Väl
En brunn är en utgrävning eller struktur som skapas i marken genom att gräva , köra eller borra för att komma åt flytande resurser, vanligtvis vatten . Den äldsta och vanligaste typen av brunn är en vattenbrunn, för att komma åt grundvatten i underjordiska akviferer . Brunnsvattnet sugs upp av en pump eller med hjälp av behållare, såsom hinkar eller stora vattenpåsar som lyfts upp mekaniskt eller för hand. Vatten kan också injiceras tillbaka i akvifären genom brunnen. Brunnar konstruerades först för minst åtta tusen år sedan och varierar historiskt i konstruktion från en enkel skopa i sedimentet av ett torrt vattendrag till Irans qanats och Indiens stegbrunnar och sakiehs . Att placera ett foder i brunnsschaktet bidrar till att skapa stabilitet, och foder av trä eller flätverk går tillbaka åtminstone så långt tillbaka som järnåldern .
Brunnar har traditionellt sänkts genom handgrävning, vilket fortfarande är fallet på landsbygden i utvecklingsländerna. Dessa brunnar är billiga och lågteknologiska eftersom de mest använder manuellt arbete, och strukturen kan fodras med tegel eller sten allt eftersom utgrävningen fortskrider. En modernare metod som kallas caissoning använder förgjutna brunnsringar av armerad betong som sänks ner i hålet. Drivna brunnar kan skapas i okonsoliderat material med en brunnshålsstruktur, som består av en härdad drivpunkt och en skärm av perforerat rör, varefter en pump installeras för att samla upp vattnet. Djupare brunnar kan grävas ut med handborrning eller maskinborrning, med en borrkrona i ett borrhål . Borrade brunnar är vanligtvis försedda med ett fabrikstillverkat rör bestående av stål eller plast. Borrade brunnar kan komma åt vatten på mycket större djup än grävda brunnar.
Två breda klasser av brunnar är grunda eller oavslutade brunnar färdigställda i den översta mättade akvifären på den platsen, och djupa eller begränsade brunnar, sänkta genom ett ogenomträngligt skikt in i en akvifer under. En kollektorbrunn kan byggas i anslutning till en sötvattensjö eller bäck med vatten som sipprar genom det mellanliggande materialet. Platsen för en brunn kan väljas av en hydrogeolog eller grundvattenmätare. Vatten kan pumpas eller dras för hand. Föroreningar från ytan kan lätt nå grunda källor och kontaminering av försörjningen av patogener eller kemiska föroreningar måste undvikas. Brunnsvatten innehåller vanligtvis fler mineraler i lösning än ytvatten och kan kräva behandling innan det kan drickas. Jordförsaltning kan ske när grundvattenytan sjunker och den omgivande jorden börjar torka ut. Ett annat miljöproblem är möjligheten för metan att sippra ner i vattnet.
Historia
Mycket tidiga neolitiska brunnar är kända från östra Medelhavet : Den äldsta tillförlitligt daterade brunnen är från den pre-keramiska neolitiska (PPN) platsen Kissonerga-Mylouthkia på Cypern . Runt 8400 f.Kr. drevs ett schakt (brunn 116) med cirkulär diameter genom kalksten för att nå en akvifer på ett djup av 8 meter (26 fot). Brunn 2070 från Kissonerga-Mylouthkia, som dateras till sena PPN, når ett djup av 13 meter (43 fot). Andra lite yngre brunnar är kända från denna plats och från angränsande Parekklisha-Shillourokambos. En första stenkantad brunn på 5,5 meter (18 fot) djup är dokumenterad från en drunknad slutlig PPN (ca 7000 f.Kr.) plats vid ' Atlit-Yam utanför kusten nära moderna Haifa i Israel .
Träkantade brunnar är kända från den tidiga neolitiska linjära keramikkulturen , till exempel i Ostrov, Tjeckien, daterad 5265 f.Kr., Kückhoven (ett avlägset centrum av Erkelenz ), daterat 5090 f.Kr., och Eythra i Schletz (ett avlägset centrum av Asparn an der Zaya ) i Österrike , daterad 5200 f.Kr.
