Схема колодца: Устройство и схема колодцев, конструкция (основа и стены) и обустройство колодцев

Автор

Содержание

Схема водоснабжение частного дома из колодца: особенности монтажа

Водоснабжение дома – обязательная составляющая комфортного проживания. Обеспечить его в городе не проблема. Однако проживающим на даче или в сельском доме, приходится искать альтернативу центральному водопроводу. Один из вариантов автономных источников воды — шахтный колодец. Сооружение это насчитывает тысячелетнюю историю, но до наших времен принципиально не изменилось. Чего нельзя сказать о доставке воды из него.

Разберем, как организована схема водоснабжения частного дома из колодца в наше время, а также её сравнительные плюсы и минусы.

Краткое содержание статьи:

Достоинства и недостатки водоснабжения из колодца

Главных минусов колодца, как источника, два:

  • зависимость дебита (максимальный объем воды, выдаваемой в единицу времени) от сезона:
  • существенное влияние на качество воды экологических условий как региона, так и близлежащей местности.

Этим колодец отличается от скважин, особенно артезианских, доходящих до глубоких водоносных горизонтов, где выход и качество воды стабильное. К сожалению, минусы шахтного колодца не устранимы. Ведь они напрямую связаны с принципами его функционирования. Питаются колодцы от грунтовой воды, запасы которой, пополняются за счет осадков и близлежащих водоемов. Поэтому, несмотря на некоторую естественную грунтовую фильтрацию и очистку, в колодезную воду неизбежно попадают вредные вещества из атмосферы, сбрасываемых в реки отходов.

На дебит колодца значительно влияют сезонные колебания уровня грунтовых вод. Например, характеризуюсь весенним зеркалом воды почти вровень с землей, к августу шахтный водозабор может полностью пересохнуть. 

Почему же, несмотря на указанны значимые недостатки, колодезные сооружения до сих пор остаются популярными? Все просто. Во-первых, они отличаются особой простотой устройства и обслуживания, по сравнению с глубокими скважинами. Во-вторых, качество воды из них все же на порядок лучше, чем из открытых водозаборов (рек, озер, прудов).  

Также следует учесть, что схема подачи воды из колодца в дом по сравнению с централизованным водоснабжением, более экономична. При сегодняшних ценах на воду, даже если качество не позволяет применять ее иначе как техническую, автономный источник окупается за несколько лет.

Колодец в схеме водоснабжения: виды, особенности устройства и эксплуатации

Все конструкции водяных колодцев можно разделить на три типа:

  1. Шахтный или «классический» колодец. Наиболее популярный из всех видов. Представляет собой узкую выборку грунта квадратного или круглого сечения глубиной до 20 метров и шириной до метра с небольшим. Для предохранения от обрушения стены колодца укрепляют деревянными срубами, бетонными конструкциями, кирпичной или каменной кладкой.
  1. «Абиссинский колодец» или игольчатая скважина — перфорированная труба, с острым наконечником. Ее вбивают в землю до водоносного слоя, после чего качают воду ручным или поверхностным насосом.
  1. Колодец–скважина. Сооружение представляет собой нечто среднее между скважиной и шахтным колодцем. Это пробуренная шахта 30-40 см диаметром, глубиной 15-20 метров. Её ствол по всей длине укрепляется обсадными трубами из бетона, стали или керамики, нижнее звено которых перфорировано.

Особых мер защиты требуют шахтные сооружения:

  • от попадания пыли, мусора и осадков над ними монтируют оголовки с крышками, возводят скатные навесы или даже небольшие закрытые домики;
  • чтобы уберечь колодец от попадания грязной «верховодки»: талых, дождевых и сточных вод из верхних слоев почвы, устраивают гидроизоляцию его верхней части, на глубину до 2,5 метров. Вокруг оголовка делают отмостку с уклоном от шахты;
  • для предотвращения намерзания льда на стенках в зимний период оголовок утепляют. С этими же целями, а также для компенсации морозного пучения, вокруг колодца в грунте выбирают пазухи, затем заполняемые сначала засыпным утеплителем и слоем гидроизоляции из мятой глины сверху.

Читайте также: Водоснабжение частного дома

Схема водоснабжения частного дома с погружным насосом

Наиболее простая схема для устройства водопровода на даче из колодца с погружным (глубинным) насосом – водоподающий агрегат с подключенным шлангом. Его спускают в колодец, включают и пользуются водой. Покидая участок, дачники извлекают оборудование, увозят с собой или прячут.  

Насос называют погружным, так как он способен работать только в притопленном положении, а забор воды происходит через отверстия в его корпусе. По принципу действия такие агрегаты могут быть вибрационными, центробежными, в том числе вихревыми, и винтовыми.

Капитальный водопровод в частном доме от колодца с погружным насосом (см. рис.1) состоит из следующих узлов:

  1. Глубинный насос с поплавковым датчиком, размещенный вблизи дна колодца. Датчик необходим для защиты от работы «всухую». Если из колодца ушла вода, то поплавок опускается, отключая насос.
  2. Гибкий шланг, идущий от насоса до магистральной трубы. Он позволяет легко извлекать агрегат для обслуживания или ремонта. Соединительный переходник располагают в приямке или колодце. В приямке также размещают вентиль обратного слива, позволяющий при необходимости полностью опорожнить систему водопровода.
  3. Электрический кабель питания насоса. Проводка его возможна под землей либо на столбах.
  4. Подземная магистраль от колодца к домашней разводке. Если колодец расположен недалеко, как магистральный трубопровод могут использовать шланг насоса. Тогда его прокладывают внутри канала из пластиковой или асбоцементной трубы.
  5. Узел подвода в дом.
  6. Внутридомовая разводка, включающая бак запаса воды или гидроаккумулятор.

Хотя такая система водоснабжения частного дома из колодца предельно проста, она требует использования промежуточного ресивера (гидроаккумулятора или накопительной емкости). Причина в том, что дискретный режим работы (когда водоразборные краны часто открывают и закрывают) для водоподающего агрегата нежелателен.

Работает система следующим образом: открывая кран, мы забираем воду из гидроаккумулятора или бака. При падении уровня воды или давления в гидроаккумуляторе ниже критического, поплавковый датчик накопительного бака или реле давления запускает погружной насос. Вода поступает до тех пор, пока не наполнит бак либо не создаст необходимое давление в гидроаккумуляторе.

Важно! При эксплуатации протяженных магистралей либо безнапорных накопителей для комфортного водопользования могут устанавливаться дополнительные насосы подкачки.

Читайте также: Схема дачного водопровода

Схема водопровода из колодца с подачей воды насосной станцией

Данная система предусматривает подачу воды с помощью насосной станции, сочетающей насос, реле давления и гидроаккумулятор. Она способна снабжать водой как частный дом, так крупное фермерское хозяйство или коттеджный поселок.

Станцию располагают в небольшой утепленной постройке рядом с колодцем либо в приямке. Ведь, если насосный узел организовывать в доме, то придется мириться с шумом, сопровождающим его работу.

На окончательное место размещения водоподъемной установки влияет и расстояние от дневной поверхности до зеркала воды. Поверхностные насосы ограничены по высоте всасывания – она не может превышать 8 м. Кроме того, чем ближе агрегат к зеркалу, тем выше его производительность. Поэтому, зачастую, насосные станции заглубляют в приямки.

Схема состоит из следующих узлов и элементов (см. рис. 2):

  • заборный патрубок с механическим фильтром грубой очистки и линией подачи;
  • насосная станция;
  • питающий станцию токоподводящий кабель;
  • наружная магистраль;
  • узел ввода;
  • внутридомовая разводка.

Автоматический режим работы такой водоподающей система, аналогичен работе системы с погружным насосом. При открытии водоразборного кран либо срабатывания клапана сантехнического устройства, давление в системе падает, и реле давления включает насосную станцию. Когда краны закрыты, набор гидроаккумулятором установленного давления подтверждается командой реле на отключение оборудования (перевод его в режим ожидания).

Устройство водопровода в частном доме своими руками от шахтного колодца по схеме с насосной станцией сегодня наиболее популярно, так как предполагает простую установку готового к работе водоподъемного комплекта заводской сборки.

Особенности внутридомовой разводки

Для внутренней разводки используют следующие схемы раздачи воды потребителям:

  1. Для небольших домов или дач, где число водоразборных устройств не превышает 3-5 точек – последовательная или тройниковая подводка. Прокладывается одна линия, от которой с помощью тройников выполняется подача к водоразборным устройствам – смесителю, бачку унитаза, бойлеру, нагревателю ГВС и т.д.
  2. Коллекторная разводка – более сложная. Воду к каждому потребителю или их группе подводят отдельным шлейфом от общего коллектора, расположенного на вводе питающей магистрали в здание. Такая схема подойдет даже крупному хозяйству, с мощной и сложной системой полива. Отдельными потребителями в неё могут входить баня, бассейн, душевые, санузлы на улице или на разных этажах здания.

Обязательным элементом схемы внутренней разводки водоснабжения дома из колодца служит узел водоочистки. В зависимости от качества воды он составляется из одного или нескольких последовательных каскадов, использующих при необходимости отстойники, ионообменные фильтры и т.д. Если химический и бактериологический состав в норме, то можно ограничиться модулями грубой и тонкой фильтрации. Они очищают воду только от взвешенных частиц.

Важно! Проверку качества водозабора на первый год его эксплуатации выполняют ежеквартально, далее – ежегодно. В случае форс-мажоров (техногенных авариях, природных катаклизмах и пр.), способных даже теоретически повлиять на качество воды, а также при заметном изменении ее вида, вкуса и запаха, проверку выполняют немедленно, а дальше, как можно чаще, пока ситуация не стабилизируется.

Читайте также: Проектирование сетей водоснабжения и канализации

Наружная магистраль в схеме водоснабжения частного дома

Обустраивая магистральный водопровод от колодца к дому учитывают, что:

  1. Глубина заложения всесезонных коммуникаций выбирается ниже уровня промерзания грунта. Однако, если это затруднительно (по финансовым или техническим соображениям), то трубы утепляют, используя засыпную теплоизоляцию либо иной влагостойкий тип утеплителя. Дополнением к утеплению может служить кабельный электроподогрев. Он полностью минимизирует риск перемерзания коммуникаций даже на протяжении длительных особо холодных зимних периодов.
  2. В сезонном загородном доме либо на дачном участке можно заложить и неглубокую магистраль. В этом случае к зиме придется побеспокоиться о консервации системы: полностью слить воду, а при необходимости, демонтировать и спрятать насосное оборудование. Поэтому, для опорожнения уличной магистрали ее обязательно прокладывают с уклоном в сторону сливного вентиля. Его размещают у колодца или в домовом приямке. Соответственно туда же выполняют уклон магистрали.
  3. Прокладку кабеля питающего насосное оборудование и слаботочных сетей автоматического управления (при наличии), как правило, выполняют вместе с трубой водопровода.

  1. Чтобы не нарушить гидроизоляцию фундамента (особенно при наличии подвала), в схеме водоснабжения дома из колодца вход магистрали выполняют через металлическую или пластиковую гильзу. Ее тщательно герметизируют как снаружи, так и внутри (между трубой и гильзой). Зазор заполняют специальным герметиком, раствором, битумной мастикой либо чеканят пропитанной маслом паклей.
  1. Чтобы организовать орошение огорода, газонов, клумб, обычно достаточно вывести сквозь цоколь трубу с вентилем и рифленым патрубком для шланга. Для сложных автоматизированных систем полива необходимо создание отдельного узла. Размещаться он может дома в специальном помещении или в отдельно стоящем сооружении. Подключают магистраль полива к домовому водопроводу до системы очистки.

Читайте также: Водоснабжение и водоочистка для комфортного проживания в доме

Полезные советы в заключение

Система водоснабжения из колодца удобна и выгодна, если ее изначально грамотно спроектировать, нарисовать подробный чертеж, а затем правильно смонтировать.

  • Особое внимание уделите качеству воды. Периодически выполняйте осмотр, при необходимости очистку и обеззараживание колодца. Нужные консультации применительно к местным особенностям дает городская или районная СЭС. Посещая ее, с собой можно взять не только образец воды, но и фото колодца с проблемой.
  • Вместо дорогостоящего бронированного кабеля питания насоса можно использовать обычный провод, но проложить его в кожухе из трубы ПВХ или полиэтилена низкого давления. Помимо защиты, это решение позволяет заменять проводку, не выкапывая её из земли.
  • Сбои в работе автоматики насосной станции могут быть вызваны падением давления в кожухе гидроаккумулятора. У емкостей до 150 литров (включительно) оно должно составлять 1,5 бар. Проверяют давление обычным автомобильным манометром, а при необходимости подкачивают ручным насосом.

Смотрите полезное видео по устройству системы водоснабжения из колодца:

Водоснабжение из колодца. Схема водоснабжения из колодца

Колодец на участке вполне может стать источником воды для автономной системы водоснабжения. Современные электрические насосы обеспечивают доставку прямо в дом. Как организовать шахтный колодец, сочетая вековые традиции с достижениями современной техники?

На фото:

Прообразом современных шахтных колодцев служат обычные деревенские колодцы с механическим колесом.

Устройство колодца

Глубокая шахта с укрепленными стенками. Шахта может быть квадратной либо круглой в плане, укрепление предотвращает осыпание грунта с ее стенок. Обычно глубина шахты колодца — от 4 до 15 м.

Оголовок — верхняя (надземная) часть этой конструкции, должна возвышаться над поверхностью земли на 60–100 см. Оголовок не просто выполняет роль ограждения, но и предохраняет колодец от загрязненных стоков с поверхности.

Скважина в колодце. Если воды в колодце стало не хватать, появился песок и даже регулярные чистки не помогают, выходом может стать устройство небольшой скважины непосредственно на дне колодца. Для этого понадобится труба ПНД, полиэтиленовая сетка для фильтрации, погружной насос, уголки-крепления, чтобы удерживать трубу от сползания. Для скважины глубиной до 5 м можно обойтись садовым буром. Для более глубоких скважин придется вызывать специалистов с соответствующим оборудованием.

Крыша — нужна для защиты источника от попадания в него осадков: в них содержится множество примесей, в том числе вредных для здоровья. Крышу лучше делать покатой формы, чтобы на ней не скапливался снег.

