Расчёт скважины: глубина, производительность и подбор насоса

Расчёт скважины — это определение ключевых параметров водозабора: необходимой глубины бурения, требуемого дебита, производительности насоса и объёма гидроаккумулятора. Грамотный расчёт скважины выполняется до начала бурения и позволяет подобрать оборудование, которое обеспечит дом водой в нужном объёме без перегрузки насоса и преждевременного износа системы.

Расчёт скважины состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. Сначала определяют суточное водопотребление — сколько воды нужно дому в сутки. Затем на основании геологических условий участка рассчитывают требуемый дебит скважины — максимальный объём воды, который водозабор должен отдавать в единицу времени. После этого подбирают насос по производительности и напору, а завершает расчёт скважины определение объёма гидроаккумулятора — накопительного бака с мембраной, сглаживающего перепады давления в системе водоснабжения.

Расчёт скважины начинается с определения суточного водопотребления. Это базовая величина, от которой зависят все последующие расчёты скважины:

• Норма на человека. По СНиП 2.04.01-85 норма водопотребления для частного дома с централизованным горячим водоснабжением — 195–230 л на человека в сутки. Для дома с индивидуальным водонагревателем применяют значение 160–200 л/сут.
• Полив и хозяйственные нужды. К бытовому потреблению добавляют расход на полив огорода и газона: в среднем 3–6 л/кв.м в сутки в зависимости от культур и климата. Баня объёмом 200–300 л разового наполнения учитывается отдельно.
• Пример расчёта. Семья из четырёх человек: 4 × 200 л = 800 л бытовых нужд. Полив 100 кв.м газона: 100 × 4 л = 400 л. Итого суточное потребление: 800 + 400 = 1200 л (1,2 куб.м) в сутки.
• Пиковый часовой расход. Для расчёта скважины важен не только суточный, но и пиковый часовой расход — максимальный объём воды, потребляемый в самый напряжённый час суток. Как правило, он составляет 15–20% от суточного потребления: для приведённого примера — 180–240 л/ч, или 3–4 л/мин.

Дебит скважины — максимальный объём воды, который скважина отдаёт в единицу времени (л/мин или куб.м/ч) без снижения уровня ниже критической отметки. Расчёт дебита скважины опирается на геологические данные участка:

• Требуемый дебит. Дебит скважины должен покрывать пиковый часовой расход с запасом 20–30%. Для примера выше: 4 л/мин × 1,25 = 5 л/мин (0,3 куб.м/ч) — минимальный требуемый дебит скважины.
• Дебит скважины на песок. Средний дебит скважины на песок в средней полосе России — 1–3 куб.м/ч. Этого достаточно для постоянного водоснабжения семьи из 4–6 человек.
• Дебит артезианской скважины. Скважина на известняк (артезианская) обеспечивает дебит 3–10 куб.м/ч и более — оптимальна при высоком водопотреблении или одновременном водоснабжении нескольких домов.
• Уточнение дебита. Точный дебит конкретной скважины определяют только после бурения — пробной откачкой. До начала бурения ориентируются на данные соседних скважин в районе.

Расчёт глубины скважины выполняется на основании геологического разреза участка — послойного описания грунтов с указанием глубины залегания водоносных горизонтов:

• Скважина на песок. Глубина определяется расположением водоносного песчаного пласта — как правило, 15–50 м. Скважину бурят на 2–3 м ниже кровли водоносного горизонта, чтобы обеспечить устойчивый водоприток.
• Артезианская скважина. Глубина до известнякового водоносного горизонта в Московской области — 60–120 м. В других регионах значения существенно отличаются: на северо-западе России — 80–150 м, на юге — 30–60 м.
• Источники геологических данных. Данные по глубине водоносных горизонтов в конкретном районе предоставляют местные буровые компании и территориальные фонды геологической информации.

Расчёт насоса для скважины выполняется по двум параметрам: производительности (куб.м/ч) и напору (м вод. ст.):

• Производительность насоса должна соответствовать дебиту скважины. Насос с производительностью выше дебита скважины «пересасывает» воду и захватывает частицы грунта, ускоряя износ фильтра и самого насоса.
• Напор насоса рассчитывается по формуле: глубина скважины + высота подъёма воды до точки водоразбора + потери на трение в трубах + необходимое давление в системе (30–50 м вод. ст.). Пример: скважина 40 м + подъём 8 м + потери 5 м + 40 м давления = 93 м — минимальный напор насоса для расчёта скважины в данном примере.
• Диаметр насоса. Наружный диаметр погружного насоса должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной трубы на 10–15 мм. Для обсадной трубы 125 мм подходит насос диаметром 98–105 мм (4 дюйма).

Гидроаккумулятор — бак с резиновой мембраной, накапливающий запас воды под давлением и снижающий частоту включений насоса. Расчёт объёма гидроаккумулятора для скважины выполняется по формуле:

• Упрощённый расчёт. Объём гидроаккумулятора (л) = производительность насоса (л/мин) × 1,5. При насосе производительностью 40 л/мин: 40 × 1,5 = 60 л — минимальный объём бака.
• Практические значения. Для семьи из 4 человек и скважины с дебитом 1–2 куб.м/ч стандартный гидроаккумулятор объёмом 50–100 л обеспечивает комфортную работу системы водоснабжения без частых включений насоса.
• Давление воздуха. Перед подключением давление воздуха в гидроаккумуляторе выставляют на 0,1–0,2 атм ниже нижнего порога реле давления. При реле 1,5–3 атм давление воздуха в баке — 1,3–1,4 атм.

• Расчёт скважины включает определение суточного водопотребления, требуемого дебита, глубины бурения, производительности и напора насоса, а также объёма гидроаккумулятора.
• Суточное водопотребление рассчитывают из нормы 160–230 л на человека плюс расход на полив и хозяйственные нужды.
• Дебит скважины должен превышать пиковый часовой расход с запасом 20–30%; точный дебит определяют только после бурения пробной откачкой.
• Напор насоса = глубина скважины + высота подъёма + потери в трубах + рабочее давление в системе (30–50 м вод. ст.).
• Объём гидроаккумулятора — не менее производительности насоса в л/мин, умноженной на 1,5.