Хорошо

Выкопанный колодец в деревне в провинции Фарьяб , Афганистан.

Разница между колодцем и цистерной заключается в источнике воды.

Также является раскопки или структура , созданная в землю рыть , вождение, или бурение для доступа жидких ресурсов, как правило , воду . Самый старый и самый распространенный вид колодца - это колодец для доступа к грунтовым водам в подземных водоносных горизонтах . Вода из колодца всасывается насосом или с помощью контейнеров, например ведер , которые поднимаются механически или вручную. Вода также может закачиваться обратно в водоносный горизонт.через колодец. Колодцы были впервые построены не менее восьми тысяч лет назад и исторически различаются по конструкции от простого черпака в донных отложениях сухого водотока до канатов Ирана и ступенчатых колодцев и сакиев в Индии. Размещение футеровки в стволе колодца помогает создать устойчивость, а футеровка из дерева или плетения восходит, по крайней мере, к железному веку .

Колодцы традиционно выкапывались вручную, как, например, в сельских районах развивающихся стран. Эти колодцы недороги и низкотехнологичны, поскольку в них используется в основном ручной труд, а конструкция может быть облицована кирпичом или камнем по мере продолжения раскопок. Более современный метод, называемый кессонизацией, использует сборные железобетонные колодезные кольца, которые опускаются в скважину. Забивные скважины могут быть созданы из рыхлого материала со структурой ствола скважины, которая состоит из закаленной точки привода и экрана из перфорированной трубы, после чего устанавливается насос для сбора воды. Более глубокие скважины можно вырыть методами ручного или машинного бурения с использованием долота.в скважине. Пробуренные скважины обычно обсаживаются трубами заводского изготовления из стали или пластика. Пробуренные скважины могут иметь доступ к воде на гораздо большей глубине, чем выкопанные колодцы.

Два широких класса скважин - это мелкие или безнапорные скважины, завершенные в пределах самого верхнего насыщенного водоносного горизонта в этом месте, и глубокие или замкнутые скважины, погруженные через непроницаемый пласт в водоносный горизонт ниже. Коллекторный колодец может быть построен рядом с пресноводным озером или ручьем с водой, просачивающейся через промежуточный материал. Место колодца может выбрать гидрогеолог или инспектор подземных вод. Воду можно перекачивать или набирать вручную. Загрязнения с поверхности могут легко попасть в мелкие источники, поэтому необходимо избегать загрязнения источника патогенами или химическими загрязнителями. Колодезная вода обычно содержит больше минералов в растворе, чем поверхностная вода, и может потребовать обработки перед употреблением. Засоление почвыможет произойти, когда уровень грунтовых вод падает и окружающая почва начинает высыхать. Еще одна экологическая проблема - это возможность проникновения метана в воду.

История [ править ]

Обшитые деревом колодцы известны из культуры ранней неолитической линейной керамики , например, в Острове, Чешская Республика, датируется 5265 годом до нашей эры ^[1], Кюкховен (отдаленный центр Эркеленца ), датируется 5090 годом до нашей эры и Эйтра , датируется 5200 годом до нашей эры в Шлеце ( отдаленный центр Аспарн-ан-дер-Зая ) в Австрии . ^[2]

Некоторые из самых ранних свидетельств наличия колодцев находятся в Китае. Неолитические китайцы открыли и широко использовали глубоко пробуренные грунтовые воды для питья. ^{[ необходима цитата ]} Китайский текст «Книга перемен» , первоначально являвшийся гадальным текстом династии Западная Чжоу (1046-771 гг. до н.э.), содержит запись, описывающую, как древние китайцы поддерживали свои колодцы и защищали свои источники воды. ^[3] Археологические свидетельства и старые китайские документы показывают, что доисторические и древние китайцы обладали способностями и навыками рыть глубоководные колодцы для питьевой воды еще 6000-7000 лет назад. Колодец, раскопанный в Хемедупредполагалось, что место раскопок было построено в эпоху неолита. ^[4] Колодец был обсажен четырьмя рядами бревен с квадратной рамой, прикрепленной к ним в верхней части колодца. Считается, что около 600 г. до н.э. были построены еще 60 плиточных колодцев к юго-западу от Пекина для питья и орошения. ^{[4] [5]}