Дно колодца — выкладывают слоем мелкого щебня или гравия. Этот настил играет роль естественного фильтра. Он прекрасно пропускает воду, но задерживает частицы песка и донных отложений.

 


Читайте также:


Из чего делать стены шахты?

Деревянный сруб: просто, но недолговечно. Соорудить деревянную обшивку шахты можно быстро и без особых затрат. Но древесина, как никакой другой материал, подвержена гниению, а это отрицательно сказывается на качестве воды. Пропитки для защиты деревянных домов в колодезных срубах использовать нельзя: эти химические составы могут отравлять воду. Как правило, домовладельцы не обновляют обшивку полностью, а просто по мере необходимости ремонтируют конструкцию, заменяя сгнившие фрагменты (венцы).

Каменная кладка более долговечна, но трудоемка. И стоит, соответственно, дороже сруба. Толщина кладки, в зависимости от глубины колодца и массы конструкции в целом, должна составлять 100–150 мм. Обычно используют бутовый камень, кирпич или специальную керамику. Камни скрепляют при помощи цементного раствора.

Бетонные кольца — самый удобный способ. Это наиболее распространенная конструкция: она практически вечная и не имеет конкурентов с точки зрения гигиеничности. Монтаж колец не требует особой квалификации, но без подъемного крана здесь не обойтись. На колодец обычно нужно 6-8 колец. Щели между ними заполняют цементно-песчаной смесью. Что касается экономической стороны вопроса, то бетонные кольца обойдутся в несколько раз дороже деревянного сруба, но на 20–30% дешевле каменной кладки.

На фото:

Один из вариантов укрепления стен шахты — использовать бетонные кольца.

Водоснабжение из колодца: плюсы и минусы

  • Простота и сравнительная дешевизна создания. Цены на колодцы и скважины отличаются в разы. Неглубокая скважина «на песок» обойдется дешевле, а артезианская — намного дороже.
  • Колодец, в отличие от скважины, не нуждается в специальном водоподъемном устройстве — можно использовать насосное оборудование любого типа.
  • Колодец не оставит дом без воды в случае отключения электроэнергии: на выручку придут старые добрые ведра. Отметим, что для скважины не предусмотрен никакой другой способ подъема воды на поверхность, кроме как при помощи насоса.
  • Колодец несложно чистить и ремонтировать, он неприхотлив в эксплуатации.
  • Колодцы и скважины имеют разные сроки службы. Колодец прослужит до 50 лет. Артезианская скважина тоже может служить до полувека, но на ее обустройство требуются затраты иного порядка и получение разрешений. Обычная скважина «на песок» работает 5-7 лет.
  • Колодец можно устроить не на каждом участке. Это зависит от запаса верхних грунтовых водоносных слоев.
  • Верхние водоносные слои могут быть загрязнены. В этом случае придется использовать сложные системы водоочистки и водоподготовки, а это многократно повышает себестоимость каждого литра.
  • Производительность колодцев не велика. Его может хватить на водоснабжение только небольшого дома.

На фото:

Схема шахтного колодца 1 — зумпф, 2 — водоприемная часть, 3 — грунт, 4 — венцы, 5 — ствол , 6 — оголовок, 7 — водонепроницаемая крышка.

Основные компоненты системы водоснабжения

  • Источник воды (колодец или скважина).
  • Труба, по которой вода поступает из колодца к насосу, с сетчатым фильтром и обратным клапаном.
  • Насос.
  • Фильтры грубой и тонкой очистки (первый устанавливается до насосной станции, второй — после).
  • Гидроаккумулятор.
  • Распределительный коллектор и водогрейное оборудование.
  • Водопроводные трубы

 

Шахтный колодец устройство, схемы, фото

Водоснабжение загородного или дачного дома – задача первостепенная, и, если жилье находится вдалеке от централизованного водопровода, решается только обустройством собственного колодца или питьевой скважины. Одним из решений, которое помогает подвести воду из автономного источника воды, является трубчатый или шахтный колодец. Схема колодца трубчатой конструкции

 

Разновидности колодцев для снабжения питьевой водой

Водозаборные объекта бывают:

  1. Трубчатыми;
  2. Шахтными.

Трубчатое сооружение – это, проще говоря, колонка, или абиссинский колодец, который все видели и пользовались в поселках городского типа или деревнях. Для подъема воды на поверхность используется ручной насос, а это означает, что вода, которая поступает из трубчатого колодца, залегает неглубоко. Это – быстровозводимая конструкция, на ее обустройство уйдет максимум 2 рабочих дня, и делается такой колодец бурением скважины или уплотнением грунта забиванием трубы. То есть, конечный результат обустройства трубчатого колодца – стандартная скважина небольшой глубины, которую затем обустраивают фильтрами грубой очистки и насосом, часто электрическим, а не ручным.

При бурении скважины в слабом или рыхлом грунте, а также при глубоком бурении скважину укрепляют обсадными трубами, чтобы стенки отверстия не осыпались и не загрязняли питьевую воду. Обычно обсадные трубы берут небольшого диаметра, поэтому их соединяют между собой резьбовым соединением, что позволяет добиться большой герметизации стыков скважин. Схема колодца шахтного исполнения

 

Разновидности трубчатых абиссинских шахтных колодцев:

  1. Колодец мелкого заглубления (глубина шурфа – ≤ 40 м). Колодец ≤ 9 м глубиной обустраивают забивкой трубы, которая сразу будет работать как обсадная. Но это можно сделать в рыхлом (песчаном, супесчаном) грунте;
  2. Сооружение глубокого заглубления (≥ 40 м). Шурф глубиной ≤ 50 м делают ударно-канатным способом, колодцы глубиной ≥ 50 м – колонковым или роторным способами.

Технические требования к колодцам просты:

Именно из-за мелкой глубины такое сооружение не рекомендуется бурить рядом с ватерклозетами, сточными канавами, септиками и выгребными ямами. Также следует (по возможности) бурить на самом высоком участке двора.

Поэтому, прежде, чем бурить шурф для колодца по трубчатому типу, необходимо провести геологические и геодезические исследования грунта. Результат исследований помогут не только определить местоположение скважины, но и выбрать способ бурения, размер трубы, тип грубого фильтра, модель насоса, и т.д. Варианты обустройства шахтных колодцев

 

Важно: пространство между обсадными трубами и грунтом обязательно следует засыпать глиной. Этот уплотняющий слой называется обратной засыпкой, и работает как водный барьер от попадания в скважину грунтовых и дождевых вод.

Достоинства и недостатки

  1. вода в трубчатом колодце всегда будет чистой, так как скважина надежно защищена обсадными трубами, обратной засыпкой и фильтром грубой очистки, который монтируется на конце обсадной трубы в виде перфорированного наконечника;
  2. Колонку можно пробурить рядом с домом;
  3. Подъем воды ведется с планируемого горизонта;
  4. Правильно пробуренная и обустроенная скважина дает полноценный дебет чистой питьевой воды.

Недостатки:

  1. Если водный горизонт залегает слишком близко (выше 7 метров), то добыть с нег оводу будет невозможно;
  2. Выбор сезона для бурения или пробивания скважины влияет на правильную глубину колодца. Если выбрать время обустройства колодца неправильно (например, во время дождей), то можно увидеть, как ваш колодец мелеет и из него уходит вода;
  3. Колодец должен работать постоянно: если забросить его, то скважина заилится;
  4. Точность монтажа обсадных труб должна быть очень высокой – при неточной стыковке возможна разгерметизация швов и заиливание скважины.
Приспособления для бурения абиссинского колодца

 

Основные принципы строительства трубчатого колодца

В мягком грунте трубы в грунт просто забиваются кувалдой. Чтобы трубы входили мягче, грунт периодически смачивают. Операции проводятся таким образом:

  1. В намеченном месте (после исследований) копается лидер-лунка Ø до 1,5 м и глубиной до 1,5-2 м;
  2. На первую трубу монтируется хомут и фильтр грубой очистки, а также стальная баба для придания веса конструкции;
  3. Следующий хомут нужно смонтировать на 2 метра выше фильтра;
  4. Труба устанавливается в центре лунки засыпается грунтом и утрамбовывается;
  5. Забивают трубу опусканием бабы на канате.
Устройство шахтного колодца

 

Как устроен шахтный водозаборный колодец

Такое шахтный колодец также можно легко сделать своими руками. Обычно колодец обустраивают одновременно с рытьем шурфа и укрепления его стен. Разновидности шахтных гидротехнических сооружений обуславливаются разными стройматериалами, которые используются для укрепления шурфа:

  1. Стенки из дерева;
  2. Кирпичные или каменные стенки;
  3. Из пластика;
  4. Из ж/б конструкций.

Шахтные колодцы со стенками из железобетонных труб пользуются самой большой популярностью из-за простоты строительства и длительности эксплуатации. Вес труб или ж/б колец заставляет использовать подъемный кран для опускания бетонных элементов в шурф, но длительный срок службы такого колодца оправдывает все расходы.

Важно: колодец шахтного типа необходимо защищать от верховодки и атмосферных осадков. Защита состоит из слоя битума и рулонной гидроизоляции (рубероид или полиэтилен). Стыки труб и швы гидроизоляции также промазываются битумом.

Герметизация стыков бетонных труб

Как устроен колодец шахтного типа

Оголовок должен находиться выше уровня грунта – для защиты от мусора и отрицательных температур, так как оголовок утепляется. Основные составляющие конструкции:

  1. Водоприёмник, который устраивается в нижней части и служит для приема и фильтрования воды;
  2. Шахтный ствол, который находится в грунте и служит для защиты от обрушения стенок колодца, а также для ограждения питьевой воды от грунтовых вод и атмосферных осадков;
  3. Оголовок защищает колодец от мусора и замерзания воды, конструкция должна иметь защитную кровлю и ворот для аварийного ручного подъема воды.

Достоинства конструкции:

  1. Длительный срок безремонтной службы – более 50-70 лет;
  2. Шахтное сооружение дешевле бурения Устройство скважины;
  3. Простота очистки воды;
  4. Большой диаметр шахты позволяет автоматизировать подъем воды любыми типами насосов – глубинными, центробежными или вибрационными;
  5. Не нужно оформление разрешительных документов – после окончания строительства колодец достаточно зарегистрировать в БТИ.

  Колодец из железобетонных колец

Недостатки:

  1. Временные и трудовые затраты на строительство выше, чем на аналогичные процессы в оборудовании трубчатого колодца;
  2. Ежегодно необходимо чистить и дезинфицировать гидротехническое сооружение;
  3. Необходима постоянная откачка или забор воды, чтобы не допустить заиливания шахты;
  4. Качество питьевой воды обуславливается устройством надежного фильтра;
  5. Плохая герметизация стыков труб и швов гидроизоляции колодца приводит к загрязнению.

Как построить колодец

Копать шурф для водозабора лучше всего поздней осенью или в начале зимы, так как грунтовые воды в это время уходят на максимальную отметку, и нет риска обнаружить верховодку, а сам шурф можно сделать намного глубже, чем планировалось, что позволит иметь гораздо больший суточный дебет питьевой воды. Рытье шурфа для шахтного колодца

 

Рытье шурфа и сборку колодезной конструкции проводят в следующей последовательности:

  1. Шурф выкапывают лопатой с коротким черенком, чтобы можно было удобно выбрасывать грунт наверх – длинный черенок не позволит повернуть лопату в узкой скважине. Первоначальная глубина – 0,5-1,0 м и диаметр 1 м;
  2. В эту лидер-лунку лебедкой или подъемным краном опускают первое железобетонное кольцо или трубу;
  3. Рытье колодезного шурфа продолжается выемкой грунта под кольцом, которое будет проведать ниже под своей массой;
  4. После просадки первой части бетонной обсадной трубы до глубины 1 метр сверху опускают второе кольцо или трубу. Ж/б кольца соединяются друг с другом стальными скобами, под которые перфоратором сверлятся отверстия нужного диаметра. Швы и места соединений герметизируются битумом или герметиком;
  5. Таким же образом монтируют следующие кольца. Набор колец заканчивают, когда дно шурфа начнет активно увлажняться. Пока позволяют возможности, воду можно отчерпывать или откачивать, продолжая углублять колодец, но при обильном поступлении воды землеройные работы следует прекратить;
  6. Дно колодца застилается мытым камнем-дикарем разного размера, который будет выполнять роль первичного фильтра грубой очистки. Толщина слоя – до полуметра;
  7. Гидроизоляционные работы состоят из обмазки трех самых верхних бетонных колец горячим битумом или мастикой, а также двух-трех слоев рулонной гидроизоляции – рубероида или толстого полиэтилена;
  8. Отмостка вокруг шурфа делается из смеси песка с щебнем или гравием, верхний слой отмостки делается из глины, которая будет выполнять роль гидрозащитного замка. Поверх глины заливается слой бетона, который должен иметь уклон в 2-30 от колодца наружу;
  9. На оголовке монтируются стропильная система, крыша, укладывается кровля, устанавливается аварийный ворот;

Самым оптимальным и выверенным элементом для строительства шахтного колодца являются ж/б кольца высотой до одного метра, Ø ж/б колец – 1-1,2 метра. Такие элементы можно перемещать при помощи тали или ручной лебедки, то есть, не нужно арендовать подъемный кран.

Устройство канализационного колодца - виды, схема, монтаж

Канализационные колодцы, обязательный атрибут наружной канализации, без них ее устройство невозможно. Они должны проходить по всей длине трубопровода, Их устройство и количество может незначительно различаться, в зависимости от типа и назначения сооружения, сложности и протяженности системы.

Сам процесс строительства такого устройства несложный, главное разобраться в различии типов сооружений, ведь самодельный септик или выгребная яма тоже являются колодцами, и соблюдать правила и требования. После этого, будет проще сделать эффективную и работающую без сбоев систему канализации для дома.

Предъявляемые требования

Требования, которые предъявляются к канализационным колодцам регламентированы в СНиП 2.04.03-85. В этом акте описаны все аспекты касающиеся этих сооружений: место размещения, классификация, размеры и характеристики. В документе сказано, что установка колодца производится если:

  • есть повороты или изгибы;
  • изменяется диаметр труб или уклон;
  • происходит ответвления трубопровода.

