Принципы работы абиссинского колодца
Абиссинский колодец это упрощенный вариант скважины, позволяющий получать воду из залегающего сверху первого или второго водоносного горизонта. Конструкция его предельно проста. Представляет собой колонну соединенных между собой газоводопроводных стальных труб с примитивным фильтром и металлическим наконечником внизу.
Тонкий ствол выработки внешне напоминает древнейшее приспособление для шитья. Отсюда второе название: скважина игла.
Грамотно устроенный абиссинский колодец обеспечит водоснабжение приусадебного участка не хуже шахтного и не уступит ему в долговечности
Классический метод погружения абиссинского колодца в землю производится банальным забиванием – самым простым способом, активно применяемым в среде самостоятельных мастеров. Забивают до тех пор, пока нижняя труба с наконечником не вскроет водоносный слой.
Иногда колонну частично заглубляют посредством шнекового бурения, но аренда ручной или механической буровой установки существенно увеличивает бюджет работ.
Абиссинская скважина была изобретена и опробована на деле в период войны между колониальной Англией и Эфиопией в 1867-68 годах. Предложенная американским инженером Нортоном конструкция неутомимо обеспечивала английские войска водой во время их передвижений по пустыне.
Галерея изображений
Фото из
Абиссинский колодец — наиболее экономный метод добычи грунтовой воды
Так как глубина скважины-иглы стандартно не превышает 10 — 12 м, для откачки воды подойдет недорогой поверхностный насос
Дебит скважины-иглы равен дебиту обычного трубчатого колодца
Устроить скважину-иглу можно в любом, чаще всего недоступном для бурения обычной скважины месте, к примеру, в подвале дома
Устройство скважины-иглы отнимет минимум средств
Откачку воды ведут поверхностными насосами
Дебит абиссинской скважины не отличается от стандартной
Бурение абиссинской скважины в подвале
Устройство для извлечения живительной жидкости из подземных слоев грунта оперативно устанавливалось, демонтировалось и вновь использовалось на следующем привале.
Такие приоритеты как мобильность, дешевизна и простота сооружения были по достоинству оценены военными, привлекали путешественников и исследователей.
Плюсы устройства скважины иглы своими руками заключаются в простоте и минимальных сроках сооружения, легком демонтаже и бюджетной стоимости
В России с замечательным изобретением познакомились спустя год по завершении английского похода. Приспособление для подъема воды с небольшой глубины было описано К. И. Маслянниковым в книге, посвященной бытовавшим в то время эффективным буровым снарядам.
Из устроенных в районе Царского Села пяти абиссинских скважин, две оказались вполне пригодными для получения свежей воды. Три не смогли достичь водоносного пласта из-за известняка, близко залегающего к дневной поверхности.
Успешные абиссинские колодцы давали в минуту по ведру. Поначалу шла мутная жижа, которая после получасовой прокачки становилась достаточно прозрачной и чистой.
Скважиной-иглой вскрываются только первые от земной поверхности водоносные горизонты, поэтому для питьевых целей полученная вода использоваться не может. Она подходит для полива, уборки территории и схожих хозяйственных нужд.
При желании и внушительном дебите выработки для очистки воды можно установить систему грубых и тонких фильтров, задерживающих механические включения и химические примеси.
Веский недостаток абиссинского колодца – незначительная глубина забора воды, связанная с применением поверхностных насосов, однако это самый удобный источник временного пользования
Достоинства и недостатки абиссинских колодцев (скважин)
Достоинства
Низкая цена
Средняя цена абиссинского колодца под ключ в Москве и регионах с аналогичными климатом/почвами составляет порядка 500 долларов США. При большой глубине и проблемном грунте стоимость увеличивается до 700…800 долларов США. Кроме того, придется купить насос и другое оборудование – еще 200…300 долларов. Это означает, что весь колодец будет стоить от 700 до 1200 долларов США.
Если вы будете пробивать абиссинский колодец своими руками, вам придется платить только за оборудование. Оно обойдется примерно в 250…400 долларов. Правда, следует отметить, что это тяжелый физический труд.
Обычный колодец обойдется дороже. За рытье придется заплатить не менее, а чаще заметно больше 800 долларов. Цены на бетонные кольца могут быть очень разными, но в любом случае это недешево. Кроме того, придется потратить деньги на устройство надземной части и водозаборное устройство (т.н. двойной шатер – он располагается в самом низу колодца).
При самостоятельном выкапывании обычного колодца затрат на рытье не будет, но это займет очень много времени и потребует изрядных физических сил.
