Захищена свердловина – це пробурена діра невеликого діаметру, облицьована та закрита, при цьому вода відкачується з використанням насосу. Існуючі свердловини можна швидко облаштувати для забезпечення води на гострому етапі реагування, проте нові свердловини, за винятком свердловин, споруджених гідромеханічним способом, зазвичай залишають на етап стабілізації, оскільки може знадобитися кілька місяців для їх організації та завершення.

Захищені свердловини можна пробурити із використанням різних методів як вручну (наприклад, буріння ручним буром, пробивання, шламування, гідромеханічний спосіб), так і механічно (наприклад, із використанням бурового станка з буровим розчином або використовуючи стиснене повітря для тиску на буровий станок із занурювальним пневмоударником із поверхні). Глибина буріння варіюється від кількох метрів до 500 метрів. Діаметр буріння зазвичай становить від 100 до 250 мм. Буріння свердловини – це спеціалізована діяльність, яка вимагає вибору належного місця розташування, проєктування, будівництва та тестування на належне функціонування.

Проєктні міркування

Спорудження свердловини гідромеханічним способом підходить для розташованих близько до поверхні слабко зв’язаних піщаних/мулистих водоносних горизонтів та може реалізовуватися швидко і з високим рівнем успіху. У випадку більшості свердловин пошук води у глибших водоносних горизонтах може бути складним. Навіть коли фахівці з буріння мають досвід роботи в певному районі, заздалегідь неможливо знати точну кількість води та її якість. Гідрогеологічні дослідження (у тому числі геофізичні) можуть допомогти знизити рівень невдач у певних районах, проте не гарантують успіх. Навіть якщо свердловина може забезпечувати певний вихід води у короткостроковій перспективі та водоносний горизонт може забезпечити вихід води, за відсутності поповнення запасів підземних вод, такий вихід води не буде сталим. Тому важливо (особливо коли встановлюються високопродуктивні герметичні насоси) оцінити це крізь призму підрахунків водного балансу. У прибережних районах потрапляння солоної води також може бути проблемою залежно від рівня викачування води (див. I.9 ).

Свердловини мають працювати протягом 20 – 50 років, і для досягнення цього надзвичайно важливим є належний проєкт, який враховує товщину/глибину/продуктивність водоносного горизонту, цільовий вихід води, ефективність у процесі використання та якість води. Усі ці елементи потрібно брати до уваги від самого початку, а тоді перевіряти під час та після процесу буріння, проте часто трапляється не так. Кріплення стабілізує стінки свердловини та попереджує забруднення із ґрунтів навколо, хоча це не завжди потрібно у стабільній кам’янистій породі із чистими розломами. Фільтр виконує подібну функцію, хоча і розміщується у водоносному горизонті та містить дірки/отвори, крізь які проходить вода. Фільтри мають отвори різної ширини (наприклад, 0,5 – 1,5 мм), які обираються з огляду на розмір матеріалу навколо фільтра для унеможливлення потрапляння дрібніших матеріалів у довгостроковій перспективі. Необхідна довжина фільтра залежить від виду/товщини водоносного горизонту, попиту, очікуваної продуктивності свердловини та швидкості води, що потрапляє у фільтр. Швидкість ніколи не повинна перевищувати 0,03 м/с через турбулентність та отримані в результаті втрати енергії, а також утворення твердих насипів та постійного потрапляння піщаних часток всередину із часом. Насоси ніколи не потрібно встановлювати в межах фільтрів, і обсяг викачування (рівень води під час роботи насосів) ніколи не має сягати фільтрів. Насоси можна встановити під фільтром, проте у такому разі потрібно встановити каркас, щоб забезпечити охолодження двигуна. Піщана пастка із корком встановлюється внизу фільтрів для збору піску, який потрапляє у процесі розробки свердловини та її подальшого використання. У більшості водоносних горизонтів знадобиться гравійний фільтр між фільтром та стінками свердловини, оскільки матеріал водоносного горизонту часто є меншим ніж наявні розміри отворів у фільтрі. Гравійний фільтр – це суміш просіяного великого піску (зазвичай від 1 до 6 мм), визначеного гранулометричним аналізом та підібраного за розміром так, що лише 10% часток у водоносному горизонті проходять через отвори. Його додатковою функцією є збільшення швидкості води, яка потрапляє у свердловину.

Після встановлення фільтрів надзвичайно важливою є розробка свердловини для вичищення будь-якого бруду після буріння чи піни та притягнення дрібного матеріалу із гравійного матеріалу для збільшення потоку води, що є тривалим процесом, який буде варіюватися залежно від техніки буріння (тобто проводиться, поки вода не буде чистою і вільною від будь-яких плаваючих часток). Пробне відкачування також є надзвичайно важливим для вивчення ефективності свердловини, безпечного виходу води та місця розміщення насосу і може зайняти кілька годин. Завершені свердловини захищені засипанням глиною навколо кріплення та закриттям верхніх п’яти метрів санітарною ізоляцією (наприклад, цементним розчином) та встановленням верхівки свердловини (зазвичай металева, та її видно над поверхнею землі) задля попередження забруднення свердловини та її захисту від затоплення.

Матеріали

Матеріали включають кріплення/фільтр/піщану пастку (зазвичай ПВХ або сталева), гравійний фільтр та насос для викачування води.

Придатність

На гострому етапі реагування у піщаних/мулистих алювіальних водоносних горизонтах можна швидко зробити свердловини, споруджені гідромеханічним способом, та часто можна швидко модернізувати існуючі свердловини, зазвичай використовуючи герметичний насос та систему водопостачання. Глибші свердловини можна зробити у всіх видах ґрунтів та водоносних горизонтів. Хоча інколи буріння відбувається швидко, на практиці потрібно кілька місяців для того, щоб найняти робітників із буріння для завершення свердловини, тому нові свердловини зазвичай розглядаються лише для етапів стабілізації і відновлення.

Експлуатація та обслуговування

Включають забезпечення того, що вода з поверхні ніяк не може швидко потрапити до свердловини (наприклад, попередження запруження стічних вод, перевірка захисної плити на наявність тріщин), а також використання огорожі, щоб не підпускати тварин на випасі. Фільтри потрібно чистити кожні кілька років. Більша частина завдань із функціонування та обслуговування будуть стосуватися функціонування насосу.

Здоров’я та безпека

Важка бурильна техніка із деталями, які рухаються, завжди є ризиком, тому потрібне належне управління об’єктом, особливо, контроль випадкових глядачів. Лінії електропередачі над головою є фактором ризику під час облаштування бурильних установок. Потрібно бути обережними, щоб попередити обвал під час встановлення свердловин, споруджених гідромеханічним способом, які часто починають будувати біля водоносного горизонту на дні виритої ями. У певних регіонах також можуть бути ризики для здоров’я, пов’язані із рівнями природних хімікатів (наприклад, миш’яку, фтору та нітратів). Там, де рівень рН <5, корозія металевих труб викликає занепокоєння.

Витрати

Витрати на типову пробурену свердловину варіюються від 125 до 300 доларів США за метр. Свердловини, споруджені гідромеханічним способом, зазвичай є дешевшими (до 150 доларів США за метр).

Соціальні та екологічні аспекти

Свердловини зазвичай сприймаються, якщо якість і смак води є прийнятними для користувачів. Проте деякі водоносні горизонти мають високий вміст мінералів, що може впливати на смак і прийняття та змушувати користувачів шукати альтернативні джерела. У випадку високих вимог щодо видобутку, обсяг води, взятої із водоносного горизонту, не повинен перевищувати обсяг води, що потрапляє у такий водоносний горизонт (див. S.5 ).