Габаритные размеры могут быть разными. в зависимости от диаметра трубопровода:

∅ трубы (мм)Габариты (мм)
до 150700
до 6001000
до 7001250
от 10001500
от 12002000

Объем не указывается, однако зная глубину и диаметр вычислить его можно самостоятельно. Эксплуатационные характеристики колодцев из бетона отражены в ГОСТ 8020-90, а пластиковых (полимерных) в ГОСТ 32972-2014.

Видео: Канализация из бетонных колец самый простой и дешевый вариант

Так же, при установке шахты колодцев необходимо соблюдать санитарные нормы, к ним относится:

  • нельзя устанавливать вблизи источников питьевой воды и водопроводных систем;
  • установка производится на определенном расстоянии от жилых домов и соседних участков;
  • объемы должен соответствовать количеству пользователей.

Более подробно о санитарных нормах можно прочитать в этой статье: Правила установки септика.

Виды колодцев

Чтобы понять какие и сколько колодцев необходимо установить на участке следует разобраться в их типах. Канализационная система может включать в себя следующие виды:

  1. смотровой;
  2. перепадный;
  3. поворотный;
  4. фильтрационный;
  5. накопительный.

Каждый из них определяет за свою, определенную функцию, иногда они могут совмещаться в одном сооружении. Ниже подробнее рассмотрим каждый из них.

Смотровой

Смотровой канализационный колодец устанавливается на любой системе, независимо от степени ее сложности. Помогает контролировать работоспособность канализационного трубопровода и используется при обслуживании – прочистка, промывка и прочее. В зависимости от расположения разделяются на:

  • линейные – при большой протяженности магистрали располагаются на прямых участках, через определенное расстояние;
  • поворотные – устанавливаются в местах изменения направления трубопровода;
  • узловые – монтируются в месте соединения нескольких труб в одну;
  • контрольные – используются в местах соединения локальной канализации с централизованной.

Перепадный

Служит для изменения глубины закладки труб или скорости потока. Так же, могут применяться для обхода какого либо препятствия. Конструкция состоит из резервуара с расположенными на разной высоте подводящими и отводящими трубами, и дополнительными устройствами, например, ступени для гашения скорости. Так же как и предыдущий вид могут несколько различаться друг от друга:

  1. классическая конструкция – стоки поступают через верхнюю, а отводятся через нижнюю трубу;
  2. с отбойно — сливными стенками – для изменения скорости потока;
  3. каналы с уклоном – для увеличения скорости;
  4. конструкции с многоступенчатыми перепадами.

Фильтрационный

Эти модели используются в качестве устройства для почвенной доочистке стоков поступающих из септика. Конструктивной особенностью этого колодца является отсутствие дна и отверстия в стенках. Вместо этого, на дне и снаружи колодца устраивается дренажный слой из щебня или гравия.

Накопительный

Место для сбора и хранения стоков, проще говоря обычная выгребная яма. При его обустройстве важно, чтобы емкость была герметичной и регулярная очистка.

Материал изготовления

Шахта канализационного колодца может быть сделана из различных материалов. Самые распространенные:

  • кирпич;
  • бетон;
  • пластик.
Кирпичная кладкаВысокая прочность, при умении обращаться с мастерком монтаж не потребует много времени. Отверстия в стенах делаются на этапе строительства.
БетонМонтаж — с использованием опалубки или установка готовых колец. Отверстия для труб в заливных конструкциях выполняются при заливке, в кольцах — перфоратором или другим инструментом.
ПластикДелаются из еврокубов или бочек. Есть и заводские емкости, включающие в себя лотки с разводками различных типов. Может потребоваться якорение к бетонному основанию.

Для кирпичных и бетонных колодцев необходима гидроизоляция стен, снаружи и внутри, и дна.

Монтаж бетонного колодца

Канализационные колодец из бетона и кирпича практически не отличаются этапами и ходом работ по монтажу. Установка в любом случае происходит следующим образом:

  • Роется котлован, необходимого размера.
  • Устраивается основание – заливка фундамента или готовая плита.
  • Устройство стенок – заливка или установка колец.
  • Гидроизоляция стен и швов.
  • Засыпка и трамбовка.
  • Устройство крышки.

Для того, чтобы опускать готовые кольца в котлован, потребуется привлечение спецтехники.

Монтаж пластикового колодца

Готовые емкости из пластика или других полимерных материалов дает возможность все работы выполнить без привлечения грузоподъемной техники и экономит время. Главное, правильно выбрать место расположения конструкции и его размер. Монтаж выполняется в несколько этапов:

  • Рытье и подготовка котлована.
  • Фундамент – подушка из песка и щебня или заливное основание.
  • Установка резервуара, при необходимости крепление к фундаменту.
  • Включение в систему.

Во избежание заливки колодца любого типа, рекомендуется делать вокруг него отмостку из бетона по всему периметру горловины шириной 1,5 м.

Видео: Монтаж канализационного колодца из бетонных колец

Схема Подачи Воды из Колодца в Дом: Все, Что Вы Хотели Знать

Нехитрое оборудование для создания домашнего водопровода

Проживание в сельской местности без централизованного подвода воды не должно означать отсутствие комфорта. Имея определенные знания и большое желание создать для своей семьи элементарные удобства, устроиться можно не хуже, чем в городской квартире.

И даже намного лучше – подача воды в дом из колодца не прерывается по прихоти коммунальных служб, а её качество несравнимо с качеством воды из городского водопровода. Ничего особо сложного в устройстве автономного водоснабжения нет, с ним справится любой мужчина, умеющий держать в руках не только ручку и телефон.

Что нужно знать о колодезном водоснабжении

Решив провести в дом воду, в первую очередь нужно подумать о её источнике. Им может стать ближайший водоем, колодец или скважина.

Колодец – самый оптимальный вариант: вода из колодца не требует такой серьезной очистки, как из открытого источника, а его обустройство обойдется дешевле, чем бурение скважины.

Принципы обустройства колодца

Рассмотрим самый трудоемкий вариант устройства водопровода, когда колодца на участке ещё нет, и работу предстоит начинать с нуля.

Совет. Многие сельские жители хорошо знают, как найти воду на даче для колодца. Но наблюдения за туманом, животными и насекомыми, равно как и другие народные средства поиска, часто оказываются несостоятельными, так как указывают на присутствие непригодной для питья верховодки. Чтобы найти чистый и мощный водоносный слой, лучше прибегнуть к пробному бурению.

Бурение пробной скважины для определения водоносного слоя

Выбирая место для колодца, необходимо помнить следующие правила:

  • Он должен располагаться на расстоянии не менее 30-50 м от канализационных колодцев, выгребных ям, свалок и других объектов, являющихся источником загрязнения грунтовых вод;
  • Расстояние до фундамента дома должно быть не менее 5 метров. При этом желательно не делать его слишком далеко, чтобы минимизировать затраты на прокладку труб и электрического кабеля;

Схематичное изображение колодца и водопровода

  • Доступ к колодцу должен быть свободным в любое время года.

Само гидротехническое сооружение может быть выполнено из любых материалов – железобетонных колец, каменной или кирпичной кладки, готовых пластиковых изделий. Главное, чтобы вода в нем была надежно защищена от протекания поверхностных вод и обвалов грунта.

Подробная инструкция по строительству и обустройству питьевого колодца дана в другой статье, здесь мы на этом останавливаться не будем.

Электроснабжение и оборудование

Автоматическая подача воды из колодца в дом осуществляется с помощью насоса – погружного или поверхностного, в зависимости от выбранной схемы водоснабжения. Он выкачивает воду из источника и подает её в распределяющий трубопровод.

Для его работы необходимо разработать схему электроснабжения из колодца, что при отсутствии специальных знаний лучше доверить профессионалам.

А вот выбрать насос можно самостоятельно, учитывая следующие данные:

  • Мощность агрегата. Она должна быть достаточной для того, чтобы давление воды на всем протяжении трубопровода поддерживалось в районе полутора атмосфер;
  • Производительность насоса должна превышать максимально возможный расход воды на 20-30%;

Обратите внимание! Производительность необходимо увязывать с дебетом колодца. Если он не в состоянии обеспечить требуемое количество воды за единицу времени, в агрегат может попасть воздух, что приведет к его поломке. В этом случае предусматривают накопительную емкость в доме, куда вода закачивается в периоды отсутствия водопотребления.

  • Высота подъема воды и протяженность трубопровода. В характеристиках насоса всегда указывается высота водяного столба, на которую он рассчитан.
    Но для перекачки по трубам требуется дополнительный напор – примерно 1 метр водяного столба на каждые 10 метров трубопровода.

Если уровень воды в колодце высокий, а его наполняемость хорошая и стабильная, можно приобрести поверхностный насос, цена которого обычно вполне приемлема. Для глубоких колодцев, расположенных достаточно далеко от дома, лучше приобретать мощные погружные агрегаты.

Фото погружных насосов

Кроме того, до выбора оборудования необходимо определить качество воды, наличие в ней механических примесей, чтобы знать, в каких условиях придется работать насосу, и выбрать агрегат с соответствующими характеристиками. А химический анализ воды покажет, требуется ли установка фильтрующего, смягчающего и другого очистного оборудования на водопровод.

Преимущества колодезного водоснабжения

Нет сомнений, что автономное водоснабжение из колодца имеет массу преимуществ. Вы не будете зависеть от капризов коммунальных служб, имея при этом в своем распоряжении неограниченное количество качественной воды, не отравленной химическими реагентами.

К достоинствам такой системы также относятся:

  • Простота монтажа – построить колодец и провести из него воду в дом можно своими руками, не прибегая к сторонней помощи и не получая никаких разрешительных документов;
  • Минимальные финансовые затраты – рытье и обустройство колодца не потребует больших материальных затрат. Они, конечно, необходимы для покупки труб, насоса и другого оборудования, но зато обеспечение водой на протяжении многих лет будет бесплатным;
  • Доступ к воде при любых обстоятельствах – даже в случае отключения электроэнергии воду из колодца всегда можно добыть вручную.

Монтаж системы

Когда колодец построен, оборудование и материалы закуплены, и выбрана схема электроснабжения, можно приступать непосредственно к монтажу всей системы водоподачи. Начать лучше всего с разводки внутри дома, объединив все водоразборные точки в единую сеть и выведя общую магистраль в подсобку, подвальное или другое помещение, в котором будет размещено оборудование.

Прокладка трубопровода

Чтобы была возможна подача воды из колодца в дом зимой и летом, трубы необходимо проложить под землей ниже уровня промерзания грунта. Для летнего водоснабжения их можно сильно не заглублять или вообще проложить на поверхности.

Рассмотрим более сложный первый вариант. Для его реализации от точки ввода в дом до колодца выкапывается траншея, на дно которой укладываются соединенные между собой трубы. Лучше использовать пластиковые или металлопластиковые изделия, не подверженные коррозии и более долговечные.

Траншея для трубопровода

Совет. Если проложить в этой же траншее греющий кабель, глубину заложения можно уменьшить, снизив трудозатраты.

Один конец трубы заводят в дом, второй через отверстие в стенке шахты выводят в колодец, после чего следует произвести тщательную герметизацию входного отверстия.

Через это же отверстие можно подвести питающий кабель, заключив его в гофротрубу

Трубу в колодце при использовании поверхностной насосной системы опускают глубоко в воду, чтобы до дна оставалось не более полуметра. Её конец закрывают сетчатым фильтром, предотвращающим попадание в систему грубых примесей.

Установка оборудования

При использовании погружного насоса его опускают на ту же глубину – 35-50 см от дна колодца, также защищая всасывающий патрубок сетчатым фильтром. Его закрепляют с помощью прочного троса.

Если же система подачи воды из колодца осуществляется с помощью поверхностного насоса, и из-за высокого уровня шума вы не хотите ставить его в доме, его помещают в специально оборудованный кессон или другое закрытое помещение, в котором температура воздуха всегда поддерживается выше +2 градусов.

Поверхностный насос в утепленном кессоне


Далее система собирается в следующем порядке:

  • После насоса на трубу устанавливается обратный клапан, необходимый для предотвращения слива воды из системы обратно в колодец.

Совет. Если вода содержит механические примеси, пропускаемые сетчатым фильтром, перед обратным клапаном желательно дополнительно установить фильтр грубой очистки.

  • Далее (уже в подсобном помещении) монтируется полноценная система очистки воды, рекомендованная специалистами, проводившими её анализ. Если в такой системе нет необходимости, на трубу просто ставится фильтр тонкой очистки.

Схема водоснабжения из колодца

  • Для поддержания в системе постоянного давления далее рекомендуется установить гидроаккумулятор – промежуточную емкость для воды, оборудованную поплавковым выключателем, отключающим насос при достижении заданного уровня.
  • После гидроаккумулятора монтируются реле давления и манометр, после чего раздаточный узел подключается к электросети.

Осталось лишь соединить его с внутридомовой разводкой, и системой можно пользоваться. Если кроме холодной вам нужна горячая вода на даче из колодца, это легко осуществить, включив в систему электрический водонагреватель, как показано на схеме.

Заключение

Как видите, единственная сложность в процессе устройства автономного водоснабжения может возникнуть при подборе оборудования и разработке схемы электроснабжения. Если вы не сильны в этом вопросе, посмотрите обучающее видео в этой статье, обратитесь за помощью к специалистам или используйте готовые решения, адаптировав их к своим условиям.

В остальном все просто и достаточно понятно. Во всяком случае, ради собственного комфорта можно потратить немного времени на то, чтобы подробнее разобраться в этом вопросе.


Инструкция по монтажу Колодцы

Колодцы следует устанавливать в соответствии с техническим проектом канализационной сети в подготовленной и осушенной траншее.

1. Из траншеи под установку колодца следует удалить большие и острые камни и подготовить подсыпку (мин. 10 см толщины) из крупнозернистого песка.

2. Установить днище (кинету) на дне траншеи (помня о проверке уровня и наклоне дна на уровне 1,5%), присоединить к нему канализационные трубы, а затем засыпать ее прибл. на 10см выше уровня трубы, чтобы предотвратить перемещение днища (кинеты).

