Как найти дебит скважины формула

Содержание статьи

1. Что такое дебит скважины
2. Показатели для вычисления дебита
3. Методика проведения измерений дебита скважины
4. Как можно определить дебит
5. Что такое удельный дебит
6. Что такое реальный дебит
7. Почему уменьшается дебит скважины
8. Советы для владельцев

Для расчета параметров системы водоснабжения и выбора техники нужно знать продуктивность или дебит источника. Рассмотрим, что такое дебит скважины, как и зачем его определять, и какие есть способы повышения производительности.

Будет интересно: Какая скважина лучше для дачи, а какая для частного дома?.

Что такое дебит

Дебитом называется объем воды, который скважина может выдавать в единицу времени. Термин переводится с французского языка как «расход». Этот показатель может выражаться в кубометрах за час, кубометрах за сутки, литрах в секунду и т.д.

Продуктивность системы водоснабжения зависит от:

• ресурса водоносного горизонта;
• диаметра водоносного горизонта;
• мощности установленного насоса;
• сезона года (при бурении на песок);
• движения подземных вод на глубине.

Расчет помогает узнать, сможет ли водоносный горизонт обеспечивать дом и участок нужным объемом воды. Определение этого параметра проводится до сдачи выполненной работы. Но показатель не является константой. Он меняется при эксплуатации системы водоснабжения.

До начала бурения можно предположить, сколько жидкости будет давать водоносный горизонт. Источники с одинаковой глубиной, находящиеся в одном районе, обладают примерно одинаковым ресурсом.

Низкодебитными считаются скважины, которые дают менее 20 кубометров воды за сутки. Средний показатель: 25-85 кубометров за сутки. Высокодебитные скважины дают свыше 85 кубометров за сутки. Получить настолько большое значение можно при бурении на артезианский горизонт.

Рисунок 1: Дебит — производительность скважины.

Показатели для вычисления

Подъем воды после бурения происходит из-за сильного давления внутри водоносной породы. При сдаче новой скважины в эксплуатацию проводится измерение глубины дна и статического уровня. Различие между этими показателями характеризует высоту водяной колонны.

Для упрощенного вычисления нужно знать:

1. Расстояние от дна шахты до наивысшей точки подъема воды.
2. Мощность насоса, который будет использоваться для замеров.
3. Динамический и статический уровень.

Мощность насоса показывает, какой объем воды он способен перекачать за ограниченный срок. Показатель указан в паспорте любой модели. При любых измерениях предполагается, что глубина загрузки насоса является неизменной.

Статический уровень воды — это расстояние от устья до водяного зеркала. Замеры выполняются не ранее, чем спустя 1 час после отключения насоса. Уровень воды стабилизируется, и измерения окажутся более точными.

Динамический уровень воды — расстояние от устья до водяного зеркала, измеренное при работе насоса. Эта цифра не является постоянной, ее значение зависит от мощности насосной станции. Динамический уровень показывает разницу между притоком и оттоком жидкости.

Будет интересно: Что такое паспорт скважины.

Рисунок 2: Паспорт на скважину

Методика проведения измерений

Глубину статического зеркала воды измеряют после установки обсадной колонны. Рекомендуется проводить замеры через некоторое время после бурения, чтобы жидкость внутри колонны смогла отстояться. Чем больше времени пройдет с момента окончания работ до начала измерений, тем точнее будет результат. Интервал должен составлять не менее 1 часа.

Динамический показатель измеряют при включенном насосе. В процессе измерений отток должен быть равен притоку. Рекомендуется проводить замеры не ранее, чем спустя час после включения насоса. Состояние измеряют дважды при разной интенсивности откачки. Две цифры применяются для расчета удельного показателя.

Важно:
Высоту водяной колонны измеряют от дна шахты до глубины водяного зеркала. Динамический и статический показатель измеряют от устья до поверхности воды.

Самые точные результаты получаются летом при отсутствии дождя в последние несколько суток. После обильных дождей или таяния снега повышается уровень воды в неглубоких горизонтах. Но погрешность является не критичной при подборе техники для домашнего водопровода.

Инструменты для измерений

Измерять показатели скважины можно с помощью грузика на веревке, электрического уровнемера или сигнализирующего электрода, замыкающего контакты при попадании жидкости.

