مقایسه روش مکانیکی و دستی در حفاری چاه آب

حفاری چاه آب، یکی از روش‌های حیاتی در بهره‌برداری از منابع آبیست که از دوران‌های باستانی تا به امروز، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده است و امروزه این فرآیند معمولاً با استفاده از تجهیزات پیشرفته و مهندسی مدرن انجام می‌شود.

به همین منظور در این مقاله، به یکی از مهم‌ترین موضوعات در زمینه بهره‌ برداری از این عنصر ارزشمند؛ یعنی “حفاری چاه آب”، به‌طور جامع و دقیق خواهیم پرداخت و به انواع روش‌ها و فناوری‌های این فرآیند حیاتی اشاره خواهیم کرد.

 

چاه آب چیست؟

حفاری چاه آب و تجهیز آن به وسیله پمپ شناور، به منظور دستیابی به منابع آب موجود در سفره‌های زیر زمینی صورت می‌گیرد. این عملیات شامل حفاری چاه، جدار گذاری، نصب پمپ شناور و لوله گذاری است و در مجموع می‌توان به کمک آن، از پتانسیل آب‌های زیر زمینی استفاده نمود.

در حال حاضر در کشور عزیزمان ایران، به دلیل کمبود جدی منابع آب‌های زیر زمینی، حفاری، تجهیز و نصب انواع پمپ شناور چاه، آسیب جدی به محیط زیست وارد نموده و مطالعه و بررسی سفره‌های زیر زمینی و مدیریت منابع آب از ضرورت‌های کشور ما محسوب می‌شود.

 

روش‌های مختلف حفاری چاه آب

اولین گام پس از شناسایی و تعیین محل چاه آب، حفاری آن است. نحوه عملیات حفاری چاه آب، با توجه به خطرات فراوان جانی و همچنین آسیب‌های احتمالی به محیط زیست بسیار اهمیت دارد.

عملیات حفاری چاه آب به دو صورت دستی توسط نیروی انسانی و یا به وسیله ماشین آلات حفاری صورت می‌گیرد.

 

• حفاری چاه به صورت مکانیکی

حفاری چاه عمیق، عمدتا به صورت مکانیکی و توسط ماشین آلات حفاری انجام می‌گیرد.

این ماشین آلات در هنگام حفاری با توجه به میزان آبدهی و ارتفاع چاه آب، لوله جدار چاه را نصب می‌نمایند. این لوله عمدتا در سایزهای ۸ تا ۱۲ اینچ است و دارای سوراخ‌های ریزی در بدنه خود می‌باشد. این سوراخ‌ها جهت عبور آب تعبیه شده اند و تا حدود بسیار زیادی مانع از عبور شن و ماسه به داخل میله چاه آب می‌شوند.

 

• حفاری چاه به روش دستی

در حفاری چاه آب به روش دستی و به وسیله نیروی انسانی، قطر دهانه چاه بسیار بزرگ‌تر از روش مکانیکی و در حدود ۸۰ الی ۱۲۰ سانتی متر است.

در این روش ضمن حفاری میله چاه آب به صورت عمودی، تعدادی کوره یا همان انباری به صورت افقی و در راستای سفره‌های زیر زمینی حفر می‌گردد و همچنین در این روش از کول (کبل) به منظور جداره داخلی چاه آب استفاده می‌گردد.

مقایسه روش مکانیکی و دستی در حفاری چاه آب

روش مکانیکی حفر چاه آب، بیشتر به منظور چاه عمیق با عمق‌هایی بالاتر از ۴۰ متر استفاده می‌گردد.

مزیت عمده این روش، آبدهی بیشتر چاه آب و کم بودن شن و ماسه شناور درون آب است. به علاوه عملیات حفاری با سرعت بیشتر و خطرات جانی کمتری صورت می‌گیرد.

اما حفاری چاه آب به روش دستی در عمق‌های پایین تر از ۴۰ متر صورت می‌گیرد. این چاه‌ها به علت عمق کم، میزان آبدهی پایین‌تری را دارند و وجود ذرات شن و ماسه در آب خروجی این قبیل چاه‌ها از دیگر مشکلات و معضلات آن است.

از آنجایی که چاه های سنتی به وسیله نیروی انسانی حفر می‌گردند، لذا خطرات جانی بسیار زیادی نیروی کارگر را تهدید می‌نماید و گزارشات متعددی از تلفات و صدمات انسانی در این زمینه نیز گزارش شده است.

اما مهمترین مزیت حفاری چاه آب به روش دستی، حفاظت و حراست از منابع آب‌های زیر زمینی است و همچنین از هر دو روش می‌توان از پمپ شنارو چاه جهت تجهیز چاه استفاده نمود.

 

تجهیز چاه آب توسط پمپ شناور چاه

تجهیز چاه عمیق به وسیله پمپ‌های مستغرق (Submersible) و یا پمپ‌های شافت و غلافی صورت می‌گیرد.

پس از حفر چاه آب و رسیدن به سفره آب زیر زمینی، عملیات پمپ گذاری درون چاه صورت می‌گیرد. باید توجه نمود که پمپ شناور چاه باید به صورت کامل درون آب قرار بگیرد.