В Египте используются шадуфы и сакиас . ^{[6] [7]} Сакия намного эффективнее, так как она может поднимать воду с глубины 10 метров (по сравнению с 3 метрами тенистого шадуфа). Сакия - это египетская версия нории . Некоторые из старейших известных колодцев в мире, расположенные на Кипре, датируются 9000–10 500 годами до нашей эры. ^[8] В Израиле были обнаружены два колодца периода неолита, около 6500 г. до н.э. Один находится в Атлите, на северном побережье Израиля, а другой - в Изреельской долине. ^[9]

Исторически сложилось так, что колодцы для других целей появились намного позже. Первый зарегистрированный соляной колодец был вырыт в китайской провинции Сычуань около 2250 лет назад. Это был первый случай, когда технология древних водяных скважин была успешно применена для добычи соли, и положила начало индустрии бурения соляных скважин в провинции Сычуань. ^[3] Самые ранние известные нефтяные скважины были также пробурены в Китае в 347 году нашей эры. Эти скважины имели глубину примерно до 240 метров (790 футов) и были пробурены с помощью долот, прикрепленных к бамбуковым столбам. ^[10] Нефть сжигалась для испарения рассола и образования соли . К 10 веку обширный бамбуктрубопроводы соединили нефтяные скважины с соляными источниками. Считается, что древние записи Китая и Японии содержат множество намеков на использование природного газа для освещения и отопления. Нефть была известна как горящая вода в Японии в 7 веке. ^[11]

Типы [ править ]

Вырытые колодцы [ править ]

До последних столетий, все искусственные колодцы были безнасосные вручную вырытые колодцы различной степени сложности, и они остаются очень важным источником питьевой воды в некоторых сельских районах развивающихся , где они обычно вырыты и используется сегодня. Их незаменимость привела к появлению ряда литературных отсылок к ним, как буквальных, так и образных, включая упоминание случая встречи Иисуса с женщиной у колодца Иакова ( Иоанна 4: 6) в Библии и детской " Динг Донг Белл ". рифма про кота в колодце.

Вырытые вручную колодцы - это раскопки с диаметром, достаточным для размещения одного или нескольких человек с лопатой, копающей землю ниже уровня грунтовых вод . Котлован закреплен горизонтально, чтобы избежать оползней или эрозии, угрожающих копающим людям. Их можно облицевать выложенным камнем или кирпичом; расширение этой облицовки вверх над поверхностью земли с образованием стены вокруг колодца служит для уменьшения как загрязнения, так и травм при падении в колодец. В более современном методе, называемом кессонированием, используются колодезные колодцы из железобетона или обычного бетона, которые опускаются в скважину. Бригада хорошо копает под режущим кольцом, и колонна скважины медленно погружается в водоносный горизонт , одновременно защищая бригаду от обрушения ствола скважины.

Выкопанные вручную колодцы недороги и низкотехнологичны (по сравнению с бурением), поскольку для доступа к подземным водам в сельских районах развивающихся стран используется в основном ручной труд. Они могут быть построены с высокой степенью участия сообщества или местными предпринимателями, которые специализируются на вырытых вручную колодцах. Они были успешно выкопаны на глубину 60 метров (200 футов). У них низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, отчасти потому, что воду можно извлекать вручную без насоса. Вода часто поступает из водоносного горизонта или грунтовых вод, и ее можно легко углубить, что может потребоваться, если уровень грунтовых вод упадет, путем телескопирования облицовки глубже в водоносный горизонт. Дебит существующих колодцев, вырытых вручную, можно повысить за счет углубления или введения вертикальных туннелей или перфорированных труб.