Några av de tidigaste bevisen på vattenbrunnar finns i Kina. Den neolitiska kinesen upptäckte och använde i stor utsträckning djupborrat grundvatten för att dricka. [ citat behövs ] Den kinesiska texten The Book of Changes , ursprungligen en spådomstext från den västra Zhou-dynastin (1046 -771 f.Kr.), innehåller en post som beskriver hur de forntida kineserna underhållit sina brunnar och skyddade sina vattenkällor. En brunn som grävdes ut på Hemedu -utgrävningsplatsen antogs ha byggts under den neolitiska eran. Brunnen var omsluten av fyra rader stockar med en fyrkantig ram fäst vid dem i toppen av brunnen. Ytterligare 60 kakelbrunnar sydväst om Peking tros också ha byggts runt 600 f.Kr. för att dricka och bevattna.
I Egypten används shadoofs och sakias . Sakia är mycket effektivare, eftersom den kan ta upp vatten från ett djup av 10 meter (mot 3 meter från shadoof). Sakia är den egyptiska versionen av noria . Några av världens äldsta kända brunnar, belägna på Cypern, dateras till 7 000–8 500 f.Kr. Två brunnar från den neolitiska perioden, omkring 6500 f.Kr., har upptäckts i Israel. Den ena är i Atlit, på Israels norra kust, och den andra är Jisreeldalen.
Brunnar för andra ändamål kom mycket senare, historiskt sett. Den första registrerade saltbrunnen grävdes i Sichuan-provinsen i Kina för cirka 2 250 år sedan. Detta var första gången som uråldrig vattenbrunnsteknik användes framgångsrikt för att utnyttja salt, och markerade början på Sichuans saltborrningsindustri. De tidigaste kända oljekällorna borrades också i Kina, år 347 e.Kr. Dessa brunnar hade djup på upp till cirka 240 meter (790 fot) och borrades med hjälp av bitar fästa på bambustolpar . Oljan brändes för att avdunsta saltlösning och producera salt . På 900-talet förband omfattande bamburörledningar oljekällor med saltkällor. De forntida dokumenten från Kina och Japan sägs innehålla många anspelningar på användningen av naturgas för belysning och uppvärmning. Petroleum var känt som Brinnande vatten i Japan på 700-talet.
Typer
Grävde brunnar
Fram till de senaste århundradena var alla konstgjorda brunnar pumplösa handgrävda brunnar av varierande grad av sofistikering, och de är fortfarande en mycket viktig källa till dricksvatten i vissa landsbygdsutvecklingsområden, där de rutinmässigt grävs och används idag. Deras oumbärlighet har producerat ett antal litterära referenser, bokstavliga och bildliga, inklusive hänvisningen till händelsen då Jesus träffade en kvinna vid Jakobs brunn ( Joh 4:6) i Bibeln och barnramsan " Ding Dong Bell" om en katt i en brunn.
Handgrävda brunnar är utgrävningar med diametrar som är tillräckligt stora för att rymma en eller flera personer med spadar som gräver ner till under vattenytan . Utgrävningen är förstärkt horisontellt för att undvika att jordskred eller erosion äventyrar de som gräver. De kan fodras med sten eller tegel; Att förlänga denna beklädnad uppåt ovanför markytan för att bilda en vägg runt brunnen tjänar till att minska både förorening och oavsiktligt fall i brunnen.
En mer modern metod som kallas caissoning använder armerad betong eller vanlig betong förgjutna brunnsringar som sänks ner i hålet. Ett brunnsgrävande team gräver under en skärring och brunnskolonnen sjunker sakta ner i akvifären, samtidigt som de skyddar laget från kollaps av brunnhålet .
