Studnie artezyjskie i abisyńskie

 Choćby najmniejsze osiedle ludzkie musi posiadać studnię, aby z niej czerpać wodę do użytku domowego. Większe osiedla i warsztaty przemysłowe jak browary, gorzelnie, mleczarnie, młyny, cukrownie, które potrzebują wiele wody, z osiągnięciem jej mają jednak bardzo często sporo kłopotu, mozołu i kosztów, bo woda znajduje się w ziemi często bardzo głęboko i trudno się do niej dowiercić. Stąd też przemysł studniarsko-wiertniczy jest bardzo pożyteczny i zaliczyć go trzeba do gałęzi przemysłu pierwszej potrzeby. Woda używana do picia powinna być czysta i zdrowa. Przy wierceniu i budowaniu studzeń stronę higieny trzeba wziąć koniecznie pod uwagę.

Woda

Skąd się bierze woda w ziemi ?

Wszelka woda, którą widzimy w strumieniach, rzekach, stawach, jeziorach, a nawet w ziemi, pochodzi z opadów atmosferycznych, czyli deszczów ( największymi zbiornikami wody są morza i oceany ). Woda znajdująca się na kuli ziemskiej w mniejszym lub większym stopniu paruje. Wprawdzie parowanie w większości wypadków jest niewidoczne, jednak odbywa się stale. Jako przykład parowania niewidocznego dla oka ludzkiego może służyć suszenie bielizny na słońcu. Bielizna po wypraniu jest nasiąknięta wodą, jednak pod działaniem promieni słonecznych woda ta znika, a bielizna w krótkim czasie staje się sucha. Chociaż nie zauważyliśmy przy tym uchodzącej pary, jednak nastąpiło całkowite wyparowanie wody.

Studnie artezyjskie i abisyńskie

Zupełnie analogiczny proces odbywa się z wszelką wodą na naszej planecie. Wyparowana, unosi się na wyższe sfery atmosfery otaczającą ziemię, a gdy natrafi przy swoim unoszeniu się na warstwy powietrza zimniejszego, nie mogąc się już wtedy w swoim dotychczasowym przezroczystym stanie lotnym utrzymać, powoduje zgęszczenie tej pary i stąd powstają chmury. Gdy nagromadzi się tych chmur większa ilość i gdy w swoim posuwaniu się natrafią na strefy powietrza tak zimnego, że z pary zaczynają się tworzyć krople wody, wtenczas krople te swoim własnym ciężarem opadają na ziemię.

Jest to deszcz. Jak wielka ilość wody unosi się w powietrzu w postaci chmur, wyobrazić sobie możemy najlepiej podczas burz, połączonych z oberwaniem się chmury. Spadające wtedy  masy wody są często tak wielkie, że zalewają formalnie całe okolice, wyrządzając ogromne szkody. Gdy mniejsze ilości wody pod postacią deszczu opadną na ziemię, to trudno nam się od razu zorientować gdzie się one podziewają. Wiemy, że część tej wody wsiąka w ziemię, a część paruje, by znów tworzyć chmury. Gdy wody deszczowej spadnie większa ilość, wtedy zauważymy także, że nie tylko wsiąka w ziemię i paruje, ale też tworzy strumienie, które uprowadzają wodę do koryt rzecznych, a rzeki do morza, gdzie w największej mierze odbywa się proces parowania, a zatem tworzenia się chmur.

Jest to jakby wieczny młyn, pracujący dla dobra wszelkiego życia na ziemi, bo słońce, powietrze i woda to najpotrzebniejsze czynniki do życia. W teorii przyjmujemy, że woda, która, spadła na ziemię jako deszcz, mniej więcej w 1/3 odpływa rzekami do morza jako do najniżej położonego zbiornika wód, 1/3 wyparowuje z powrotem w powietrze, by znów spaść jako deszcz, a 1/3 wsiąka w ziemię, by, choć w zmniejszonym tempie, przezwyciężając przeszkody w ziemi, wciąż płynąć do morza, do swojego pra źródła.

Dla zasilania wodą studzeń ma właśnie największe znaczenie woda, wsiąkającą w ziemię i płynąca w różnych warstwach i kierunkach, by dopłynąć ostatecznie do swojego przeznaczenia. Ponieważ woda płynie pod swoim własnym ciężarem po pochyłych warstwach wodonośnych do morza, ciekawe będzie zobrazować w przybliżeniu tą pochyłą wodę. Polska w swojej największej przestrzeni jest rozległą płaszczyzną, położoną od 50 - 150 m ponad poziomem morza. Na tej płaszczyźnie wznoszą się w poszczególnych miejscach liczne pagórki, które dosięgają w niektórych miejscach niekiedy 300 metrów wysokości. Około 50 metrów nad poziomem morza są położone równiny nadbrzeżne. Warty od Poznania do Międzychodu i równiny nadwiślańskie pod Toruniem. Zatem teoretycznie pochyłość wody w środkowej Polsce, nie uwzględniając gór i pagórków, wynosi od 50 do 150 metrów. Na Pomorzu obniża się poziom do 0, czyli wpływa do morza ( Bałtyku ).