Самым простым и доступным инструментом для измерений является груз на веревке. При выборе этого метода появляется погрешность из-за промокания веревки в глубокой шахте. Если система предназначена для водоснабжения участка, погрешность является допустимой.

Будет интересно: Как определить уровень воды в скважине.

Как провести измерения по простой методике:

1. Прикрепить груз к веревке и опустить до дна шахты.
2. Вытащить веревку и измерить длину мокрой части. Это измерение покажет высоту водяной колонны.
3. Измерить длину той части веревки, которая опускалась в устье. Это измерение показывает глубину дна.
4. Вычесть из глубины дна шахты высоту водяной колонны. В результате получается глубина статического зеркала.
5. Включить насос и откачивать воду в течение 1 часа. Высота водяной колонны уменьшится.
6. Отключить насос и опустить в устье груз на сухой веревке. Измерить длину мокрой части.
7. Вычесть полученную цифру из глубины шахты. Получится глубина динамического уровня.

Более точные показатели будут получены при работе с уровнемером. Это электронное устройство работает по принципу груза на веревке, но измерения проводятся автоматически. Когда датчик на конце ленты достигает зеркала воды, аппарат подает сигнал. На ленте уровнемера есть деления, по которым легко определить глубину водяного зеркала.

Как можно определить дебит

Вычислить дебит скважины можно по упрощенной формуле:

П = (М/(Д — С)) х В

Как расшифровывается эта формула:

• П — производительность.
• М — мощность насоса или объем потребления.
• Д — динамический показатель.
• С — статический показатель.
• В — высота водяной колонны.

Рассмотрим, как рассчитать производительность скважины, на конкретном примере. Допустим, что глубина скважины составляет 100 м. Статический уровень равен 40 м, а динамический — 50 м. Для определения продуктивности применяется насос мощностью 5 куб.м./час.

Подставим указанные значения в формулу:

П = (5/(50 — 40)) х 60 = 30

Производительность данной скважины равна 30 кубометров за час.

Что такое удельный дебит

Удельный дебит скважины показывает, какой объем воды будет давать источник при уменьшении высоты водяной колонны на каждый метр. Чтобы определить этот показатель, нужно провести два водозабора с разной интенсивностью откачки.

Удельный дебит можно определять по формуле:

У = (О2 — О1) / (У2 — У1)

Как расшифровывается формула:

• У — удельный дебит.
• О2 — объем жидкости при повторной откачке.
• О1 — объем жидкости при первой откачке.
• У2 — уменьшение высоты водяной колонны при второй откачке.
• У1 — уменьшение высоты водяной колонны при первой откачке.

Рассмотрим пример

Для первой откачки использовался насос мощностью 5 куб.м./час. Во время откачки высота водяной колонны уменьшилась на 10 м. Повторная откачка проводилась насосом с большей производительностью — 10 куб.м./час. Высота водяной колонны снизилась на 20 м.

Подставим перечисленные характеристики в формулу:

У = (10 — 5) / (20 — 10) = 0.5

Удельный дебит оказался равен 0.5 куб.м./час.

Будет интересно: Как обустроить скважину на воду после бурения.

Что такое реальный дебит

Подбирать технику для водоснабжения дома можно на основании упрощенного расчета. Чтобы организовать водоснабжение сложного промышленного объекта, следует определить реальный дебит.

Реальное значение можно определить, учитывая расстояние от устья скважины до верхней точки фильтрационной зоны. Этот показатель можно вычислить по формуле:

Р = (Ф — С) х У

Как расшифровывается формула:

• Р — реальный дебит скважины.
• Ф — фильтрационный уровень.
• С — статический уровень.
• У — удельный показатель.

Для вычисления возьмем характеристики скважины из прошлого примера. Добавим новую цифру: фильтрационный уровень равен 70 м. Подставим указанные числа в формулу:

Р = (70 — 50) х0.5 = 10

Показатель реального дебита составляет 10 куб.м./час. Реальная производительность оказалась меньше, чем продуктивность, рассчитанная по упрощенной формуле.