با استارت پمپ شناور، لوله های درون چاه به تدریج از آب پر می‌شود و فشار پمپ افزایش می‌یابد و هوای داخل لوله‌ها توسط شیر اتوماتیک خارج می‌شود و آب به سطح زمین می رسد و در اینجا آب توسط شیرآلات کنترلی نقطه کارکرد پمپ تنظیم شده، انتقال داده می‌شود.
در هنگام خاموش شدن پمپ شناور چاه، ستون آب موجود بر روی موتور می‌تواند سبب ایجاد ضربه قوچ شود و بدین منظور سوپاپ، در خروجی پمپ قرار می‌گیرد تا مانع از ایجاد فشار بر روی پروانه‌های موتور شود.

انواع پمپ شناور چاه

تکنولوژی ساخت پمپ شناور چاه به دلیل مستغرق بودن مجموعه پمپ و الکتروموتور درون آب مزایای بسیار بیشتری نسبت به سیستم‌های قدیمی دارد.

پمپ شناور چاه بر خلاف پمپ شافت و غلافی هیچ گونه نشت روغن به درون آب را در پی نخواهد داشت و به همین دلیل امروزه انواع پمپ شناور چاه به منظور تجهیز چاه آب آشامیدنی و صنعتی ساخته می‌شود.

مهمترین نکات در انتخاب پمپ شناور چاه شامل موارد ذیل است:

۱- انتخاب بهترین نقطه کارکرد پمپ شناور چاه به لحاظ دبی و فشار.
۲- برآورد میزان شن و ماسه ورودی به پمپ شناور چاه و امکان سایش پروانه و تجهیزات آن.
۳- انتخاب جنس (متریال) پمپ شناور چاه با توجه به شوری، pH و دمای چاه آب.
۴- طراحی سیستم کنترل برقی از قبیل راه اندازی و توقف و اتصال ارت (earth) جهت پمپ شناور چاه.
۵- انتخاب بهینه‌ترین کابل جهت پمپ شناور با توجه به عمق چاه آب.

 

شیرآلات و تجهیزات چاه آب

پس از نصب پمپ شناور چاه و لوله مورد نظر، آب به روی سطح زمین می‌رسد و در این نقطه بایستی به وسیله تجهیزات مکانیکی و برقی، چاه را کنترل نمود.

بدین منظور شیر تنظیم فشار، شیر تخلیه هوا و یک طرفه بر سر راه آب خروجی از دهانه چاه آب نصب می‌گردد. این شیرآلات وظیفه کنترل دبی و فشار مورد نظر پمپ شناور چاه را بر عهده دارند.

مهمترین تجهیزات الکترومکانیکال که در تجهیز چاه آب نصب می‌شود؛ شامل فلومتر و کنتور است و این ابزار وسیله مهمی در کنترل میزان برداشت از منابع آب‌های زیر زمینی، توسط پمپ شناور چاه است.

 

مساله محیط زیست در حفاری چاه آب

کشور عزیزمان ایران؛ دارای منابع سرشار انرژی، معادن و فلزات گران بها و استعدادهای کشاورزی و طبیعی فراوانی است و شاید بتوان گفت تنها منبع طبیعی که در کشورمان در حد بسیار پایینی وجود دارد، آب است.

آب مهمترین منبع لازم جهت حیات هر جامعه بشریست و ادامه رشد صنایع، کشاورزی و حیات زیست بوم ایران در گرو مدیریت این منبع محدود طبیعی است.

ایران به لحاظ سرانه آبی، دومین کشور خشک خاورمیانه پس از لیبی است و بدین ترتیب بدیهی است که  استفاده صحیح از منابع آب و روش‎های تصفیه آب چاه یکی از اولویت‌های دولت‌ها در ایران است.

در این بین یکی از مهمترین منابع آبی که در سال های اخیر به صورت بی رویه مصرف گردیده، منابع آب‌های زیر زمینی کشور است. ایران در حدود ۷۰ الی ۸۰ درصد از منابع آب‌های زیر زمینی خود را که در طی سالیان متمادی و توسط مدیریت صحیح نیاکان خود به دست آورده بود، از دست داده است.

خشک شدن تقریبا تمامی قنات‌ها و کاریزهای فلات مرکزی ایران گواهی بر این مدعاست که مدیریت ناصحیح منابع آب، سبب کاهش شدید سطح آب‌های زیر زمینی شده است.

حفاری‌های متعدد چاه آب بدون در نظر گرفتن سطح سفره‌های زیر زمینی و تغییر و افزایش سایز پمپ شناور چاه از مهمترین عوامل در به وجود آمدن شرایط کنونی هستند. استفاده از منابع آب‌های زیر زمینی، روشی موثردر استفاده از منبع حیاتی آب است که بدون در نظر گرفتن اصول و شرایط مهندسی می‌تواند به محیط زیست آسیب جدی و جبران ناپذیری را وارد نماید.

برای کسب اطلاعات بیشتر همین حالا با تیم مهندسی طرح و کار تماس بگیرید.