У колодцев, вырытых вручную, много недостатков. Копать колодцы вручную в местах с твердыми породами может быть непрактично, а копание и укладка каната может занять много времени даже в благоприятных местах. Поскольку они эксплуатируют неглубокие водоносные горизонты, скважина может быть подвержена колебаниям дебита и возможному загрязнению поверхностными водами, включая сточные воды. Строительство вырытых вручную колодцев обычно требует использования хорошо обученной строительной бригады, а капитальные вложения в оборудование, такое как кольцевые формы для бетона, тяжелое подъемное оборудование, опалубка стволов колодцев, моторизованные насосы для обезвоживания, а также топливо могут оказаться значительными для людей, находящихся в разработке. страны. Строительство колодцев, вырытых вручную, может быть опасным из-за обрушения ствола колодца, падающих предметов и удушья, в том числе от выхлопных газов осушающего насоса.

Woodingdean Вода Ну , вырытых вручную между 1858 и 1862 году, является самым глубоким ручной вырыли хорошо на 392 метров (1285 футов). ^[12] Большой Ну в Гринсбурге, Канзас объявлен как самый большой в мире ручной шахтный колодец, в 109 футов (33 м) глубиной и 32 футов (9,8 м) в диаметре. Однако Колодец Иосифа в Каирской цитадели на глубине 280 футов (85 м) и Поццо-ди-Сан-Патрицио (Колодец Святого Патрицио ), построенный в 1527 году в Орвието, Италия , на глубине 61 метр (200 футов) на 13 метров. (43 фута) шириной ^[13] оба больше по объему.

Забивные скважины [ править ]

Забивные скважины могут быть очень просто созданы из рыхлого материала со структурой ствола скважины , которая состоит из закаленной приводной точки и экрана (перфорированной трубы). Острие просто забивают в землю, обычно с помощью штатива и отвертки , при необходимости добавляя секции трубы. Драйвер - это утяжеленная труба, которая скользит по движущейся трубе и многократно падает на нее. При обнаружении грунтовых вод колодец промывается от наносов и устанавливается насос. ^[14]

Пробуренные скважины [ править ]

Drilled wells are typically created using either top-head rotary style, table rotary, or cable tool drilling machines, all of which use drilling stems that are turned to create a cutting action in the formation, hence the term drilling.

Drilled wells can be excavated by simple hand drilling methods (augering, sludging, jetting, driving, hand percussion) or machine drilling (rotary, percussion, down the hole hammer). Deeprock rotary drilling method is most common. Rotary can be used in 90% of formation types.

Drilled wells can get water from a much deeper level than dug wells can—often down to several hundred metres.^[15]

Drilled wells with electric pumps are used throughout the world, typically in rural or sparsely populated areas, though many urban areas are supplied partly by municipal wells. Most shallow well drilling machines are mounted on large trucks, trailers, or tracked vehicle carriages. Water wells typically range from 3 to 18 metres (10–60 ft) deep, but in some areas can go deeper than 900 metres (3,000 ft).^{[citation needed]}

Rotary drilling machines use a segmented steel drilling string, typically made up of 6 m (20 ft) sections of galvanized steel tubing that are threaded together, with a bit or other drilling device at the bottom end. Some rotary drilling machines are designed to install (by driving or drilling) a steel casing into the well in conjunction with the drilling of the actual bore hole. Air and/or water is used as a circulation fluid to displace cuttings and cool bits during the drilling. Another form of rotary-style drilling, termed mud rotary, makes use of a specially made mud, or drilling fluid, which is constantly being altered during the drill so that it can consistently create enough hydraulic pressure to hold the side walls of the bore hole open, regardless of the presence of a casing in the well. Typically, boreholes drilled into solid rock are not cased until after the drilling process is completed, regardless of the machinery used.

The oldest form of drilling machinery is the cable tool, still used today. Specifically designed to raise and lower a bit into the bore hole, the spudding of the drill causes the bit to be raised and dropped onto the bottom of the hole, and the design of the cable causes the bit to twist at approximately 1⁄4 revolution per drop, thereby creating a drilling action. Unlike rotary drilling, cable tool drilling requires the drilling action to be stopped so that the bore hole can be bailed or emptied of drilled cuttings.

