Что собой представляет дебит скважины, для чего необходимо знать и как правильно вычислить эту величину?

Что это такое, в чем измеряется?

Простыми словами, дебитом водяной скважины является величина общего объема воды, который способен выдать источник (скважина) за установленное время.

Данная величина не является постоянной, фиксируется после полного бурения скважины и вносится бригадой в технический паспорт. Данную величину можно назвать «плавающей» по причине того, что в техпаспорт она внесена по расчету одного насоса, а в дальнейшем может использоваться насос другой величины.

Например, бригада сделала замер насосом производительностью 7 м3/ч и занесла этот параметр в техпаспорт. Владелец скважины может использовать насос производительностью 5м3/ч, что может считаться постоянным дебитом скважины.

Определение и описание

При расчетах дебита скважины учитываются 2 основные разновидности этого параметра: абсолютно-свободный и удельный дебит. Что означает каждый, рассказывается далее.

Абсолютно свободный

Абсолютно-свободным дебитом водяной скважины является способность идеальной скважины сохранять дебит при давлении более 0,1 МПа. При этом учитывается производительность откачивающего насоса, устойчивость пластов, глубина залегания подземных вод, количество ила и масса воды в пласте.

Удельный

Удельным дебитом является величина объема воды, который способна отдать скважина при условии понижения уровня до 1 м. Иными словами, это свободный, доступный объем воды, который можно откачать из источника, без понижения уровня жидкости в нем.

Реальный дебит же рассчитывается по зоне фильтрации и не включает оставшуюся, но не пригодную воду в скважине.

С какой целью производят замер?

Замер дебита производится с целью определения реального объема воды, который может быть перекачан с использованием насоса с установленной производительностью. Вторая необходимость заключается в выборе насоса нужной производительности, под дебит самой скважины.

Классификация

Дебит водяной скважины главным образом зависит от ее разновидности, самого пласта и особенностей рельефа местности. Существуют следующие, основные разновидности скважин:

1. Абиссинская. Самая простая скважина вертикального типа.

   Представляет собой металлическую трубу, заостренную на конце. Труба вбивается в мягкий грунт до водяного пласта.

   Длина такой скважины может достигать 15 метров. Дебит абиссинских источников не превышает 5 м3/ч.

   Основным недостатком таких источников является сложность бурения на жестких грунтах и небольшой эксплуатационный срок, до 25 лет.

2. Горизонтальная. Представляет собой скважину, которая пробурена по горизонту, относительно водяного пласта. Часто магистраль полностью залегает по пласту, что увеличивает дебит. Производительность такого источника варьируется от 7 до 20 м3/ч. Из недостатков можно отметить сложность бурения и дороговизну.
3. Песчаная. Скважина, пробуренная в песчаных грунтах, с наличием фильтрационного элемента. Глубина источника более 45 м. Дебит такого источника не высокий, всего 2-4 м3/ч. Недостаток заключается в том, что почва нестабильна, часто вода плохого качества.
4. Фонтанная. Скважина с самым высоким дебитом. Пробуривается в низменностях, с учетом скорости воды в пласте и ее направления течения. Спускаясь в низменность, давление источника увеличивается, а глубина залегания снижается. Глубина таких скважин часто не превышает 30 м. Дебит варьируется от 15 до 50 м3/ч.
5. Артезианская или известняковая. Пробуривается в известняковых породах, на глубину от 30 до 150 м. Дебит такой скважины средний, составляет 5-10 м3/ч. Такой источник очень надежный и долговечный, срок службы до 50 лет и более. Также преимуществом является естественная фильтрация и высокое качество воды.

Какой считается нормальным, потенциальным, оптимальным?

