Fântâni săpateEdit
Până în secolele recente, toate fântânile artificiale erau fântâni fără pompă, săpate manual, de diferite grade de sofisticare, și ele rămân o sursă foarte importantă de apă potabilă în unele zone rurale în curs de dezvoltare, unde sunt săpate și folosite în mod curent și astăzi. Caracterul lor indispensabil a produs o serie de referințe literare, literale și figurate, la ele, inclusiv referința la incidentul în care Iisus s-a întâlnit cu o femeie la fântâna lui Iacov (Ioan 4:6) din Biblie și rima de grădiniță „Ding Dong Bell” despre o pisică într-o fântână.
Fântânile săpate manual sunt săpături cu diametre suficient de mari pentru a găzdui una sau mai multe persoane cu lopeți care sapă până sub nivelul pânzei freatice. Săpătura este susținută orizontal pentru a evita alunecările de teren sau eroziunea care îi pun în pericol pe cei care sapă. Acestea pot fi căptușite cu pietre așezate sau cărămidă; extinderea acestei căptușeli în sus, deasupra suprafeței solului, pentru a forma un zid în jurul fântânii servește la reducerea atât a contaminării, cât și a rănirii prin căderea în fântână. O metodă mai modernă, numită „caissoning”, utilizează inele prefabricate din beton armat sau din beton simplu, care sunt coborâte în gaură. O echipă de săpători de puțuri sapă sub un inel de tăiere, iar coloana puțului se scufundă încet în acvifer, protejând în același timp echipa de prăbușirea puțului.
Puțurile săpate manual sunt necostisitoare și cu tehnologie redusă (în comparație cu forajul), deoarece utilizează în principal munca manuală pentru a accesa apele subterane în localitățile rurale din țările în curs de dezvoltare. Ele pot fi construite cu un grad ridicat de participare a comunității sau de către antreprenori locali specializați în puțuri săpate manual. Acestea au fost săpate cu succes până la 60 de metri (200 ft). Au costuri de funcționare și de întreținere reduse, în parte pentru că apa poate fi extrasă cu ajutorul unei bălți manuale, fără o pompă. Apa provine adesea dintr-un acvifer sau din apele subterane și poate fi adâncită cu ușurință, ceea ce poate fi necesar dacă nivelul apei subterane scade, prin telescoparea căptușelii mai jos în acvifer. Randamentul fântânilor existente săpate manual poate fi îmbunătățit prin adâncirea sau introducerea unor tuneluri verticale sau a unor țevi perforate.
Dezavantajele fântânilor săpate manual sunt numeroase. Poate fi impracticabilă săparea manuală a puțurilor în zonele în care există roci dure, iar săparea și căptușirea lor poate necesita mult timp chiar și în zonele favorabile. Deoarece exploatează acviferele de mică adâncime, puțul poate fi sensibil la fluctuațiile de randament și la posibila contaminare cu apă de suprafață, inclusiv cu ape uzate. Construcția de puțuri săpate manual necesită, în general, utilizarea unei echipe de constructori bine pregătiți, iar investiția de capital pentru echipamente precum matrițe inelare de beton, echipamente grele de ridicare, cofraje pentru puțuri, pompe de desecare motorizate și combustibil poate fi mare pentru persoanele din țările în curs de dezvoltare. Construcția fântânilor săpate manual poate fi periculoasă din cauza prăbușirii puțului, a căderii de obiecte și a asfixierii, inclusiv din cauza gazelor de eșapament ale pompelor de desecare.
Fântâna de apă Woodingdean, săpată manual între 1858 și 1862, este cea mai adâncă fântână săpată manual, la 392 de metri (1.285 ft). Big Well din Greensburg, Kansas, este prezentat ca fiind cel mai mare puț săpat manual din lume, cu o adâncime de 33 m (109 picioare) și un diametru de 9,8 m (32 picioare). Cu toate acestea, Fântâna lui Iosif din Cetatea Cairo, cu o adâncime de 280 de picioare (85 m) și Pozzo di S. Patrizio (Fântâna Sfântului Patrick) construită în 1527 în Orvieto, Italia, cu o adâncime de 61 de metri (200 ft) și o lățime de 13 metri (43 ft) sunt ambele mai mari ca volum.
