Studnie głębinowe
Woda to najważniejszy surowiec w życiu człowieka. Zapewnienie dostępu do wody jest bardzo ważnym i strategicznym elementem polityki każdego Państwa. Działanie wielkich zakładów przemysłowych byłoby niemożliwe bez jej dostępu. Również każde gospodarstwo domowe musi mieć zapewniony dostęp do źródła wody pitnej. W obecnych czasach, przywykliśmy do sytuacji gdzie nie musimy obawiać się o jej dostawy, choć nie każdy z nas wie, że także w Polsce występują obszary o dużym deficycie wodnym. Nie każdy zastanawia się skąd się ta woda bierze i jakiej jest jakości, ani jak skomplikowany proces musi przejść każda kropla zanim trafi do naszych kranów. Coś co obecnie jest standardem, wkrótce może stać się coraz droższym surowcem. Coraz więcej osób szuka możliwości dywersyfikacji lub uzyskania samodzielnego, niezależnego źródła wody. Takie działania mają jeszcze większy sens wszędzie tam gdzie występuje zwiększone zapotrzebowanie np. ogród, uprawy owoców i warzyw. Własna studnia to również ciągłość dostaw w przypadkach awarii systemu wody wodociągowej.
Okazuje się iż na znacznej większości obszaru naszgo kraju panują korzystne warunki geologiczne i ekonomiczne do wykonania studni głębinowej.
Oczywiście w zależności od regionu, głębokość występowania warstw wodonośnych jak i ich charakter jest różny.
Różna jest też klasa wód i ich dostępność. Generalna zasada jest taka że głębiej zalegające warstwy wodonośne dostarczają wodę o lepszych parametrach (choć występują odstępstwa od tej reguły). Naturalnie dotarcie do głębszych warstw i prawidłowe ujęcie źródła wody jest trudniejsze i powinno być powierzone firmom specjalizującym się w projektowaniu i wykonywaniu otworów studziennych.
Należy również mieć świadomość przepisów prawnych regulujących aspekty wykonywania i użytkowania studni. Jest to bardzo istotne, gdyż to właściciel działki na której jest studnia jest osobą odpowiedzialną za spełnienie warunków prawnych i posiadanie ewentualnej dokumentacji.
Istnieje wiele źródeł opisujących zagadnienia prawne związane z tematem studni. Sytuacja niestety nie jest rozwiązana jednym aktem prawnym co powoduje iż powstają różne opinie i interpretacje również i przede wszystkim ze strony urzędników.
Należy jednak pamiętać, iż zasadniczo tematyka studni głębinowych jest regulowana co najmniej trzema aktami prawnymi:
 |
Ustawa Prawo Geologiczne i Górnicze z dnia 9 czerwca 2011 roku. |
Ustawa Prawo Geologiczne i Górnicze z dnia 9 czerwca 2011 roku.
Jest to znowelizowana ustawa wprowadzająca pewne zmiany w stosunku do
poprzednich zapisów, mianowicie Art.3 ustawy nie zawiera (w
przeciwieństwie do starej wersji ustawy) przepisu wyłączającego z
zakresu tej ustawy wykonywania ująć wód podziemnych do głębokości 30m na
potrzeby tzw. zwykłego korzystania z wód. Zatem teoretycznie nawet
wykonanie otworu o głębokości 1m wiązałoby się z koniecznością wykonania
projektu prac geologicznych i posiadania dokumentacji
hydrogeologicznej, co rodziło by znaczne koszty nawet dla małych
przydomowych studni. Wątpliwości rozwiązała publikacja Stanowiska
Ministerstwa Środowiska z dnia 20 marca 2012r z której wynika
jednożnacznie iż w przypadkach gdyjest wykonywany otwór dowolnej
głębokości, ale na potrzeby zwykłego korzystania z wód (pobór wody nie
większy niż 5m3/dobę), przepisów Prawa Geologicznego i Górniczego nie stosuje się. Zatem w takich przypadkach wykonanie Projektu Prac Geologicznych, jak również zgłaszanie takich prac do Urzędu Górniczego nie jest wymagane.