Drilled wells are usually cased with a factory-made pipe, typically steel (in air rotary or cable tool drilling) or plastic/PVC (in mud rotary wells, also present in wells drilled into solid rock). The casing is constructed by welding, either chemically or thermally, segments of casing together. If the casing is installed during the drilling, most drills will drive the casing into the ground as the bore hole advances, while some newer machines will actually allow for the casing to be rotated and drilled into the formation in a similar manner as the bit advancing just below. PVC or plastic is typically welded and then lowered into the drilled well, vertically stacked with their ends nested and either glued or splined together. The sections of casing are usually 6 metres (20 ft) or more in length, and 6 to 12 in (15 to 30 cm) in diameter, depending on the intended use of the well and local groundwater conditions.

Surface contamination of wells in the United States is typically controlled by the use of a surface seal. A large hole is drilled to a predetermined depth or to a confining formation (clay or bedrock, for example), and then a smaller hole for the well is completed from that point forward. The well is typically cased from the surface down into the smaller hole with a casing that is the same diameter as that hole. The annular space between the large bore hole and the smaller casing is filled with bentonite clay, concrete, or other sealant material. This creates an impermeable seal from the surface to the next confining layer that keeps contaminants from traveling down the outer sidewalls of the casing or borehole and into the aquifer. In addition, wells are typically capped with either an engineered well cap or seal that vents air through a screen into the well, but keeps insects, small animals, and unauthorized persons from accessing the well.

At the bottom of wells, based on formation, a screening device, filter pack, slotted casing, or open bore hole is left to allow the flow of water into the well. Constructed screens are typically used in unconsolidated formations (sands, gravels, etc.), allowing water and a percentage of the formation to pass through the screen. Allowing some material to pass through creates a large area filter out of the rest of the formation, as the amount of material present to pass into the well slowly decreases and is removed from the well. Rock wells are typically cased with a PVC liner/casing and screen or slotted casing at the bottom, this is mostly present just to keep rocks from entering the pump assembly. Some wells utilize a filter pack method, where an undersized screen or slotted casing is placed inside the well and a filter medium is packed around the screen, between the screen and the borehole or casing. This allows the water to be filtered of unwanted materials before entering the well and pumping zone.

• An automated water well system powered by a jet-pump

• An automated water well system powered by a submersible pump

• A water well system with a cistern

• A water well system with a pressurized cistern

• A section of a stainless steel screen well

Classification[edit]

There are two broad classes of drilled-well types, based on the type of aquifer the well is in:

• Shallow or unconfined wells are completed in the uppermost saturated aquifer at that location (the upper unconfined aquifer).^{[citation needed]}
• Deep or confined wells are sunk through an impermeable stratum into an aquifer that is sandwiched between two impermeable strata (aquitards or aquicludes). The majority of deep aquifers are classified as artesian because the hydraulic head in a confined well is higher than the level of the top of the aquifer. If the hydraulic head in a confined well is higher than the land surface it is a "flowing" artesian well (named after Artois in France).^{[citation needed]}

A special type of water well may be constructed adjacent to freshwater lakes or streams. Commonly called a collector well but sometimes referred to by the trade name Ranney well or Ranney collector, this type of well involves sinking a caisson vertically below the top of the aquifer and then advancing lateral collectors out of the caisson and beneath the surface water body. Pumping from within the caisson induces infiltration of water from the surface water body into the aquifer, where it is collected by the collector well laterals and conveyed into the caisson where it can be pumped to the ground surface.^{[citation needed]}

Two additional broad classes of well types may be distinguished, based on the use of the well:

• production or pumping wells, are large diameter (greater than 15 cm in diameter) cased (metal, plastic, or concrete) water wells, constructed for extracting water from the aquifer by a pump (if the well is not artesian).^{[citation needed]}
• monitoring wells or piezometers, are often smaller diameter wells used to monitor the hydraulic head or sample the groundwater for chemical constituents. Piezometers are monitoring wells completed over a very short section of aquifer. Monitoring wells can also be completed at multiple levels, allowing discrete samples or measurements to be made at different vertical elevations at the same map location.^{[citation needed]}

A well constructed for pumping groundwater can be used passively as a monitoring well and a small diameter well can be pumped, but this distinction by use is common.^{[citation needed]}

Siting[edit]

Before excavation, information about the geology, water table depth, seasonal fluctuations, recharge area and rate must be found. This work is typically done by a hydrogeologist, or a groundwater surveyor using a variety of tools including electro-seismic surveying,^[16] any available information from nearby wells, geologic maps, and sometimes geophysical imaging.

