания обычно очень далеко от места откачки. Воде нужно время, чтобы преодолеть путь от поверхности через часть пласта к скважине.
Потеря горизонтом напора называется истощением. Оно может закончиться даже пересыханием горизонта. Чтобы его не допустить, надо контролировать уровень воды в скважине. Хорошим показателем является стабильный динамический уровень (уровень, который устанавливается при работе насоса) выше кровли горизонта. Кровлю горизонта должны указать буровики в паспорте скважины, напор — это разница между уровнем воды и кровлей горизонта.
Как измерить уровень воды в скважине
Самый простой способ измерения уровня — хлопушка. Так называется груз с плоской частью на конце, подвешенный на тросике или даже веревке (она не должна растягиваться). При соприкосновении с водой груз издает характерный плюхающий звук.
Из-за работы насоса «бульк» можно не услышать, поэтому надежнее использовать электроуровнемер. Можно, конечно, купить (стоит негуманно), но можно и сделать самому. Для этого потребуется телефонный кабель на всю глубину скважины с небольшим запасом, металлический штырь длиной 10-15 см, лампочка и квадратная батарейка (она удобнее). На проводе изолентой делаются отметки через каждый метр. Не обязательно размечать весь, достаточно замерить до включения насоса (выше уровень, скорее всего, не поднимется) и начать размечать провод от этого значения. Один конец провода оголенной частью приматывается к стержню. Его полностью заматывают изолентой, оставляя оголенным самый кончик. Ко второму проводу можно прикрутить железный зажим. Если обсадная труба стальная, то он зажимается на трубе. Если пластик, тогда заземляется. Обратные концы провода крепятся через лампочку к батарейке. Когда стержень коснется воды, лампочка загорится.
Дальше при включении насоса измеряем уровень сначала часто (каждые 10-15 мин), через час можно уже с часовым интервалом. Если уровень установился за 2-3 часа и почти не меняется, значит наступило равновесие, можно расслабиться.
Если уровень продолжает падать, не доводите до понижения на величину напора. После отключения насоса имеет смысл понаблюдать за восстановлением уровня. Так, даже без сложных расчетов, вы сможете оценить максимальное время работы насоса, чтобы не убить скважину, и прикинуть объем воды, который реально сможете получить.