3. Обрезать подъёмную трубу на требуемую длину (в случае гофрированной подъёмной трубы разрез следует произвести на складке и уплотнение надеть в углубление за первой складкой).

4. Удалить загрязнение с днища (кинеты). Средством для скольжения смазать изнутри днище (кинету) и уплотнение на подъёмной трубе, и установить трубу в раструбе днища (кинеты). Подготовленную таким образом днище (кинету) засыпать легко уплотняемым грунтом. Одноразовый слой насыпи не может превысить 30 см.

5. а) для гофрированной подъёмной трубы RCP 315 в последнем углублении этой трубы, с ее внутренней стороны вставить уплотнение, а затем телескоп с чугунным люком.
б) для гладкой подъёмной трубы RSP 400 и гофрированной RCP 425, надеть манжету на подъёмную трубу, а затем телескоп с чугунным люком.

Монтаж уплотнения «in situ»

1. На требуемой высоте в подъемной трубе высверливаем отверстие и очищаем его от заусеницев

2. Укрепляем уплотнение «in situ» в отверстии и смазываем сантехнической смазкой

3. Подсоединяем канализационную трубу.

Дренажные колодцы

На базе подъемных труб можно построить дренажный колодец. Тогда снизу вместо днища (кинеты) следует установить дно ПП или заглушку, а верх колодца прикрыть подходящим люком, поступая согласно инструкции монтажа. Уплотнения «in situ» дают возможность дополнительного подсоединения канала к подъемной трубе. Отвод из колодца можно выполнить на любой высоте, устанавливая уплотнение «in situ».

Устройство осадочного колодца:

  • 1a. Крышка люка
  • 1b. Телескопическая труба с люком
  • 2. Подъемная труба
  • 3. Дно для гофрированной подъёмной трубы
  • 4. Уплотнение «in situ»
Каскадные колодцы

Если появляется необходимость подсоединения канализационной трубы к колодцу выше днища (кинеты), можно применить так называемый каскад

  • каскадные колодцы на каналах диаметром до 0,4м и высотой уклона от 0,5 - 4 м могут изготавливаться с наклонной трубой, размещенной снаружи или внутри колодца.
  • колодце без возможности вхождения можно не использовать наклонную трубу, а подсоединить ее к стволу колодца. Такое подключение выполняется с помощью уплотнения «in situ», но возможно только для канала диаметром не более 0160. Для диаметра 0200 и более, следует использовать наклонную трубу, подсоединённую к кинете колодца. Это производиться с помощью тройника и редукционной муфты (см. рис. ниже).

Схема водоснабжения частного дома из колодца

Проблема водоснабжения стоит довольно остро перед теми, кто решил строить частный дом в удалении от центральных коммуникаций. Решений задач водоснабжения, бесперебойного и автономного, есть только две — скважина, или колодец. Это оптимальный вариант, чтобы ни от кого не зависеть, чтобы всегда в доме была чистая вода в нужном количестве. Скважина — это неплохой вариант, но многие по возможности стараются пользоваться колодцами. Это несколько дешевле, и если позволяет качество воды, будет оптимальным решением.

Содержание:

  1. Правильная схема — бесперебойная подача
  2. Особенности колодезного водоснабжения
  3. Мощность водопогружного насоса
  4. Накопительная емкость для системы водоснабжения
  5. Система фильтрации воды

Правильная схема — бесперебойная подача

Схема водоснабжения частного дома из колодца обязана учитывать цели, которые мы ставим перед системой водоснабжения. Важна каждая мелочь, но в первую очередь стоит определиться для чего водопровод нужен в принципе. Это будет только питьевая вода, вода для полива, для бани и душа, для летней кухни или бассейна — все это влияет на комплектующие, варианты развязки труб и места размещения оборудования. Именно поэтому не существует единой схемы, по которой удобнее и выгоднее пользоваться колодезной водой в принципе.

Схематически, любая система водоснабжения должна состоять из обязательных элементов:

  • источник водозабора;
  • подающее устройство, которое нагнетает воду в систему под определенным давлением, а оно в свою очередь, зависит от удаленности здания от колодца, этажности, уровня потребления в сутки;
  • система управления подачей воды, поскольку даже самый простой насос должен как-то запускаться и выключаться;
  • водонапорной емкости для обеспечения постоянного давления в системе, которое необходимо для стабильной работы аппаратуры;
  • системы труб;
  • регуляционной арматуры.

К тому же нельзя забывать о системе отвода воды, канализации, летнего и тепличного полива.

Особенности колодезного водоснабжения

В отличие от скважинного и, тем более, центрального водоснабжения, колодезная схема имеет много особенностей, которые просто нельзя забывать. Колодезная схема подразумевает забор воды с глубины до 10-15 м и это существенно облегчает подачу воды, по сравнению со скважинной системой. Однако, преимуществ у колодезной системы есть и свои преимущества:

  • стоимость системы ниже, чем у артезианской или скважины на песок;
  • монтаж системы от колодца достаточно прост;
  • для водозабора из колодца не требуется специальных разрешений;
  • правильно организованный колодец служит довольно долго.

Единственным осложнением может стать отсутствие колодца на участке вообще. Тогда придется тратить деньги на устройство колодца соответствующей глубины. И это важный момент, поскольку неправильно организованный колодец может в будущем принести массу неприятностей. Начиная от попадания талой воды до изменения баланса подземных вод вплоть до непригодности их к употреблению.

Мощность водопогружного насоса

Пожалуй, основной частью системы водоснабжения справедливо считать подающее устройство. От его мощности и конструкции зависит эффективность всей системы, поэтому именно насос заслуживает отдельного внимания. Насос откачивает воду из колодца и под нужным, расчетным, давлением подает ее в дом. Нужно ли говорить, что мощность насоса должна быть достаточной, чтобы поддерживать в системе давление около 1,5 атмосфер во всей системе от самого входа, до последнего крана.

Водопогружной насос, который используется в колодезной системе подачи, может работать на глубине до 40 метров. Но это не значит, что колодец должен быть такой глубины, потому что насосу кроме преодоления высоты, нужно поддерживать давление во всей остальной системе.

Расчетный расход воды — это минимальная производительность насоса. Выбирая марку погружного насоса нужно отталкиваться от 30% запаса по производительности. Средний загородный дом для семьи из четырех человек расходует около 4 кубов воды в час. Это средние данные, но этого количества хватит даже на полноценный полив приусадебного участка.

Накопительная емкость для системы водоснабжения

Система водоснабжения с накопительной емкостью — это наиболее оптимальный вариант реализации подачи воды в условиях, когда могут отключить электричество. А у нас от этого не застрахован никто. Самая простая система — одним накопительным баком. В зависимости от размера, он может обеспечить водой дом на протяжении 16-24 часов при разумной экономии. В качестве накопителя используют простую пластиковую емкость. Многие устанавливают по два бака — для холодной и для горячей воды. Это хорошо и тем, что горячая вода не даст промерзнуть баку с холодной, а при отключенном электричестве она не промерзнет на протяжении нескольких дней, разумеется, если провести качественное утепление.

Размещают накопительную емкость на чердаке. При такой схеме размещения разницы в высоте между дном бака и точкой отбора будет в 5-6 метров и такого давления, будет достаточно, чтобы пользоваться системой до включения электричества.

Система фильтрации воды

Колодезную воду необходимо фильтровать, причем фильтры должны обеспечивать несколько степеней очистки. Фильтры грубой очистки от механических загрязнений крупными фракциями устанавливают еще перед насосом, и они, как правило, поставляются в комплекте с ним. После насоса или насосной станции устанавливается еще один, осадочный, механический фильтр. Он будет проводить более тщательную подготовку воды для того, чтобы тонкие фильтры и другое оборудование были защищены от ржавчины или песка. Этот фильтр должен иметь производительность, соответствующую объему потребления воды. Ошибкой будет устанавливать фильтр с улавливающей способностью меньше 80 нм. В противном случае устройство будет создавать слишком высокое сопротивление потоку и мешать работе насоса, понижая его производительность.

В зависимости от качества воды, устанавливают тонкие фильтры, которые предохраняют систему водоснабжения из колодца от определенных загрязнений, которые характерны именно этому колодцу. Колодезная вода имеет повышенное содержание солей и органики, может иметь бактериологические загрязнения разной степени, поэтому перед установкой системы фильтрации следует подробнее познакомиться с химическим составом воды, которую планируется использовать.

Колодезная система подачи воды гораздо проще скважинной технически, но нюансов по ее реализации ничуть не меньше. Если их учесть, система получится стабильно работающей, подающей чистую воду и в нужных количествах. Удачного планирования и реализации проекта!

Читайте также Поверка счетчиков воды в Москве без снятия, Дренажный насос для канализации

Схема колодца и водоснабжения


(1) Обратный клапан
Расположен в верхней части насоса, чтобы удерживать воду в баке и предотвращать обратный поток через насос.
(2) Адаптер вставки троса
Трубный переходник с наружной или внутренней резьбой с петлей для крепления страховочного троса или кабеля насоса. Изготовлен из нержавеющей стали или латуни.
(3) Зажимы
Обеспечьте соединения между трубой и вставными фитингами или ограничителем крутящего момента.
(4) Комплект для термоусадочных соединений
Обеспечивает водонепроницаемые сращивания электрических кабелей в установках с погружными насосами.
(5) Ограничитель крутящего момента
Устанавливается непосредственно над погружным насосом для защиты компонентов насоса и скважины от повреждения пусковым моментом.
(6) Трос безопасности
Линия безопасности от верха колодца до насоса.
(7) Кабельная стяжка
Крепит кабель к отводной трубе.
(8) Защитный кожух
Защищает провода погружного кабеля от истирания о стенки колодца и удерживает спускную трубу и насос в центре колодца.
(9) Бескамерный адаптер
Обеспечивает водонепроницаемое санитарное съемное соединение между насосом и домом.Устанавливается в кожух ниже линии замерзания для предотвращения замерзания.
(10) Вставной переходник с наружной или внутренней резьбой
Фитинг с резьбой на одном конце и зубцами для крепления полиэтиленовой трубы на другом конце. Изготовлен из нержавеющей стали, оцинкованной стали, латуни или пластика.
(11) Герметичная крышка колодца
Обеспечивает водонепроницаемое уплотнение, когда его внутренняя прокладка сжимается до внешнего диаметра корпуса. Верхняя часть крышки легко снимается, чтобы получить доступ для обслуживания.
(12) Уплотнение скважины
Обеспечивает надежное уплотнение внутри корпуса в надземных установках.
(13) Обратный клапан
Устанавливается рядом с входом в резервуар для удержания воды в резервуаре во время установки насоса, когда насос не работает.
(14) Тройник резервуара
Подключает водопровод от насоса к напорному резервуару и сервисный трубопровод от резервуара к дому. Предусмотрены краны для подключения реле давления, манометра, дренажного клапана, предохранительного клапана, отсекающего клапана и т. Д.
(15) Дренажный клапан
Способствует легкому опорожнению системы.
(16) Ниппель
Наружная резьба позволяет прикрепить реле давления к тройнику бака.
(17) Предохранительный клапан
Защищает от повышения давления. Следует использовать в любой системе, в которой насос может создавать давление, превышающее максимальное номинальное значение системы.
(18) Манометр
Измеряет давление воды в напорном баке.
(19) Реле давления
Сообщает насосу о запуске, когда в водяной системе падает до предварительно установленного низкого давления, и об остановке при достижении отметки высокого давления.
(20) Защитный выключатель
Для электрического управления и распределения к насосу.
(21) Насос Saver
Регулируемое полупроводниковое управление контролирует условия нагрузки системы для защиты двигателя насоса от сухого колодца, потери потока, быстрой смены циклов, медленного восстановления, воздушной пробки и блокировки ротора.
(22) Грозовой разрядник
Защищает двигатель насоса и элементы управления от скачков напряжения, вызванных молнией, переключением нагрузок и помехами в электросети.
(23) Шаровой кран
Действует как запорный клапан на линии подачи от резервуара к дому.
(24) Напорный бак
Емкость для хранения, содержащая воздух и воду, которая обеспечивает хранение воды под давлением для подачи между циклами насоса; позволяет резервировать мощность на периоды пикового спроса; защищает и продлевает срок службы насоса за счет уменьшения количества циклов включения / выключения; и помогает сократить общее обслуживание системы.
(25) Насос
Машина, способная поднимать, поднимать или перемещать воду из колодца или резервуара на большую высоту или в отдаленное место. Насос может создавать давление и / или увеличивать скорость воды.

Схематическая диаграмма типовой конструкции скважины, показывающая (A): структуру ...