Почему уменьшается дебит скважины

При эксплуатации скважины ее производительность может снизится. Чаще всего снижение дебита вызвано одной из следующих причин:

1. засорение фильтра илом, песком или глиной;
2. сезонное уменьшение продуктивности;
3. неисправность погружного насоса;
4. исчерпание ресурсов водоносного горизонта;
5. нарушение герметичности обсадной колонны.

Первые 2 причины касаются только песчаных горизонтов. Засоренный фильтр можно прочистить, а насос — отремонтировать или заменить. У песчаных горизонтов насыщенность уменьшается летом, но увеличивается после весеннего половодья и осенних дождей. Если летом жидкости не хватает для водоснабжения участка, следует бурить на глубокий артезианский горизонт.

Наиболее сложным случаем является исчерпание запаса воды на глубине. Обратить этот процесс невозможно. Если ресурсы водоносной породы исчерпались, нужно проводить бурение на более глубокий горизонт.

Сколько времени пройдет до исчерпания ресурса, зависит от интенсивности откачивания и типа водоносного горизонта.

• Песчаные горизонты используются 10-12 лет.
• Артезианские горизонты используются 50 лет.

Проводить бурение заново понадобится и при нарушении герметичности обсадных труб. Бурение является менее сложным и затратным мероприятием, чем замена одного из сегментов колонны и очистка водоносного горизонта.

Как можно увеличить дебит

Производительность новой скважины можно увеличить с помощью прокачки. После прокачивания на глубине создается зона разреженного давления, в которую устремляется вода. Устье скважины закрывается герметичным оголовком, что препятствует снижению давления.

Если снижение дебита связано с заиливанием фильтра, то устранить неисправность можно тремя способами:

• В шахту можно погрузить вибрационный механизм, чтобы разрушить отложения песка или глины вибрацией.
• Применение реагентов, растворяющих донные отложения. После использования реагентов нужно выполнить прокачку, чтобы очистить шахту от загрязнения.
• Разрушить донные отложения можно с помощью продувки шахты сжатым воздухом.

В песчаных скважинах заиливание или запесочивание фильтра происходит постоянно. Бороться с этим явлением помогает правильный подбор фильтров и регулярная прокачка.

Услуги компании «АКВАЛЮКС+»

Заказав бурение в компании «АКВАЛЮКС+», вы получите техпаспорт, где будет указаны основные характеристики источника. Наши инженеры измеряют динамический и статический уровень воды и рассчитывают дебит водоносного горизонта. На основе этих показателей выбирается схема для установки оборудования.

В техническом паспорте указывается:

• местоположение скважины;
• описание грунта на участке;
• глубина водоносного горизонта;
• глубина статического зеркала;
• диаметр и материал обсадной колонны;
• рассчитанное значение дебита.

Мы занимаемся обслуживанием действующих систем. Вы можете обратиться в нашу компанию, если скважина для дома стала давать меньше воды. Инженер проведет диагностику и определит причину снижения дебита. После диагностики может быть проведена очистка фильтра или замена насоса. Если причиной снижения дебита стало исчерпание водоносного горизонта, мы предложим вам проект бурения новой скважины.

Подведем итоги

Расчет дебита помогает определить, сколько воды может давать скважина за ограниченное время. На основе дебита проводится расчет системы водоснабжения дома. Показатель учитывается при выборе насоса и прочей техники. После бурения скважины на участке можно рассчитать дебит по упрощенной формуле. Для промышленных объектов применяются более сложные методики.

Чтобы получить систему с нужной производительностью, следует обратиться в буровую компанию с большим опытом. У специалистов есть карты местности, по которым можно узнать, на какую глубину потребуется бурить. Знание дебита водоносных горизонтов позволяет компаниям давать гарантию на скважины сроком до 10 лет.

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.

Однако, абсолютно точно рассчитать продуктивность источника сложно. Расчет показателей требует времени и спецоборудования. Но, полученного результата будет достаточно для понимания возможностей вашего источника.

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.

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.

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.

Dт = (Hф-Hст)*Dуд, 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.

При бурении источника воды необходимо знать не только глубину водоносного слоя, но и дебит скважины. Этот показатель определяет, какое количество жидкости может выдать источник за единицу времени. То есть сколько воды можно добыть за минуту или час. Сайт «Сантехник Портал» расскажет, как определить дебит скважины, чтобы понимать, сможет ли источник покрывать необходимый ресурс воды.