Nie zmienia to jednak faktu i prace te powinny być wykonywane zgodnie ze sztuką wiertniczą uwzględniającą zagrożenia naturalne występujące na
różnych głębokościach.
|
Ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001 roku. |
Zgodnie z art. 124 pkt 5 Ustawy Prawo Wodne, pozwolenie
wodnoprawne nie jest wymagane na wykonywanie urządzeń wodnych do poboru
wód podziemnych na potrzeby zwykłego korzystania z wód z ujęć o
głębokości do 30 m. Zgodnie z art. 36 ustawy prawo wodne właścicielowi gruntu przysługuje prawo do zwykłego korzystania z wód stanowiących jego
własność oraz z wody podziemnej znajdującej się w jego gruncie. Zwykłe
korzystanie z wód służy zaspokojeniu potrzeb własnego gospodarstwa
domowego oraz gospodarstwa rolnego. Nie stanowi zwykłego korzystania z
wód mni. pobór wody powierzchniowej lub podziemnej w ilości większej niż
5m sześciennych na dobę.
Zatem prawo wodne wprowadza ograniczenie głębokości dla
„zwykłego korzystania z wód” do 30m głębokości i dla poboru większego
niż 5m3/dobę. Dla studini powyżej 30m, lub w przypadku poboru powyżej 5m3/dobę wymagane jest pozwolenie wodnoprawne.
|
Ustawa Prawo Budowalne z dnia 7 lipca 1994 roku. |
Reasumując: Zgodnie z przepisami, studnia do 30m i o poborze wody do 5m3/dobę wymaga jedynie pozwolenia na budowę,
w przypadku większych głębokości i wydajności dodatkowo musi być
sporządzony projekt prac geologicznych (podlegający zatwierdzeniu w
drodze decyzji) i dokumentacja hydrogeologiczna.
Pierwszym krokiem w drodze do własnej studni powinno być zlecenie wykonania opinii hydrogeologicznej określającej głębokość zalegania warstwy wodonośnej, poziomu lustra
wody i prognozowanej wydajności. Na podstawie takiej opinii możemy
określić wszystkie formalności jakie powinny zostać spełnione przed
wykonaniem studni, jak również oszacować całkowty koszt i tym samym
rentowność inwestycji.
Firmy dokonujace odwiertów oferują:
- analizę warunków hydrogeologicznych
- przygotowanie oferty wraz z oceną rentowności
- wykonanie wymaganych projektów i uzyskanie pozwoleń
- wykonanie otworów wiertniczych (obecnie maksymalnie do głębokości 105m)
- sprawowanie nadzoru wiertniczego i geologicznego nad pracami
- wykonanie testu wydajności studni
- dobór, dostawa i montaż pompy wgłębnej
- zabezpieczenie instalacji przed zamarzaniem
- wykończenie studni (kręgi, studzienki, włazy)
- wykonanie doprowadzeń instalacji do budynku
- wykonanie instalacji wewnątrz budynku (w tym montaż hydroforu, filtrów itp)
- serwis całości instalacji
Studnie wiercone stosowane są do ujmowania wód podziemnych z głęboko położonych warstw wodonośnych przykrytych warstwami gruntu nieprzepuszczalnego. Jest to obecnie najlepsze rozwiązanie dla gospodarstw domowych. W studniach wierconych woda ujmowana jest ze znacznie większych głębokości niż w studniach kopanych czy studniach z filtrem wbijanym. Zasoby wody w tych warstwach są znaczne, nie ma więc problemu z wydajnością studni. Woda ze studni wierconych jest mniej niż w innych studniach narażona na zanieczyszczenia. Studnia wiercona jest to głęboki otwór o niewielkiej średnicy wykonany w ziemi= i zabezpieczony na całej długości ścianką z rur tworzącą przewód, którym podnosi się wodę czerpaną z głębi ziemi.
Elementami każdej studni są:
1) kolumna okładzinowa – zabezpiecza ściany otworu wiertniczego przed przedostawaniem się do wnętrza studni materiału ziarnistego, wykonywana jest z połączonych rur stalowych zabezpieczonych przed korozją,
2) kolumna filtrowa – jej zadaniem jest umożliwienie dopływu wody do wnętrza studni; składa się z:
− rury podfiltrowej – znajdującej się poniżej filtru i spełniającej rolę osadnika dla drobnych cząstek mineralnych, o długości 1 – 5 m,
− filtra właściwego – umożliwia dopływ wody z warstwy wodonośnej do wnętrza studni,
− rury nadfiltrowej – służącej do wykonania uszczelnienia między nią a rurą okładzinową, oraz do umieszczenia w ściankach rury wycięcia do opuszczania i wyjmowania filtru, długość 2 – 3 m.