Contamination[edit]

Shallow pumping wells can often supply drinking water at a very low cost. However, impurities from the surface easily reach shallow sources, which leads to a greater risk of contamination for these wells compared to deeper wells. Contaminated wells can lead to the spread of various waterborne diseases. Dug and driven wells are relatively easy to contaminate; for instance, most dug wells are unreliable in the majority of the United States.^[17]

Pathogens[edit]

Most of the bacteria, viruses, parasites, and fungi that contaminate well water comes from fecal material from humans and other animals, for example from on-site sanitation systems (such as pit latrines and septic tanks). Common bacterial contaminants include E. coli, Salmonella, Shigella, and Campylobacter jejuni. Common viral contaminants include norovirus, sapovirus, rotavirus, enteroviruses, and hepatitis A and E. Parasites include Giardia lamblia, Cryptosporidium, Cyclospora cayetanensis, and microsporidia.^[17]

Chemical contamination[edit]

Chemical contamination is a common problem with groundwater.^[18] Nitrates from sewage, sewage sludge or fertilizer are a particular problem for babies and young children. Pollutant chemicals include pesticides and volatile organic compounds from gasoline, dry-cleaning, the fuel additive methyl tert-butyl ether (MTBE), and perchlorate from rocket fuel, airbag inflators, and other artificial and natural sources.^{[citation needed]}

Several minerals are also contaminants, including lead leached from brass fittings or old lead pipes, chromium VI from electroplating and other sources, naturally occurring arsenic, radon, and uranium—all of which can cause cancer—and naturally occurring fluoride, which is desirable in low quantities to prevent tooth decay, but can cause dental fluorosis in higher concentrations.^[17]

Some chemicals are commonly present in water wells at levels that are not toxic, but can cause other problems. Calcium and magnesium cause what is known as hard water, which can precipitate and clog pipes or burn out water heaters. Iron and manganese can appear as dark flecks that stain clothing and plumbing, and can promote the growth of iron and manganese bacteria that can form slimy black colonies that clog pipes.^[17]

Prevention[edit]

The quality of the well water can be significantly increased by lining the well, sealing the well head, fitting a self-priming hand pump, constructing an apron, ensuring the area is kept clean and free from stagnant water and animals, moving sources of contamination (pit latrines, garbage pits, on-site sewer systems) and carrying out hygiene education. The well should be cleaned with 1% chlorine solution after construction and periodically every 6 months.^{[citation needed]}

Well holes should be covered to prevent loose debris, animals, animal excrement, and wind-blown foreign matter from falling into the hole and decomposing. The cover should be able to be in place at all times, including when drawing water from the well. A suspended roof over an open hole helps to some degree, but ideally the cover should be tight fitting and fully enclosing, with only a screened air vent.^{[citation needed]}

Minimum distances and soil percolation requirements between sewage disposal sites and water wells need to be observed. Rules regarding the design and installation of private and municipal septic systems take all these factors into account so that nearby drinking water sources are protected.

Education of the general population in society also plays an important role in protecting drinking water.^{[citation needed]}

Mitigation[edit]

Cleanup of contaminated groundwater tends to be very costly. Effective remediation of groundwater is generally very difficult. Contamination of groundwater from surface and subsurface sources can usually be dramatically reduced by correctly centering the casing during construction and filling the casing annulus with an appropriate sealing material. The sealing material (grout) should be placed from immediately above the production zone back to surface, because, in the absence of a correctly constructed casing seal, contaminated fluid can travel into the well through the casing annulus. Centering devices are important (usually one per length of casing or at maximum intervals of 9 m) to ensure that the grouted annular space is of even thickness.^{[citation needed]}

Upon the construction of a new test well, it is considered best practice to invest in a complete battery of chemical and biological tests on the well water in question. Point-of-use treatment is available for individual properties and treatment plants are often constructed for municipal water supplies that suffer from contamination. Most of these treatment methods involve the filtration of the contaminants of concern, and additional protection may be garnered by installing well-casing screens only at depths where contamination is not present.^{[citation needed]}

