Grävda brunnarRedigera
Intill de senaste århundradena var alla konstgjorda brunnar pumplösa handgrävda brunnar av varierande grad av sofistikering, och de förblir en mycket viktig källa till dricksvatten i vissa landsbygdsområden i utvecklingsländerna, där de grävs och används rutinmässigt idag. Deras oumbärlighet har gett upphov till ett antal litterära hänvisningar, bokstavliga och bildliga, till dem, bland annat hänvisningen till händelsen när Jesus mötte en kvinna vid Jakobs brunn (Johannes 4:6) i Bibeln och barnrimsan ”Ding Dong Bell” om en katt i en brunn.
Handgrävda brunnar är utgrävningar med en diameter som är tillräckligt stor för att rymma en eller flera personer med spadar som gräver sig ner till under grundvattennivån. Utgrävningen är horisontellt stöttat för att undvika jordskred eller erosion som kan äventyra de personer som gräver. De kan vara fodrade med lagda stenar eller tegel; genom att förlänga detta foder uppåt över markytan för att bilda en vägg runt brunnen minskas både föroreningar och skador genom att man faller ner i brunnen. En modernare metod som kallas caissoning använder armerad betong eller förgjutna brunnsringar av vanlig betong som sänks ner i hålet. Ett brunnsgrävande team gräver under en skärande ring och brunnsspelaren sjunker långsamt ner i akvifären, samtidigt som teamet skyddas från att brunnsborrningen kollapsar.
Handgrävda brunnar är billiga och lågteknologiska (jämfört med borrning) eftersom de huvudsakligen använder sig av manuellt arbete för att få tillgång till grundvatten på landsbygden i utvecklingsländerna. De kan byggas med stor delaktighet från samhället eller av lokala entreprenörer som specialiserar sig på handgrävda brunnar. De har framgångsrikt grävts upp till 60 meter (200 fot). De har låga drifts- och underhållskostnader, delvis på grund av att vattnet kan utvinnas med hjälp av handborrning utan pump. Vattnet kommer ofta från en akvifer eller grundvatten och kan lätt fördjupas, vilket kan bli nödvändigt om grundvattennivån sjunker, genom att teleskopera fodret längre ner i akvifären. Avkastningen i befintliga handgrävda brunnar kan förbättras genom fördjupning eller införande av vertikala tunnlar eller perforerade rör.
Nackdelarna med handgrävda brunnar är många. Det kan vara opraktiskt att handgräva brunnar i områden med hårt berg, och de kan vara tidskrävande att gräva och anlägga ledningar även i gynnsamma områden. Eftersom de utnyttjar grunda akviferer kan brunnen vara känslig för fluktuationer i avkastningen och eventuell förorening från ytvatten, inklusive avloppsvatten. För att bygga handgrävda brunnar krävs i allmänhet ett välutbildat bygglag, och kapitalinvesteringen i utrustning som betongringformar, tunga lyftanordningar, formning av brunnsschakt, motordrivna avvattningspumpar och bränsle kan vara stor för människor i utvecklingsländer. Byggandet av handgrävda brunnar kan vara farligt på grund av kollaps av brunnsborrningen, fallande föremål och kvävning, bland annat från avgaserna från avvattningspumpar.
The Woodingdean Water Well, som grävdes för hand mellan 1858 och 1862, är den djupaste handgrävda brunnen med sina 392 meter (1 285 fot). The Big Well i Greensburg, Kansas, är världens största handgrävda brunn med ett djup på 33 meter och en diameter på 9,8 meter. Josefskällan i Kairos citadell med ett djup på 85 meter och Pozzo di S. Patrizio (S. Patrizios källa) som byggdes 1527 i Orvieto i Italien med ett djup på 61 meter och en bredd på 13 meter är dock båda större till volymen.
Driven brunnRedigera
Drivna brunnar kan mycket enkelt anläggas i okonsoliderat material med en brunnshålskonstruktion, som består av en härdad drivpunkt och en sil (perforerat rör). Spetsen hamras helt enkelt ner i marken, vanligen med ett stativ och en drivare, och rörsektioner läggs till vid behov. En driver är ett viktat rör som glider över det rör som ska drivas och släpps på det upprepade gånger. När grundvatten påträffas tvättas brunnen från sediment och en pump installeras.
Borrade brunnarRedigera
Borrade brunnar skapas vanligen med hjälp av borrmaskiner med antingen topphuvud i roterande stil, bordroterande eller kabeldrivna verktyg, som alla använder borrstammar som vänds för att skapa en skärande verkan i formationen, därav termen borrning.
Borrade brunnar kan grävas upp med enkla handborrningsmetoder (borrning med skruv, slamning, jetting, drivning, handslagning) eller maskinborrning (roterande borrning, slagborrning, nedåtriktad hammare). Den vanligaste metoden är roterande djupborrning. Rotary kan användas i 90 % av formationstyperna.
Borrade brunnar kan hämta vatten från en mycket djupare nivå än vad grävda brunnar kan – ofta ner till flera hundra meter.