Handgrävda brunnar är billiga och lågteknologiska (jämfört med borrning) och de använder mestadels manuellt arbete för att komma åt grundvatten på landsbygden i utvecklingsländer. De kan byggas med en hög grad av samhällsdeltagande eller av lokala entreprenörer som är specialiserade på handgrävda brunnar. De har framgångsrikt grävts ut till 60 meter (200 fot). De har låga drifts- och underhållskostnader, delvis för att vatten kan utvinnas för hand utan pump. Vattnet kommer ofta från en akvifer eller grundvatten, och kan enkelt fördjupas, vilket kan vara nödvändigt om grundvattennivån sjunker, genom att teleskopera fodret längre ner i akvifären. Utbytet av befintliga handgrävda brunnar kan förbättras genom att fördjupa eller införa vertikala tunnlar eller perforerade rör.
Nackdelarna med handgrävda brunnar är många. Det kan vara opraktiskt att handgräva brunnar i områden där hårt berg finns, och de kan vara tidskrävande att gräva och fodra även i gynnsamma områden. Eftersom de utnyttjar grunda akviferer kan brunnen vara känslig för avkastningsfluktuationer och möjlig förorening från ytvatten, inklusive avloppsvatten. Handgrävd brunnskonstruktion kräver i allmänhet användning av ett välutbildat konstruktionsteam, och kapitalinvesteringen för utrustning som ringformar av betong, tunga lyftutrustning, formsättning av brunnsschakt, motoriserade avvattningspumpar och bränsle kan vara stora för människor som utvecklar länder. Konstruktion av handgrävda brunnar kan vara farligt på grund av kollaps av brunnshålet, fallande föremål och kvävning, inklusive från avvattningspumpens avgaser.
Woodingdean Water Well , handgrävd mellan 1858 och 1862, är den djupaste handgrävda brunnen på 392 meter (1 285 fot). The Big Well i Greensburg, Kansas räknas som världens största handgrävda brunn, 109 fot (33 m) djup och 32 fot (9,8 m) i diameter. Men Josephs brunn i Kairos citadell på 280 fot (85 m) djup och Pozzo di San Patrizio (St. Patrick's Well) byggd 1527 i Orvieto, Italien , på 61 meter (200 fot) djupt gånger 13 meter ( 43 fot) breda är båda större i volym.
Drivna brunnar
Drivna brunnar kan mycket enkelt skapas i okonsoliderat material med en brunnshålsstruktur , som består av en härdad drivpunkt och en skärm (perforerat rör). Spetsen hamras helt enkelt i marken, vanligtvis med ett stativ och förare , med rörsektioner tillagda efter behov. En driver är ett viktat rör som glider över röret som drivs och tappas upprepade gånger på det. När grundvatten påträffas tvättas brunnen från sediment och en pump installeras.
Borrade brunnar
Borrade brunnar är konstruerade med olika typer av borrmaskiner, såsom roterande topphuvud, roterande bord eller kabelverktyg, som alla använder borrstammar som roterar för att skära in i formationen, alltså termen "borrning".
Borrade brunnar kan grävas ut med enkla handborrningsmetoder (borrning, slamning, sprutning, drivning, handslag) eller maskinborrning (roterande, slag, ner i hålhammaren). Deeprock rotationsborrningsmetod är vanligast. Rotary kan användas i 90 % av formationstyperna.
Borrade brunnar kan få vatten från en mycket djupare nivå än grävda brunnar kan – ofta ner till flera hundra meter.
Borrade brunnar med elektriska pumpar används över hela världen, vanligtvis på landsbygden eller i glest befolkade områden, även om många stadsområden delvis försörjs av kommunala brunnar. De flesta grunda brunnsborrningsmaskiner är monterade på stora lastbilar, släpvagnar eller bandvagnar. Vattenbrunnar sträcker sig vanligtvis från 3 till 18 meter (10–60 fot) djupa, men i vissa områden kan de gå djupare än 900 meter (3 000 fot). [ citat behövs ]
Roterande borrmaskiner använder en segmenterad stålborrsträng, vanligtvis uppbyggd av 6 m (20 fot) sektioner av galvaniserat 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 själva borrhålet. Luft och/eller vatten används som cirkulationsvätska för att förskjuta skär och kyla bitar under borrningen. En annan form av roterande borrning, kallad mud rotary , använder sig av en specialtillverkad lera, eller borrvätska, som ständigt förändras under borrningen så att den konsekvent kan skapa tillräckligt med hydrauliskt tryck för att hålla sidoväggarna i borrhålet öppen, oavsett förekomsten av ett hölje i brunnen. Vanligtvis är borrhål som borrats i fast berg inte fodrade förrän efter att borrningsprocessen är avslutad, oavsett vilket maskineri som används.
