Скважина, как и любое гидротехническое сооружение, имеет свои характеристики. Это тип (песчаная или известняковая), глубина, диаметр, производительность. Важнейшим этапом определения ее функциональности является расчет дебита скважины.

Что такое дебит и зачем его считать?

Предельный объем воды, который можно выкачать в единицу времени, называется дебитом (не путать с бухгалтерским термином «дебет»). Вода из водоносного слоя поступает в обсадную трубу, где происходит процесс накопления. При интенсивном выкачивании она заканчивается. Для возобновления работы требуется время. Если водяной столб снижается быстро, то это свидетельствует о низком дебите, если медленно — о высоком. В скважинах, пробуренных в обильных горизонтах, как правило, приток превышает производительность насоса. В таких случаях вода не заканчивается, а ее столб лишь снижается до определенного уровня.

Производительность скважины может варьироваться от нескольких кубометров до нескольких тысяч кубометров в сутки. Расчет производительности водозаборной точки необходим, прежде всего, для сопоставления ее мощностей с нуждами потребления. Плановый расход определяется из расчета 0,5 куб. м/час на одну точку (кран). Исходя из этих данных, подбирается оборудование. К примеру, при условии работы одновременно 6 точек необходимо устанавливать насос, выполняющий прокачку 3 куб. м/час. Вопрос: сможет ли водозаборная точка обеспечить такую подачу? Точно измерить производительность затруднительно: она может меняться в зависимости от сезона. Однако и приблизительная информация важна. При бурении артезианских водозаборов данные заносятся в технический паспорт. Заказчик должен лично участвовать при проведении процедуры определения дебита: нужно понимать, что в последующем претензии к несоответствию его технической документации приниматься не будут. Точная информация в паспорте может оказать услугу и в будущем при возникновении технических или юридических проблем.

Измерение и расчет

Определение дебита скважины производится примерно через сутки после ее бурения: уровень воды должен достигнуть максимальной отметки. Для расчета измеряется несколько параметров:

1. Глубина скважины.
2. Расположение начала фильтровой зоны (верхняя точка).
3. Интенсивность отбора (объем в единицу времени).
4. Статический уровень — отметка воды в неэксплуатируемом состоянии.
5. Динамический уровень — отметка воды при непрерывной откачке. При работе насоса столб будет снижаться, но на определенной высоте стабилизируется. Эта точка и является динамическим уровнем. При изменении производительности насоса он будет отличаться.

Замер статического и динамического уровней производится от поверхности земли. Таким образом, чем выше отметка водяного столба, тем показатели этих уровней меньше.

Определить дебит скважины можно по формуле:

Dt = V*H в /(H дин -H стат), где

Dt — дебит скважины; V — интенсивность откачки; H дин — динамический уровень, H стат — статический уровень; H в — высота столба (определяется как разность между глубиной скважины и статическим уровнем).

Такой расчет содержит одну серьезную погрешность. Он подразумевает, что при изменении производительности насоса падение столба будет происходить строго пропорционально. Однако это не так. В реальности наблюдается прогрессивное падение воды при увеличении мощности насоса. Но для каждой водозаборной точки оно индивидуально. Для более точного вычисления производится повторное исследование с иной интенсивностью отбора. После этого определяется удельный дебит:

Dу = (V 2 -V 1)/(h 2 -h 1), где

Dу — удельный дебит; V 1 — интенсивность водоотбора при первом исследовании; V 2 — интенсивность водоотбора при повторном исследовании; h 1 — разность между динамическим и статическим уровнями при первом исследовании; h 2 — разность между динамическим и статическим уровнями при повторном исследовании.

Дебит скважины - это ее производительность за единицу времени. Дебит водяной скважины измеряется зачастую в м 3 в час, либо литры в секунду.
Теперь мы рассмотрим, как рассчитывают дебит скважины буровики на практике, когда бурят вам скважину. А также, можно ли увеличить дебит, как его восстановить и прочие интересные вопросы.

Всеми подобными работами занимается буровая бригада и после бурения, они дают вам паспорт на скважину, в котором указаны наиболее важные параметры, узнать дебит можно именно оттуда. Перемерять его второй раз вам не нужно. Но в целях ознакомления мы расскажем, как выполняются подобные работы.