Borrade brunnar med elektriska pumpar används över hela världen, vanligen på landsbygden eller i glesbefolkade områden, även om många tätorter delvis försörjs av kommunala brunnar. De flesta maskiner för borrning av grunda brunnar är monterade på stora lastbilar, släpvagnar eller vagnar med bandfordon. Vattenbrunnar är vanligtvis mellan 3 och 18 meter (10-60 fot) djupa, men i vissa områden kan de vara djupare än 900 meter (3 000 fot).
Rotationsborrmaskiner använder en segmenterad borrsträng av stål, som vanligtvis består av 6 m långa sektioner av galvaniserade stålrör som är gängade tillsammans, med en borrkrona eller annan borranordning i den nedre änden. Vissa roterande borrmaskiner är konstruerade för att installera (genom att driva eller borra) ett stålhölje i brunnen i samband med borrningen av det egentliga borrhålet. Luft och/eller vatten används som cirkulationsvätska för att förflytta skärrester och kyla borrkronor under borrningen. En annan form av roterande borrning, kallad slamrotation, använder sig av en specialtillverkad slam eller borrvätska som ständigt förändras under borrningen så att den alltid kan skapa tillräckligt hydrauliskt tryck för att hålla borrhålets sidoväggar öppna, oavsett om det finns ett foderrör i brunnen eller inte. Vanligtvis är borrhål som borras i fast berg inte försedda med hölje förrän efter det att borrningen är avslutad, oavsett vilka maskiner som används.
Den äldsta formen av borrmaskiner är kabelverktyget, som fortfarande används i dag. Speciellt utformad för att höja och sänka en borrkrona i borrhålet, gör borrkronan att borrkronan lyfts upp och släpps ner på hålets botten, och kabelns utformning gör att borrkronan vrids med ungefär 1⁄4 varv per fall, vilket skapar en borrningseffekt. Till skillnad från rotationsborrning kräver kabelverktygsborrning att borrningen stoppas så att borrhålet kan plockas upp eller tömmas på borrspån.
Borrade brunnar förses vanligen med ett fabrikstillverkat rör, vanligen av stål (vid luftrotations- eller kabelverktygsborrning) eller av plast/PVC (vid slamrotationsbrunnar, som också finns i brunnar som borras i fast berg). Höljet konstrueras genom att segment av höljet svetsas samman, antingen kemiskt eller termiskt. Om höljet installeras under borrningen driver de flesta borrmaskiner in höljet i marken när borrhålet avancerar, medan vissa nyare maskiner faktiskt tillåter att höljet roteras och borras in i formationen på ett liknande sätt som borrkronan som avancerar precis nedanför. PVC eller plast svetsas vanligtvis och sänks sedan ner i det borrade brunnen, vertikalt staplade med sina ändar i varandra och antingen limmade eller skarvade i varandra. Sektionerna av höljet är vanligtvis 6 meter (20 fot) eller mer långa och har en diameter på 15-30 cm (6-12 tum), beroende på den avsedda användningen av brunnen och de lokala grundvattenförhållandena.
Overytförorening av brunnar i USA kontrolleras vanligtvis genom användning av en ytförsegling. Ett stort hål borras till ett förutbestämt djup eller till en begränsande formation (t.ex. lera eller berggrund), varefter ett mindre hål för brunnen färdigställs från den punkten. Brunnen är vanligtvis förkapslad från ytan och ner i det mindre hålet med ett hölje som har samma diameter som hålet. Det ringformiga utrymmet mellan det stora borrhålet och det mindre höljet fylls med bentonitlera, betong eller annat tätningsmaterial. Detta skapar en ogenomtränglig tätning från ytan till nästa begränsande lager som hindrar föroreningar från att vandra ner längs de yttre sidoväggarna i höljet eller borrhålet och in i akvifären. Dessutom täcks brunnarna vanligtvis med antingen ett konstruerat brunnslock eller en tätning som släpper ut luft genom en skärm in i brunnen, men som hindrar insekter, små djur och obehöriga personer från att komma in i brunnen.
I botten av brunnarna, beroende på formationen, lämnas en silningsanordning, ett filterpaket, ett slitsat hölje eller ett öppet borrhål för att möjliggöra flödet av vatten in i brunnen. Konstruerade skärmar används vanligtvis i okonsoliderade formationer (sand, grus etc.), vilket gör att vatten och en procentandel av formationen kan passera genom skärmen. Genom att låta en del material passera igenom skapas en stor yta som filtrerar resten av formationen, eftersom mängden material som kan passera in i brunnen långsamt minskar och avlägsnas från brunnen. Bergbrunnar är vanligen försedda med ett PVC-foder/förband och en skärm eller ett slitsat förband i botten, detta är oftast bara för att förhindra att stenar kommer in i pumpaggregatet. I vissa brunnar används en filterpackningsmetod, där en underdimensionerad skärm eller ett slitsat hölje placeras i brunnen och ett filtermedium packas runt skärmen, mellan skärmen och borrhålet eller höljet. På så sätt kan vattnet filtreras från oönskade ämnen innan det kommer in i brunnen och pumpzonen.
-
Ett automatiserat vattenbrunnssystem som drivs av en jet-…pump
-
Ett automatiserat vattenbrunnssystem som drivs av en dränkbar pump
-
Ett vattenbrunnssystem med en cistern
-
Vattenbrunnssystem med tryckcistern
-
En sektion av en brunn med skärm av rostfritt stål