Den äldsta formen av borrmaskineri är kabelverktyget , som fortfarande används idag. Speciellt utformad för att höja och sänka en bit in i borrhålet, borrens spudding gör att borrkronan höjs och tappas ner på botten av hålet, och kabelns utformning gör att borrkronan vrids med cirka 1 ⁄ 4 varv per droppe, vilket skapar en borrning. Till skillnad från rotationsborrning kräver kabelverktygsborrning att borrningen stoppas så att borrhålet kan spärras eller tömmas på borrat skär.
Borrade brunnar är vanligtvis försedda med ett fabrikstillverkat rör, typiskt stål (vid roterande luft- eller kabelborrning) eller plast / PVC (i roterande lerbrunnar, även närvarande i brunnar borrade i fast berg). Höljet är konstruerat genom att svetsa samman delar av höljet, antingen kemiskt eller termiskt. Om höljet installeras under borrningen, kommer de flesta borrar att driva höljet i marken när borrhålet flyttas fram, medan vissa nyare maskiner faktiskt tillåter att höljet roteras och borras in i formationen på samma sätt som borrkronan går framåt. precis nedanför. PVC eller plast svetsas vanligtvis och sänks sedan ner i den borrade brunnen, staplas vertikalt med ändarna inkapslade och antingen limmade eller splinede tillsammans. Sektionerna av höljet är vanligtvis 6 meter (20 fot) eller mer långa och 6 till 12 tum (15 till 30 cm) i diameter, beroende på den avsedda användningen av brunnen och lokala grundvattenförhållanden.
Ytkontamination av brunnar i USA kontrolleras vanligtvis genom användning av en yttätning . Ett stort hål borras till ett förutbestämt djup eller till en avgränsande formation (till exempel lera eller berggrund), och sedan färdigställs ett mindre hål för brunnen från den punkten och framåt. Brunnen är typiskt fodrad från ytan ner i det mindre hålet med ett foder som har samma diameter som det hålet. Det ringformiga utrymmet mellan det stora borrhålet och det mindre höljet är fyllt med bentonitlera, betong eller annat tätningsmaterial. Detta skapar en ogenomtränglig tätning från ytan till nästa avgränsande skikt som hindrar föroreningar från att färdas nedför de yttre sidoväggarna av höljet eller borrhålet och in i akvifären . Dessutom är brunnar vanligtvis täckta med antingen en konstruerad brunnslock eller tätning som ventilerar luft genom en skärm in i brunnen, men hindrar insekter, små djur och obehöriga personer från att komma åt brunnen.
På botten av brunnar, baserat på formation, lämnas en silanordning, filterpaket, slitsad hölje eller öppet borrhål för att tillåta flödet av vatten in i brunnen. Konstruerade skärmar används vanligtvis i okonsoliderade formationer (sand, grus, etc.), vilket tillåter vatten och en procentandel av formationen att passera genom skärmen. Att tillåta en del material att passera genom skapar ett stort områdesfilter från resten av formationen, eftersom mängden närvarande material för att passera in i brunnen långsamt minskar och avlägsnas från brunnen. Bergbrunnar är typiskt försedda med en PVC-foder/hölje och skärm eller slitsad hölje i botten, detta är oftast närvarande bara för att förhindra att stenar kommer in i pumpaggregatet. Vissa brunnar använder en filterpackmetod , där en underdimensionerad sikt eller ett slitsat hölje placeras inuti brunnen och ett filtermedium packas runt sikten, mellan sikten och borrhålet eller höljet. Detta gör att vattnet kan filtreras från oönskat material innan det går in i brunnen och pumpzonen.