Простота и скорость создания
Глубина залегания водоносного горизонта в средней полосе России составляет от 2 до 18 метров (последнее крайне редко). Бурения на такую глубину не требует специального инструмента и навыков. Вы можете обойтись без буровых вышек, приводов и даже забивания шурфа под проходку. Это работа для двух взрослых физически крепких мужчин. Они справятся с ней примерно за один рабочий день, а иногда и быстрее.
Самая большая сложность, с которой можно столкнуться при бурении абиссинской скважины своими руками – это застревание бура. В этом случае его извлекают при помощи автомобильного домкрата.
Самостоятельное рытье обычного колодца – гораздо более сложная работа. Вам придется извлечь и поднять до 20 кубометров грунта. Работать в колодце вдвое не получится – слишком мало места. Кроме того, края будут все время осыпаться. А еще вам понадобятся лестницы и тросы. И да — это довольно опасная работа.
Чистая вода
Правильно забитая скважина позволяет исключить попадание потенциально грязных талых и дождевых вод. Вода из песчаного горизонта, как правило, отличается редкой чистотой. По качеству она сравнима с артезианской.
К слову, нет никакой необходимости в создании скважины на улице. Вы вполне можете сделать абиссинской колодец в подвале дома. Это исключает замерзание скважины.
В отличие от абиссинского колодца, обычный может загрязняться. Загерметизировать стыки между бетонными кольцами – та еще задача. Если же вы используете на участке и колодец, и септик из бетонных колец, паводок, может доставить вам много неприятных сюрпризов.
Срок службы
Абиссинский колодец дает воду да тех пор, пока горизонта остается водоносным. 30…40 лет – вообще не проблема для скважины, а некоторые колодцы в Эфиопии дают воду со времен уже упоминавшейся мной военной абиссинской операции.
Никаких разрешений
Закон «О недрах» пока еще разрешает бурение скважин на воду до первого водоносного пласта без каких-либо согласований и налогов. Единственное условие – скважина должна располагаться на участке ее создателя и пользователя.
В других странах запрета на создание абиссинских колодец тоже нет, но законами может быть предусмотрен налог за использование природных ресурсов. Если вы живете не в России, рекомендуем проконсультироваться с юристом.
Недостатки абиссинских колодцев
Высокие требования к водоносному горизонту
Абиссинский колодец хорошо работает только в водоносном горизонте из крупного песка либо в коренной породе. Так называемый плывун (насыщенный водой, легко разжижающийся в месте при механическом воздействии грунт) делает эксплуатацию абиссинской скважины практически невозможной.
Ограничение по глубине
Самовсасывающие насосы обычно работают на скважинах глубиной не больше 7, редко 10 метров. Если водоносный горизонт находится на большей глубине, необходимо использовать погружной насос.
Заиливание
Недостаточно интенсивное использование скважины приводит к ее заиливанию. Заиливание можно устранить при помощи желонки или другим способом. Подробнее об очистке скважин.
Чем хороша абиссинская скважина?
Список достоинств любого абиссинского колодца обширен:
- Дешевизна. Действительно, цена такой скважины «под ключ» никак не окажется дороже 25 000 рублей. В среднем обустройство выйдет в 14 000-15 000 тысяч. Плюс еще тысяч 5-9 уйдет на приобретение и установку соответствующего оборудования. Если сравнивать со стоимостью шахтного колодца, то там только рытье встанет в 35-40 тысяч рублей. И чтобы обустроить двойной шатер (если, конечно, заботиться о качестве добываемой воды), придется потратить еще столько же.
Важно
Двойной шатер — это не навершие над колодцем, как кому-то может показаться. «Двойным шатром» специалисты называют тип водозаборного устройства, оборудованный на самом дне шахтного колодца.
- Скорость проходки. Для проходки абиссинской скважины не потребуется строить буровую вышку. Ей даже тренога не потребуется. Ведь в России глубина залегания водоносных пластов в земле колеблется от 2-х до 15-ти метров. Можно обойтись ударно-канатным бурением и добраться до питьевой воды буквально за несколько часов, если работать вдвоем. Если же в процессе бур застревает или скважина оказывается пустой, извлечь оборудование будет совсем несложно. Это делается с помощью автомобильного домкрата, упертого в подбабок. И все переносится в следующий квадрат для новой попытки, с учетом корректирующих поправок «на воду».
- Экологичность. Поскольку у абиссинской скважины нет обсадной трубы, это исключает проникновение в водосбор верховодок, то есть паводковых и талых потоков. Вот и выходит, что даже в окрестностях какого-нибудь мегаполиса вполне реально получить с помощью такого колодца практически артезианскую воду по качеству.
