Колодцы

Колодцы

Колодцы представляют собою рытые  углубления в почве, предназначаемые, главным образом, для получения воды из недр земли. Помимо этой цели, колодцы устраиваются также и для других надобностей при различного рода подземных сооружениях, кановы, например, колодцы поглощающие, смотровые и др.

Воды, добываемые   колодцами, в зависимости от условий нахождения их в земных толщах, обычно называются подземными и разделяются на воды поверхностных горизонтов, или грунтовые, и воды глубокие, или артезианские. Первые простираются от уровня грунтовых вод до первого водонепроницаемого слоя и называются местами «верховодками», а вторые расположены ниже его и притом иногда в нескольких горизонтах. Существенным отличием артезианских вод от грунтовых являются большее постоянство притока независимо от времени года и количества атмосферных осадков, большее однообразие температуры, как зимой, так и летом, меньшая загрязненность продуктами распада органических веществ, а чаще всего совершенная чистота, и, наконец, обязательная важность более или менее значительного напора в них, определяющего их подъемное движение снизу вверх. Последняя особенность артезианских вод является наиболее важной в практическом отношении, т. к. ею обусловливается приближение их к земной поверхности и даже непосредственно само истекание на нее. Т. о., для характеристики артезианских вод существенно важным является то, что они поднимаются в колодцы под определенным напором. Наличность напора в артезианских водах обусловливается тем, что они скопляются обыкновенно в соответствующих водопроницаемых или водоносных породах, обязательно замыкаемых внизу и сверху толщами пород водоупорных. При этом условии, поверхность артезианских вод в водоносном горизонте является совершенно замкнутой, и только при естественном или искусственном вскрытии его, они поднимаются вверх под соответствующим напором. В противоположность этому, поверхность грунтовых вод, никогда не перекрываемых водонепроницаемыми пластами, представляется совершенно свободной и постоянно изменяет свои очертания в зависимости от времени года, количества атмосферных осадков и размеров потребления. Помимо всего этого, артезианские воды питаются по только осадками, выпадающими в данной местности, но также и теми, которые, выпав в очень отдаленные времена, притекают в нее по земным толщам и со стороны, нередко за сотни верст от нее, тогда как для питания грунтовых вод на ней обыкновенно служат только те атмосферные осадки, которые выпадают непосредственно на нее или, по крайней мере, в ближайшем соседстве с ней.

Для получения грунтовых вод достаточно только вскрыть покрывающую их толщу земли и насколько возможно углубиться до первого водоносного горизонта, обыкновенно залегающего на небольшой глубине. Служащие для этой цели колодцы называются грунтовыми, или открытыми. Для извлечения же вод артезианских требуются особые приспособления, а колодцы, добывающие их, называются артезианскими. Нечто среднее между теми и другими представляют собой т. н. колодцы абиссинские, не имевшие, однако, особого значения в практическом отношении.

Устройство грунтовых колодцев обычно выполняют колодезники и притом, чаще всего, крайне   неудовлетворительно. Главнейшие требования, которым должны удовлетворять колодцы, сводятся к следующему: надлежащий выбор места для заложения его, прочность и долговечность, не загрязняемость и безвредность. Если желаю получить вполне доброкачественную воду и обезопасить ее от порчи сточными грязными водами, то колодцы следует ставить не ближе 10—15 саженей от жилья и, в особенности, подальше от скотских дворов, проезжей дороги и, вообще, от места более или менее значительного скопления грязи. Лучше всего выбирать место для колодцев повыше. Стенки колодца должны быть закреплены непроницаемо деревянными, кирпичными, каменными или бетонными кладками, и еще лучше металлическими трубами. При деревянном креплении предпочитаются дуб, сосна, ель, осина и ольха, как особо долговечные. Срубы должны быть плотными, без щелей, которые способствуют осыпке земли в колодце и загрязнению его. Кроме того, для прочности колодца и чистоты води в нем, между срубом и материком на глубину промерзания почвы должна быть плотно забита хорошо промятая чистая глина. Нижняя часть сруба и особо устраиваемый внизу шатер в колодце делаются обыкновенно несколько щелистыми для более свободного пропуска воды в него. Стенки сруба, да и вообще всякого крепления колодцев, должны возвышаться над уровнем земли на 1 ¼ аршина. То же следует соблюдать и при других видах крепления колодцев. Вокруг колодца должна быть сделана площадка из глины, замощенная камнем и с уклоном от колодца к канавке для отвода сточной воды. Особенно внимательно следует беречь воду в колодцах от загрязнения, которое может происходить или путем запыления его, или же от скопления в нем различного рода вредных веществ, чаще всего органического происхождения. В этом отношении, прежде всего, весьма важно, чтобы колодцы были сверху закрыты особыми крышками. Отнюдь не следует допускать также, для предохранения от замерзания насосов в них, обкладывания их извозом. Лучше же всего ежегодно колодцы тщательно осматривать и чистить, т. к. почти всегда в них попадают трупы различных животных и масса посторонних предметов. От заиливания же со дна следует устраивать на нем подходящие фильтры толщиной до 2 вершков, из промытого песка средней крупноты, мелкого гравия и щебня, а сверху булыжного камня. Всеми этими мерами достаточно обеспечивается безвредность воды в колодцах, которые, при беспечном устройстве и содержании их, часто служат источником гибельных эпидемий, каковы, например, холера, брюшной тиф и др. Испытание качеств колодезной воды обычно производится по чистоте ее (отсутствие хлопьев и мути), бесцветности, а также по запаху и вкусу (тухлая, соленая, горькая и т. д.). Всего надежнее испытать ее с помощью различных химических реактивов на содержание в ней органических веществ (азотистых), хлора, извести, магнезии, железа и серной кислоты в различных солях. Весьма важно также определение обшей жесткости воды, которая обычно учитывается по трудности распарки гороха и других бобовых семян, по слабому завариванию чая и, в особенности, по большому потреблению мыла на стирку. Более же точно жесткость воды определяется с помощью, так называемой мыльной пробы и выражается в градусах (немецких или французских), причем предельная в гигиеническом отношении жесткость не должна превышать 20—25°. Уровень и температура воды в грунтовых колодцах непостоянны и подвержены  значительным колебаниям. Очертания и размеры поперечного сечения колодцев, а также и глубина их изменчивы и зависят как от хозяйственной надобности, так и от естественных условий нахождения грунтовых вод в данной местности. Не следует излишне углублять колодцы, чтобы не упустить воды из него, к тому же при избытке она легко застаивается и портится. Для колодцев домашнего назначения глубина воды в них должна быть в 1—1 ½  аршина.

