Добавить в закладки
Статьи

Дебит скважины — как правильно рассчитать самому

Решили провести водопровод в частный загородный дом, но не знаете, какой насос для этого подобрать? О критериях выбора читайте дальше

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

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

Параметры, показанные на схеме, в сумме определяют производительность водозаборного сооружения

Параметры, показанные на схеме, в сумме определяют производительность водозаборного сооружения

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.
Нехитрый инструмент, который потребуется для определения параметров вашей скважины

Нехитрый инструмент, который потребуется для определения параметров вашей скважины

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

.

Иллюстрации Замеры и их описание
ыоапоывпароыпвоапыовало1 Определяем глубину скважины от края оголовка до верхней точки фильтрующего элемента. Если глубина водозаборного ствола неизвестна, опускаем в него шнур с грузом на конце.

Опускаем груз до тех пор, пока он не достанет до песчаного дна, затем руками вытаскиваем шнур и меряем его длину. Из полученного числа вычитаем от 2 до 4 метров на сам фильтр и отстойник.

ыоапоывпароыпвоапыовало2 Определяем статический уровень. Определение предельного статического уровня выполняется при отключенном насосе!

Для определения статического уровня подвешиваем груз и поплавок на леске. Опускаем измеритель в скважину, пока леска не провиснет — значит поплавок коснулся воды. Вытаскиваем леску и меряем, сколько ее ушло в скважину.

ыоапоывпароыпвоапыовало3 Определяем динамический уровень. Для этого, откачивая воду, опускаем в оголовок леску с привязанным грузом и поплавком, и делаем это пока леска не ослабнет. Затем вытягиваем леску и меряем расстояние от того места, когда леска ослабла до поплавка.
ыоапоывпароыпвоапыовало4 Определяем динамический уровень вибрационным насосом. Для замера динамического уровня постепенно вытягиваем насос из скважины и слушаем, когда он начнет работать в критическом режиме (всухую). В этот момент ставим на шланге метку и вытягиваем насос полностью из скважины.

Меряем расстояние от метки до насоса и получаем расстояние до водного зеркала.

ыоапоывпароыпвоапыовало5 Определяем производительность насоса. Опускаем насос в скважину и оставляем его работать в течении часа. Затем заполняем насосом мерную тару, замеряя при этом время по секундомеру.

К примеру, бутыль объемом 5 л заполняется за 20 сек. Соответственно через минуту наберется 15 литров, а за час добыча максимально составит 900 литров = 0,9 м³.

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.

Оптимальная глубина расположение насоса — это та точка, в которой приток воды наиболее интенсивный

Оптимальная глубина расположение насоса — это та точка, в которой приток воды наиболее интенсивный

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

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

На фото герметичный оголовок, сборка и монтаж которого займет не более 5 минут

На фото герметичный оголовок, сборка и монтаж которого займет не более 5 минут

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.

Разница атмосферного давления на материалы с разной плотностью

Разница атмосферного давления на материалы с разной плотностью

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.

Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку своих персональных данных


Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Опубликовано: 23.02.2018


Остались вопросы? Задайте их в нашей группе вконтакте