Колодец — своими руками

Подземные, или грунтовые, воды образуются преимущественно в результате проникновения в землю атмосферных осадков и воды из открытых водоёмов – рек, озёр, прудов.
Различные породы в земной коре пролегают пластами. Из-за наличия или отсутствия в породе пустот она может быть водопроницаемой или нет. Если порода при вскрытии пласта шахтой способна отдавать воду, то её называют водоносной.
По гидравлическим свойствам подземные воды могут быть безнапорными (грунтовыми) и напорными (артезианскими).
Безнапорные воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом или слабопроницаемом слое. Давление на неё равно атмосферному и в этом случае в скважинах и колодцах, вскрывающих воду, её уровень устанавливается на глубине, соответствующей уровню воды в водоносном пласте (Рис.1). Напорные воды залегают в водоносном пласте, зажатом между двумя водонепроницаемыми пластами (подстилающим и кровлей) и при вскрытии его шахтой поднимается в ней выше отметки вскрытия. Иногда вода напором выбрасывается из шахты в виде фонтана. Именно такой фонтанирующий колодец впервые в Европе был пройден в 1126 г. В Южной Франции в провинции Артуа (латинское название – Artesium). Отсюда и название напорных вод – артезианские.

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 просачиваться через грунт и очиститься от загрязнений.

Перед тем как приступить к строительству колодца, необходимо провести простейшие изыскания, то есть определить в предполагаемом месте наличие подземных вод. Когда рядом есть аналогичные сооружения или открытые водоёмы дело облегчается, по ним довольно точно можно определить глубину залегания подземных вод.

Место для колодца надо выбирать не ближе чем 20-25 м от источников загрязнения: помойных ям, уборных, бань, кладбищ, скотных дворов. Не следует устраивать колодцы на склонах балок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать (забирать) грунтовые воды.

И, наконец, надо решить какой колодец строить – шахтный или трубчатый (скважина)? Важно, однако, заметить, что приток воды в колодец (дебет) в большинстве случаев мало зависит от размеров поперечного сечения колодца. Поэтому заманчиво сделать вместо шахты скважину диаметром 50-300 мм и сократить при этом во много раз количество извлекаемого грунта. Сделанные правильно, они имеют одинаковый срок службы, но требуют разных подготовительных работ, изготовления подъёмных механизмов, приспособлений, инструмента. Окончательное решение принимается, индивидуально сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать можно одно: чем глубже вода, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что вышележащие породы не содержат много камней.

В конструкции шахтного колодца (рис. 2) различают следующие элементы: оголовок; ствол – участок от низа оголовка до статического уровня воды (то есть уровня при отсутствии откачки воды); водоприёмную часть.

Надо так же подумать и о способе подъёма воды из колодца. Если из шахтного колодца воду можно поднимать не только насосом, но и ведром на верёвке, то из трубчатого колодца (скважины) только насосом.

Существуют три вида шахтных колодцев: несовершенный, или неполный; совершенный, или полный; совершенный с подствольником (зумпфом).
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 стены. Зумпф в совершенном колодце – это дополнительный резервуар, выполняемый в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды. Кроме зумпфа, запас воды в колодце может быть увеличен в результате расширения его подводной части в виде шатра (рис. 3). При высоте водоносного пласта до 2-3 м устраивают зумпфы, а при большей высоте – шатры.

Выбирая устройство водоприёмной 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 м 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.

Попе6речные 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 даёт возрастание дебита лишь в 1,5 раза. Исключение составляет только тот крайне редкий случай, когда колодец питают восходящие ключи.

Водоприёмную часть несовершенного колодца чаще всего делают с донным фильтром из трёх слоёв щебня или гравия с зёрнами различной крупности: толщина нижнего слоя, находящегося в контакте с водоносной породой, — 0,1 м, двух остальных – по 0,15м. Зёрна каждого верхнего слоя фильтра должны быть в 6-8 раз крупнее зёрен нижнего.
Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями или просверленными отверстиями. Фильтр из щебня или гравия в этом случае насыпают сверху на 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 грязной воды с поверхности земли.

Крепление шахты колодца делают из дерева, бетона, железобетона, кирпича и естественного камня. Выполнять крепление можно тремя способами: возведением крепления со дна готовой шахты (при опасности обвалов грунта эту работу необходимо производить только с временными креплением стенок шахты), наращиванием крепления сверху (опускное крепление), наращиванием снизу.