Китайская сланцевая нефть, которая сохраняется в озерных сланцах с сильной неоднородностью и относительно низкой зрелостью, была горячей точкой исследования нетрадиционных ресурсов. Однако контролирующие факторы обогащения сланцевой нефти и оценка ресурсного потенциала ограничивали эффективную разведку и разработку озерной сланцевой нефти.На основе данных каротажа скважин, содержания TOC, значений пиролиза Rock-Eval, термической зрелости, данных 100 нефтенасыщенности и коэффициента давления, наблюдение керна, рентгеноструктурный анализ, анализ физических свойств, сканирующая электронная микроскопия, компьютерная томография, Интерпретация ГИС и метод объемного генезиса в зависимости от трехмерного геологического моделирования были использованы для определения коэффициентов обогащения и оценки ресурсного потенциала сланцевой нефти формации Циншанькоу в бассейне Южного Сунляо.Сланцевая нефть в основном была обогащена полупоглубоким и глубоким озерным сланцем K2qn с высокой способностью генерировать углеводороды и благоприятными петрологическими и минералогическими характеристиками, характеристиками порового пространства и физическими свойствами в низкоструктурной части бассейна Южный Сунляо. Трехмерная геологическая модель ресурсов озерной сланцевой нефти свиты Циншанькоу была определена по ключевым параметрам (Ro, TOC и) сланцевой нефти в благоприятной зоне бассейна Южный Сунляо на северо-востоке Китая.Геологический ресурс сланцевой нефти, рассчитанный двумя методами сеточного расчета (и), составил, соответственно, и. Огромные ресурсы сланцевой нефти указывают на многообещающее будущее в разведке и разработке сланцевой нефти формации Циншанькоу в бассейне Южного Сунляо. 1. Введение Сланцевая нефть, которая успешно и эффективно разрабатывалась в Северной Америке, в настоящее время является горячей точкой исследования нетрадиционных углеводородных ресурсов [1–5]. Сланцевая нефть в основном развита в мезозойских и кайнозойских озерных сланцевых толщах континентальных бассейнов Китая [2, 6–9].Озерное сланцевое масло имеет большой потенциал для восполнения и даже замещения сокращающихся традиционных запасов нефти в Китае [2, 7, 10–13]. Кроме того, контролирующие факторы и методы количественной оценки нефтеносности имеют решающее значение для понимания ресурсного потенциала сланцевой нефти [6, 9, 14–16]. Однако контролирующие факторы и оценка ресурсного потенциала озерных сланцевых масел не были определены должным образом [9, 17–21]. Методы оценки сланцевой нефти включают динамические и статические методы.На основе динамических данных во время разработки сланцевой нефти динамические методы пытаются количественно рассчитать ресурсы сланцевой нефти с помощью математической модели. Статические методы можно разделить на статистический метод, метод аналогии и генетический метод [22]. Статистический метод, для которого требуется большое количество типичных примеров, обычно применяется в процессе разведки на средней и высокой степени. Метод аналогии, для которого требуется аналогичная калибровочная зона, обычно применяется в невысокой степени геологоразведочного процесса [23].Генетический метод, относящийся к детерминированной оценке и зависящий от подхода материального баланса, может применяться на всех этапах разведки бассейна. Метод моделирования на основе геологической модели также использовался для оценки ресурсного потенциала сланцевой нефти в верхнемеловой формации Cardium в осадочном бассейне Западной Канады [24]. Стандарт и методы оценки американского морского сланцевого масла не могут быть напрямую использованы при оценке озерного сланца в Китае из-за ограниченного количества разведочных скважин сланцевой нефти, сильной неоднородности, множества типов пор и относительно низкой зрелости озерного сланца [22].На основе трехмерной (3D) геологической модели метод объемного генезиса является наиболее распространенным и эффективным методом оценки озерной сланцевой нефти Китая [25–27]. Настоящая работа направлена ​​на определение управляющих факторов и оценку ресурсного потенциала озерной сланцевой нефти свиты Циншанькоу в бассейне Южный Сунляо, северо-восток Китая, с помощью метода объемного генезиса в зависимости от геологической модели. 2. Геологические условия 2.1. Структурные характеристики бассейна Бассейн Сунляо - это мезозойско-кайнозойский континентальный осадочный бассейн на северо-востоке Китая (рис. 1 (а)).Бассейн Сонляо в основном претерпел пять стадий структурной эволюции, включая стадию раннего подъема мантии, стадию начальной экструзии, стадию рифтогенеза, стадию депрессии и равновесное сжатие [28]. Бассейн Сунляо можно разделить на шесть структурных единиц первого порядка, включая Северное погружение, Северо-Восточное поднятие, Центральную депрессию, Юго-западное поднятие, Юго-восточное поднятие и Западный склон (Рисунок 1 (b)) [29]. Бассейн Южный Сунляо в основном включает Южную Центральную депрессию, восточную часть Западного склона и западную часть Юго-Западного поднятия (Рисунки 1 (b) и 1 (c)) [29].Центральная депрессия южной впадины Сунляо в основном состоит из прогиба Чанглинг, террасы Хуазицзин, поднятия Фусинь и террасы Хунган (рис. 1 (с)).

Насосы и системы для водяных скважин

Если вы живете в городе, вы, вероятно, не особо задумываетесь о том, как вода, которую вы используете каждый день, попадает в ваш дом. Даже в небольших деревнях часто имеется сеть водопроводных труб, по которым вода подается в каждый дом по соседству. Все, что вам нужно знать, - это как открыть кран у раковины.

Переместитесь на несколько миль за город, и картина изменится. В то время как внутренние механизмы все еще - к счастью - невидимы, ваше водоснабжение не зависит от соседнего по дороге. В каждом доме есть собственный колодец, из которого можно набирать воду. Более того, в каждом доме есть своя электромеханическая система для подачи воды из колодца в дом. В основе каждой системы лежит насос, и наиболее распространенными типами являются струйные и погружные насосы.

Типы скважин

Во многих районах страны найти питьевую воду так же просто, как достать лопату и выкопать яму в земле.Хорошо, может быть, слово «легкий» не совсем подходящее, но там, где уровень грунтовых вод находится всего в нескольких футах от поверхности земли, часть битвы может быть уже окончена. В такой ситуации с неглубоким колодцем поднять воду до дома будет немного проще, хотя бы потому, что расстояние, на которое вам придется перемещать воду, невелико.

Если в вашем районе невысокий уровень грунтовых вод или отсутствует стабильный запас питьевой воды у поверхности, вы должны копать глубже, чтобы добиться того же результата.А поскольку глубокий колодец означает, что воду нужно поднимать дальше, стратегии его перемещения меняются.

Насосы для неглубоких скважин

В наши дни наиболее распространенным насосом для неглубоких скважин является струйный насос. Струйные насосы устанавливаются над колодцем дома или в колодце и забирают воду из колодца посредством всасывания (см. Схему одноструйной системы струйного насоса на следующей странице). Поскольку здесь задействовано всасывание, атмосферное давление - вот что действительно делает работу.Думайте о системе как о длинной соломинке. Когда вы всасываете соломинку, вы создаете в ней вакуум над водой. Когда создается вакуум, вес воздуха или атмосферное давление толкает воду вверх по соломе. Следовательно, высота, на которую вы можете поднять воду с помощью струйного насоса для неглубоких скважин, зависит от веса воздуха. Хотя давление воздуха меняется с высотой, обычно ограничивают глубину неглубокой скважины с приводом от струйного насоса примерно до 25 футов.

Струйные насосы создают всасывание по-новому.Насос приводится в действие электродвигателем, который приводит в движение крыльчатку или центробежный насос. Рабочее колесо перемещает воду, называемую приводной водой, из колодца через узкое отверстие или струю, установленную в корпусе перед крыльчаткой. Это сужение струи приводит к увеличению скорости движущейся воды, так же, как насадка в садовом шланге. Когда вода выходит из струи, создается частичный вакуум, который всасывает дополнительную воду из колодца. Сразу за форсункой находится увеличивающаяся в диаметре трубка Вентури.Его функция - замедлить движение воды и повысить давление. Перекачиваемая вода - новая вода, которая забирается из скважины за счет всасывания струи, - затем объединяется с водопроводной водой и выводится в водопроводную систему под высоким давлением.

Поскольку струйные насосы для неглубоких скважин используют воду для забора воды, их обычно необходимо залить водой, прежде чем они начнут работать. Чтобы вода в насосе и водопроводной системе не стекала обратно в колодец, на линии подачи к насосу устанавливается односторонний обратный клапан.

Преодоление барьера глубины

К сожалению, в поисках воды вам, возможно, придется пройти чуть глубже 25 футов. Удивительно, но с помощью струйного насоса это все еще можно сделать. Он просто включает в себя отделение струи от двигателя и корпуса крыльчатки и опускание узла струи в воду (см. Схему системы двойного струйного насоса). В типичной конфигурации струйного насоса для глубокой скважины одна труба, прикрепленная к корпусу крыльчатки, направляет воду вниз в корпус струи, расположенный на расстоянии от 10 до 20 футов.ниже минимального уровня воды в колодце. Вторая труба соединяет выходную сторону корпуса форсунки с насосом.

У струи увеличение скорости воды создает частичный вакуум, который втягивает стоячую воду из колодца во вторую трубу, а затем обратно в насос и водопроводную систему. В струйных насосах для глубоких скважин используется как всасывание струи для подачи воды в систему, так и давление, создаваемое крыльчаткой для подъема воды.

Чтобы предотвратить перекачку скважины, установка струйного насоса для глубокой скважины может включать в себя 35-футовый насос.-длинная выхлопная труба. Он соединен с всасывающим концом корпуса форсунки и спускается в скважину. Если уровень воды опускается ниже уровня корпуса водомета, насос работает так же, как и насос для неглубоких скважин. Пока скорость потока падает, вода будет доступна до тех пор, пока уровень не упадет ниже примерно 25 футов от корпуса струи - предел для неглубокого насоса. Выхлопная труба длиной 35 футов эффективно гарантирует, что скважина никогда не будет откачана. Конечно, высота струи над уровнем воды влияет на производительность.Чем дальше он находится, тем менее эффективна перекачка.

Как и системы для мелководных скважин, струйный насос в системе для глубоких скважин должен быть заправлен для работы. Обратный клапан в нижней части трубопровода колодца предотвращает слив воды из труб и насоса. Струйные насосы с двумя или более рабочими колесами называются многоступенчатыми.

Переход к источнику

Хотя струйный насос может надежно обрабатывать скважину глубиной в несколько сотен футов, более эффективное решение - переместить насос в скважину, чтобы вместо подъема воды он толкал ее вверх.Типичный погружной насос характеризуется длинной цилиндрической формой, которая помещается внутри обсадной трубы скважины. Нижняя половина состоит из герметичного двигателя насоса, который подключен к наземному источнику питания и управляется проводами. Фактическая половина насоса состоит из ряда установленных друг на друга рабочих колес, каждая из которых разделена диффузором, который направляет воду вверх по трубе в водопроводную систему.

В современных установках обсадная труба колодца за пределами дома соединяется с водопроводной системой трубой, которая проходит под землей в подвал (см. Схему системы погружных насосов).Эта горизонтальная труба соединяется с трубой скважины с помощью соединителя, называемого безамбарным адаптером. Функция адаптера заключается в обеспечении доступа к насосу и трубопроводу скважины через верхнюю часть обсадной трубы, одновременно направляя воду из насоса в водопроводную систему.

Хотя погружные насосы более эффективны, чем струйные насосы, в доставке большего количества воды для двигателя того же размера, проблемы с насосом или двигателем потребуют вытаскивания агрегата из обсадной трубы - эту работу лучше доверить профессионалам. Однако подводные аппараты известны своей надежностью и часто выполняют свою роль от 20 до 25 лет без обслуживания.Погружные насосы также могут использоваться в неглубоких скважинах. Однако ил, песок, водоросли и другие загрязнения могут сократить срок службы насоса.

Общие элементы

Независимо от того, какая у вас система, компоненты на выходе всех насосов одинаковы.

Насосы не предназначены для непрерывной работы, и они не запускаются каждый раз, когда вы открываете кран или спускаете воду из унитаза. Чтобы обеспечить постоянное давление воды в приспособлениях, насос сначала перемещает воду в резервуар для хранения.Внутри современного резервуара находится воздушный пузырь, который сжимается при закачке воды. Давление в резервуаре - это то, что перемещает воду через домашнюю водопроводную систему.

Когда давление достигает заданного уровня, который может составлять от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм, переключатель останавливает насос. Поскольку вода используется в доме, давление начинает снижаться до тех пор, пока после падения примерно на 20 фунтов на квадратный дюйм переключатель не включает насос, и цикл повторяется. Вы найдете манометр, установленный на резервуаре, с проводами, ведущими к переключателю, который управляет насосом.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Цены на скважинный насос

| Насосы скважинные

О откачке водяных скважин

Колодезные насосы используются для забора воды с глубины, где уровень грунтовых вод находится на несколько футов ниже области применения.Обычно используются для забора или подачи воды, есть два основных типа скважинных насосов: струйные насосы и погружные насосы. Хотя оба стиля имеют свои преимущества, читайте дальше, чтобы определить тип, который вам нужен для вашего приложения.

Выберите свой новый скважинный насос »

Перекачка скважинной воды: струйный насос

Струйные насосы

устанавливаются над колодцем в доме или в колодце и забирают воду из колодца посредством всасывания, а поскольку всасывание задействовано, атмосферное давление - это то, что действительно делает работу.В наши дни самым распространенным насосом для откачки мелководных скважин является струйный насос. По мере роста давления вы создаете вакуум в трубке над водой. Когда создается вакуум, вес воздуха или атмосферное давление толкает воду вверх по соломе. Следовательно, высота, на которую вы можете поднять воду с помощью струйного насоса для неглубоких скважин, зависит от веса воздуха. Хотя давление воздуха меняется с высотой, обычно ограничивают глубину неглубокой скважины с приводом от струйного насоса примерно до 25 футов.Поскольку струйные насосы для неглубоких скважин используют воду для забора воды, их обычно необходимо залить водой, прежде чем они начнут работать. Чтобы вода в насосе и водопроводной системе не стекала обратно в скважину, на линии подачи к скважинному насосу устанавливается односторонний обратный клапан.

Чтобы откачивать воду на глубину чуть более 25 футов, в вашем колодце должны быть внесены некоторые базовые изменения. Он просто включает в себя отделение струи от двигателя и корпуса крыльчатки и размещение струйного узла в воде, как показано здесь на схеме скважинного насоса системы двойного струйного насоса.В типичной конфигурации струйного насоса для глубокой скважины одна труба, прикрепленная к корпусу крыльчатки, направляет воду в корпус струи, который расположен примерно на 10-20 футов ниже минимального уровня воды в скважине. Вторая труба соединяет выходную сторону корпуса струи с скважинным насосом.

У струи увеличение скорости воды создает частичный вакуум, который втягивает стоячую воду из колодца во вторую трубу, а затем обратно в насос и водопроводную систему. В струйных насосах для глубоких скважин используется как всасывание струи для подачи воды в систему, так и давление, создаваемое крыльчаткой для подъема воды.

Как и системы для мелководных скважин, струйный насос в системе для глубоких скважин должен быть заправлен для работы. Обратный клапан в нижней части трубопровода колодца предотвращает слив воды из труб и насоса. Струйные насосы с двумя или более рабочими колесами называются многоступенчатыми.

