Вода в вашем доме

Водопровод предназначен для питьевого и хозяйственного водоснабжения, а также для полива сельскохозяйственных культур. Он необходим и для пожаротушения. Водопровод включает источник; откуда забирается вода, насос, водонапорный бак и разводящую сеть, состоящую из труб, вентилей, поливных устройств, водоочистителей. Водопровод должен полностью обеспечивать потребность водопользователей.

Какой же объем воды нужен для одной семьи в сутки? Ориентировочно можно воспользоваться следующими данными. На одного человека следует принимать расход воды 30–50 л/сут. Если в доме есть внутренняя канализация и ванна, то этот объем надо увеличить в 2–3 раза. Для разовой поливки на приусадебных участках овощных культур необходимо в среднем 5 л/ м², а плодовых деревьев – 12 л/ м². Для поливки в теплицах и парниках требуется 6—10 л м² в сутки. Водопровод может быть централизованным и децентрализованным. При централизованном водоснабжении напор в системе обеспечивается постоянно от магистрального трубопровода. В первом случае он подсоединяется к водоводу, питающему поселок или крупное хозяйство. Во втором случае используется самостоятельный источник питания – скважина или колодец и потребный объем воды обеспечивается насосом типа «Малыш», работающим в общей сложности 1–2 ч. Кроме того, сегодня рынок предлагает широкий ассортимент глубинных насосов и дополнительного оборудования, которые вполне удовлетворяют потребности водоснабжения современного дома. Схема устройства водопровода при этом может быть самой различной. Вода должна поступать по трубам не только в требуемом количестве, но и с определенным напором. Поскольку она поднимается из-под земли, а расходуется и на участке, и на всех этажах коттеджа, нужно обеспечить такое давление в трубах, чтобы из крана на самом верхнем этаже вытекала не тоненькая ниточка, а струя с достаточным для пользования напором. Минимальную высоту, на которую необходимо поднять воду над уровнем земли при ее движении к точке водоразбора (с учетом преодоления сопротивления труб), называют свободным напором. Согласно СНиП 2.04.02–84*, для первого этажа его принимают равным 10 м, а для каждого следующего увеличивают на 4 м. Но выполнения этого требования еще недостаточно для нормальной работы всего водопровода. Чтобы создать необходимый напор из крана, давление должно быть не менее 2 бар (атм.), для посудомоечной машины и газового нагревателя – 1,5 бара, для стиральной машины – 2 бара, для системы полива – 3–4 бара, а для гидромассажных приборов (душа или ванны джакузи) – целых 4 бара. И это еще не все. Одновременно могут включаться несколько потребителей, в том числе значительно удаленные от источника (в гараже, в бане, в системе полива). И напор воды для каждого из них должен иметь вышеприведенное значение. Поэтому давление, создаваемое в водопроводе, призвано поддерживать все показатели напора для отдельных потребителей.

Дебит артезианской скважины не ограничивает суточный расход воды для всех членов семьи, сдерживать потребление способна лишь производительность насоса. Если же насос очень производителен, а потребителей (кранов) включено мало, может возникнуть настолько высокое давление в трубах, что наиболее узкие места соединений станут пропускать воду – подтекать. По этой причине максимально допустимый напор в водопроводе, согласно все тем же СНиПам, – 60 м, а давление, соответственно, 6 баров.

Дебит шахтного колодца или скважины в песчаной породе меньше, чем в артезианской, и иногда может быть ниже фактического суточного расхода воды. Это приводит к периодическому понижению ее уровня в источнике в течение суток. В таком случае производительность насоса и периодичность его включения необходимо согласовывать как с расходом воды, так и с дебитом скважины. Однако расход воды в течение суток – показатель случайный, зависящий не только от присутствующих в доме людей и их намерений, но и от времени года: летом он всегда выше. При выборе производительности насоса и давления в трубах учитывают дебит скважины и необходимый напор воды, а также предполагаемый суточный ее расход в самый напряженный летний период.

Важно определить два наиболее критичных режима работы водопровода: поддержание необходимого напора воды при ее максимальном расходе и ограничение напора при отсутствии расхода. Они и влияют на выбор производительности насоса, максимальное и минимальное давление в трубах, на материал и диаметр труб, на необходимость в дополнительных емкостях и их размер, на возможность усложнения водопровода в дальнейшем – увеличение протяженности труб и числа потребителей.

Колодцы, скважины, водопровод

Шахтные колодцы

Активное развитие строительства индивидуальных жилых домов сделало актуальной проблему снабжения водой осваиваемых участков. И часто наиболее быстрым и доступным решением этой проблемы является сооружение колодца – надежного и испытанного источника чистой и вкусной воды.