Как определить дебит скважины

Замер дебита скважины на воду производится буровиками с помощью своего насоса. Например, насос качает 3 м 3 /час, они им откачали и знают, что скважина точно дает 3 м 3 /час. Смотрят на статический и динамический уровни. Например, если статический уровень 20 метров, а понижения при откачке нет, то значит, запас большой и скважина может дать и 4 м 3 /час, а может и все 5 м 3 /час. Но, не имея под рукой более мощных насосов, точно сказать это нельзя. Для обыкновенного дома точные вычисления не нужны, ведь дебита в 3-4 м 3 /час практически всегда достаточно.
Так производят расчет дебита скважины все буровики.

Если же бурится коллективная скважина, где точный дебит имеет значение и требуется измерить производительность артезианской скважины, нужно принести насос большой производительности, например, на 7 м 3 /час. Затем, опустить его в скважину и если он выкачает воду, тогда на выходе нужно поставить кран и зажимать его, пока он не начнет устойчиво качать, и вода не будет заканчиваться.
Далее, берется емкость, например, ведро на 10 литров, и засекается время, за которое это ведро наберется. После этого переводят л/сек в более привычные м 3 /час. Это более точное определение дебита скважины.
Но это уже отдельная работа, которую бесплатно никто делать не станет, тем более сегодня цены на бурение и так на грани себестоимости.
Вторая проблема в том, что такой мощный насос буровикам не нужен, а стоит он дорого и покупать его ради разового измерения дебита никто не станет, поэтому так и меряют по обычным насосам.

Дебит скважины не зависит от диаметра трубы!
Некоторые сайты указывают диаметр трубы и какой дебит вас ожидает, это делается с целью максимально упростить задачу выбора обсадной трубы. Данные вещи практически не связаны между собой: в одном случае 133-я труба может дать 5 м 3 /час, а в другом хоть 168 мм ставь, дебит останется не более 2 м 3 /час. Здесь важна мощность водоноса!

Вы можете найти ряд статей о том, какими методами и как увеличить дебит скважины своими руками, но всех их объединяет одно - все это не работает.

Увеличение производительности скважины возможно только после завершения буровых работ. Метод увеличения дебита таков: буровики ставят насос в скважину, включают и выключают его, надеясь на извлечение из водоносов разрушенного известняка и бурового раствора. Сказать что это бесполезное занятие нельзя, изредка такие манипуляции помогают увеличить дебит скважины с 2 м 3 /час до 2.5 м 3 /час или даже до 3 м 3 /час.
Но эта методика работает только после бурения скважины , если же ваша скважина используется давно, а вода чистая и прозрачная, то водоносы уже промыты, здесь нет никаких резервов, дебит не увеличится.
Можно налить кислоты в скважину, чтобы разъело известняк и увеличило объем, но поможет это или нет - неизвестно.
Узнать больше о раскачке скважины можно в этой статье .

Если у вас малый дебит скважины и его недостаточно для водоснабжения дома, тогда нужно идти другим путем: нужно установить емкость на несколько м 3 воды. В этот резервуар насос будет качать воду, независимо пользуетесь вы ей или нет, а из емкости, второй насос будет качать на все водопотребители. В итоге, у вас есть вода в нужном объеме в любое время.
Автоматизация при небольшом дебите расписана в этом материале .

Причины снижения дебита скважины

Вот 3 основных причины снижения дебита скважины:

• Заиливание скважины. Наиболее часто встречающаяся проблема, особенно после наплыва непрофессионалов в сферу бурения.
• Истощение горизонта. Есть места, где были артезианские скважины по 20-25 метров, но с относительно небольшим дебитом. Рядом построили коттеджные поселки, их этот дебит не устроил и они стали бурить глубже, на нижний горизонт. Из-за этого верхний горизонт ушел вниз, и в 20-метровых скважинах пропала вода.
  Кроме того, вода может уйти в силу естественных природных причин, возможно, были засухи, жаркое лето и т.д.
• В скважинах на песок причиной может быть глинизация фильтра.

Восстановление дебита скважины

В том случае, когда скважина заилилась, вы можете увеличить ее производительность путем чистки, и это действительно поможет, но через непродолжительное время она снова заилится, ведь причина заиливания не устранена. Можно найти множество статей, в которых говорится, что заиливание это естественный процесс и беспокоится не о чем, но это не правда. Беспокоиться есть о чем…
Если ваша скважина заилилась, значит, она неисправна! Ее нужно ремонтировать, а не чистить!
Только ремонт поможет восстановить дебит водоносной скважины раз и навсегда. Этот ремонт должен производиться не подручными средствами, а силами буровой бригады и с помощью бурового станка.
Заилившуюся скважину на песок ремонтировать себе дороже, проще бурить заново.
мы описывали все самое основное о заиливании скважин.

Восстановить дебит скважины при понижении уровня воды невозможно, остается ждать или бурить заново.