Выберите свой новый скважинный насос »

Перекачка скважинной воды: погружной насос

Погружной насос отличается длинной цилиндрической формой, которая помещается внутри обсадной трубы скважины. Нижняя половина состоит из герметичного электродвигателя насоса, который подключен к наземному источнику питания и управляется проводами.Фактическая половина насоса состоит из ряда установленных друг на друга рабочих колес, каждая из которых разделена диффузором, который направляет воду вверх по трубе в водопроводную систему. В отличие от струйного насоса, нагнетающего воду сверху под давлением, погружной насос создает давление снизу, чтобы подтолкнуть воду вверх! Это также устраняет необходимость наличия грунтовочной воды, в отличие от насосов для струйной воды. Этот тип насоса полезен для более глубоких скважин и приложений с постоянным давлением.

В современных установках обсадная труба за пределами дома соединена с водопроводной системой трубой, идущей под землей в подвал.Эта горизонтальная труба присоединяется к трубе скважины с помощью соединителя, называемого безамбарным адаптером. Функция адаптера заключается в обеспечении доступа к насосу и трубопроводу скважины через верхнюю часть обсадной трубы, одновременно направляя воду из насоса в водопроводную систему.

Хотя погружные насосы более эффективны, чем струйные насосы, в доставке большего количества воды для двигателя того же размера, проблемы с насосом или двигателем потребуют вытаскивания агрегата из обсадной трубы - эту работу лучше доверить профессионалам. Однако подводные аппараты известны своей надежностью и часто без обслуживания выполняют свою роль от 20 до 25 лет.Погружные насосы также могут использоваться в мелководных скважинах. Однако ил, песок, водоросли и другие загрязнения могут сократить срок службы насоса.

Выберите свой новый скважинный насос »

Применения для перекачивания скважинной воды:

  • Жилое водоснабжение и откачка воды из домашних скважин
  • Промышленная перекачка воды
  • Добыча воды
  • Горнодобывающая и промышленная водоотведение
Выберите свой новый скважинный насос » Система водяных скважин

- Бурение пчелиной пещеры Бурение пчелиной пещеры

Базовая система жилищных водозаборных скважин (стандартное давление) (с устьем стальной втулки) выглядит как на схеме ниже.Погружной насос выталкивает воду по капельной трубе на поверхность. Обратный клапан предотвращает попадание воды обратно в колодец. Реле давления включает насос при падении давления и выключает при повышении давления. Это происходит в диапазоне 20 фунтов на квадратный дюйм. Давление сохраняется в резервуаре высокого давления - обычно 84 или 116 галлонов. Если в системе создается слишком большое давление, предохранительный клапан сбрасывает избыточное давление, чтобы предотвратить повреждение насоса. Если скважина производит меньше воды, чем ваша потребность в воде в течение определенного периода времени, и скважина временно работает всухую, устройство PumpSaver отключит насос, чтобы защитить насос от перегрева (и потенциально ослабить обсадную колонну и вызвать ее обрушение).

Это проверенная временем система на протяжении нескольких поколений. Работает практически в любой ситуации. Но есть и недостатки.

Если ваш колодец в любой момент производит меньше воды, чем требуется, PumpSaver защитит систему от повреждений ... но у вас все еще временно нет воды. Или, когда насос окончательно изнашивается и его необходимо заменить, вы останетесь без воды до тех пор, пока насос не будет заменен. В таких ситуациях полезно иметь рядом с колодцем систему накопительных резервуаров.

Еще одним недостатком стандартной напорной системы является то, что насос включается и выключается, когда давление в напорном резервуаре повышается и падает на 20 фунтов на квадратный дюйм. Во время длительного использования (например, длительный душ или орошение газона) это приводит к большому количеству запусков и остановок насоса. Эти резкие пуски / остановки - это то, что изнашивает насосы и сокращает срок их службы. Этот диапазон давления в 20 фунтов на квадратный дюйм может (в лучшем случае) разочаровывать в душе и (в худшем) проблематично для вашей ирригационной системы, так как ваши дождеватели будут разбрызгивать дальше / короче по мере роста / падения давления.Это может привести к появлению сухих / коричневых пятен на лужайке. Решением всех этих проблем может быть система постоянного давления, работающая от частотно-регулируемого привода (ЧРП). Видео справа сравнивает и сравнивает стандартную систему нагнетательных скважин с системой скважин постоянного давления.

Как починить колодец с сухой водой

iStock.com / Aunt_Spray

Сухой колодец всегда вызывает беспокойство, но редко является долговременной проблемой. Даже если дождя не было в течение нескольких недель, часто можно отремонтировать колодец с сухой водой, используя методы, разработанные для того, чтобы добраться до воды, которая все еще остается глубже.

Оцените свою ситуацию

iStock.com / Lex20

Прежде чем искать решения, убедитесь, что колодец действительно сухой, а не просто проблема с насосом или напорным баком, или с отложениями минеральных отложений, которые снижают расход воды. Профессиональный техник может измерить уровень воды и оценить состояние колодца, чтобы точно сказать вам, что происходит.

А пока есть несколько признаков, на которые стоит обратить внимание. Когда ваш колодец начинает пересыхать, вы можете заметить снижение давления воды, разбрызгивание кранов и / или осадок в воде.Насос может работать, но не набирает воду.

Колодец редко бывает постоянно сухим. После того, как уровень грунтовых вод пополнится дождями, у вас снова должна быть вода. Плохая новость заключается в том, что если ваш колодец высох из-за сильной засухи, лучшим решением может быть поиск альтернативного источника воды до тех пор, пока снова не пойдет дождь. Один из вариантов - нанять службу доставки воды, но воду, которую они приносят, ни в коем случае нельзя наливать в колодец. Это может привести к повреждению колодца и загрязнению водоснабжения.

Опускание водяного насоса

iStock.com / ASphotowed

Вполне вероятно, что в вашем колодце все еще есть вода ниже текущего уровня насоса. Если в вашем колодце используется погружной насос, наиболее распространенный тип, используемый в жилых колодцах, его опускание до нового уровня воды может позволить вам снова набирать воду.

К сожалению, это не сработает, если у вас есть струйный насос. Ваш колодец также должен быть достаточно глубоким, чтобы вместить больше трубы. Даже с правильным насосом и глубиной, если скважина дает мало воды или ее нет, опускание насоса может не стоить усилий из-за небольшого количества оставшейся воды.

Можно выполнить эту работу самостоятельно, если у вас есть опыт разработки скважин, но всегда полезно проконсультироваться со специалистом по бурению скважин, особенно если ваша скважина имеет глубину более 150 футов. Хотя углубление часто является самым дешевым способом ремонта колодца с сухой водой, наем специалиста для этой работы может обойтись более чем в 1000 долларов.

Технику сначала необходимо оценить условия в скважине. В некоторых случаях опускание насоса может помешать охлаждению двигателя и не рекомендуется.Затем техник определит глубину как скважины, так и приемной части насоса и сравнит их. Наконец, они установят дополнительные трубы в верхней части колодца, чтобы насос мог достичь большей глубины.

Гидравлический разрыв скважины

iStock.com / thad

Этот метод восстановления скважины, также известный как гидроразрыв, использует воду под высоким давлением для удаления ила и отложений, которые блокируют трещины в водоносном горизонте, позволяя большему количеству воды поступать в скважину. Это вариант, только если в ваш колодец поступает вода из водоносного горизонта.

В случае успеха гидроразрыв пласта может повысить производительность в среднем на 1–3 галлона в минуту. Вероятность успеха составляет около 97 процентов, но бывают редкие случаи, когда геологические условия не позволяют увеличить поток воды.

Стоимость обычно составляет от 2000 до 5000 долларов, но почти всегда дешевле, чем бурение новой скважины. Специалисты начинают с демонтажа насоса, труб, проводки и другого оборудования из скважины. Затем они опускают пакер, напоминающий гигантский воздушный шар, в колодец и надувают его.Затем пространство под пакером заполняется чистой водой для повышения давления до тех пор, пока давление внезапно не упадет, что указывает на устранение закупорки. Наконец, переустановка скважинного оборудования.

Через 48 часов технический специалист может выполнить тест урожайности, чтобы узнать, была ли работа успешной. Поскольку в процессе гидроразрыва используется так много воды, слишком раннее выполнение теста урожайности может дать вам неточные результаты.

Углубить колодец

iStock.com / skhoward

Более глубокое бурение может позволить вам проникнуть в другой водоносный горизонт, который все еще несет воду. Обычно это лучший вариант, если у вас неглубокий колодец, то есть глубина менее 50 футов. Более глубокий колодец обеспечит более устойчивый к засухе водоснабжение и лучшее качество воды.

Для скважин глубиной более 50 футов бурение еще 10 футов может быть достаточно, чтобы достичь большего количества воды. Техник по бурению скважин может оценить местность и сказать вам, стоит ли пытаться найти больше воды глубже.Буровые работы стоят дорого, особенно на каменистой местности и на склонах, и вы никогда не дойдете до воды.

Если обсадная труба вашей скважины не выступает над землей, технику потребуется удлинить ее, чтобы она соответствовала современным нормам безопасности. Перед бурением техники снимут насос и другое скважинное оборудование. Затем они установят буровую установку над скважиной и очистят или развернут скважину для удаления мусора. Наконец, они прикрепят буровую коронку, чтобы углубить скважину.

Учитывая объем работ, углубление не всегда дешевле бурения новой скважины.Стоимость зависит от состояния вашего колодца, местности и глубины грунтовых вод среди других факторов.

Заменить колодец

iStock.com / Zhanna Kavaliova

Хотя многие скважины надежно обеспечивают воду в течение 50 и более лет, их средний срок службы составляет от 20 до 30 лет, без учета сменных частей. Если пробуренная скважина старше нескольких десятилетий, возможно, пришло время пробурить новую.

Перед бурением ваш специалист по бурению скважин будет использовать методы разведки подземных вод, чтобы найти идеальное место, поэтому риск остаться с пустыми руками невелик.Помимо восстановления водоснабжения, бурение новой скважины дает вам возможность исправить все, что вам не нравилось в старой скважине, например проблемы со строительством, емкость резервуара для хранения и урожай.

Поскольку техническим специалистам не нужно будет выполнять какие-либо работы по снятию оборудования или очистке перед началом работы, бурение новой скважины часто бывает проще и дешевле, чем углубление старой. Стоимость сильно варьируется в зависимости от вашей местности и необходимой глубины, но в среднем она составляет около 5500 долларов.Вам также необходимо будет закрыть старый колодец в соответствии с местными правилами, чтобы защитить вашу систему водоснабжения и предотвратить несчастные случаи.

Сухой колодец не означает катастрофу. Если засуха кратковременная, часто достаточно просто спустить насос, чтобы починить сухой водяной колодец до тех пор, пока не вернутся дожди. В случае более длительной засухи гидроразрыв или углубление колодца могут восстановить водоснабжение и повысить урожайность в будущем.

Связанные

Диаграмма Хаббла и космическое расширение

Abstract

Классическая статья Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной появилась в PNAS в 1929 году [Hubble, E.P. (1929) Proc. Natl. Акад. Sci. USA 15, 168–173]. Главный результат, заключающийся в том, что расстояние до галактики пропорционально ее красному смещению, настолько хорошо известен и так глубоко встроен в язык астрономии через диаграмму Хаббла, постоянную Хаббла, закон Хаббла и время Хаббла, что сама статья редко бывает упоминается. Несмотря на то, что расстояния Хаббла имеют большую систематическую ошибку, скорости Хаббла взяты в основном из Весто Мелвина Слайфера, а интерпретация с точки зрения эффекта де Ситтера выходит за рамки основного направления современной космологии, эта статья открыла путь к исследованию расширяющейся, развивающейся , и ускоряющаяся Вселенная, которая затрагивает сегодняшнюю растущую область космологии.

Публикация статьи Эдвина Хаббла «Связь между расстоянием и лучевой скоростью среди внегалактических туманностей» в 1929 году стала поворотным моментом в понимании Вселенной. В этом кратком отчете Хаббл изложил доказательства одного из величайших открытий науки 20-го века: расширяющейся Вселенной. Хаббл показал, что галактики удаляются от нас во всех направлениях, а более далекие удаляются быстрее пропорционально своему расстоянию. Его график зависимости скорости от расстояния (рис.1) - исходная диаграмма Хаббла; уравнение, описывающее линейную аппроксимацию, скорость = H o × расстояние, является законом Хаббла; наклон этой линии - постоянная Хаббла, H o ; и 1 / H o - время Хаббла. Хотя в более ранних работах были намеки на космическое расширение, эта публикация убедила научное сообщество в том, что мы живем в расширяющейся Вселенной. Поскольку результат настолько важен и требует постоянной ссылки, астрономы создали одноименные объекты Хаббла, чтобы использовать удивительное открытие Хаббла без ссылки на оригинальную публикацию в PNAS (1).†

Рис. 1.

Соотношение скорость – расстояние между внегалактическими туманностями. Лучевые скорости, скорректированные с учетом движения Солнца (но обозначенные в неправильных единицах), отображаются в зависимости от расстояний, оцененных от задействованных звезд, и средней светимости туманностей в скоплении. Черные диски и сплошная линия представляют решение проблемы движения Солнца с использованием туманностей по отдельности; кружки и пунктирная линия представляют решение, объединяющее туманности в группы; крестик представляет собой среднюю скорость, соответствующую среднему расстоянию до 22 туманностей, расстояния до которых невозможно оценить по отдельности.[Воспроизведено с разрешения исх. 1 (Авторское право 1929, Библиотека Хантингтона, Коллекции произведений искусства и Ботанический сад).]

Сегодня,> 70 лет спустя, изысканные наблюдения космического микроволнового фона (2), измерения легких элементов, синтезированных в первые несколько минут Вселенной (3), а современные версии закона Хаббла образуют прочную треугольную основу для современной космологии. Теперь у нас есть уверенность в том, что геометрически плоская Вселенная расширялась последние 14 миллиардов лет, контрастируя с ней под действием гравитации от горячего и гладкого Большого взрыва до неоднородной и разнообразной Вселенной, состоящей из галактик, звезд, планет и людей. посмотри вокруг нас.Наблюдения заставили нас принять темную и экзотическую Вселенную, которая на ≈30% состоит из темной материи, и только 4% Вселенной состоит из знакомых протонов и нейтронов. Из этой небольшой части знакомого материала большая часть не видна. Подобно снежной пыли на горном хребте, светящаяся материя обнаруживает присутствие невидимых объектов.