Ett automatiserat vattenbrunnssystem som drivs av en jetpump
Ett automatiserat vattenbrunnssystem som drivs av en dränkbar pump
Ett vattenbrunnssystem med cistern
Ett vattenbrunnssystem med en trycksatt cistern
En del av en skärmbrunn i rostfritt stål
Klassificering
Det finns två breda klasser av borrade brunnstyper, baserat på vilken typ av akvifer brunnen befinner sig i:
- Grunda eller oavslutade brunnar färdigställs i den översta mättade akvifären på den platsen (den övre oavgränsade akvifären). [ citat behövs ]
- Djupa eller instängda brunnar sänks genom ett ogenomträngligt skikt in i en akvifer som är inklämd mellan två ogenomträngliga skikt (akvitarder eller akvikluder). Majoriteten av djupa akviferer klassificeras som artesiska eftersom hydraultrycket i en sluten brunn är högre än nivån på toppen av akvifären. Om hydraultrycket i en sluten brunn är högre än landytan är det en "flytande" artesisk brunn (uppkallad efter Artois i Frankrike ). [ citat behövs ]
En speciell typ av vattenbrunn kan anläggas i anslutning till sötvattensjöar eller vattendrag. Vanligtvis kallad en kollektorbrunn men ibland hänvisad till med handelsnamnet Ranney well eller Ranney collector , innebär denna typ av brunn att sänka en caisson vertikalt under toppen av akvifären och sedan avancera laterala kollektorer ut ur caissonen och under ytvattenförekomsten. Pumpning inifrån kassunen inducerar infiltration av vatten från ytvattenförekomsten in i akvifären, där det samlas upp av kollektorbrunnens laterala sidor och transporteras in i kassunen där det kan pumpas till markytan. [ citat behövs ]
Två ytterligare breda klasser av brunnstyper kan särskiljas, baserat på användningen av brunnen:
- produktions- eller pumpbrunnar , är vattenbrunnar med stor diameter (mer än 15 cm i diameter) höljda (metall, plast eller betong), konstruerade för att utvinna vatten från akvifären med en pump (om brunnen inte är artesisk ) . [ citat behövs ]
- övervakningsbrunnar eller piezometrar , är ofta brunnar med mindre diameter som används för att övervaka hydraultrycket eller ta prover på grundvattnet för kemiska beståndsdelar. Piezometrar övervakar brunnar färdigställda över en mycket kort del av akvifären. Övervakningsbrunnar kan också kompletteras på flera nivåer, vilket gör att diskreta prover eller mätningar kan göras på olika vertikala höjder på samma kartplats. [ citat behövs ]
En brunn konstruerad för att pumpa grundvatten kan användas passivt som en övervakningsbrunn och en brunn med liten diameter kan pumpas, men denna distinktion genom användning är vanlig. [ citat behövs ]
Placering
Före schaktning ska information om geologi, grundvattensdjup, säsongsvariationer, laddningsområde och hastighet hittas. Detta arbete utförs vanligtvis av en hydrogeolog eller en grundvattenmätare som använder en mängd olika verktyg inklusive elektroseismisk mätning, all tillgänglig information från närliggande brunnar, geologiska kartor och ibland geofysisk avbildning .
Förorening
.jpg)
Grunda pumpbrunnar kan ofta leverera dricksvatten till en mycket låg kostnad. Föroreningar från ytan når dock lätt grunda källor, vilket leder till en större risk för kontaminering för dessa brunnar jämfört med djupare brunnar. Förorenade brunnar kan leda till spridning av olika vattenburna sjukdomar . Grävda och drivna brunnar är relativt lätta att förorena; till exempel är de flesta grävda brunnar opålitliga i majoriteten av USA.
Patogener
De flesta bakterier , virus , parasiter och svampar som förorenar brunnsvatten kommer från fekalt material från människor och andra djur. Vanliga bakteriella föroreningar inkluderar E. coli , Salmonella , Shigella och Campylobacter jejuni . Vanliga virusföroreningar inkluderar norovirus , sapovirus , rotavirus , enterovirus och hepatit A och E. Parasiter inkluderar Giardia lamblia , Cryptosporidium , Cyclospora cayetanensis och microsporidia .