В настоящей книге предпринята попытка ознакомить с устройством наиболее распространенных типов колодцев, а также с инструментами, приспособлениями, приемами, которые понадобятся умельцу при сооружении того или иного колодца. Поскольку возможности индивидуального, особенно сельского, строителя часто ограничены в части материалов, техники, инструмента, в этой книге использовался опыт старых мастеров-колодезников, которые часто достигали прямо-таки поразительных результатов относительно простыми средствами. Следует, правда, отметить, что слепое копирований инструмента, который использовали при работе старые мастера, связано с определенными трудностями. Ведь раньше при изготовлении инструмента, например долот, буров, широко применялись ковка и другие специфические способы обработки металла, воспроизвести которые в домашних условиях подчас крайне сложно. Поэтому здесь мы приводим конструкции инструмента, который строитель колодца в основном мог бы сделать сам, хотя в некоторых случаях ему, конечно, придется обратиться за помощью и к токарю, и к сварщику, и к кузнецу.

Перед тем как приступить к строительству колодца, необходимо провести простейшие изыскания, т. е. определить в предполагаемом для колодца месте наличие подземной воды, выяснить глубину залегания и протяженность водоносных пород, количество и качество воды. Когда рядом есть аналогичные сооружения, дело облегчается. Имеющиеся в округе открытые водоемы, действующие колодцы позволяют достаточно точно определить глубину залегания подземной воды. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно показаний ватерпаса, если же растояние значительное, то понадобится нивелир. Например, цена деления барометра 0,1 мм, что соответствует разнице в высоте 1 м. Стало быть, коль скоро на уровне земли существующего колодца барометр показывает давление 745,8 мм, а в точке, где вы собираетесь рыть колодец, – 745,3 мм, шахту вам придется рыть скорее всего на 5 м глубже (745,8 – 745,3 = 0,5 мм). Сказанное справедливо в тех случаях, когда уровень подземных вод практически горизонтален и воды залегают в виде грунтового бассейна. Если же поверхность грунтовых вод имеет уклон и залегают они в виде грунтового потока, надо при определении глубины залегания учитывать этот уклон, применяя метод интерполирования. Самым же надежным способом поиска воды является разведочное бурение. Место для колодца надо выбирать не ближе чем 20–25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, кладбищ, бань, скотных дворов. Не следует устраивать колодцы на склонах свалок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать (забирать) грунтовые воды.

Подземные пласты грунтовой воды образуются преимущественно в результате проникновения в землю атмосферных осадков и воды из открытых водоемов – рек, озер, прудов. Образуются подземные воды также и вследствие конденсации водяного пара атмосферы внутри грунта, в его порах. Это – конденсационные воды, правда, существенное значение они имеют только в высокогорных районах. Различные породы в земной коре залегают пластами. Если порода пласта способна отдавать воду при вскрытии ее шахтой, она называется водоносной; порода, не пропускающая воду, не отдающая ее, называется водоупорной или водонепроницаемой. Строго говоря, из-за наличия в каждой породе пустот абсолютно водонепроницаемых пород не существует, и чем этих пустот больше, тем водопроницаемость породы выше. Так, галечники, гравий, крупные и средние пески, трещиноватые скальные породы имеют хорошую водопроницаемость. Напротив, глины, плотные скальные породы водоупорны. Суглинки, лёсс, глинистые пески, мергели относятся к полупроницаемым породам.

Гидравлические свойства водных пластов.

По гидравлическим свойствам подземные воды могут быть безнапорными (грунтовыми) (А) и напорными (артезианскими) (Б).

Безнапорные воды залегают на первом от поверхности водонепроницаемом или слабопроницаемом слое. Поверхность их свободная, т. е. давление на ней равно атмосферному. В этом случае в скважинах и колодцах, вскрывающих воду; ее уровень обычно устанавливается на глубине, соответствующей уровню воды в водоносном слое.

Напорные воды залегают в водоносном пласте, зажатом между двумя водонепроницаемыми пластами, подстилающем и кровлей. Вода в этом случае полностью заполняет все пустоты в водоносном пласте и при вскрытии его шахтой поднимается в ней выше отметки вскрытия. Такой установившийся в шахте уровень воды называется пьезометрическим. Иногда вода напором выбрасывается из шахты в виде фонтана. Именно такой фонтанирующий колодец впервые был обнаружен во французской провинции Артуа (латинское название – Artesium). Отсюда и название напорных вод – артезианские.

Каждый вышележащий пласт породы, независимо от его водопроницаемости, является кровлей для пласта нижележащего.

При строительстве колодца можно довольно часто столкнуться с так называемой верховодкой – подземной водой, находящейся на относительно небольшой глубине над водоупорным пластом. Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке шахты, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, очиститься от загрязнений. Запасы воды у верховодки невелики, не постоянны и зависят от количества выпадающих осадков. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка исчезает, стекая в нижележащий горизонт. В засушливые периоды и зимой она также обычно исчезает. Количество воды, притекающей в колодец из водоносного слоя в единицу времени (минуту, час, сутки), называется дебитом колодца.