Когда колодец окончательно выкопан и стенки его прочно закреплены, приступают к отделке его снаружи и к устройству надлежащих приспособлений для извлечения из него воды. Обычно над колодцем устраивают навес более или менее обширных размеров и различной формы, При устройстве у колодца водопоя для скота, чего всячески следует избегать, так называемую «колоду» следует ставить возможно дальше от него, проводя воду в нее особым желобом. Наиболее употребительный способ для добычи воды из колодца — вычерпывание ее ручными черпаками и ведрами. Для облегчения труда, особенно при значительной глубине колодцев, последние прикрепляются к особого рода приспособлениям, каковыми являются: журавль, блок, ворот с железной ручкой, или баранчик, ворот с маховым колесом, ворот с зубчатой передачей (лебедка) и, наконец, насос, как наиболее совершенный, производительный и целесообразный прибор. Простое вычерпывание воды из колодца, в особенности домашними ведрами на веревках, всегда способствует загрязнению и порче воды в них. В  колодцах общественного пользования оно совершенно недопустимо, т. к. прицепные домашние ведра могут оказаться источниками заражения воды и способствовать распространению различных заразных болезней среди населения и домашних животных. Ввиду этого, лучше всего добывать воду из колодца насосами. При современных усовершенствованиях их устройства, удешевлении их стоимости и удобстве их установки и пользования ими, насосы должны вытеснить все остальные приборы для добычи воды из колодцев. В прежние времена, а местами и поныне, еще остаются в ходу насосы деревянные. Для неглубоких колодцев стоят они недорого, дают много воды и, при хорошем устройстве, работают исправно. К тому же они привычны для населения, сравнительно легко ремонтируются и только зимой от сильных морозов часто обмерзают и перестают работать. Тем не менее насосы металлические во всех отношениях гораздо  удобнее деревянных. Все насосы, по их приспособлениям для подъема воды, можно разделить на несколько групп, а именно: насосы поршневые, крыльчатые, центробежные, струйные, капиллярные и др.

К числу колодцев относятся также и обделанные (каптированные) естественные источники — родники и ключи.

При обилии грунтовых вод, ими широко пользуются не только для сельского и хозяйственного водоснабжения, но и для снабжения водой крупных селений и городов (см. Х, 562 сл). В таких случаях пригодится в соответствующих местах закладывать особые водосборные колодцы — деревянные, кирпичные, каменные, бетонные и железо-трубные. Последние называются также бруклинскими, или шахтными. Колодцы эти составляются из отдельных металлических звеньев с продырявленными стенками для свободного прохода воды через них. Такие металлические колодцы даже при большом диаметре не требуют меньше земляных работ, имеют большую площадь питания, опускаются легче и безопаснее вследствие их прочности, могут быть без труда закладываемы в плывунах, а при глубине больше 5 саженей обходятся дешевле каменных колодцев.

Абиссинский, или Нортоновский, колодец представляет собой железную, внизу дырчатую, трубу диаметром до 3 вершков, к нижнему концу которой привертывается особый наконечник с винтовой нарезкой или пирамидальным свайным башмаком. При винтовом наконечнике такая труба ввертывается в землю усилием двух человек при помощи хомута, а при остром наконечнике она вбивается в землю бабой. Труба опускается в землю до тех пор, пока не дойдет до грунтовой воды в требуемом количестве, что легко обнаруживается при прокачке насосом.