Kemisk kontaminering
Kemisk förorening är ett vanligt problem med grundvatten. Nitrater från avloppsvatten , avloppsslam eller gödningsmedel är ett särskilt problem för spädbarn och småbarn. Förorenande kemikalier inkluderar bekämpningsmedel och flyktiga organiska föreningar från bensin , kemtvätt , bränsletillsatsen metyl-tert-butyleter (MTBE) och perklorat från raketbränsle, krockkuddar och andra konstgjorda och naturliga källor. [ citat behövs ]
Flera mineraler är också föroreningar, inklusive bly som urlakas från mässingskopplingar eller gamla blyrör, krom VI från elektroplätering och andra källor, naturligt förekommande arsenik , radon och uran - som alla kan orsaka cancer - och naturligt förekommande fluorid , vilket är önskvärt i låga mängder för att förhindra karies , men kan orsaka tandfluoros i högre koncentrationer.
Vissa kemikalier finns vanligtvis i vattenbrunnar i nivåer som inte är giftiga, men som kan orsaka andra problem. Kalcium och magnesium orsakar det som kallas hårt vatten , vilket kan fälla ut och täppa till rör eller bränna ut varmvattenberedare. Järn och mangan kan framstå som mörka fläckar som färgar kläder och VVS, och kan främja tillväxten av järn- och manganbakterier som kan bilda slemmiga svarta kolonier som täpper till rör.
Förebyggande
Kvaliteten på brunnsvattnet kan höjas avsevärt genom att fodra brunnen, täta brunnshuvudet, montera en självsugande handpump, konstruera ett förkläde, se till att området hålls rent och fritt från stillastående vatten och djur, rörliga föroreningskällor ( groplatriner , sopgropar, avloppssystem på plats ) och genomföra hygienutbildning. Brunnen ska rengöras med 1% klorlösning efter konstruktion och med jämna mellanrum var sjätte månad. [ citat behövs ]
Brunnshål bör täckas för att förhindra att löst skräp, djur, djurexkrementer och vindblåsta främmande ämnen faller ner i hålet och sönderfaller. Locket ska kunna sitta på plats hela tiden, även när man tappar vatten från brunnen. Ett upphängt tak över ett öppet hål hjälper till viss del, men helst bör locket vara tättslutande och helt omslutande, med endast en skärmad luftventil. [ citat behövs ]
Minimiavstånd och krav på jordperkolation mellan avloppsanläggningar och vattenbrunnar måste iakttas. Regler för utformning och installation av privata och kommunala septiksystem tar hänsyn till alla dessa faktorer så att närliggande dricksvattenkällor skyddas.
Utbildning av den allmänna befolkningen i samhället spelar också en viktig roll för att skydda dricksvattnet. [ citat behövs ]
Begränsning
Sanering av förorenat grundvatten tenderar att bli mycket kostsamt. Effektiv sanering av grundvatten är generellt sett mycket svårt. Förorening av grundvatten från yt- och underjordiska källor kan vanligtvis minskas dramatiskt genom att centrera höljet korrekt under konstruktionen och fylla höljesringen med ett lämpligt tätningsmaterial. Tätningsmaterialet (injekteringsbruket) bör placeras från omedelbart ovanför produktionszonen tillbaka till ytan, eftersom, i avsaknad av en korrekt konstruerad höljetätning, kan förorenad vätska strömma in i brunnen genom höljets ringform. Centreringsanordningar är viktiga (vanligtvis en per höljeslängd eller med maximala intervall på 9 m) för att säkerställa att det ingjutna ringformiga utrymmet har jämn tjocklek. [ citat behövs ]
Vid byggandet av en ny testbrunn anses det vara bästa praxis att investera i ett komplett batteri av kemiska och biologiska tester på brunnsvattnet i fråga. Rening på plats finns tillgänglig för enskilda fastigheter och reningsverk byggs ofta för kommunala vattenförsörjningar som lider av föroreningar. De flesta av dessa behandlingsmetoder involverar filtrering av de föroreningar som är oroande, och ytterligare skydd kan erhållas genom att installera skärmar med brunn hölje endast på djup där kontaminering inte är närvarande. [ citat behövs ]
Brunnsvatten för personligt bruk filtreras ofta med vattenprocessorer för omvänd osmos ; denna process kan ta bort mycket små partiklar. Ett enkelt och effektivt sätt att döda mikroorganismer är att koka upp vattnet i en till tre minuter, beroende på plats. En hushållsbrunn som är förorenad av mikroorganismer kan initialt behandlas med chockklorering med blekmedel, vilket genererar koncentrationer hundratals gånger högre än vad som finns i samhällets vattensystem; Detta kommer dock inte att lösa några strukturella problem som ledde till kontamineringen och kräver i allmänhet viss expertis och testning för effektiv tillämpning.