Puțuri forateEdit
Puțurile forate pot fi create foarte simplu în materiale neconsolidate cu ajutorul unei structuri de forare a puțului, care constă dintr-un punct de forare întărit și un ecran (țeavă perforată). Punctul este pur și simplu bătut cu ciocanul în pământ, de obicei cu un trepied și un driver, cu secțiuni de țeavă adăugate după cum este necesar. Conducătorul este o țeavă cu greutăți care alunecă peste țeava care este antrenată și care este lăsată să cadă în mod repetat pe ea. Când se întâlnește apă subterană, puțul este spălat de sedimente și se instalează o pompă.
Puțuri forateEdit
Puțurile forate sunt create de obicei folosind fie mașini de foraj de tip rotativ cu cap superior, rotativ cu masă sau cu scule cu cablu, toate acestea folosind tije de foraj care sunt rotite pentru a crea o acțiune de tăiere în formațiune, de unde și termenul de foraj.
Puțurile forate pot fi excavate prin metode simple de forare manuală (cu ajutorul burghiului, a nămolului, a jetului, a împingerii, a percuției manuale) sau cu ajutorul mașinilor de forare (rotative, de percuție, cu ciocanul de fund de gaură). Metoda de forare rotativă în adâncime este cea mai frecventă. Metoda rotativă poate fi utilizată în 90% din tipurile de formațiuni.
Puțurile forate pot obține apă de la un nivel mult mai adânc decât o pot face puțurile săpate – adesea până la câteva sute de metri.
Puțurile forate cu pompe electrice sunt utilizate în întreaga lume, de obicei în zonele rurale sau slab populate, deși multe zone urbane sunt alimentate parțial de puțuri municipale. Cele mai multe mașini de forare a puțurilor de mică adâncime sunt montate pe camioane mari, remorci sau cărucioare de vehicule cu șenile. Puțurile de apă au de obicei o adâncime cuprinsă între 3 și 18 metri (10-60 ft), dar în unele zone pot ajunge la o adâncime mai mare de 900 de metri (3.000 ft).
Mașinile de foraj rotativ folosesc un șir de foraj din oțel segmentat, alcătuit de obicei din secțiuni de 6 m (20 ft) de tuburi de oțel galvanizat care sunt înșurubate împreună, cu un bit sau alt dispozitiv de foraj la capătul inferior. Unele mașini de forare rotativă sunt proiectate pentru a instala (prin împingere sau forare) o carcasă de oțel în puț, în paralel cu forarea găurii de foraj propriu-zise. Aerul și/sau apa sunt utilizate ca fluid de circulație pentru a deplasa resturile de tăiere și a răci burghiele în timpul forajului. O altă formă de foraj de tip rotativ, denumită foraj rotativ cu noroi, utilizează un noroi sau un fluid de foraj special fabricat, care este modificat în mod constant în timpul forajului, astfel încât să poată crea în mod constant o presiune hidraulică suficientă pentru a menține deschiși pereții laterali ai găurii de sondă, indiferent de prezența unui tubaj în puț. De obicei, găurile de foraj forate în rocă solidă nu sunt învelite cu tubulatură decât după finalizarea procesului de foraj, indiferent de utilajul folosit.
Cea mai veche formă de utilaj de foraj este unealta cu cablu, folosită și astăzi. Concepută special pentru a ridica și coborî un burghiu în gaura de sondă, spijinul burghiului face ca burghiul să fie ridicat și coborât pe fundul găurii, iar designul cablului face ca burghiul să se răsucească cu aproximativ 1⁄4 rotație la fiecare cădere, creând astfel o acțiune de foraj. Spre deosebire de forajul rotativ, forajul cu scule cu cablu necesită oprirea acțiunii de forare, astfel încât gaura de sondă să poată fi balotată sau golită de resturile forate.