Зачем знать дебит скважины?

Прежде всего стоит отметить, что расчет объема скважины и ее дебита – это не одно и тоже. Объем – это показатель того, сколько жидкости может уместить источник. А вычисление дебита скважины или колодца – показатель объема жидкости, полученной за 1 час, то есть производительность источника. Измеряется в л/с или м3/ч.

Знать производительность сооружение необходимо, чтобы определить, способна конструкция обеспечить потребность в воде или же дебит нужно повысить.

Расчет дебита скважины производится до того, как компания по бурению выдает паспорт объекта, поскольку характеристики, посчитанные ими, могут отличаться от реального показателя. Рассказываем, как узнать характеристики настоящего дебита воды в колодце.

Расчет производительности скважины

Производительность скважинного водозабора — величина нестабильная, зависящая от множества факторов и параметров, в том числе состояние и ресурс источника, время года, скорость движения грунтовых вод и т.д. Однако приблизительно подсчитать характеристики дебита возможно.

При вычислении производительности учитываются следующие геологические характеристики:

• 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 — определенный объем жидкости, который перегоняется нагнетателем за условную единицу времени.

Для определения данных показателей потребуется такой инвентарь:

• погружной насос;
• шнур или толстая леска с грузом и поплавком;
• мерная емкость;
• рулетка и секундомер.

Внимание! Для точности результатов, до начала замеров не стоит пользоваться скважиной в течение 3-4 часов.

Последовательность действий, как узнать производительность скважины на воду:

1. Определить глубину источника от края оголовка до верхней точки фильтрующего слоя. Если глубина водозаборного ствола неизвестна, опустить в него шнур с грузом на конце до тех пор, пока он не достанет до песчаного дна. Затем вытащить шнур и замерить его длину. Из полученного числа вычесть от 2 до 4 метров на сам фильтр и отстойник.
2. Вычислить статический уровень. Выполняется при отключенном насосе! Подвесить груз и поплавок на леске. Опустить измеритель в скважину, пока леска не провиснет — значит поплавок коснулся воды. Вытащить леску и измерить, сколько ее ушло в скважину.
3. Вычислить динамический уровень. Для этого, откачивая воду, опустить в оголовок леску с привязанным грузом и поплавком, пока леска не ослабнет. Затем вытянуть леску и измерить расстояние от того места, когда леска ослабла до поплавка.
4. Определить динамический уровень при помощи вибрационного насоса. Медленно вытягивать прибор из шахты и слушать, когда он начнет работать в критическом режиме (всухую). В этот момент поставить на шланге метку и вытянуть насос полностью. Измерить расстояние от метки до прибора. Получится расстояние до водного зеркала.
5. Вычислить производительность насоса. Опустить нагнетатель в скважину и оставить его работать в течении одного часа. Затем заполнить насосом мерную емкость, замеряя при этом время по секундомеру. Например, ведро объемом 5 л заполняется за 20 сек. Соответственно через минуту наберется 15 литров, а за час добыча максимально составит 900 литров = 0,9 м³.

После того, как объем перекачиваемой жидкости насосом вычислен, далее расчет производительности водоносного источника происходит по формулам.

Формулы расчета реального и удельного дебита

Расчет дебита скважины происходит по формуле:

V/(Hд — Hст)×L = D, где

V – производительность насоса, м³, объем откачиваемой воды; Hд — динамический уровень, м; Hст – статический уровень, м;  L – высота столба воды, м; D – дебит скважины, м³/ч.

Значения, полученные в результате замеров, вставить в формулу. В формуле продуктивность водяного насоса разделить на разницу динамического и статического уровня. Полученное число умножить на высоту столба воды и в итоге получается значение дебита.

Многие умножают не на расстояние от статического уровня до фильтра, а на общую глубину. Такие расчеты скважины точны только, если источник сконструирован идеально. Если же точка водозабора несовершенна и содержит фильтр, то данные вычисление обладают погрешностью в большую сторону. Это влечет за собой неправильный выбор насосного оборудования и снижение его срока эксплуатации.