3) obudowa studni – jest zakończeniem górnej części studni, zabezpiecza przed uszkodzeniem i zanieczyszczeniem.
Rys. 1. Klucz do żerdzi i zamek na rurze nadfiltrowej do opuszczania filtru Zadaniem filtru studziennego jest umożliwienie napływu wody do wnętrza studni z warstwy wodonośnej przy jak najmniejszych oporach hydraulicznych i zatrzymanie cząstek gruntu warstwy wodonośnej.
Rodzaje filtrów studziennych
Zadaniem filtru studziennego jest umożliwienie napływu wody do wnętrza studni z warstwy wodonośnej przy jak najmniejszych oporach hydraulicznych i zatrzymanie cząstek gruntu warstwy wodonośnej. Rodzaje filtrów:
− szkieletowe perforowane z otworami okrągłymi lub podłużnymi,
− siatkowe wykonane z siatek o różnej gęstości osadzonych na perforowanej rurze szkieletowej,
− żwirowe (obsypkowe) w których powierzchnia filtrująca wykopana jest z różnej granulacji piasku i żwiru ułożonej wokół perforowanej rury szkieletowej.
Rys.2 Schematy filtrów w studni wierconej [8]
a-filtr perforowany, b-filtr siatkowy, c-filtr żwirowy; 15-rura nadfiltrowa, 16-rura filtrowa, 17-rura podfiltrowa,
18-siatka filtracyjna, 19-drut z metalu nierdzewnego, 20-koszyczek, 21-filtr żwirowy
Warianty studni wierconych
Studnię wierconą można wykonać w dwóch wariantach:
− z rurą osłonową - jeśli wodę ujmuje się z głębszych warstw wodonośnych. W otwór w gruncie wykonany wiertnicą opuszcza się rurę osłonową, a następnie w nią - perforowaną rurę filtracyjną, ale na większą głębokość – tak, aby znalazła się w warstwie wodonośnej. Dno studni jest zaślepione. Końcową czynnością jest opuszczenie w głąb studni pompy głębinowej. Górna część studni zakończona jest obudową z kręgów betonowych lub obudową z tworzywa sztucznego. W obudowie znajduje się zakończenie rury osłonowej, głowica (element łączący rurociąg tłoczny pompy głębinowej z przyłączem wodociągowym) i zawory służące do zamknięcia przepływu wody w rurociągu doprowadzającym wodę ze studni oraz zasilanie pompy,
− bez rury osłonowej (studnia wąskorurowa) - jeśli poziom wody w studni podniósł się pod wpływem ciśnienia artezyjskiego i jest kilka metrów poniżej terenu. Sposób wykonania otworu w gruncie jest taki sam, jak w studni z rurą osłonową, ale pozostaje w nim tylko rura filtracyjna. Opuszcza się ją do warstwy wodonośnej. W studni wąskorurowej ze względu na podniesiony poziom wody można zastosować: pompę ssącą, napędzaną ręcznie pompę z opuszczonym tłokiem, lub małą pompę głębinową, jeżeli średnica rury filtracyjnej na to pozwala. Obudowę studni stanowi betonowy krąg.
W obu wariantach studni, aby poprawić warunki dopływu wody, wokół rury filtracyjnej wykonuje się obsypkę (czyli warstwę gruboziarnistego żwiru, którą nasypuje się od góry za pomocą węża). Teren wokół studni w promieniu co najmniej 1 m powinien być wyłożony brukiem ze spadkiem na zewnątrz.
Wykonanie studni wierconej
Zasadniczą czynnością przy budowie studni wierconych jest wiercenie. Polega ono na kruszeniu i wydobywaniu urobku z otworu na powierzchnię przy jednoczesnym wprowadzaniu rur okładzinowych do otworu. W skałach litych nie kruszących się orurowanie w trakcie wiercenia nie jest konieczne. Grunt na dnie otworu kruszy się sposobem udarowym lub obrotowym. Urobek wydobywany jest z użyciem narzędzi łyżkowych lub wymywany wodą albo płuczką iłową wtłaczaną do otworu. W czasie wiercenia powinno się jednocześnie
wprowadzać kolumny rur wiertniczych.
Wiercenie może być przeprowadzane:
− ręcznie z mechanicznym wydobywaniem urobku dla studni do głębokości 100m,
− z zastosowaniem maszyn wiertniczych.