Буровые, или артезианские колодцы сооружаются для извлечения на поверхность земли глубоких подземных вод; устраивать их можно не во всяком месте. Для этого необходимы нижеследующие основные условия: 1) Наличность водопроницаемого или водоносного горизонта (пески, песчаника и трещиноватые каменные породы), допускающего свободное насыщение его водой и столь же свободное перемещение ее в нем. 2) Такой водоносный горизонт должен подстилаться каким-либо водоупорным ложем (глины, гранит и др.), и чтобы не было стока подземной воды вниз. 3) Подобный же водоупорный пласт должен прикрывать водоносный горизонт сверху, т. к. иначе вода, находящаяся в последнем под напором, может беспрепятственно уйти вверх. 4) Вся эта водоносная система, нередко весьма обширного протяжения, должна залегать не горизонтально, а более или менее наклонно. 5) Водоносный пласт должен иметь открытый выход на земную поверхность для свободного питания его атмосферными осадками. 6) Достаточное количество таковых осадков. 7) Отсутствие в проходимых артезианскими водами земных пластах каких-либо вредных растворимых веществ. 8) Отсутствие свободных выходов воды соответствующего водоносного горизонта на уровнях более низких, чем тот, на котором в данном месте закладывается буровая артезианская скважина. Обыкновенно наблюдается, что в тесной связи с наличностью всех этих условий производительные артезианские скважины сосредотачиваются на определенных площадях, образующих так называемые артезианские бассейны, в которых запасы артезианских вод всегда более пли менее ограничены, а следовательно, при несоразмерном пользовании ими, легко истощимы. Действительно, производительность скважин даже в богатых водой артезианских бассейнах, или дебит их, с течением времени сплошь и рядом постепенно уменьшается, и, наконец, скважины совершенно перестают давать воду. Причины такого уменьшения дебита артезианских скважин могут быть или исключительно местными, относящимися только к данной скважине, или же они могут быть более общего характера, т. е. связанными с понижением дебита всего артезианского бассейна. Вообще, при эксплуатации артезианских скважин, необходимо твердо помнить, что всегда имеется предел того количества воды, которое без особого риска может быть извлекаемо из определенного артезианского бассейна. Это количество воды ограничивается, с одной стороны, количеством атмосферных осадков, выпадающих на площади питания соответствующего водоносного горизонта и легкостью их проникновения в него, а с другой — способностью его проводить воду на далекие расстояния и, вообще, скоростью ее перемещения в нем. Все эти ограничивающие обстоятельства очень важны, и если не принимать их во внимание, то легко может случиться, что из данного артезианского бассейна будут извлекаться такие количества воды, которые далеко превзойдут нормальное пополнение ее в нем, что, в свою очередь, раньше или позже, в окончательном результате неминуемо должно вызвать полное истощение его. Само собой разумеется, что такой исход, скорее всего, может наступить в артезианских бассейнах сравнительно малого размера и с ограниченными областями питания их. Ввиду этого при устройстве артезианских колодцев, требующих обыкновенно весьма больших денежных затрат, отнюдь не следует довольствоваться самохвальными уверениями подрядчиков по буровым работам, а лучше всего обращаться к руководящим указаниям авторитетных специалистов по артезианским водам, которые могут точно указать, где можно их добыть, с какой именно глубины, в каком количестве и какого качества. При этом безусловно следует избегать услуг различного рода знахарей, или, как их называли в средние лека, «рабдомактов», которые при помощи особых «волшебных жезлов» берутся дать все эти указания, безошибочно рассчитывая лишь на то, что их груд будет оплачен доверчивыми клиентами.

Сооружение артезианских колодцев — дело сложное и требует особых приспособлений, в особенности, в тех случаях, когда приходится бурить на большую глубину (см. бурение). Всего проще сооружать их подрядным способом, что охотно выполняют  специальные технические конторы. Необходимо только настойчиво требовать от подрядчиков подробных сведений обо всех проходимых скважиной грунтах и об окончательном устройстве их, без чего, в случае порчи скважины, трудно бывает ремонтировать их. Это своего рода оправдательные документы, и всего естественнее, если сам заказчик лично или через особо приглашенного эксперта своевременно озаботится об их точности.

В настоящее время артезианские колодцы находят себе чрезвычайно широкое применение для водоснабжения и орошения, а также и для осушения в качестве поглощающих колодцев, т. к. всякий водоносный горизонт не только дает, но и поглощает воду, чем, однако, не следует злоупотреблять, спускал в них заведомо вредные воды. Широко пользуются ими также и для получения минеральных вод, что, однако, по недоразумению, далеко не поощряется правомерными бальнеологами из опасения устройством их нарушить естественный режим целебных минеральных источников.

Литература. К. Kellhack. Lehrbuch der gundwasser-und Quellenkunde (Berlin, 1912); H. Hofer. Grundwasser und Quellen (Branuschweig, 1912); Ch. S. Sitchter. Подземные воды. Перевод с английского горного инженера А. Д. Стопневича (Спб., 1912; В. Н. Ростовцев. Подземные воды. Руководство к отысканию их (Спб., 1914); А. А. Иванчин-Писарев. Как находить воду и устраивать колодцы (Москва, 1912); В. М. Бубенин. Колодцы и насосы в сельском хозяйстве и мелкой промышленности (Москва, 1913).

В. Соколов.