Допустим, в результате замеры, получились следующие результаты:

• производительность насоса — 900 литров/час;
• динамический уровень — 20 м;
• статический уровень — 15 м;
• вершина фильтра — находится на глубине 40 м.

Нужно вычислить высоту столба воды: 40-15 = 35 м. Вставить полученные данные в формулу: 0,9 / (20-15) × 35 = 4,5. От этого значения отнять 20% — поправка на суточное изменение дебита.

В результате реальный дебит скважины составит 3,6 м³ в час. Таким же образом можно вычислить и среднесуточную величину.

Увеличение продуктивности насосного оборудования способствует снижению динамического уровня, а значит и к уменьшению фактического дебита. Поэтому при расчетах, замеры динамики нужно делать дважды — при разной интенсивности забора жидкости.

Удельный дебит скважины можно рассчитать 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.

Определение удельного дебита считается как производительность скважины при снижении уровня воды на метр.

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.

Как повысить дебит?

В процессе эксплуатации производительность скважинного водозабора уменьшается. Главная причина снижения дебита – засорение дна. Чтобы повысить производительность до начального показателя, почистить фильтр и шахту сооружения.

Но чистка источника не поможет, если дебит изначально был невысоким.  Причины этому могут быть разные: узкий диаметр эксплуатационной трубы, шахта попала мимо водоносного слоя или он содержит мало влаги.

Как увеличить дебит скважины с минимальными затратами? Самый простой способ — это установка герметичного оголовка.

Атмосферное давление на уровне моря при температуре 0°С показывает 760 мм ртутного столба. Можно рассчитать атмосферное давление для воды зная, что плотность ртути в 13,6 раз выше, плотности воды: 0,76 × 13,6 = 10,336 м.

Если наполнить скважину водой и монтировать на нее герметичный оголовок, то можно убрать атмосферное давление. В результате, если статический уровень был равен 15 м, и убрать атмосферное давление, которое составляет приблизительно 10 метров ртутного столба, то статический уровень поднимется до 5 метров от земли.

Пропорционально статическому уровню, благодаря герметичному оголовку, повысится динамический уровень, а значит увеличится производительность, то есть дебит, водозаборной конструкции.

Но есть и другие способы повысить дебит скважинного колодца – пневмоимпульсная обработка фильтра, использование акустического порохового генератора и другие методики, однако установка герметичного оголовка является самым простым вариантом.

Благодаря консультантам santehnikportal.ru вы знаете, как определить дебит скважины на воду, и как повысить производительность колодца при помощи герметичного оголовка.

Как посчитать дебит скважины?

Дебит скважины – самая важнейшая ее характеристика.
Именно она определяет возможности скважины для обеспечения водоснабжения и
необходимую производительность насоса. 
Дебит скважины определяет компания. Которую ее пробурила и он
вписывается в паспорт на нее (см. статью «Паспорт скважины»). Но в ряде случаев
эта величина неизвестна владельцу скважины. Например, ее пробурили «шабашники»
за небольшие деньги, не удосужившись при этом даже ее прокачать, не говоря уже
об определении ее дебита. Или скважиной долгое время не пользовались, затем ее
реанимировали. И, естественно, новый дебит скважины неизвестен. Более, того,
дебит, определенный бурильщиками (даже если все правильно сделано), верен
ТОЛЬКО именно для этой производительности насоса. И если у владельца скважины
насос имеет другие технические характеристики, для него дебит может быть совсем
другим! Как же корректно измерить эту величину? Для начала поймем, почему дебит скважины на воду зависит от производительности насоса.

Это легко сообразить, если понимать, что максимальный
теоретический дебит скважины зависит от разности давления  в водоносном слое и внутри скважины и площади фильтра. При откачке воды в скважине, естественно, понижается ее динамический
уровень, а значит, возрастает разность указанных давлений, а вслед за ней и
дебит скважины. Так как же правильно определить дебит скважины? Для его более
точного определения необходимо произвести два водозабора из скважины насосами
разной производительности. Покажем, как это делается на конкретном примере.

Итак, у нас имеется скважина, имеющая глубину (до
фильтра) – 50 м. Статический уровень установился на отметке 30 метров. То есть
высота водяного столба составляет 50-30 = 20 м. 