Wellwater for personal use is often filtered with reverse osmosis water processors; this process can remove very small particles. A simple, effective way of killing microorganisms is to bring the water to a full boil for one to three minutes, depending on location. A household well contaminated by microorganisms can initially be treated by shock chlorination using bleach, generating concentrations hundreds of times greater than found in community water systems; however, this will not fix any structural problems that led to the contamination and generally requires some expertise and testing for effective application.^[17]

After the filtration process, it is common to implement an ultraviolet (UV) system to kill pathogens in the water. UV light affects the DNA of the pathogen by UV-C photons breaking through the cell wall. UV disinfection has been gaining popularity in the past decades as it is a chemical-free method of water treatment.^[19]

Environmental problems[edit]

A risk with the placement of water wells is soil salination which occurs when the water table of the soil begins to drop and salt begins to accumulate as the soil begins to dry out.^[20] Another environmental problem that is very prevalent in water well drilling is the potential for methane to seep through.

Soil salination[edit]

The potential for soil salination is a large risk when choosing the placement of water wells. Soil salination is caused when the water table of the soil drops over time and salt begins to accumulate. In turn, the increased amount of salt begins to dry the soil out. This is a very detrimental problem because the increased level of salt in the soil can result in the degradation of soil and can be very harmful to vegetation.^{[citation needed]}

Methane[edit]

Methane, an asphyxiant, is a chemical compound that is the main component of natural gas. When methane is introduced into a confined space, it displaces oxygen, reducing oxygen concentration to a level low enough to pose a threat to humans and other aerobic organisms but still high enough for a risk of spontaneous or externally caused explosion. This potential for explosion is what poses such a danger in regards to the drilling and placement of water wells.^{[citation needed]}

Low levels of methane in drinking water are not considered toxic. When methane seeps into a water supply, it is commonly referred to as "methane migration". This can be caused by old natural gas wells near water well systems becoming abandoned and no longer monitored.^{[citation needed]}

Lately,^[when?] however, the described wells/pumps are no longer very efficient and can be replaced by either handpumps or treadle pumps. Another alternative is the use of self-dug wells, electrical deep-well pumps (for higher depths). Appropriate technology organizations as Practical Action are now^[when?] supplying information on how to build/set-up (DIY) handpumps and treadle pumps in practice.^[21][22]

Society and culture[edit]

Springs and wells have had cultural significance since prehistoric times, leading to the foundation of towns such as Wells and Bath in Somerset. Interest in health benefits led to the growth of spa towns including many with wells in their name, examples being Llandrindod Wells and Royal Tunbridge Wells.^[23]

Eratosthenes is sometimes claimed to have used a well in his calculation of the Earth's circumference; however, this is just a simplification used in a shorter explanation of Cleomedes, since Eratosthenes had used a more elaborate and precise method.^[24]

Many incidents in the Bible take place around wells, such as the finding of a wife for Isaac in Genesis and Jesus's talk with the Samaritan woman in the Gospels.^[25]

See also[edit]

References[edit]

Bibliography[edit]

• Driscoll, F. (1986). Groundwater and Wells. St. Paul: Johnson Filtration Systems. ISBN 978-0-9616456-0-1.
• Raymond Rowles (1995). Drilling for Water (2nd ed.). Avebury, Cranfield University. ISBN 1-85628-984-2.

External links[edit]

Wikimedia Commons has media related to Water wells.

Wikisource has the text of the 1911 Encyclopædia Britannica article Well .

• Sustainable Groundwater Development theme of the Rural Water Supply Network (RWSN)
• Water Portal – Akvopedia
• Sustainable Sanitation and Water Management Toolbox
• U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Healthy Water – Water Wells Site covering well basics, guidelines for proper siting and location of wells to avoid contamination, well testing, diseases related to wells, emergency well treatment and other topics.
• US Geological Survey – Ground water: Wells
• US Geological Survey – Water Science Pictures Flowing Artesian Well
• American Ground Water Trust
• Lifewater International Technical Library
• Well Construction Technical Resources for NGOs