W przypadku autonomicznego zaopatrzenia w wodę w prywatnym domu zwykle wybiera się studnię. Jakość otrzymywanego z niego płynu jest znacznie lepsza niż w przypadku pobierania z otwartego zbiornika lub studni. Podczas tworzenia i eksploatacji konstrukcji hydraulicznej ważne jest kontrolowanie statycznego i dynamicznego poziomu wody w studni.
Koncepcje poziomów statycznych i dynamicznych
Wskaźnik statyczny jest równy odległości od powierzchni ziemi do poziomu, na którym lustro wody znajduje się w głębokiej studni w stanie spoczynku, to znaczy, gdy urządzenie ciśnieniowe nie działa. Znajomość tego wskaźnika umożliwia oszacowanie zasobu źródeł podziemnych. Na charakterystykę wpływa wartość ciśnienia wewnątrz formacji, a nie przekrój kopalni artezyjskiej struktury hydrotechnicznej czy jej głębokość.
Ta wartość nie jest stała, zależy od następujących czynników:
- obfitość opadów;
- liczba odbiorców wody,
- intensywne pompowanie wody.
Pomiar wykonywany jest nie później niż godzinę po ustąpieniu zakłóceń w studni, np. po wyłączeniu pompy. Nie wykonuj też pomiarów po intensywnych opadach, aby nie uzyskać błędnych informacji. W ujęciach powierzchniowych i piaszczystych wskaźnik zwykle pokrywa się z poziomem wód gruntowych.
Poziom dynamiczny zależy od charakterystyki statycznej, za pomocą której określana jest głębokość zanurzenia pompy wiertniczej. Mierzy się go przy włączonym urządzeniu ciśnieniowym od powierzchni ziemi do powierzchni wody. Aby zapobiec pracy zespołu pompującego na sucho, należy go zainstalować poniżej określonego znaku z niewielkim marginesem.
Dla każdej pompy wskaźnik dynamiczny jest inny, zależy to od wydajności pompy. Na wartość ma również wpływ przekrój rur osłonowych. Im jest większy, tym wolniej poziom będzie się zmniejszał.
Urządzenie pompujące w stosunku do dna kopalni musi znajdować się w odległości co najmniej jednego metra. Minimalny poziom dynamiczny dla poboru wody i pompy z drugiego pompowania będzie sumą tej wartości i wysokości urządzenia. Gdy odległość od urządzenia pompującego do dna jest mniejsza niż pół metra, urządzenie będzie wyłapywać muł i piasek osadowy, co wpłynie na jego żywotność i czystość wody. Słup cieczy nad urządzeniem ciśnieniowym powinien również wynosić co najmniej pół metra, aby zmniejszyć ryzyko suchobiegu.
Przy pomiarach należy pamiętać, że w okresie intensywnego poboru wody słup wody w odwiercie opada. Jednocześnie ciecz z warstwy wodonośnej dostaje się do instalacji hydraulicznej. Aby wartości były prawidłowe, przed pomiarem należy odczekać około godziny przy uruchomionym sprzęcie pompującym.
Słup wody i szybkość przepływu studni
Im mniejsza różnica między znakami poziomu w procesie pompowania, tym większe natężenie przepływu przy użyciu urządzeń ciśnieniowych.
Znając dane dotyczące poziomów i wydajności urządzenia ciśnieniowego, nie jest trudno obliczyć natężenie przepływu.Jeśli weźmiemy pod uwagę przykład, to pompa zdolna do podnoszenia sześcianu cieczy na godzinę daje różnicę międzypoziomową wynoszącą pięć metrów. Jeśli słup wody ma nieco więcej niż 15 metrów, rzeczywiste natężenie przepływu wyniesie trzy metry sześcienne na godzinę lub 200 litrów na metr. Ponieważ nie zaleca się zmniejszania poziomu dynamicznego o mniej niż dwie trzecie całkowitej wysokości słupa wody, operacyjne natężenie przepływu wyniesie około dwóch metrów sześciennych na godzinę.
Jeśli płyn nie jest wypompowywany, wartość obciążenia będzie zawsze równa zero. Wynika to z faktu, że głowica odwiertu w odwiercie jest równa ciśnieniu formacji. Gdy te warunki zostaną osiągnięte, przepływ cieczy do kopalni ustaje.
Aby kontrolować wysokość słupa wody w źródle poboru wody i wyłączyć silnik elektryczny urządzenia ciśnieniowego, jeśli wskaźnik spadnie do poziomu krytycznego, zaleca się zainstalowanie czujnika poziomu wody, co pozwoli uniknąć pracy na sucho.
Jak określić poziom wody w studni?
Pierwsze pomiary wykonywane są po ułożeniu konstrukcji hydrotechnicznej i zamontowaniu urządzeń ciśnieniowych. Ale następnie wykonuje się dodatkowe pomiary w celu kontrolowania szybkości przepływu w studni. Zaleca się sprawdzanie wskaźników poziomu przy wzmożonym poborze wody oraz przy braku opadów przez co najmniej kilka dni, gdy poziom cieczy w instalacji studni jest minimalny. Jest to obchodzone zwykle w sezonie letnim, kiedy na nawadnianie nasadzeń zużywa się dużo wody.
Odkrywają wskaźniki poziomu na różne sposoby, w zależności od urządzenia pomiarowego zwanego wskaźnikiem poziomu lub USK.
Do pomiaru poziomu wody w studniach coraz częściej stosuje się proste modele kabli i poziomowskazy elektryczne. Jeśli konstrukcja hydrauliczna jest płytka, możesz użyć samodzielnie zmontowanego aparatu.
Najprostsze są mierniki poziomu kabli. Konstrukcyjnie są to szpula z nawiniętym przewodem pomiarowym. Zasada działania wskaźnika poziomu jest następująca - opuszcza się go do kopalni do lustra wodnego, a następnie wymagany poziom określają znaki na kablu. Ale są urządzenia o bardziej skomplikowanych konstrukcjach.
Wiele metrów
Konstrukcyjnie są podobne do wyciągarki, ale na końcu kabla jest dużo klapy. Gdy tylko ten element zetknie się z powierzchnią wody, słychać trzask, który jest sygnałem do pomiaru.
Liczniki partii są proste w konstrukcji i nie wymagają źródła zasilania. Jednak podczas wykonywania dokładnych pomiarów obce dźwięki przeszkadzają, zwłaszcza jeśli woda w kopalni znajduje się na dużej głębokości. Optymalna lokalizacja zwierciadła wody do pomiarów przy pomocy wielu aparatów to do stu metrów od poziomu gruntu.
Elektryczne urządzenia kontaktowe
Takie urządzenia wymagają podłączenia elektrycznego. Aby zapewnić energię elektryczną, styk jest podłączony do przewodzącej rury za pomocą sznurka i zacisku.
Używają elektrycznych wskaźników poziomu w następujący sposób:
- Urządzenie trzymane jest za uchwyt i uruchamiana jest dźwignia hamulca.
- Naładowana elektroda jest opuszczana do odwiertu.
- W kontakcie z wodą słychać charakterystyczny dźwięk, a na cewce miga kontrolka.
- Odczyty są pobierane zgodnie z oznaczeniami na kablu.
Na szpuli urządzenia zamontowane są specjalne haczyki, dzięki którym można go zamocować w górnej części obudowy. Chroni to kabel przed możliwym uszkodzeniem.
Jeśli termometr jest zainstalowany na elektrycznym urządzeniu kontaktowym, będzie w stanie wykryć nie tylko wartości poziomu, ale także temperaturę wody. Cewka wyposażona jest w wyświetlacz pokazujący odczyty temperatury.
Falomierze
Do ustalenia poziomu wody w studni służy fala dźwiękowa. Falomierz tworzy ją pneumatycznym strzałem z pneumatycznej petardy. Ponadto rejestrowany jest czas propagacji dźwięku z głowicy odwiertu do powierzchni wody. W tym celu wykorzystywane jest urządzenie, które zamienia czas na odległość.
Strzał pneumatyczny pozwala na utrzymanie zwiększonego ciśnienia w pierścieniu, co zmniejsza błąd w określeniu wskaźników poziomu.
Urządzenia ultradźwiękowe
Najdroższy instrument wśród mierników. Aby odbierać dane, echosonda jest podłączona do urządzenia komputerowego. Urządzenia tego typu nie są zanurzone w kopalni, działają w następujący sposób:
- Czujnik ultradźwiękowy znajduje się w głowicy odwiertu.
- Wysyła sygnały w dół.
- Dane są pokazywane na wyświetlaczu.
Poziomowskaz ultradźwiękowy może być używany wyłącznie po przeszkoleniu. Oprócz wykrywania poziomu wody, urządzenie może służyć do wykrywania uszkodzeń rur i określania ich powagi.
Najprościej jest, jeśli urządzenie do hydrotechniki zostało stworzone przez profesjonalistów. Specjaliści zajmujący się przebijaniem szybów wiertniczych wydają paszport na studnię, w której wskazują wynik obliczeń poziomów i przepływów. Oprócz tych odczytów dokument zawiera dane dotyczące wymiarów i materiału rur osłonowych oraz porady dotyczące stosowania odpowiedniego sprzętu ciśnieniowego.
W przypadku braku paszportu pomiary będą musiały zostać przeprowadzone niezależnie. W takim przypadku konieczne jest zakupienie głowicy ciśnieniowej o wydajności czterokrotnie mniejszej niż natężenie przepływu.