Wiercenie ręczne z użyciem świdra udarowego stosowane jest w miękkich wapieniach i łupkach i polega na skrawaniu skał przez obrót świdra. Przed rozpoczęciem wiercenia powinny być wykonane czynności wstępne:
− niwelacja i oczyszczenie terenu,
− wybudowanie „budki wiertacza”,
− wybudowanie magazynu podręcznego,
− zorganizowanie zaplecza sanitarnego,
− zorganizowanie składowania urobku,
− wykonanie szybu dla zakotwienia śrub i podnośników hydraulicznych dla wciskania
i wyciągania rur, a następnie zasypanie go.
W skład typowego urządzenia wiertniczego powinny wchodzić:
− wieża wiertnicza w postaci trójnogu lub czwórnogu uzbrojona w wlelokrążek,
− wyciąg wiertniczy: kołowrót wiertniczy, wciągarka ręczna lub mechaniczna z bębnem linowym, hamulcem, sprzęgłem i silnikiem,
− narzędzia wiertnicze do urabiania skał w otworze,
− żerdzie i rury okładzinowe wraz z osprzętem.
Nad szybem powinna być ustawiona wieża wiertnicza, gdzie w górnej części znajdować się powinien zawieszony krążek rolkowy.
Rys. 3. Schemat urządzeń do wiercenia ręcznego udarowego z płuczką
1-zbiornik czystej wody do płuczki, 2-pompa, 3-wąż elastyczny, 4-głowica płuczkowa, 5-osadniki, 6-odwiert
studzienny, 7-wahacz, 8-oś wahacza, 9-dźwigarka, 10-zamocowanie dźwigarki
Pierwsza rura okładzinowa zabezpieczona na końcu przed uszkodzeniem powinna być ustawiona dokładnie pionowo. Po dobraniu narzędzia do przewiercania gruntu łączy się je z liną lub żerdzią wiertniczą i wprowadza do otworu. Stosowany zestaw żerdzi to przewód wiertniczy wykonany z rur stalowych o długości 4 ÷ 6 m, i średnicy 38 ÷ 60 mm . Wiercenie przy użyciu żerdziowego przewodu wiertniczego odbywa się przez kręcenie żerdzią w prawo przy użyciu klucza umieszczonego na wysokości 1,2 m nad powierzchnią terenu. W miarę pogłębiania otworu powinna być opuszczana kolumna rur okładzinowych. W pokładach suchych i zwięzłych stosuje się wiercenie płuczkowe. Pompa płuczkowa ustawiona w pobliżu otworu wiertniczego na powierzchni terenu tłoczy wodę lub płuczkę iłową przez elastyczny wąż, głowicę płuczkową, żerdzie wiertnicze na dno odwiertu do świdra. Ciągła praca pompy sprawia, że płuczka wypływa w górę pomiędzy ścianami rur okładzinowych a kolumną żerdzi wiertniczych unosząc urobek z dna odwiertu. W osadnikach następuje sedymentacja osadu, a woda nadosadowa ponownie kierowana jest do otworu wiertniczego. Po doprowadzeniu odwiertu do podłoża warstwy wodonośnej powinna zostać założona rura podfiltrowa, a po opuszczeniu rur okładzinowych i sprawdzeniu głębokości filtr. Przed opuszczeniem filtru do otworu, górne końce rury nadfiltrowej powinny być nagwintowane na długości ok. 0,3 m w celu wykonania połączenia z rurą okładzinową. Odkręcając stopniowo żerdzie opuszcza się filtr aż do dna odwiertu. Podciągnięcie rur okładzinowych powoduje odsłonięcie części roboczej filtru. Dolna krawędź rur okładzinowych powinna być na tym samym poziomie co górna krawędź roboczej części filtru. Następnie powinna zostać wykonana obudowa studni wierconej.