- Санитария. По вышеописанным причинам абиссинскую скважину можно считать почти идеальной и с точки зрения санитарии. Такой колодец можно забить хоть из подвала дома — вода все равно останется чистой и пригодной для питья и хозяйственного использования. А в таких условиях и приямок делать не придется, ведь скважина в подвале зимой так и так не замерзнет.
- Долговечность. Чтобы судить о продолжительности эксплуатации абиссинских скважин, достаточно упомянуть тот факт, что те самые колодцы англичан в Эфиопии исправно функционируют и по сей день. И не требуют какого-то особенного ухода. По факту абиссинский колодец будет давать воду до тех пор, пока она остается в его водоносном пласте.
- И самое главное. Для того, чтобы оформить абиссинскую скважину, не потребуется абсолютно никаких разрешительных документов. Не нужно покупать лицензий и регистрировать колодец в инстанциях. Не надо делать абсолютно ничего, кроме того, что пробить и пользоваться. Закон Российской Федерации на этот счет дает совершенно четкие разъяснения: граждане страны на своих земельных участках имеют право добывать любые полезные ископаемые с глубины, которая не превышает 5 метров, а также проходить скважины на воду до первого водоносного пласта. То есть такие скважины не должны быть артезианскими, а больше никаких запрещающих распоряжений на этот счет не имеется.
Важно
Законодательно абиссинские скважины пока можно бурить без официальных разрешений и регистраций, а также без уплаты налога. Но только на территории РФ. В большинстве бывших стран Советского Союза разрешений на это тоже не потребуется, но там в налоговых кодексах прописаны налоги на полезные ископаемые. Это нужно иметь в виду и проверять, прежде чем что-то добывать, в том числе воду.
Устройство абиссинского колодца
Технически абиссинский колодец — это труба с просветом 25–40 мм, которой грунт проколот на глубину первого водоносного горизонта, поэтому его также называют скважиной-иглой. В нижней части находится игольчатый фильтр, так называемое копьё. Оно предотвращает заиливание трубы и облегчает ее забивание при монтаже.
1 — водоносный слой песка; 2 — глина; 3 — фильтр; 4 — сгонная муфта; 5 — труба; 6 — самовсасывающий насос
Вода в абиссинский колодец поступает из залежей песка и мелкого гравия, что расположены прямо под суглинком. Для добычи воды из скважины используют самовсасывающий насос.
Как сделать установку для бурения абиссинского колодца своими руками
Самодельная установка для бурения абиссинского колодца вручнуюВыше упоминалось, что скважину можно забивать или бурить, какой из методов лучше, трудно сказать, все зависит от грунта, места и возможностей. Если специализированного оборудования для бурения скважины нет, а нанимать бригаду не хочется, то можно самостоятельно построить бурильную вышку – забивной станок.
Рассмотрим, как делается самодельная установка для бурения скважины игла
В результате получится бурильная установка как на фото
Два уголка длиной 2,5-2,7 м. свариваются углом с длиной основания 110-130 см. Делаем 2 таких детали. В верхней точке нужно предусмотреть место для крепления блока для подвешивания бабки. В качестве основания (платформы) можно использовать брус или шпалы. Конструкция устанавливается и фиксируется, чтобы во время работы установка не двигалась.
На блок подвешиваем бабку весом 30-40 кг. Внутренний канал бабки должен быть достаточной длины, желательно 60 см. Если будет короче, бабка может слетать со ствола, плюс, снижается сила удара (малая амплитуда). Наличие ручек на бабке позволит в определенные моменты помогать руками при забивании (в особо твердых слоях почвы один человек поднимает бабку натягивая веревку, а второй держа за ручки как бы ускоряет её ход вниз).
Бабка (болванка, забивная баба) для абиссинского колодца — бурение ручной установкойМагистраль для забивания скважины делаем из секций (труб) длиной полтора метра (таких секций должно быть 6-8, зависит от глубины водоносного слоя, предположительное расположение которого определяем заранее – узнаем у соседей, проверяем медной рамкой), плюс одну на запас.
Секции можно делать из нержавеющей трубы (дорого) или из черной стальной бесшовной трубы (доступно). Не стоит использовать оцинкованную трубу, она мягче.
Соединение секций выполняется посредством муфт (только сталь, чугун хрупкий). Тут главное правильно сделать резьбу муфты, которая должна на полвитка-виток оставаться снаружи. В процессе забивания, удар должен приходиться в торец трубы, а ни в коем случае не по резьбе, иначе не получится накрутить следующую секцию.