Efter filtreringsprocessen är det vanligt att implementera ett ultraviolett (UV) system för att döda patogener i vattnet. UV-ljus påverkar patogenens DNA genom att UV-C-fotoner bryter igenom cellväggen. UV-desinfektion har blivit populärt under de senaste decennierna eftersom det är en kemikaliefri metod för vattenbehandling.
Miljöproblem
En risk med placering av vattenbrunnar är jordförsaltning som uppstår när jordens grundvattennivå börjar sjunka och salt börjar samlas när jorden börjar torka ut. Ett annat miljöproblem som är mycket utbrett vid borrning av vattenbrunnar är möjligheten för metan att sippra igenom.
Jordsaltning
Potentialen för jordförsaltning är en stor risk vid val av placering av vattenbrunnar. Jordsaltning orsakas när grundvattenytan i jorden sjunker med tiden och salt börjar samlas. I sin tur börjar den ökade mängden salt att torka ut jorden. Den ökade salthalten i marken kan leda till nedbrytning av marken och kan vara mycket skadlig för vegetationen. [ citat behövs ]
Metan
Metan , ett kvävande medel, är en kemisk förening som är huvudkomponenten i naturgas. När metan förs in i ett slutet utrymme tränger det undan syre, vilket minskar syrekoncentrationen till en nivå som är tillräckligt låg för att utgöra ett hot mot människor och andra aeroba organismer men fortfarande tillräckligt hög för en risk för spontan eller externt orsakad explosion . Denna explosionspotential är vad som utgör en sådan fara när det gäller borrning och placering av vattenbrunnar. [ citat behövs ]
Låga halter av metan i dricksvatten anses inte vara giftigt. När metan sipprar in i en vattenförsörjning kallas det vanligtvis för "metanmigrering". Detta kan orsakas av att gamla naturgasbrunnar nära vattenbrunnssystem blir övergivna och inte längre övervakas. [ citat behövs ]
På sistone, [ när? ] dock är de beskrivna brunnarna/pumparna inte längre särskilt effektiva och kan ersättas av antingen handpumpar eller tramppumpar . Ett annat alternativ är användningen av självgrävda brunnar, elektriska djupbrunnspumpar (för högre djup). Lämpliga teknikorganisationer som praktisk handling är nu [ när? ] tillhandahåller information om hur man bygger/ställer upp ( DIY ) handpumpar och tramppumpar i praktiken.
Vattensäkerhet
En studie drog slutsatsen att av ~39 miljoner grundvattenbrunnar löper 6-20 % hög risk att torka om de lokala grundvattennivåerna sjunker med mindre än fem meter, eller – som med många områden och möjligen mer än hälften av större akviferer – fortsätter att sjunka . [ ytterligare förklaring behövs ]
Samhälle och kultur
Fjädrar och brunnar har haft kulturell betydelse sedan förhistorisk tid, vilket ledde till grundandet av städer som Wells och Bath i Somerset . Intresset för hälsofördelar ledde till tillväxten av kurorter inklusive många med brunnar i sitt namn, exempel är Llandrindod Wells och Royal Tunbridge Wells .
Eratosthenes påstås ibland ha använt en brunn i sin beräkning av jordens omkrets ; dock är detta bara en förenkling som används i en kortare förklaring av Cleomedes , eftersom Eratosthenes hade använt en mer utarbetad och exakt metod.