Дебит рассчитывается с учетом нужд владельца участка и его насосного оборудования. Так стоит учесть:

1. Нормальный дебит – это объем воды которого достаточно для нужд владельца. В него входит объем воды для бытовых нужд, полива, мытья машины и иных затрат. Если по техпаспорту скважины дебит 5 м3/ч, а общий суточный расход составляет 3 тонны, остаток составляет 2 тонны. Нормальный дебит для нужд в этом случае равен 3 м3/ч.
2. Потенциальный дебит — это объем запаса воды. Например, дебит скважины по техническому паспорту составляет 5 м3/ч, но при использовании такого насоса, удельный дебит не снижается и позволяет использовать насос большей производительности.
3. Оптимальная производительность источника – это объем воды, при котором удельный дебит снижается незначительно, вода поступает без примесей на глубине фильтрации, используется насос меньшей производительности, чем заявлено в техническом паспорте.

При подобных расчетах стоит также учитывать факторы, которые влияют на величину производительности источника.

Какие факторы влияют на показатель?

Дебит может изменяться в течение года как в большую, так и в меньшую сторону. Основные факторы, влияющие на данную величину следующие:

1. Проницаемость пласта. Простыми словами это можно объяснить, как глубину пробоя пласта стволом скважины.

   Если водоносный пласт большого объема и глубины, ствол скважины должен находиться ближе к его центру.

   Это обеспечит высокий дебит, быстрое заполнение использованного объема и высокую чистоту воды.

2. Количество воды в пласте. Чем ее больше, тем выше дебит.
3. Тип почвы. Песчаные почвы имеют низкую пропускную способность по сравнению с известняковыми или каменистыми.
4. Выбранный фильтр. Неправильно подобранный фильтр снижает дебит. При выборе учитывается назначение элемента, его пропускная способность.
5. Площадь фильтрации. Чем она меньше, тем ниже пропускная способность.
6. Площадь или диаметр водозабора. Этот параметр также влияет на площадь фильтрации. Чем больше диаметр ствола скважины, тем быстрее в нее поступает вода и в большем объеме.

Закон Дарси

Французским инженером Анри Дарси была сформулирована зависимость скорости фильтрации воды и газов от влияющего на них давления. Простыми словами, в отношении дебита скважины, закон можно объяснить так: грунт, в зависимости от его фракции и жесткости, по-разному пропускает через себя воду.

Чем тверже грунт, тем пропускная способность ниже. Для дебита этот закон применим, так как после откачки израсходованный объем воды должен восполниться в стволе скважины из пласта. Чем выше пористость этого пласта, тем быстрее восполнится объем, а значит дебит больше.

При этом, давлением, оказываемым на воду, является давление всасывания насоса, который используется для откачки вода.

Как определить самостоятельно?

Знать правила и формулу расчета дебита скважины очень важно. Это поможет рассчитать параметры производительности приобретаемого насоса и совместить дебит с необходимым расходом воды.

Алгоритм и правила расчета

Для расчета дебита скважины применяется одна из основных формул Дюпюи. Выражение выглядит следующим образом:

Формула состоит из следующих значений:

• Q – рассчитываемый дебит;
• S – ровень жидкости в скважине (проектируемый), статическая величина;
• S1 – уровень после откачивания воды, динамическая величина;
• Q1 – реальный дебит после откачки насосным оборудованием, остаточная высота водяного столба.

При расчетах для скважин под конкретный насос, с известной производительностью, используется формула:

Выражение состоит из:

• Q – дебит;
• P – производительность насоса;
• S1 – уровень статический;
• Q1 – уровень динамический;
• V – высота водяного столба.

Как правильно рассчитать дебит скважины для конкретного случая, зная производительность насоса и параметры источника, описано далее.

Примеры

Первый пример расчета:

1. P – 2,3 м3/ч. Производительность насоса.
2. S1 – 20 м.
3. Q1 – 18 м.
4. V – 10 м.
5. Глубина 30 м.

Как рассчитать:

Это значение максимальной характеристики производительности насоса для данной скважины.

Второй пример аналогичен первому:

1. P – 1,5 м3/ч. производительность насоса.
2. S1 – 24 м.
3. Q1 – 22м.
4. V – 10 м.
5. Глубина 40 м.

Как посчитать:

Каковы причины снижения?

Причин снижения дебета скважины несколько. Из основных можно выделить:

1. Заиливание. Происходит при неправильном бурении, низком расположении насоса или в результате долговременной эксплуатации.
2. Истощение пласта. Происходит за счет увеличения потребителей, механическом воздействии на пласт при строительстве.
3. Неправильно подобранный или забитый фильтр.

Методы увеличения

Увеличить дебит источника может быть очень сложно. Все зависит от причины его снижения:

• при заиливании, стоит провести ремонт скважины;
• при истощении, необходимо увеличить глубину ствола, а значит пробурить новый пласт;
• заменить фильтр;
• увеличить диаметр заборного канала.

Для песчаных грунтов часто выполняется повторное бурение, которое снижает расходы на ремонт старого источника.

Способы эксплуатации скважин с малым дебитом

Для скважин с малым дебитом лучше подобрать насос, который имеет низкую производительность.

Выбор делается из расчета 25-50% от дебита скважины. Например, если производительность источника 2 м3/ч, то стоит использовать насос производительностью до 1,5 м3/ч.

Если нет возможности заменить насос, стоит перейти на периодическое использование. Для этого стоит откачивать воду только после восстановления ее уровня в скважине.

Самым лучшим способом является сторонний запас. Вода перекачивается в отдельную емкость и используется из нее с периодическим добором истраченного объема.

Насосы для малодебитных скважин

При выборе скважинного насоса, для малодебитного источника, стоит учесть следующие нюансы:

1. Диаметр устройства должен быть на 3-4 мм меньше диаметра ствола скважины.
2. Максимальная глубина погружения в воду. Стоит также учесть уровень замутнения у дна.
3. Наличие системы защиты от холостого хода и перегрева. При полном обмелении ствола, система отключит насос, не допустив его поломки.
4. Система фильтрации. Необходимо точно знать какой уровень загрязнения в стволе и какой величины фракции ила. Чем они больше, тем более совершеннее должен быть фильтр грубой очистки.
5. Ступени всасывания. Для малого дебета стоит подобрать одноступенчатые модели.

Далее описание самых популярных моделей:

Вихрь СН 90 В

Маломощный скважинный насос с максимальной производительностью 1,5 м3/ч. Подойдет для скважин с дебетом от 1,2 до 3 м3. Имеет защиту от холостого хода, напор струи 90 м.

Производится из нержавеющей стали с высокой степенью защиты от коррозии. Может использоваться в качестве основного насоса, для бытовых или технических нужд. Примерная стоимость 7 500 рублей.

BELAMOS TF3-150

Модель погружного, центробежного типа. Обладает производительностью до 2,7 м3/ч. Производится из нержавеющей стали, детали, соприкасающиеся с водой, из качественного и долговечного полимера.

Способен доставлять воду на расстояние до 150 м, с глубины до 30 м. Предназначен для перекачивания только чистой воды. Примерная стоимость 43 000 руб.

UNIPUMP ECO VINT 2

Погружной центробежный насос в корпусе из нержавеющей стали с вращающимися колесами из качественного полимера. Способен перекачивать до 2 м3/ч, на расстояние до 90 м.

Оснащается системой защиты от перегрева и холостого хода. Работает только с чистой водой. При использовании фильтра грубой очистки теряет до 5% мощности. Примерная цена 10 500 руб.

Видео по теме статьи

Как определить статический и динамический уровень воды в скважине, подскажет видео:

Заключение

Расчет дебита скважины поможет владельцу загородного участка точно определить количество доступной воды и строить на этих расчетах данные о системах полива, расходе воды для бытовых нужд, с точным количеством оконечных потребителей.

Такой расчет также поможет выбрать наиболее эффективный погружной насос, который сможет работать без перебоев и вреда для скважины.