В песчаных скважинах с забившимся глиной фильтром можно попробовать его промыть, если он целый. Но для этого нужно звонить буровикам, чтобы приехали на буровой установке, а это уже большие денежные затраты.
мы описывали все, что касается песчаные скважин.

Дебит скважины и производительность насоса

Нельзя допускать, чтобы дебит скважины был меньше производительности насоса, иначе насос выкачает всю воду и будет работать всухую. Защита от сухого хода не поможет, она будет постоянно срабатывать, и система будет работать не оптимально.
Также нельзя брать насос впритык, ровно такой же производительности, как и скважина, иначе он будет работать на грани то, что начнет подхватывать воздух.

Производительность глубинного насоса должна быть в районе 90% от дебита скважины. Это оптимальное сочетание.

После того как закончены буровые работы, и выполнены предварительные процедуры укрепления оголовка ствола, компания обязана составить паспорт на скважину. В документ вносят ряд характеристик и параметров конструкции, полученных измерением и результатами расчета скважин на воду. Далее бурильщиками составляется протокол обследования скважины и акт приема-передачи. Проверочный расчет водоотдачи скважины и составленные документы нужны для того, чтобы получить у заказчика письменное подтверждение способности водозабора выдавать на поверхность необходимое количество воды и, в итоге, оплату за выполненные работы.

Как выполняется расчет скважины по воде

В протокол обследования, помимо технологических и геологических данных о месте и глубине бурения, вносятся данные о водонаполненности скважины, а именно:

• Уровень воды в стволе или в обсадной трубе скважины в условиях покоя, его еще называют статическим. Измеряют его для расчета скважины в метрах от поверхности земли до поверхности воды;
• Глубина залегания водоносного слоя, или высота расположения фильтрующей части обсадной трубы над скважинным дном;
• Динамический или практический уровень воды при работающем насосе. При работе насоса уровень воды в скважине падает на несколько метров, эту характеристику важно знать для расчета оптимальной глубины погружения насоса;
• Данные о водоотдаче скважины под нагрузкой, полученные расчетом по измеренным параметрам. Эту характеристику называют дебитом водозабора или скважины.

Важно! Производительность скважины любой конструкции, неважно, артезианской или поверхностной, оценивается с помощью вычисления дебита.

Специалистами бурильной конторы дебит рассчитывается по классической формуле D=(V ч ∙H)/(h c -h д) . Эта величина, в грубом приближении, характеризует мощность водозабора скважины. В числителе стоит производительность насоса по воде, в знаменателе разность между статическим и динамическим значением уровня в стволе. Чем слабее водоотдача, тем больше разность уровней, тем меньше получаемая величина, тем ниже качество скважины. Только расчетом можно подтвердить, что специалисты компании смогли правильно выполнить разведку и бурение скважины.

Применение расчетных характеристик

При ознакомлении с методикой расчета возникает вопрос, зачем нужно значение дебита обычному потребителю. На самом деле, водоотдача является единственным способом оценить, хватит ли мощности водозабора для удовлетворения потребности жильцов или владельцев дома в воде до того, как будут подписаны документы о приемке.

Поэтому опытные заказчики поступают следующим образом:

• По количеству потребителей в доме рассчитывается потребное количество воды, это примерно 200 литров на человека, плюс хозяйственные и технологические затраты — еще 1500 л. на дом. Если посчитать, для семьи из четырех человек получается максимальное потребление 2,3 куба в час;
• При составлении договора на бурение в проекте принимается значение производительности скважины не менее 2,5-3 м 3 в час;
• После выполнения бурения и определения оптимального уровня водозабора нужно выполнить откачивание воды, измерение динамического уровня и рассчитать водоотдачу при максимальном расходе своего насоса, купленного под обеспечение нужд дома.

Проблема заключается в том, что для расчета дебита специалисты бурильной компании выполняют контрольную откачку воды своим насосом, одновременно выполняют расчет по своим данным. Мощность водоотдачи при откачке воды из скважины маломощным насосом и насосным агрегатом с заданной производительностью может существенно отличаться. Скорость притока при небольшом расходе может быть достаточной для поддержания динамического показателя на уровне, достаточном для работы насоса. То есть, не менее полутора метров над корпусом насоса.

При откачке воды мощным агрегатом, даже если расчет показывает приемлемое значение дебита по прошлым измерениям, скорость наполнения может быть явно недостаточной для поддержания требуемого значения динамического уровня. Это значит, что в период засухи в благополучной, по расчетным данным, скважине воды явно не хватит для нормальной работы.