Пусть первый водозабор производится насосом с расходом 2
м³/ч. При этом динамический уровень составил 37 м (для определения
динамического уровня вода должна откачиваться не менее, чем 1 час). Дебит
скважины рассчитывается по формуле:

D = H x V/ (H_д – H_ст), где:

D – дебит скважины, м³/ч;

H – глубина скважины, м;

V – производительность насоса, м³/ч;

H_д – динамический уровень, м

 H_ст – статический уровень, м

Подставив все значения, получим, что в первом случае
дебит скважины равен D₁ = 5,7 м³/ч.

При втором водозаборе используем насос с расходом 4 м³/ч.
При этом динамический уровень составил 41м. В этом случае дебит скважины
составит D₂ = 7,2.м³/ч. 
Тогда удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:

D_уд = (D₂ — D₁)/ (h₂
– h₁), где

D_уд  –
удельный дебит скважины;

h₁ и h₂ – высоты падения уровня воды,
в нашем случае это, соответственно, 7 и 11 метров.

Тогда мы получим, что D_уд = 0,375м³/ч.
Другими словами, при возрастании динамического уровня на 1 м дебит скважины
УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на 0,375м³/ч. Кстати, благодаря этой величине можно
посчитать максимальный дебит скважины, то есть дебит, при котором вода в ней
опустится до фильтра. То есть D_макс = D_уд х h_макс.
В нашем случае D_макс = 0,375 х 50 = 18,75м³/ч.
Максимальная производительность насоса должна быть минимум на 10-15% меньше
дебита. Таким образом, в нашу скважину можно установить насос с
производительностью не больше 16м³/ч.

Зачатую, дебиты скважин не столь велики и при откачивании
достаточно мощным насосом, он полностью выкачивают из них воду. В этом случае
дебит скважины определяется по формуле:

D = (V x T – V_ск)/Т, где

V – производительность насоса, м³/ч;

T – время, за которое вода из скважины будет полностью
выкачана, ч;

V_ск – объем воды в скважине до начала
откачивания, определяется как h x S, где:

h– высота водяного столба (разность между глубиной
скважины до фильтра и статическим уровнем), м;

– площадь поперечного сечения скважины (π х d²/4,
где d – внутренний диаметр обсадной трубы).

Для примера. Пусть у нас имеется скважина глубиной 30
метров. Статический уровень 20 метров. Внутренний диаметр обсадной трубы 79 мм
(3 дюйма). Вода из скважины была откачана за 30 минут (0,5 часа – определяется
разностью времени от начала откачки, до тех пор, пока не сработает защита от
сухого хода или с водой не пойдут воздушные пузыри) насосом с производительностью
2м³/ч.. Тогда D = (2 х 0,5 – 10 х 3,14 х 0,079²/4)/0,5 =
1,9 м³/ч. 

Инструмент для бурения: долото шарошечное 151 диаметр тцв.

Для начала, давайте определимся. Если вас интересует дебет, то вы попали не сюда, вам нужно идти на бухгалтерский сайт. Здесь мы обсуждаем скважины, а к ним имеет отношение только дебит (если, конечно, вы не платите за скважину дебетовой банковской карточкой).

Так что же такое дебит скважины? По простому говоря, дебит скважины или родника, это то количество воды, которое из них вытекает за единицу времени. И если для родника дебит — это постоянная величина (конечно, с учётом сезонной изменчивости), то для скважины дебит зависит не только от её характеристик, но и от высоты подъёма воды, марки насоса и даже положения задвижки. Поэтому когда мы обсуждаем достоинства и недостатки конкретных скважин, правильнее говорить не о её дебите, а о производительности, то есть о величине максимального дебита, который она может обеспечить. Но так уж сложилось, что все хотят узнать про дебит, наверное, потому что слово красивое, французское…

Так от чего же зависит дебит скважины?

Как мы уже сказали, дебит скважины зависит от двух, совершенно разных вещей: характеристик насосного оборудования и от характеристик самой скважины, а точнее от характеристик водоносного горизонта, который эта скважина вскрывает.