Många händelser i Bibeln äger rum runt brunnar, som att hitta en hustru till Isak i Första Moseboken och Jesu samtal med den samaritanska kvinnan i evangelierna.
En enkel modell för återvinning av vattenbrunnar
För en brunn med ogenomträngliga väggar återförs vattnet i brunnen från brunnens botten. Hastigheten med vilken vatten strömmar in i brunnen kommer att bero på tryckskillnaden mellan grundvattnet vid brunnsbotten och brunnsvattnet vid brunnsbotten. Trycket i en vattenpelare med höjd z kommer att vara lika med vikten av vattnet i kolonnen dividerat med kolonnens tvärsnittsarea, så grundvattnets tryck ett avstånd z T under vattnets topp tabellen blir:
där ρ är vattnets masstäthet och g är accelerationen på grund av gravitationen. När vattnet i brunnen är under grundvattennivån kommer trycket i botten av brunnen på grund av vattnet i brunnen att vara mindre än P g och vatten kommer att tvingas in i brunnen. Med hänvisning till diagrammet, om z är avståndet från botten av brunnen till brunnsvattennivån och z T är avståndet från botten av brunnen till toppen av vattenytan, kommer tryckskillnaden att vara:
Genom att tillämpa Darcys lag kommer volymhastigheten ( F ) vid vilken vatten pressas in i brunnen att vara proportionell mot denna tryckskillnad:
där R är motståndet mot flödet, vilket beror på brunnens tvärsnitt, tryckgradienten vid brunnens botten och substratets egenskaper vid brunnsbotten. (t.ex. porositet). Volymflödet in i brunnen kan skrivas som en funktion av förändringshastigheten för brunnsvattennivån:
Att kombinera ovanstående tre ekvationer ger en enkel differentialekvation i z :
som kan lösas:
där z 0 är brunnsvattennivån vid tidpunkten t=0 och τ är brunnstidskonstanten:
Observera att om dz/dt för en utarmad brunn kan mätas kommer den att vara lika med och tidskonstanten τ kan beräknas. Enligt ovanstående modell kommer det att ta oändligt lång tid för en brunn att återhämta sig helt, men om vi anser att en brunn som är 99 % återvunnen är "praktiskt taget" återhämtad, är tiden för en brunn att praktiskt taget återhämta sig från en nivå vid z kommer att vara:
För en brunn som är helt utarmad ( z=0 ) skulle det ta en tid på cirka 4,6 τ att praktiskt taget återhämta sig.
Ovanstående modell tar inte hänsyn till utarmningen av akvifären på grund av pumpningen som sänkte brunnsvattennivån (Se akvifertest och grundvattenflödesekvation ). Dessutom kan praktiska brunnar ha ogenomträngliga väggar endast upp till, men inte inklusive berggrunden, vilket ger en större yta för vatten att komma in i brunnen.
Se även
Bibliografi
- Driscoll, F. (1986). Grundvatten och brunnar . 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 .
externa länkar
- Hållbar grundvattenutveckling tema för landsbygdens vattenförsörjningsnätverk (RWSN)
- Vattenportalen – Akvopedia
- Verktygslåda för hållbar sanitet och vattenhantering
- US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Healthy Water – Water Wells Site som täcker brunnsgrunderna, riktlinjer för korrekt placering och placering av brunnar för att undvika kontaminering, brunntestning, sjukdomar relaterade till brunnar, akut brunnsbehandling och andra ämnen.
- US Geological Survey – Grundvatten: Wells
- US Geological Survey – Water Science Pictures Flödande artesisk brunn
- Borra brunnar 18 extremt användbara frågor och svar
- American Ground Water Trust
- Lifewater International Technical Library
- Brunnskonstruktion tekniska resurser för icke-statliga organisationer
|
Utredning och instrumentering |
|
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Jord |
|
||||||
|
Strukturer ( Interaktion ) |
|
||||||
| Mekanik |
|
||||||
| Programvara för numerisk analys |
|||||||
| Relaterade fält | |||||||
| Myndighetskontroll : Nationell |
|---|