Особенности расчета дебита

Причиной несоответствия результатов расчета дебита и водоотдачи скважины для насосов различной мощности можно условно считать такое явление, как уменьшение высоты столба над входом в заборное устройство погружного насоса. Даже без математики понятно, что чем выше высота динамического столба, тем выше начальное давление, соответственно, для очень продуктивной артезианской скважины или насоса малой производительности дебит будет завышенным.

Более правильной методикой расчета считается определение дебита для нескольких насосов различной мощности. Для этого используется понятие удельного дебита, получаемого расчетом по формуле

Dу =(U 2 -U 1)/(h 2 -h 1)

где U 2 , U 1 - расход для мощного и слабого насосов соответственно, h 2 , h 1 — величина падения уровня воды для каждого замера. Указанная формула определяет прирост объема воды скважины с изменением динамического столба на один метр.

Для расчета наиболее точного значения водоотдачи необходимо умножить величину удельного дебита Dу на высоту водяного столба, от зеркала до входа в водозаборное отверстие насоса.

Для практического определения высоты статического уровня можно использовать нехитрое приспособление в виде поплавка и небольшого груза, подвешенных на расстоянии метра на тонком капроновом шнуре. Таким способом измеряют глубину воды в колодцах. Опуская груз в ствол, нужно засечь длину шнура, на которой появится слабина, так узнаем статический показатель. Расстояние до входа в насос можно измерить по длине шланга плюс длина корпуса.

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.

Определения дебита

После бурения, проводившая работу организация предоставляет протокол испытания, либо паспорт на скважину, в который вносится все необходимые параметры. Однако, при бурении для домохозяйств, подрядчики часто вносят в паспорт приблизительные значение.

Перепроверить достоверность информации или рассчитать дебит вашей скважины можно своими руками.

Динамика, статика и высота столба воды

Прежде чем приступить к измерениям, нужно понять, что такое статический и динамический уровень воды в скважине, а также высота столба воды в скважинной колонне. Замер данных параметров необходим не только для расчета производительности скважины, но и для правильного выбора насосного агрегата для системы водоснабжения.

• Статический уровень – это высота водяного столба при отсутствии водозабора. Зависит от внутрипластового давления и устанавливается во время простоя (как правило не менее часа);
• Динамический уровень – установившейся уровень воды во время водозабора, то есть когда приток жидкости равняется оттоку;
• Высота столба – разница между глубиной скважины и статическим уровнем.

Динамика и статика измеряется в метрах от земли, а высота столба от дна скважины

Произвести измерение можно с помощью:

• Электроуровнемера;
• Электрода, замыкающего контакт при взаимодействии с водой;
• Обычного грузика, подвязанного к веревке.

Замер с помощью сигнализирующего электрода

Определение производительности насоса

При расчете дебита необходимо знать производительность насоса во время откачки. Для этого можно воспользоваться следующими способами:

• Посмотреть данные расходомера или счетчика;
• Ознакомиться с паспортом на насос и узнать производительность по рабочей точке;
• Посчитать приблизительной расход по напору воды.

В последнем случае, необходимо на выходе водоподъемной трубы закрепить в горизонтальном положении трубу меньшего диаметра. И произвести следующие замеры:

• Длину трубы (мин 1,5 м.) и ее диаметр;
• Высоту от земли до центра трубы;
• Длину выброса струи от конца трубы до точки падения на землю.

После получения данных необходимо сопоставить их по диаграмме.

Сопоставьте данные по аналогии с примером

Измерение динамического уровня и дебита скважины нужно производить насосом с производительностью не менее вашего расчетного пикового расхода воды.

Упрощенный расчет

Дебит скважины – это отношение произведения интенсивности водооткачки и высоты водяного столба к разности между динамическим и статическим водными уровнями. Для определения дебита скважины определения используется формула:

Dт =(V/(Hдин-Нст))*Hв , где

• Dт –искомый дебит;
• V – объем откачиваемой жидкости;
• Hдин – динамический уровень;
• Hст – статический уровень;
• Нв – высота столба воды.

Например, мы имеем скважину глубиной 60 метров; статика которой составляет 40 метров; динамический уровень при работе насоса производительностью 3 куб.м/час установился на отметке 47 метров.

Итого, дебит составит: Dт = (3/(47-40))*20= 8,57 куб.м/час.

Упрощенный метод измерений включает замер динамического уровня при работе насоса с одной производительностью, для частного сектора этого может быть достаточно, но для определения точной картины – нет.

Удельный дебит

С увеличением производительности насоса, динамический уровень, а соответственно и фактический дебит снижается. Поэтому более точно водозабор характеризует коэффициент продуктивности и удельный дебит.