Характеристики насоса

У любого скважинного насоса есть две основные характеристики: его номинальная производительность (подача) и высота подъёма воды (напор) при которой насос обеспечивает номинальную производительность. Часто эти цифры входят в маркировку насоса. Так насосы старой, ещё советской конструкции обычно называются как-то типа: ЭЦВ 4-1,5-80. Здесь цифра 4 обозначает диаметр обсадных труб (в дюймах), в которые может устанавливаться насос, 1,5 — номинальная производительность (в кубометрах в час) и 80 — высота подъёма (в метрах). Насосы Grundfos в своей маркировке информируют только о производительности, например насос SP 2A-6 обеспечит вам 2 кубометра воды в час, для того чтобы понять, при каком напоре это произойдёт, нужно смотреть инструкцию к насосу, а 6 — это просто номер модели. Некоторые производители не афишируют характеристики своей продукции, и для того, чтобы узнать какого кота в мешке нам предлагают, нужно лезть в таблицы. Если насосу приходится поднимать воду с глубины большей, чем величина напора, прописанная в паспорте (это крайне не рекомендуется), он выдаст воды меньше, чем его паспортная производительность. Наоборот, если насос с высоким напором будет поднимать воду с небольшой глубины, дебит превысит его номинальную производительность. Зависимость здесь не прямая, в каждой инструкции к насосу напечатан график его напорно-расходной характеристики (зависимости дебита от высоты подъёма).

Когда мы подбираем марку насоса по величине напора, нужно иметь в виду, что речь здесь идёт о той высоте, на которую нужно поднять воду от уровня воды, измеряемого при откачке (от динамического уровня). Глубина скважины тут вообще ни при чём. Например, если на глубине 100 метров мы вскрываем напорный водоносный горизонт, в скважине без откачки устанавливается уровень на глубине 20 метров от поверхности земли (статический уровень) и при откачке он опускается на 5 метров, значит, нам нужно поднять воду на высоту 25 метров. Сам насос при этом может быть установлен на любой глубине (конечно большей, чем 25 метров).

При выборе марки насоса нужно ещё учитывать сопротивление фильтров системы водоподготовки и то давление, которое необходимо создать в системе водопровода. Например, если для работы водоподготовки требуется давление в 2 атмосферы (20 м) и в системе вы хотите иметь давление 3,5 атмосферы (35 метров), то к глубине динамического уровня вам нужно добавить 55 метров. В нашем примере, чтобы дебит скважины соответствовал паспортной характеристике насоса, вам потребуется насос с напором 80 метров (25 + 20 + 35).

Характеристики скважины

Мы уже упомянули некоторые характеристики скважины — статический и динамический уровень. На самом деле статический уровень, это характеристика водоносного горизонта. Он не постоянен и колеблется в некоторых пределах. Неглубокие скважины вскрывают грунтовые водоносные горизонты, в которых статический уровень меняется в разные сезоны года. Амплитуда этих колебаний может быть и 5 и 7 метров. В глубоких водоносных горизонтах сезонных колебаний уровня обычно не бывает, но зато в них намного сильнее проявляется влияние скважин, работающих неподалёку. Одновременное включение нескольких производительных скважин может понизить уровень на несколько метров.

Но нас-то интересует не статический, а динамический уровень! От чего он зависит? Дело в том, что для того, чтобы насос смог откачать воду из скважины, вода должна по водоносному горизонту притечь в скважину. При этом она просачивается через мельчайшие поры и трещины в водоносных породах. Чтобы это происходило, должна существовать разница в давлении воды в водоносном горизонте и в скважине. Эта разница и обеспечивается за счёт понижения уровня воды в скважине. Величина статического уровня характеризует давление воды в водоносном горизонте, а динамического — давление воды в скважине. Разница между ними называется понижением. Понижение уровня зависит от проницаемости водоносных пород и от толщины (специалисты говорят мощности) водоносного горизонта.