Игла для абиссинского колодца — забивка ручной установкойКонус (наконечник, игла) должна быть изготовлена из прочной стали. Существует несколько способов устройства клина: круглая форма вытачивается на токарном станке, но многие советуют делать граненный. Также делают из уголка в виде четырехгранника. Главное, чтобы копьеобразный наконечник был больше в диаметре чем сама труба.
Технология забивки скважины самодельной буровой установкой
Технология забивки скважины самодельной буровой установкойВ первоначально пробуренное отверстие (сделанное ручным буром) вставляем фильтрующую трубу. Забивая первую секцию следим, чтобы она была строго вертикально относительно уровня земли. Вынутый грунт тщательно утрамбовываем.
На отцентрованный ствол (трубу) одеваем бабку, принцип забивания прост – натягиваем веревку, конец которой привязан к бабке, резко отпускаем, ударная сила забивает ствол бабкой в землю.
На забитую секцию, накручиваем муфту и следующую секцию. Так как слои грунта могут отличаться по своему составу (глина, песок), то естественно, скорость заглубления также будет варьироваться, поэтому не пугаемся, если в одном месте идет быстро, в другом туго.
Перед установкой последней секции, где по идее должна быть вода, засаженную трубу заполняем водой. В процессе, т.е. для смягчения хода можно заливать из ведра с лейкой, а для проверки – обязательно под давлением. Для этого нужно подключить электрический самовсасывающий насос.
Следует понимать, что промывка сетки (фильтра иглы) под давлением – важный этап. Труба в процессе бурения проходит разные слои, и сетка фильтра забивается породой, грунтом и глиной, поэтому достигнув водоносного слоя, вода может просто не проникать в трубу. Если подавать воду под давлением, и она не возвращается обратно фонтаном, значит цель достигнута – вы в песке. Заливаем в трубу воду из лейки – уходит, значит всё правильно сделано.
Остается сделать стяжку вокруг трубы, подключить насос и качать воду.
Заключение
Из статьи видно, что технология устройства абиссинского колодца не представляет собой особых сложностей. Все материалы, инструмент и оборудование, необходимые для его полноценного функционирования вполне доступны и не дороги. Таким образом, потратив всего один день на бурение, вы получаете полную независимость от центрального водоснабжения на длительный срок.
Скважина из Эфиопии – начинаем строительство
Колодец-игла – это буровая колонна, которую заглубляют в грунт по технологии ударного бурения без применения обсадной трубы. Подобная методика в профессиональном бурении практически никогда не используется. А вот для создания дачной точки водозабора своими руками она подходит идеально.
Суть работ при этом заключается в следующем. Вам нужно пробить землю с помощью труб сечением порядка 1–1,5 дюймов на глубину расположения слоя воды. Чтобы добиться этого, следует присоединить тонкий наконечник к торцу трубного изделия. Именно за счет такого простого приспособления и создается колодец-игла.
Тонкий наконечник, присоединенный к трубе
Для обустройства абиссинской скважины вам понадобится набор разных труб (необязательно приобретать новые изделия, вполне подойдут и уже использованные ранее), агрегат для сварки, кувалда, садовый бур, нержавеющая галунная сетка, проволока сечением примерно 0,25 мм, молоток, хомуты, дрель, болгарка, насос, функционирующий по принципу создания вакуума, специальные муфты.
Своими руками колодец делаете по приведенному далее алгоритму. Сначала берете обычный садовый бур и при помощи полудюймовых труб длиной 1–2 м наращиваете его. Объясним, что подразумевается под этой операцией. Вам необходимо при помощи болтов и муфт, изготовленных из труб сечением 3/4 дюйма, создать специальную конструкцию. А затем присоединить ее к буру.
Сооружение из труб должно получиться максимально герметичным. Если не соблюдать этой рекомендации, конструкция не сможет выполнить своей задачи. Требуемой герметичности мест соединения труб добиваются их уплотнением при помощи краски (масляной), силиконовых составов, сантехнического льна.
На конец самодельной конструкции устанавливаете специальный фильтр в виде иглы. Он делает добываемую воду чистой, предохраняет скважину от заиливания и помогает буру пробивать грунт. Фильтр желательно делать из отрезков труб, которые применялись для создания конструкции. Тогда между ее элементами не возникнет реакции электрохимической коррозии.
В следующем разделе мы подробно рассказываем о том, как сделать фильтр для абиссинской скважины. Внимательно изучите его.
Технология создания скважины
Абиссинский колодец обустраивают двумя способами: забивкой или бурением скважины. Для осуществления первого метода применяют так называемую забивную бабу, а в процессе работы в трубу периодически льют воду. В тот момент, когда вода резко уйдёт в грунт, трубу вкапывают ещё на 50 см, а затем монтируют насос. Забивной способ хорош в том случае, когда вы создаёте колодец самостоятельно, но метод этот не лишён недостатков. Во-первых, если на пути трубы попадётся валун, игла может полностью испортиться. Во-вторых, при забивании колодца можно пропустить водоносный слой.
Второй способ, предполагающий бурение скважины, требует помощи мастеров и привлечения специального оборудования, зато при осуществлении этого метода вы гарантировано найдёте воду в колодце.
Забивать скважину-иглу можно несколькими способами:
- При помощи скользящей бабки и подбабка – специальной детали, которая плотно охватывает трубу и не соскальзывает вниз. В процессе забивания иглы рабочий поднимает бабку и с силой опускает её вниз, на подбабок. Деталь постепенно перемещают вверх по трубе и работают таким же способом до тех пор, пока не будет найден водоносный слой.
- Второй метод создания абиссинского колодца – забивка торцевой бабкой с заглушкой. В подобном случае удар приходится на верхнюю часть трубы, заглушка же устанавливается на торце для того, чтобы обезопасить резьбу от повреждения. Этот способ хорош тем, что позволяет использовать максимальную силу удара.
- Забивать скважину можно и при помощи штанги. В этом случае нет опасности согнуть трубу, а сам процесс происходит легче и быстрее. Забивную штангу можно сделать из шестигранника или круглого прута. Отдельные части прутков скручивают между собой с помощью резьбового соединения. Чтобы после окончания работы штангу можно было извлечь из земли, длина её должна быть большей, чем глубина залегания водоносного слоя.
Бурение
Этот способ используется часто для прохождения грунта до плывуна, как называют насыщенный водой песчаный слой, который из-за своей рыхлости может осыпаться сразу после продвижения в нем бура. Чтобы избежать этого, бурение скважины совмещают с погружением обсадной трубы.
Буры для производства абассинской скважины иглы можно сварить в домашней мастерской. Оптимально использовать две модификации:
- рамочный бур, представляющий собой П-образную конструкцию, и использующийся для прохождения плотного глинистого слоя,
- рамочный бур с цилиндром, который установлен внутри рамки и служит для сбора и последующей эвакуации грунта из канала.
Технология бурения достаточно проста – прохождение слоев грунта осуществляется последовательно, с постепенным наращиванием рабочей части штангами. На этапе бурения буром с цилиндром лучше использовать лебедку (покупную или собранную самостоятельно из стартера и троса, оснащенных ограничительными шайбами и установленных на подставку). Такое приспособление позволит легко извлекать из канала бур, штанги и скопившийся в цилиндре грунт, которые в сумме дают немалый вес.
Забивка бабкой с подбабком
Подбабком называют конусообразный элемент, закрепленный на штанге с помощью упорной шайбы. Несложная конструкция позволяет достичь максимальной эффективности.
Скользящая по штанге бабка, падая после подъема, отдает подбабку энергию, благодаря чему штанга входит в грунт. Для того чтобы избежать разрушений, конус подбабка должен быть изготовлен из более прочного материала, чем бабка. Упорная шайба не дает конусу слететь со штанги даже при очень сильных ударах. Напротив, в это время он «садится» еще прочнее.
Забивка бабкой с заглушкой
Для реализации этого способа используют не скользящую по штанге, а торцевую бабку. Для защиты резьбы штанги в верхней части устанавливается заглушка. Рекомендуется использовать бабки от 30 кг и более.
Забивка штангой
Оборудование для забивки штангой – шестигранные пруты, диаметр которых позволяет поместить их в колонну. Каждый из них снабжается резьбой для наращивания длины (внутренней с одной стороны и наружной с другой). Для надежности крепления длина участков с резьбой должна быть не менее 2 см. Процесс забивания обсадной трубы, погруженной в пробуренную скважину, заключается в бросании прута в полость штанги.
Обслуживание скважины
Абиссинские скважины достаточно долговечные. При надлежащем уходе и обслуживании они способны прослужить не менее 30, а то и все 50 лет. Для этого следует пользоваться скважиной регулярно, не прекращая качать из неё воду на срок, дольше двух месяцев. В этом случае водяная линза вокруг перфорированной трубы будет сохранять свою чистоту, не замутняясь и не заиливаясь.
Если же вы используете абиссинский колодец только во время дачного сезона, насосное оборудование на зиму нужно будет законсервировать. Весной же придётся прокачивать скважину по-новому, как и в момент первого запуска.