Для вычисления последнего следует произвести не один, а два замера динамического уровня при разных показателях интенсивности водозабора.

Удельный дебит скважины – объем воды, выдаваемой при снижении ее уровня за каждый метр.

Формула определяет его как отношение разности большего и меньшего значений интенсивности водозабора к разности между величинами падения водного столба.

Dуд=(V2-V1)/(h2-h1), где

• Dуд – удельный дебит
• V2 – объем откачиваемой воды при втором водозаборе
• V1 – первичный откачиваемый объем
• h2 – снижение уровня воды при втором водозаборе
• h1 – снижение уровня при первом водозаборе

Возвращаясь к нашей условной скважине: при водозаборе с интенсивностью 3 куб.м/час, разница между динамикой и статикой составила 7 м.; при повторном замере с производительностью насоса в 6 куб.м/час разница составила 15 м.

Итого, удельный дебит составит: Dуд =(6-3)/(15-7)= 0,375 куб.м/час

Реальный дебит

Расчет строится на основании удельного показателя и расстоянии от поверхности земли до верхней точки фильтровальной зоны, учитывая условие, что насосный агрегат не будет погружен ниже. Данный расчет максимально соответствует реальности.

D т = (H ф- H ст ) * D уд, где

• Dт –дебит скважины;
• Hф – расстояние до начала фильтровальной зоны (в нашем случае примем за 57 м.);
• Hст – статический уровень;
• Dуд – удельный дебит.

Итого, реальный дебит составит: Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.

Как видно, в случае с нашей воображаемой скважиной, разница между упрощенным и последующем измерением составила почти 2,2 куб.м/час в сторону уменьшения производительности.

Снижение дебита

В ходе эксплуатации производительность скважины может уменьшаться, основной причиной снижения дебита является засорение, а для его увеличения до прежнего уровня необходимо производить очистку фильтров.

Со временем рабочие колеса центробежного насоса могут износиться, особенно если ваша скважина на песке, в этом случае его производительность станет ниже.

Однако, прочистка может не помочь, если изначально у вас оказалась малодебитная водяная скважина. Причины этого разные: диаметр эксплуатационной трубы недостаточен, она попала мимо водоносного слоя или он содержит мало влаги.

Водяной дебит скважины иногда называют напором воды. Напор воды в скважине – показатель, позволяющий определить способность скважины обеспечить потребителя водой в требуемом объеме. Первый замер напора воды выполняется после того, как было закончено . Последующие измерения напора (дебита) дают возможность вовремя определить вероятные проблемы со скважиной.

Расчеты в цифрах

Владелец загородного домика может до приезда специалистов самостоятельно рассчитать приблизительный расход воды, чтобы определить минимальный водяной дебит скважины. Для этого следует учесть все точки водоразбора – краны и душевые лейки в доме и во дворе, сливные бачки унитазов и бытовую технику, для работы которой требуется вода (посудомоечные и стиральные машины).

По статистике, каждая точка водоразбора – это расход воды в объеме 3-3,5 литра в минуту. Если в доме одна ванная комната с душем, туалет, раковина на кухне, стиральная и посудомоечная машины и кран во дворе для полива огорода, максимальный расход воды составит 21-24,5 литра в минуту. Это в том случае, если одновременно будут задействованы все точки водоразбора.

Соответственно, водяной дебит скважины должен быть минимум 25 литров в минуту или 1500 литров в час (1,5 м 3 /ч). По среднестатистическим данным скважина “на песок” глубиной около 40 метров, пробуренная на межморенный водоносный горизонт, обладает стабильным дебитом от 0,5 м 3 /ч. Значительно большим дебитом обладают скважины, при бурении которых вскрывается гдовский водоносный горизонт, но глубина его залегания свыше 120 метров. Лишь в юго-западных районах Ленинградской области водоносный пласт, приуроченный к известнякам подходит ближе к поверхности земли. Скважина глубиной 40 метров может дать от 2 м 3 /ч.

Низкий водяной дебит только что обустроенной скважины может говорить о том, что вскрытый водоносный пласт недостаточно мощный или в процессе бурения скважины и ее обустройства были допущены технологические просчеты. Снижение дебита скважины после нескольких лет эксплуатации может означать заиливание фильтровой части обсадной колонны, проблемы с насосным оборудованием или возникновение иных нарушений в работе водопроводной системы.

"Водяной дебит скважины: расчет потребности в воде и требуемая производительность скважины", БК "ПОИСК" , рассказать друзьям: Май 20th, 2017