Расширение работы Хаббла с современными технологиями привело к появлению обширных новых арен для исследований: обширное картографирование с использованием закона Хаббла показывает расположение материи во Вселенной, и, заглянув в более далекое прошлое, чем мог бы Хаббл, мы теперь видим за пределами близлежащей линейной расширение закона Хаббла, чтобы проследить, как космическое расширение изменилось за огромный промежуток времени после Большого взрыва.Большой сюрприз заключается в том, что недавние наблюдения показывают, что космическое расширение ускоряется за последние 5 миллиардов лет. Это ускорение предполагает, что остальные 70% Вселенной состоят из «темной энергии», свойства которой мы лишь смутно осознаем, но которая должна иметь отрицательное давление, чтобы ускорять космическое расширение с течением времени (4–9). Будущее расширение диаграммы Хаббла на еще большие расстояния и более точные расстояния, где эффекты ускорения являются путём к раскрытию этой тайны.

Хаббл применил фундаментальные открытия Генриетты Ливитт, касающиеся ярких переменных звезд-цефеид. Ливитт показал, что цефеиды можно отсортировать по светимости, наблюдая за периодами их колебаний: медленные из них являются яркими по своей природе. Измеряя период пульсации, наблюдатель может определить внутреннюю яркость звезды. Затем измерение видимой яркости дает достаточно информации, чтобы определить расстояние.

Хаббл использовал 100-дюймовый телескоп Хукера на горе Вильсон для поиска этих «стандартных свечей» и обнаружил цефеиды в нечеткой туманности Андромеды, M31.По слабому виду этих цефеид Хаббл сделал вывод, что M31 и другие «внегалактические туманности» являются не частью нашей собственной галактики Млечный Путь, а «островными вселенными», эквивалентными Млечному Пути: огромные системы из миллиардов звезд. отделены друг от друга миллионами световых лет. Это открытие было сделано в 1924 году, и если бы он не сделал ничего, кроме того, чтобы показать, что Млечный Путь - это не Вселенная, Хаббл был бы важной фигурой в истории астрономии. Но 5 лет спустя в своей статье PNAS Хаббл смог показать нечто еще более удивительное, построив графики зависимости скоростей галактик от расстояний до них.

Чтение статьи Хаббла - хорошее напоминание о том, насколько яснее становится все, если оглянуться назад на 70 лет. Например, хотя цефеиды лежат в основе шкалы расстояний Хаббла, расстояния до большинства объектов в его статье 1929 года были определены не самими цефеидами, а самыми яркими звездами в галактиках или светимостью самих галактик. В последние годы с помощью космического телескопа Хаббла с превосходным разрешением, названного в честь Эдвина Хаббла, наконец-то стало возможным измерять отдельные цефеиды в галактиках в скоплении Девы, которые являются наиболее удаленными записями в исходной таблице красных смещений и расстояний галактик Хаббла. (10, 11).Количественное согласие современных измерений с исходной шкалой расстояний Хаббла плохое! Современные расстояния до тех же галактик, рассчитанные с точностью до 10%, в семь раз больше расстояний, нанесенных Хабблом по горизонтали на рис. расстояние и скорость. Хотя его расстояния имели серьезные ошибки из-за смешения двух типов цефеид и размытия ярких газовых облаков с яркими звездами, в 1929 году Хаббл смог достаточно хорошо отсортировать близлежащие галактики от далеких, чтобы не упустить связь между расстоянием и скоростью.

Другая ось диаграммы Хаббла (слегка неверно обозначена в оригинале) показывает не только то, что мы живем в обширной Вселенной, населенной миллиардами галактик, таких как Млечный Путь, но также и то, что галактики встроены в расширяющуюся ткань пространства и время. Диаграмма Хаббла отображает зависимость скорости от расстояния. Астрономы измеряют скорость галактики по ее спектру, беря свет с изображения галактики в фокусе телескопа и пропуская его через щель и призму, чтобы создать рассеянную радугу, слегка обозначенную темными линиями.Эти линии поглощения создаются атомами в атмосферах звезд. Атомы поглощают свет на определенных длинах волн, соответствуя скачкам энергии для электронных орбит, продиктованных квантовой механикой. Лучевые скорости проявляются как сдвиги длин волн линий от галактики по сравнению со спектрами тех же атомов в состоянии покоя в обсерватории: голубые смещения для приближающихся к нам объектов и красные смещения для удаляющихся объектов. Дробный сдвиг длины волны Δλ / λ равен 1 + z , где z - красное смещение.Этот результат может быть выражен как скорость c z , где c - скорость света, 300 000 км / с.

Программа измерения спектров галактик была начата десятью годами ранее Весто Мелвином Слайфером в обсерватории Лоуэлла в Аризоне. К 1923 году после героических усилий с маленькими телескопами и медленными спектрографами Слайфер составил список скоростей для 41 галактики, 36 из которых удалялись от нас, а самая большая из них удалялась со скоростью 1800 км / с. Этот интригующий список был опубликован в учебнике Артура Стэнли Эддингтона по общей теории относительности, Математическая теория относительности .Хаббл не ссылается на источник лучевых скоростей в таблице 1 ссылки. 1, за исключением четырех новых от его коллеги из Маунт Вильсон, Милтона Хьюмасона, но каждая из галактик принадлежит Слайферу, и список скоростей почти идентичен тому, что указан в книге Эддингтона. Первоначальный вклад Хаббла в 1929 г. заключался в том, чтобы понять связь расстояния со скоростью, а его последующие усилия заключались в изучении последствий этого удивительного факта. Хаббл и Хьюмасон приложили огромные усилия для измерения красных смещений на 100-дюймовом расстоянии, быстро расширив область действия диаграммы Хаббла за пределы скоростей 1000 км / с, показанных на рис.1. Хотя Слайфер начал изучение спектров галактик десятью годами ранее и измерил скорости, которые Хаббл использовал в своей статье 1929 года, Хаббл вскоре стал выдающейся фигурой в исследовании царства туманностей.

Связь между общей теорией относительности и космическими скоростями скрывалась в основе работы Хаббла. В 1917 году Эйнштейн показал, как построить статичную Вселенную, введя в свои уравнения «космологическую постоянную». Это хорошо соответствовало идее, существовавшей до измерения расстояний до туманностей Хабблом в 1924 году, о небольшой и статичной «вселенной», которая была ограничена звездами галактики Млечный Путь.В Лейдене Виллем де Ситтер показал, что существует другое, формально статическое, решение уравнений Эйнштейна, в котором частицы будут рассеиваться с ускорением, увеличивающимся с расстоянием, а сигналы, посылаемые от одного наблюдателя к другому, будут показывать красное смещение. Другие физические решения уравнений Эйнштейна, построенные для расширяющейся Вселенной, были разработаны Фридманом в 1922 году. Но это были не те модели, о которых Хаббл думал, когда строил свои данные. Хаббл искал эффект де Ситтера.

Сложив расстояния и скорости вместе на графике, показанном на рис. 1 в классической статье Хаббла, любой может увидеть, что скорость более или менее пропорциональна расстоянию. Что превращает эту скучную диаграмму в глубокое открытие, так это понимание того, что модель, обнаруженная Хабблом, - это именно то, что вы ожидаете от любого наблюдателя во Вселенной, расширяющейся во всех направлениях. Диаграмма Хаббла не подразумевает, что мы находимся в центре Вселенной, но она показывает, что Вселенная динамична, определенно не статична, как предполагал Эйнштейн в 1917 году.

В тексте своей статьи Хаббл говорит, что «выдающейся особенностью является возможность того, что соотношение скорость-расстояние может отражать эффект де Ситтера». Вероятно, не случайно, что Хаббл искал этот эффект: он был в Лейдене в 1928 году на конференции по галактикам, и у него была возможность поговорить с де Ситтером. Хаббл отмечает, что одним из аспектов модели мира де Ситтера является кажущееся «ускорение», и делает правдоподобное предположение, что «линейная зависимость, обнаруженная в настоящем обсуждении, является первым приближением, представляющим ограниченный диапазон расстояний.Этот конкретный аспект статьи Хаббла казался странным и загадочным.

Это казалось странным, потому что с 1931 по 1995 год почти никто не говорил о космическом ускорении. В результате собственной работы Хаббла даже Эйнштейн и де Ситтер перестали говорить о своих старых моделях с космологической постоянной, и фокус наблюдений сместился к поиску числового значения постоянной Хаббла и измерению гравитационного эффекта космического замедления в расширяющемся пространстве. Модель Фридмана.И это казалось загадочным, потому что, говоря современным языком, модель Эйнштейна – де Ситтера - это расширяющаяся модель Фридмана с плоской геометрией, а исходный эффект де Ситтера представляет собой историческое любопытство. Но сегодня, в свете недавних работ, которые предполагают, что мы действительно живем в ускоряющейся Вселенной типа Эйнштейна – де Ситтера с евклидовым пространством, намек Хаббла на ускорение кажется странным, возможно, ошибочным, пророческим.

Наклон линии на диаграмме Хаббла называется постоянной Хаббла (H o ), напрямую связанной с возрастом Вселенной: закон Хаббла гласит, что скорость = H o × расстояние, и, поскольку время = расстояние / скорости, существует естественное время Хаббла, t o , связанное с расширением Хаббла, t o = расстояние / скорость = расстояние / (H o × расстояние) = 1 / H o .

Соседние объекты удаляются медленно, а более далекие - быстро, но обоим потребуется одно и то же время, чтобы добраться до того места, где они находятся во Вселенной, которая расширяется с постоянной скоростью, и это время дается выражением 1 / H o . Таким образом, постоянная Хаббла устанавливает шкалу времени от Большого взрыва до сегодняшнего дня. ‡

Хотя расстояния Хаббла 1929 года были слишком малы в 7 раз, его вывод о природе космического расширения оставался верным, потому что все его расстояния были слишком малы на примерно такой же фактор.Форма зависимости - скорость, пропорциональная расстоянию, - не изменяется из-за этой масштабной ошибки, хотя численные значения расстояний и постоянной Хаббла (которую Хаббл скромно назвал K) далеки от современного значения. В этой классической статье Хаббл приводит значения K, равные 530 и 500 км / с / мегапарсек. Глядя на его оригинальную диаграмму Хаббла, вы можете увидеть, что есть несколько близлежащих галактик с голубым смещением и большим разбросом скоростей на любом заданном расстоянии. Хаббл ловко использовал правдоподобные методы для усреднения данных для галактик, находящихся на одинаковом расстоянии, чтобы его результат более четко выделялся из шума.Ему повезло, что у него были данные, которые так хорошо себя вели.

Со временем улучшенное понимание используемых звезд, роли поглощения пылью и локальной калибровки шкалы расстояний привело к значительным пересмотрам шкалы космических расстояний, постоянной Хаббла и предполагаемого времени Хаббла. Во времена Хаббла t o составляло ≈2 миллиарда лет, что уже противоречило большему возрасту Земли, полученному в результате радиоактивного распада. Земля не должна быть старше Вселенной, в которой она образовалась.Этот конфликт с возрастом Земли и аналогичная проблема с возрастом звезд были хроническим затруднением в течение десятилетий, когда постоянная Хаббла была плохо известна. Разногласия затрудняли принятие реальности космического расширения, действующего в течение космического времени, и Хаббл всегда был весьма осторожен в интерпретации своего открытия. Но, как показано на рис. 2 этой Перспективы, мой коллега Джон Хухра составил числовое значение постоянной Хаббла, показав, как преобладающее значение снижалось на протяжении десятилетий.Указанные планки погрешностей хронически намного меньше, чем дрейф среднего значения с течением времени. Систематические ошибки всегда занижены . Этот сюжет придает вес афоризму о том, что астрофизики всегда неправы, но никогда не сомневаются.

Рис. 2.

Опубликованные значения постоянной Хаббла от времени. Изменения в исходной шкале расстояний Хаббла учитывают значительные изменения постоянной Хаббла с 1920 года по настоящее время, составленные Джоном Хухрой из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.В каждую эпоху оценочная ошибка постоянной Хаббла мала по сравнению с последующими изменениями ее значения. Этот результат является признаком недооцененных систематических ошибок.

Современная работа, тесно связанная с цефеидами в скоплении галактик Девы, наблюдаемыми с помощью космического телескопа Хаббла, дает H o = 72 ± 2 ± 7 км / с / мегапарсек (9). Указанные ошибки представляют собой одну сигму, причем первая - это статистическая ошибка, а вторая, большая ошибка, - систематическая неопределенность, связанная с такими факторами, как химический состав цефеид в разных галактиках, расстояние до Большого Магелланова Облака, до которого расстояние производится сравнение и калибровка камеры на космическом телескопе Хаббла.Как и в прошлом, мы считаем, что эти планки погрешностей верны (хотя для противоположной точки зрения см. Ссылку 10). Но теперь схождение полностью независимых методов, таких как временные задержки в гравитационных линзах, рассеяние микроволновых фоновых фотонов горячим газом в скоплениях галактик, и физика атмосфер сверхновых начинает иметь значение (12–16). При использовании независимых путей могут быть обнаружены систематические ошибки. Мы, наконец, подошли к концу поиска постоянной Хаббла.

Замечательный результат этого долгого пути пересмотра состоит в том, что время Хаббла теперь воспринимается серьезно.Возраст Вселенной, подразумеваемый современной постоянной Хаббла с постоянным расширением, составляет ≈14 миллиардов лет. Этот результат хорошо согласуется с теоретическим возрастом звезд. Возраст самых старых звезд в нашей галактике, основанный на расчетах эволюции звезд в результате ядерного горения, составляет ≈12,5 ± 1,5 миллиарда лет, что достаточно моложе времени Хаббла, чтобы легко вписаться в схему, в которой галактики образуются сразу после Большого взрыва (17 ). Даже с добавлением космического замедления и космического ускорения лучшее значение из диаграммы Хаббла для времени, прошедшего с момента Большого взрыва, составляет ≈13.6 ± 1,5 млрд лет (18). Расширение - не иллюзия; это космическая история.