Ещё понижение уровня в скважине определяется тем, как хорошо скважина вскрывает водоносный горизонт. Это называется совершенством скважины. Бывает два вида совершенства (или точнее несовершенства) скважины: по степени вскрытия скважиной водоносного горизонта и по характеру вскрытия. Первый вид несовершенства скважины бывает тогда, когда скважина вскрывает горизонт не на его полную мощность. Дело в том, что потокам воды, которые текут по нижней части водоносного горизонта, для того чтобы попасть в скважину, которая вскрывает водоносный горизонт только в его верхней части, приходится пройти дополнительный путь через водоносные породы и преодолеть дополнительное сопротивление. Понижение уровня в несовершенной скважине будет больше, чем в совершенной, поэтому высокопроизводительные скважины обычно бурят на полную мощность водоносного горизонта. Для скважин небольшой производительности это обычно не нужно.

Второй вид несовершенства скважин, несовершенство по характеру вскрытия, вызывается тем, что вокруг скважины образуется небольшой слой пород с проницаемостью меньшей, чем в водоносном горизонте. Особенно часто это бывает в скважинах на песок, когда на сетчатый фильтр оседают глинистые частицы, которые частично перекрывают отверстия в сетке. Гидрогеологи называют это явление кольматацией фильтра или скин-эффектом. Скин-эффект бывает и в скважинах на известняк. При бурении сплошным забоем с прямой промывкой (а это основной способ бурения скважин на известняк) частицы разрушенных пород проникают в водоносные трещины и забивают их. Поэтому скважины после бурения обязательно прокачивают, но вымыть все частицы из трещин обычно не удаётся. Многие скважины увеличивают свою производительность через несколько лет активной эксплуатации.

Специалисты часто используют величину удельного дебита скважины, отношение дебита к понижению уровня при откачке. Это интегральная характеристика, учитывающая и проницаемость водоносного горизонта, и несовершенство скважины. Зная величину удельного дебита и статический уровень в скважине, легко оценить её максимальную производительность.

От чего снижается дебит скважины и что с этим делать?

Давайте рассмотрим основные причины снижения дебита скважины. Первая и самая распространённая из них — неисправность насоса. Решение здесь простое и очевидное — заменить неисправный насос исправным. Намного сложнее будет, если насос исправен, а проблема связана с самой скважиной.

В этом случае динамический уровень понижается до насоса, который вместе с водой начинает засасывать воздух. При этом не только снижается дебит скважины, но и ускоряется износ насоса, работать в таком режиме он не должен! У проблемы может быть две причины. Первая связана со снижением уровня в водоносном горизонте. Это может произойти, если в районе скважины появились новые крупные водозаборы. При этом может существенно снизиться статический уровень на большой территории. Например, в Истринском районе Подмосковья вблизи села Обушково за последние годы уровень в подольско-мячковском водоносном горизонте снизился более чем на 20 метров. Единственный выход здесь — опустить насос глубже, если это позволяет конструкция скважины.

Бывает так, что статический уровень не изменился, а насос начинает засасывать воздух. Значит, увеличилось понижение уровня и причиной этому может быть увеличение несовершенства скважины. В скважинах на песок может закольматироваться фильтр, в этом случае может помочь (но не гарантированно) обработка скважины пневмоимпульсом. Иногда сетка фильтра повреждается, и скважина оказывается засыпанной песком. Здесь может спасти только полная прочистка скважины и установка в неё дополнительной фильтровой колонны, если, конечно, конструкция скважины это позволяет. Но часто, дешевле пробурить новую скважину на песок, чем попытаться восстановить старую.

В скважинах на известняк причины снижения дебита похожи. За счёт осыпания частиц известняка со стенок скважины может уменьшиться её глубина. В этом случае скважину можно прочистить буровой установкой. Дополнительный скин-эффект может возникнуть также за счёт кольматации водоносных пород в прискважинной зоне. Это часто происходит, если скважина долго не прокачивается. Дело в том, что водоносные горизонты бывают неоднородными. В них могут быть несколько водоносных слоёв, разделённых глинами. При этом уровень в них может отличаться, и за счёт этого будет происходить переток воды между слоями через скважину. Вода будет выносить мельчайшие частицы из одного слоя и заносить их в другой. Водоносные трещины в том слое, куда притекает воды будут заполняться и его проницаемость уменьшится. Здесь также может помочь обработка скважины пневмоимпульсом. Ещё в скважинах на известняк эффективно работает другой метод восстановления дебита скважины — солянокислотная обработка.