Определившись с местом расположения колодца, далее необходимо выбрать тип конструкции (шахтный или трубчатый). Шахтный колодец обычно имеет наибольший размер в свету 0,8–1,2 м, что позволяет при его строительстве углублять шахту обычной лопатой. Важно, однако, заметить, что приток воды к колодец (дебит) в подавляющем большинстве случаев мало зависит от размеров поперечного сечения колодца. Поэтому заманчиво сделать вместо шахты скважину диаметром 500 мм и сократить при этом количество извлекаемого грунта во много раз. Укрепив стенки скважины трубой (эта труба называется обсадной), получим трубчатый колодец. В него, конечно, уже нельзя опуститься с лопатой, и для его устройства потребуются специальный инструмент и оборудование. Сделанные правильно, оба типа колодцев имеют примерно одинаковый срок службы, оба требуют подготовительных работ, изготовления подъемных механизмов, приспособлений, инструмента. Окончательный выбор необходимо сделать, сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать можно одно: чем глубже расположен водоносный слой, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что вышележащие породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через глубоко залегающий мощный каменный пласт – дело исключительно тяжелое. В этом случае шахтный колодец даже глубиной 20 м предпочтительнее. Надо также подумать и о способе подъема воды из готового колодца. Если из шахтного колодца воду можно поднимать не только насосом, но и ведром при помощи простого ворота, то из трубчатого колодца это возможно только с использованием насоса.

Конструкция шахтного колодца.

В конструкции шахтного колодца различают следующие элементы: оголовок; ствол – участок от низа оголовка до статического уровня воды (т. е. уровня при отсутствии откачки воды); водоприемную часть. Существуют три вида шахтных колодцев: несовершенный, или неполный (А); совершенный, или полный (Б); совершенный с подствольником (зумпфом) (В). В несовершенном колодце крепление шахты не достигает подстилающего пласта, лежащего ниже водоносного; приток воды здесь возможен через дно и боковые стенки. В совершенном колодце крепление достигает водоупорного пласта и опирается на него; приток воды – только через боковые стенки. Зумпф в совершенном колодце – это дополнительный резервуар, выполняемый в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды.

Существуют три вида шахтных колодцев: несовершенный, или неполный; совершенный, или полный; совершенный с подствольником (зумпфом).

Выбирая устройство водоприемной части, необходимо учесть, что запас воды в колодце и суточная потребность в ней должны быть по возможности согласованы, иначе вода будет застаиваться и загнивать. Поэтому для индивидуального водозабора следует рекомендовать несовершенный колодец с притоком воды через донный гравийный фильтр; боковые фильтры не дают значительного увеличения дебита и в то же время сложны в изготовлении. Безнапорный водоносный пласт шахтой несовершенного колодца не следует проходить более чем на 0,7 его высоты, поскольку доказано, что нижележащая вода, как правило, не питает колодец и не увеличивает дебита. Сообразуясь с суточной потребностью в воде, закладывают колодец и на меньшую глубину. Поперечные размеры шахты целесообразно принимать минимальными с целью экономии материалов и трудозатрат. Руководствоваться при этом следует только удобством работы в шахте, тем более что увеличение размеров поперечного сечения колодца, как уже было отмечено выше, обычно мало сказывается на повышении дебита. Так, увеличение радиуса колодца в 10 раз дает возрастание дебита лишь в 1,5 раза. Исключение составляет только тот крайне редкий случай, когда колодец питают восходящие ключи, расчистка которых на большей площади дна колодца увеличивает дебит уже значительно.

Конструкция шахтного колодца с шатром. Кроме зумпфа, запас воды в колодце может быть увеличен в результате расширения его подводной части в виде шатра. При высоте водоносного пласта до 2–3 м устраивают зумпфы, а при большей высоте – шатры.

Водоприемную часть несовершенного колодца чаще всего делают с донным фильтром из трех слоев щебня или гравия с зернами различной крупности: толщина нижнего слоя, находящего в контакте с водоносной породой, – 0,1 м, двух остальных – по 0,15 м. Зерна каждого верхнего слоя фильтра должны быть в б—8 раз крупнее зерен нижнего.

Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями или оверлейными отверстиями. Фильтр из щебня или грат в этом случае насыпают поверх доски. Оголовок колодца должен возвышаться на 0,6–0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца необходимо сделать глиняный замок шириной 0,5 м и глубиной 1–1,5 м и желательно железобетонную отмостку, что предохранит колодец от стекания в него воды с поверхности земли.

Крепление шахты колодца делают из дерева, бетона, железобетона, кирпича или камня. Выполнить крепление можно тремя способами: возведением крепления со дна готовой шахты (при опасности обвалов грунта эту работу следует производить только с временным раскреплением стенок шахты), наращиванием крепления сверху (опускное крепление), наращиванием снизу.

ЕСЛИ ВЫ ВЗЯЛИСЬ РЫТЬ КОЛОДЕИ, ОТНЕСИТЕСЬ СЕРЬЕЗНО К ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

ВОТ ЕЕ ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:

❐ Шахту колодца надо оградить поставленными на ребро досками на расстоянии 0,4–0,7 м от края, а площадку освободить на 2–3 м от устья шахты, чтобы в нее не могло скатиться что-нибудь тяжелое.

❐ Перед началом работ испытанием на разрыв должна быть проверена прочность каната для подъема бадьи с грунтом.