Puțurile forate sunt de obicei căptușite cu o țeavă fabricată din fabrică, de obicei din oțel (în forajul rotativ cu aer sau cu scule cu cablu) sau din plastic/PVC (în puțurile rotative cu noroi, prezentă și în puțurile forate în rocă solidă). Învelișul este construit prin sudarea, fie chimic, fie termic, a unor segmente de înveliș împreună. În cazul în care tubulatura este instalată în timpul forajului, cele mai multe mașini de găurit vor introduce tubulatura în sol pe măsură ce sonda avansează, în timp ce unele mașini mai noi permit de fapt ca tubulatura să fie rotită și forată în formațiune într-un mod similar cu avansarea burghiului chiar dedesubt. PVC-ul sau plasticul este de obicei sudat și apoi coborât în puțul forat, stivuit pe verticală, cu capetele îmbinate și fie lipite, fie îmbinate între ele. Secțiunile de tubulatură au de obicei o lungime de 6 metri (20 ft) sau mai mult și un diametru de 6 până la 12 in (15 până la 30 cm), în funcție de utilizarea preconizată a puțului și de condițiile locale ale apelor subterane.
Contaminarea la suprafață a puțurilor din Statele Unite este de obicei controlată prin utilizarea unui sigiliu de suprafață. O gaură mare este forată până la o adâncime predeterminată sau până la o formațiune de confinare (argilă sau rocă de bază, de exemplu), iar apoi o gaură mai mică pentru puț este completată din acel punct încolo. De obicei, puțul este învelit de la suprafață până la gaura mai mică cu o carcasă care are același diametru ca și gaura respectivă. Spațiul inelar dintre gaura mare și tubulatura mai mică este umplut cu argilă bentonită, beton sau alt material de etanșare. Se creează astfel o etanșare impermeabilă de la suprafață până la următorul strat de confinare, care împiedică contaminanții să se deplaseze pe pereții laterali exteriori ai tubulaturii sau ai găurii de sondă și să pătrundă în acvifer. În plus, puțurile sunt în mod obișnuit acoperite fie cu un capac de puț proiectat, fie cu o garnitură de etanșare care evacuează aerul prin intermediul unui ecran în puț, dar împiedică accesul insectelor, animalelor mici și persoanelor neautorizate la puț.
În partea inferioară a puțurilor, în funcție de formațiune, se lasă un dispozitiv de filtrare, un pachet de filtrare, o carcasă cu fante sau o gaură de foraj deschisă pentru a permite curgerea apei în puț. Ecranele construite sunt utilizate de obicei în formațiunile neconsolidate (nisipuri, pietrișuri etc.), permițând apei și unui procent din formațiune să treacă prin ecran. Permițând ca o parte din material să treacă, se creează un filtru de suprafață mare din restul formațiunii, pe măsură ce cantitatea de material prezent pentru a trece în puț scade încet și este eliminat din puț. Puțurile de rocă sunt în mod obișnuit învelite cu o căptușeală/carcasă din PVC și un ecran sau o carcasă cu fante în partea de jos, aceasta fiind prezentă în principal doar pentru a împiedica rocile să intre în ansamblul pompei. Unele puțuri utilizează o metodă de împachetare cu filtru, în care un ecran subdimensionat sau o carcasă cu fante este plasat în interiorul puțului și un mediu de filtrare este împachetat în jurul ecranului, între ecran și gaura de sondă sau carcasă. Acest lucru permite ca apa să fie filtrată de materialele nedorite înainte de a intra în puț și în zona de pompare.
-
Un sistem automatizat de puțuri de apă acționat de un jet de apă.pompă
-
Un sistem automatizat de puțuri de apă alimentat de o pompă submersibilă
-
Un sistem de puțuri de apă cu o cisternă
.
-
Un sistem de puț de apă cu o cisternă presurizată
-
O secțiune a unui puț cu ecran din oțel inoxidabil
.