Rys. 4. Schemat studni wierconej
1-filtr, 2-rura okładzinowa, 3-głowica studni, 4-obudowa studni, 5-pompa z silnikiem, 6-przewód tłoczny, 7-
doprowadzenie energii elektrycznej, 9-zasuwa, 10-wywietrznik, 11-właz, 12-rurka obserwacyjna, 13-zawór
zwrotny, 14-manometr
Celem sprawdzenia działania studni, określenia jej wydajności, sprawdzenia prawidłowości założenia filtru powinno zostać przeprowadzone próbne pompowanie. Ma ono na celu oczyszczenie studni z drobnych części piasku i mułów oraz ustalenie wydajności i wahań poziomu zwierciadła wody w czasie pompowania. Trwa ono od 8 do 72 godz. Faza wstępna pompowania próbnego polega na oczyszczeniu studni przez łyżkowanie i usuwanie wody łyżką wiertniczą. W fazie badawczej dokonywane są pomiary wydajności i obserwacja zwierciadła wody w studni. Jeśli w tym czasie wydajność studni nie zmienia się - oznacza to, że filtr został prawidłowo osadzony, a warstwa wodonośna jest zasobna w wodę. W czasie wykonywania prac związanych z budową studni powinny być przestrzegane zasady bhp obowiązujące przy wykonywaniu prac wiertniczych, zabezpieczone drogi transportowe, pracownicy wyposażeni w odzież roboczą i sprzęt ochrony osobistej. Obudowa studni jest zakończeniem jej górnej części, zabezpieczającym przed uszkodzeniem, zanieczyszczeniem i wpływami atmosferycznymi. W obudowie znajduje się zakończenie rury osłonowej, głowica (element łączący rurociąg tłoczny pompy głębinowej z przyłączem wodociągowym), zasilanie pompy, oraz umieszczone uzbrojenie: m.in. zawory służące do zamknięcia przepływu wody w rurociągu doprowadzającym wodę ze studni. Obudowa podziemna powinna sięgać do głębokości 1,8 m, i wystawać ponad teren minimum 0,3 m minimalnej średnicy rury okrągłej (1 m) lub prostokątnej (1m x 1m). W części stropowej powinna być umieszczona rura wywiewna o średnicy 100 mm wyniesiona 0,4 m ponad powierzchnię terenu. Obudowa nadziemna powinna być umieszczona w budynku o wymiarach 3m x 3m i wysokości minimum 2,5 m.
Rys. 5. Schemat obudów studni wierconych [5]
a-podziemna, b-nadziemna; 1-kosz ssawny, 2-popmpa, 3-filtr, 4-rura nadfiltrowa, 5-zawór zwrotny, 6-zawór, 7-
wodomierz, 8-wywietrznik
Pompę do studni powinien zamontować tylko wykwalifikowany instalator lub studniarz. On też powinien wykonać pierwsze pompowanie. Rodzaj pompy powinno się dobierać do głębokości, na jakiej jest woda, a więc i rodzaju studni. Bez względu na rodzaj pompy, jej wydajność dobiera się tak, aby nie przekraczała wydajności studni. Pobór wody zwykle nie jest równomierny, dlatego pompa czerpiąca wodę ze studni nie pracuje stale, ale okresowo. Jednak częstotliwość włączania się nie może być dowolna. Każda pompa ma bowiem ściśle określoną dopuszczalną liczbę cykli pracy w ciągu godziny, na które pozwala jej konstrukcja. Zbyt częste włączanie się pompy powoduje przedwczesne zużycie się silnika. Cykl pracy obejmuje jednorazowy czas pracy pompy i postoju. Dla pomp przeznaczonych do gospodarstw domowych przeciętna dopuszczalna liczba cykli to 20 ÷ 30 w ciągu godziny. Częstotliwość pracy pompy można zmniejszyć, zwiększając czas postoju między kolejnymi włączeniami. Do tego potrzebne jest „zakumulowanie” ciśnienia oraz zgromadzenie zapasu wody wystarczającego na pokrycie zapotrzebowania na nią podczas postoju pompy. Woda i ciśnienie są akumulowane w zbiorniku zestawu hydroforowego. Typ zastosowanej pompy zależy od tego, skąd czerpana jest woda. Kiedy woda pobierana jest ze studni głębinowej powinny być stosowane pompy głębinowe, współpracujące z membranowym zbiornikiem hydroforowym. Kiedy woda pobierana jest ze zbiornika bezciśnieniowego gromadzącego wodę deszczową – wystarczy zastosować pompę samozasysającą lub ssąco-tłoczącą, pod warunkiem, że do zbiornika zapewniony jest stały dopływ wody. Aby prawidłowo dobrać taką pompę, konieczna jest oprócz określenia zapotrzebowania na wodę, dokumentacja geologiczna studni, w której pompa ma być umieszczona. W dokumentacji powinny być zawarte informacje na temat dopuszczalnej wydajności ujęcia, poziomu zwierciadła statycznego wody, depresji, własności fizyko-chemicznych wody surowej oraz technologii uzdatniania wody. Najpopularniejsze i najczęściej stosowane są pompy głębinowe, ssące, i z opuszczonym tłokiem.
©® GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