Как и в оригинальной статье Хаббла, где он использовал самые яркие звезды и свет целых галактик, современный путь к более глубоким измерениям расстояний лежит через более яркую стандартную свечу, чем цефеиды. До Хаббла астрономы время от времени отмечали новые звезды, которые вспыхивали во внегалактических туманностях, таких как M31 и ее кузены. В нашей галактике эти новые звезды называются «новыми». Как только Хаббл установил, что расстояние до этих туманностей составляет миллионы световых лет, истинная природа этих новых звезд стала ясна.Поскольку они находились на расстояниях в тысячу раз больше, чем новые звезды в Млечном Пути, они должны быть в миллион раз более энергичными. Взрывающиеся звезды в других галактиках были названы «сверхновыми» Фрицем Цвикки, современником Хаббла на Лейк-авеню в Пасадене в Калифорнийском технологическом институте. Световой поток одного конкретного типа сверхновой в ~ 4 миллиарда раз больше, чем у Солнца. Эти сверхновые «типа Ia» можно увидеть на полпути через видимую Вселенную, и, что еще лучше, они имеют довольно узкое распределение собственной яркости.В результате они являются хорошими индикаторами расстояния. Уточненные методы анализа наблюдений сверхновых типа Ia дают расстояние до одиночного события лучше 10% (19, 20). Лучшая современная диаграмма Хаббла, основанная на хорошо наблюдаемых сверхновых типа Ia на небольшом расстоянии ≈2 миллиарда световых лет, показана на рис.3, где оси выбраны в соответствии с осями исходной линейной диаграммы Хаббла (чтобы скрыть наши неопределенности. астрономы обычно используют логарифмическую форму этого графика, как на рис. 4).Закон Хаббла верен далеко за пределами первоначальной выборки Хаббла.

Рис. 3.

Диаграмма Хаббла для сверхновых типа Ia. Из компиляции хорошо наблюдаемых сверхновых типа Ia Джа (29). Разброс вокруг линии соответствует статистическим ошибкам расстояния <10% на объект. Небольшая красная область в нижнем левом углу отмечает диапазон исходной диаграммы Хаббла с 1929 года.

Рис. 4.

Диаграмма Хаббла для сверхновых типа Ia до z ≈ 1. Нанесите на график в обычных астрономических координатах модуля расстояния (логарифмический) мера расстояния) vs.бревенчатое красное смещение. Об истории космического расширения можно судить по форме этой диаграммы, когда она расширена до большого красного смещения и, соответственно, больших расстояний. Диаграмма любезно предоставлена ​​Брайаном П. Шмидтом, Австралийский национальный университет, на основе данных, собранных в исх. 18.

В таблице 2 своей исходной статьи (1) (воспроизведенной как таблица 1, которая опубликована в качестве вспомогательной информации на веб-сайте PNAS) Хаббл инвертировал соотношение скорость – расстояние, чтобы оценить расстояния до галактик с известным красным смещением.Для галактик, подобных NGC 7619, для которых он имел только недавно измеренное Хьюмасоном красное смещение, Хаббл использовал соотношение скорость-расстояние, чтобы определить расстояние. Такой подход к оценке расстояний по одному только красному смещению стал основной отраслью исследований красного смещения галактик. Современные телескопы в 1000 раз быстрее измеряют красное смещение, чем во времена Хаббла, что приводит к большим выборкам галактик, которые отслеживают структуру распределения галактик (21–24). Как показано на рис. 5, трехмерное распределение галактик, построенное по закону Хаббла, на удивление пенистое, с большими пустотами и стенками, которые образуют скопления темной материи в расширяющейся Вселенной, формируя ямы, в которые стекает обычная материя, образуя светящуюся материю. мы видим звезды в галактиках.Количественный анализ кластеризации галактик позволяет оценить количество комковатой темной материи, связанной с галактиками. Наилучшее совпадение достигается, если комковатая материя (темная и светящаяся, барионы или нет) составляет ≈30% Вселенной.

Рис. 5.

Крупномасштабная структура, полученная по красным смещениям галактик. Каждая точка на этом графике отмечает галактику, расстояние до которой оценивается по ее красному смещению с помощью закона Хаббла. Из исследования 2DF Galaxy Redshift Survey (24).

Интерпретация красного смещения как скорости или, точнее, растяжения длин волн фотонов из-за космического расширения, которое, как мы предполагаем, поймут сегодняшние второкурсники, не была столь очевидна для Хаббла.Хаббл был очень осторожен в этом вопросе и, в более общем плане, в вопросе о том, раскрывает ли космическое расширение подлинную космическую историю. Он назвал красное смещение «кажущейся скоростью». В письме Виллему де Ситтеру (25) Хаббл писал: «Мистер Хьюмасон и я оба глубоко понимаем, что вы любезно оценили статьи о скоростях и расстояниях туманностей. Мы используем термин "кажущиеся" скорости, чтобы подчеркнуть эмпирические особенности корреляции. Мы считаем, что толкование должно быть предоставлено вам и очень немногим другим людям, которые компетентны обсуждать этот вопрос авторитетно.

Частично трудности с интерпретацией возникли из-за альтернативных взглядов, в частности, местного бунтаря Фрица Цвикки, который в августе 1929 года отправил в PNAS записку, в которой высказывалось мнение о том, что красное смещение является результатом взаимодействия фотонов и вмешательства. материи, а не космического расширения (26). Реальность космического расширения и конца «утомленного света» только недавно была убедительно подтверждена.

В то время как природа красного смещения была бурлящей дискуссией в Пасадене, Олин Уилсон из обсерватории Маунт-Вильсон предположил, что измерение времени, за которое сверхновая звезда поднимается и опускается по яркости, покажет, было ли расширение реальным.Реальное расширение увеличило бы характерное время, примерно на месяц, на величину, определяемую красным смещением (27).

На этот раз расширение времени искали в 1974 году, но выборка была слишком маленькой, слишком близкой и слишком неоднородной, чтобы увидеть что-либо реальное (28). Только с большими тщательно измеренными и удаленными выборками SN Ia (29, 30) и более тщательной характеристикой переплетения кривых блеска сверхновой и светимости сверхновой (31, 32) эта тема могла быть исследована с уверенностью.Лучше всего было иметь сверхновые с большим красным смещением, где эффект не был бы малозаметным. Бруно Лейбундгут и др. . (33) показали, что кривая блеска для одного объекта, SN 1995K, при красном смещении z = 0,479 соответствует кривой блеска соседней SN Ia, но только при растяжении за счет замедления времени в 1 + z . Аналогично, временная эволюция спектра сверхновой типа Ia SN 1996bj на z = 0.574 также растянута на красное смещение (34).Goldhaber и др. . (32) исследовали эффект замедления времени с помощью большого набора сверхновых с высоким значением z и обнаружили, что результаты полностью соответствуют ожиданиям реального космического расширения, а не фотонной усталости. Второе предсказание идеи расширения состоит в том, что поверхностная яркость галактики должна уменьшиться как (1 + z ) 4 . Это «затемнение по Толману» наконец наблюдали Любин и Сэндидж (35). Идея усталого света теперь решена.

Идея Эйнштейна о статической Вселенной, подвешенной между притягивающей внутрь гравитацией и космологической постоянной, заставляющей Вселенную расширяться, была исключена данными Хаббла. Легенда гласит, что гораздо позже Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «величайшей ошибкой» (36). В 1947 году Эйнштейн писал: «С тех пор, как я ввел этот термин, у меня всегда была совесть ... Я не могу поверить, что такая уродливая вещь действительно реализуется в природе» (37). Прощаясь в 1932 году с космологической постоянной (также опубликованной в PNAS), Эйнштейн и де Ситтер были более взвешенными: «Повышение точности данных, полученных из наблюдений, позволит нам в будущем зафиксировать ее знак и определить ее значение. »(38).

Проклятие Эйнштейна изгнало космологическую постоянную из серьезного космологического обсуждения с 1932 по 1995 год. Программа наблюдений в практической космологии перешла на измерение двух параметров: постоянной Хаббла и замедления, которое гравитация производит с течением времени. Цель состояла в том, чтобы построить диаграмму Хаббла, на которой самые далекие объекты были достаточно далеко, чтобы показать явное отклонение от линейного закона, наблюдаемого Хабблом в 1929 году. В 1989 году, как и в 1929 году, проблема заключалась не в красных смещениях, а в расстояния.Использование галактик для измерения расстояний оказалось разочаровывающим: звезды, из которых состоят галактики, тускнеют по мере старения галактик, но галактики накапливают больше звезд, и было слишком сложно сказать, были ли далекие молодые галактики по своей природе ярче или тусклее, чем их близкие коллеги.

Взрывы сверхновых ведут себя лучше. Будучи дискретными физическими событиями с четко определенной энергией, сверхновые типа Ia хорошо работают как стандартные свечи в очень большом диапазоне красного смещения. Эти взрывы позволяют нам вернуться в те времена, когда Вселенная была молодой, и увидеть эффекты изменения скорости расширения, отраженные на диаграмме Хаббла.На первых этапах этой работы наблюдатели ожидали увидеть замедление, вызванное массой (39). Первые отчеты проекта Supernova Cosmology Project с использованием сверхновых подтвердили эту точку зрения (40). Однако более качественные наборы данных для диаграммы Хаббла далеких сверхновых от команды High-Z Supernova и от Supernova Cosmology Project (7, 8) показали удивительный результат, заключающийся в том, что расширение Вселенной ускоряется в течение 5-миллиардного периода. лет, пока свет далекой сверхновой попал в наши телескопы.

Самое последнее резюме данных по сверхновым, проведенное Тонри и др. . (18) показывает, что этот результат является надежным и хорошо согласуется с недавними результатами по микроволновому фону и крупномасштабным распределениям галактик. Ускорение объясняется отрицательным давлением плавно проникающего компонента Вселенной: темной энергии (4). Одна из возможностей состоит в том, что темная энергия - это космологическая постоянная, рассматриваемая по-другому: как энергия вакуума, а не как член кривизны в уравнениях Эйнштейна.Если эта картина действительно верна, то построение точной диаграммы Хаббла в эпоху, когда ускорение имеет свое начало, § и продвижение диаграммы Хаббла для сверхновых типа Ia к красному смещению за пределы 1 поможет точно определить природу темной энергии.

Эта работа уже ведется. Соответственно, это расширение работы Хаббла осуществляется с использованием космического телескопа Хаббла, а также наземных обсерваторий. Одна сверхновая с очень большим красным смещением была открыта в 1996 г. (41) на красном смещении 1.7, что намного больше, чем на полпути к Большому взрыву, и многие другие будут обнаружены с помощью новой усовершенствованной камеры для исследований, которая была установлена ​​на космическом телескопе Хаббла астронавтами-шаттлами год назад (42, 43). Если картина темной энергии верна, нам следует ожидать, что мы вернемся назад, после эры ускорения, к более ранней эре замедления, когда темная материя управляла динамикой Вселенной, как намекает на рис. 6. Хаббл надеялся понять космическое расширение как видеть члены более высокого порядка, которые лежат за пределами линейного расширения соседнего образца; Теперь мы смотрим глубоко в прошлое на пределы возможностей сегодняшних технологий, чтобы непосредственно наблюдать эти изменения в космическом расширении.Как сказал Хаббл в книге The Realm of the Nebulae : «Мы измеряем тени и ищем среди призрачных ошибок измерения ориентиры, которые едва ли более существенны. Поиск будет продолжен »(44). В статье Хаббла были скорости от Трамплера без цитирования, расстояния с ошибкой в ​​семь раз, ссылка на странную кинематическую модель де Ситтера, и этого было недостаточно, чтобы убедить самого Хаббла в реальности космического расширения, но эта статья в PNAS указала путь к пониманию. история Вселенной и продолжающийся поиск среди «призрачных ошибок измерения» привели к глубоко удивительному синтезу темной материи и темной энергии.

Рис. 6.

Отклонения на диаграмме Хаббла. Каждая точка на этом графике показывает разницу при каждом красном смещении между измеренной видимой яркостью и ожидаемым положением на диаграмме Хаббла во Вселенной, которая расширяется без какого-либо ускорения или замедления. Синие точки соответствуют медианным значениям в восьми ячейках красного смещения. Восходящая выпуклость на z ≈ 0,5 является признаком космического ускорения. Намек на смену данных при самых высоких красных смещениях, около z = 1, предполагает, что мы, возможно, наблюдаем прошедшую эру ускорения, вызванную темной энергией, назад к эре замедления, в котором преобладает темная материя.Сверху вниз нанесенные линии соответствуют предпочтительному решению с 30% темной материи и 70% темной энергии, наблюдаемым количеством темной материи (30%), но без темной энергии, и вселенной со 100% темной материей (от ссылка 18).

Дополнительные материалы

Вспомогательная таблица

Благодарности

Я очень благодарен Джону Хухре, Саурабу Джа, Брайану Шмидту, Тому Мэтисону и Джону Тонри за помощь с текстом и иллюстрациями, а также всей группе по поиску сверхновых High-Z за их упорный труд, опираясь на фундамент Хаббла.Работы по сверхновым и постоянной Хаббла в Гарвардском университете поддерживаются грантами Национального научного фонда AST 02-05808 и AST 02-06329 и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства в рамках грантов GO-08641 и GO-09118 Научного института космического телескопа.

Сноски

  • ↵ * Электронная почта: kirshner {at} cfa.harvard.edu.

  • Эта перспектива опубликована как часть серии важных статей, опубликованных в PNAS. Узнайте больше об этой классической статье PNAS на сайте www.pnas.org/misc/classics.shtml.

  • ↵ † В Системе астрофизических данных НАСА всего 73 ссылки на оригинальную статью Хаббла. Имеется 1001 ссылка на реф. 7.

  • ↵ ‡ Условные единицы постоянной Хаббла немного неясны: 1 мегапарсек (Мпк) = 10 6 парсек = 3,26 × 10 6 световых лет = 3,086 × 10 16 м. Постоянная Хаббла 70 км / с / Мпк соответствует 2,27 × 10 –18 с –1 . Тогда время Хаббла равно 1/2.27 × 10 18 с или 13,9 × 10 9 г.

  • ↵§ Киршнер, Р.П., Агилера, К., Баррис, Б., Беккер, А., Чаллис, П., Чернок, Р., Клоккьятти, А., Коваррубиас, Р., Филиппенко, А.В., Гарнавич , PM, и др. . (2003) Бык. Являюсь.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *