При залегании водоносных пород на глубине свыше 20 метров целесообразнее устраивать трубчатые колодцы путем бурения с последующим опусканием в пробуренную скважину труб разного диаметра.
Для сооружения трубчатых колодцев (рис. 29) нужны трубы и специальный буровой инструмент. Строительство трубчатых колодцев требует меньших затрат времени и в 5–6 раз дешевле шахтных.
Рис. 29. Устройство трубчатых колодцев:
а — забивной трубчатый колодец; б — удлинительная штанга с воротком; 1 — обратный клапан; 2 — дырчатый фильтр; 3 — всасывающая труба; 4 — ручной поршневой насос; 5 — отмостка; 6 — обсадная труба; 7 — водоносный слой; 8 — удлинительная труба; 9 — муфта; 10 — шпилька; 11 — трос (петли); 12 — вертлюг; 13 — вороток
Для фильтрования воды, поступающей к насосу, применяют фильтры (рис. 30).
Рис. 30. Оборудование для бурения скважины:
а — оборудование для бурения скважины; б — поворотный хомут; 1 — водоносный слой; 2 — шнек; 3 — буровая колонка; 4 — ворот; 5 — тренога; 6 — стяжная шпилька; 7 — блок; 8 — вертлюг; 9 — вороток; 10 — оголовок; 11 — деревянный щит; 12 — башмак зубчатый; 13 — хомут деревянный; 14 — муфта ударная; 15 — стяжная шпилька; 16 — обсадная труба.
Фильтры: в — фильтр с проволочной обмоткой: 1 — труба; 2 — проволочная обмотка; 3 — стальные прутки (опорная проволока); 4 — отверстия; г — фильтр сетчатый: 1 — наконечник; 2 — труба; 3 — сетка; 4 — проволочная обмотка; 5 — отверстия — перфорация; д — фильтр гравийный: 1 — сетка; 2 — гравий
Фильтр устанавливают в водоприемной части скважины. Наибольшей популярностью пользуются:
1. Дырчатый фильтр без сетки — стальная перфорированная труба с круглыми отверстиями (d = 10–20 мм), просверленными в шахматном порядке.
2. Щелевой фильтр — стальная труба с прямоугольными отверстиями, размером 2,6x1,5 мм и больше.
3. Сетчатый фильтр — перфорированная труба с опорной латунной проволокой (d = 2,5–3 мм), сверху закрепляют сетку. Диаметр отверстий в сетке 0,1–0,5 мм;
4. Гравийные фильтры — гравий засыпают в скважину вокруг трубы с фильтром.
Диаметр фильтра должен быть таким, чтобы он мог легко и свободно опускаться в обсадную трубу или скважину.
В основном для водозабора существуют два типа скважин: фильтровые (например, в Московской области глубиной до 35 м — «скважины на песок») и глубокие (до 100 м и более — «скважины на известняк»), которые неверно называют «артезианскими».
Фильтровые (песчаные) скважины бурят на ближайший водоносный горизонт, залегающий в песчаных грунтах. Глубина их составляет обычно 20–30 м. Скважина состоит из обсадной колонны из труб диаметром 127–133 мм и галунного плетения сетчатого фильтра. Дебит таких скважин составляет до 1 м3/час. Бурение на воду производится достаточно быстро — в течение одного-двух рабочих дней. Однако эти скважины имеют тенденцию к заиливанию, и срок эксплуатации таких скважин напрямую зависит и от мощности водоносного горизонта, и от интенсивности ее эксплуатации: чем чаще скважиной пользуются, тем дольше она служит (на практике до 15 лет).
Глубокие («артезианские») скважины (на известняк) (рис. 31) бурят до водоносного слоя, залегающего в известняке на глубинах 20-130 м.
Рис. 31. Схема установки скважинного насоса с автоматикой и графическим расчетом напора:
Нтр — требуемый напор насоса, м; Нтр = Нгр + HL + Нф;
Нгр — гравитационная составляющая — геометрическая высота подъема воды, м;
HL — сумма потерь напора на расчетном участке, м;