Jakość wody

Dobra woda, zdatna do użytku domowego, powinna być: bezbarwna, bez osadów, smaczną, orzeźwiającą, po wypiciu nie pozostawiać żadnego przykrego smaku, a przy tym gasić pragnienie. Temperatura dobrej wody waha się w granicach 8-11 stopni Celsiusa. Woda zbyt zimna powoduje katar żołądka, zbyt ciepła ma nieprzyjemny, mdły smak. Woda, choćby minimalnie zabarwiona np. mlecznie lub żółto jest dla użytku domowego niemożliwą, a dla zdrowia bardzo często szkodliwą; przy praniu bielizny powoduje ona plamy i żółknięcie. Woda tego rodzaju powinna być przed użyciem odżelaźniona i przefiltrowana tak, aby zawartość żelaza nie przekraczała 0,3 mg w 1 litr wody.

Twardość dobrej wody nie powinna przekraczać 6-20 stopni twardości wg. norm niemieckich. Twarda woda użyta do zasilania kotłów parowych powoduje obrastanie rur, w użyciu kuchennym trudniejsze gotowanie, niezbyt dobry smak potraw, a przy praniu większe zużycie mydła.

Temperatura wody.

Woda w rzekach, jeziorach a nawet płytkich studniach ( do 4 m głębokości ), podlega wahaniom temperatury. Zimą jest za zimna i dlatego np. do pojenia bydła nieodpowiednia, gdyż spowodować może łatwo choroby. Krowy pojone bardzo zimną wodą, potrzebują więcej paszy, by w żołądku tę wodę rozgrzać i dają znacznie mniej mleka. Latem natomiast słońce powierzchnie płytkich wód tak dalece rozgrzewa, że w piciu jest ona niesmaczna, nie gasi pragnienia, jak również nie nadaje się do chłodzenia z powodu zbyt wysokiej temperatury.

Woda w głębszych warstwach ziemi tzn. poniżej 4 m, nie podlega już wahaniom temperatury, powodowanymi zmianami atmosferycznymi, natomiast podlega wahaniom ciepłoty warstwy ziemi. Wahania te są jednak niewielkie i wynoszą 8 - 12 stopni C. Wody w warstwach głębszych posiadają zwyczajnie temperaturę wyższą.

Płynięcie wody w ziemi.

Woda w ziemi płynie bardzo wolno. Obliczono, że do przepłynięcia 1 km, potrzebuje ona aż 4 lat. Studniom ten powolny ruch bynajmniej nie przeszkadza, ponieważ przez czerpanie wody ze studni powodujemy szybszy przepływ, który wyrównuje powstały stąd ubytek.

Woda powierzchniowa i zaskórna.

Wody powierzchniowe tworzą rzeki, stawy i jeziora. Natomiast wody zaskórne są to już warstwy wodonośne pod powierzchnią ziemi. Do wód zaskórnych w pierwszym rzędzie zaliczamy wody znajdujące się bezpośrednio pod powierzchnią, w rozległych nizinach rzek i na wyżej położonych przestrzeniach. Wody znajdujące się w warstwach wodonośnych o głębokości do 10 metrów, zaliczamy do zaskórnych, zaś z głębszych warstw do wód wgłębnych.

Zanieczyszczanie wód powierzchniowych i zaskórnych.

Rzeki na całej swojej długości zanieczyszczone są licznymi dopływami ścieków miejskich, fabrycznych i stąd używanie wody rzecznej dla celów domowych jest niemożliwe, a co najmniej niebezpieczne. Zresztą woda z rzek jest niesmaczna i pozostawia po wypiciu w ustach smak brudnej wody. Poza tym po silniejszych deszczach wody w rzekach są często mętne z powodu spływu wody z nadbrzeżnych pól. W czasie chorób epidemicznych, zaraźliwych jak : tyfusu, cholery i innych, używanie wody rzecznej jest wprost niebezpieczne, ponieważ w tych wypadkach woda jest najlepszym rozsadnikiem chorób zakaźnych.

Jeziora i stawy podlegają rzadziej zanieczyszczeniu, lecz jako wody stojące bez większych dopływów nie są dostatecznie odświeżane, a dna i brzegi zamulone i zarośnięte licznymi odmianami roślin wodnych, podlegających gniciu. Zatem i te wody są nieodpowiednie do użycia i podobnie jak woda rzeczna łatwymi rozsadnikami wszelkich chorób

Jeziora i stawy podlegają rzadziej zanieczyszczeniu, lecz jako wody stojące bez większych dopływów nie są dostatecznie odświeżane, a dna i brzegi zamulone i zarośnięte licznymi odmianami roślin wodnych, podlegających gniciu. Zatem i te wody nie są odpowiednie do użycia i podobnie jak woda rzeczna łatwymi rozsadnikami wszelkich chorób.

Wody zaskórne bardzo łatwo zanieczyszczają się poprzez swoją płytkość a zwłaszcza tam, gdzie zaraz pod powierzchnią znajduje się warstwa piasku łatwo przepuszczalnego. Nie odpowiednie są i te wody zaskórne, które znajdują się na rozległych łąkach np. nadnoteckich od Nakła do Piły. Licznie tam osiedleni koloniści, którzy 40 lat temu nie znali jeszcze studzeń wierconych, czerpali wodę zaskórną ze studzeń kopanych w złożach torfowych. Wiosną lustro wody w tych studniach było zupełnie pod powierzchnią, jesienią zaś lub w suchym lecie o 1 metr głębiej. Woda ta była słabo zabarwiona na żółto, a smak miała zgniłych roślin. Miało to m.in ten skutek, że mieszkańcy tych okolic nie mogli trudnić się hodowlą bydła, ponieważ cielęta nie znosiły takiej wody i marniały.

Krowy też nie wytrzymywały długo, zapadając łatwo na choroby kostne. Stąd ludność skazana była na tylko na handel bydłem. Po zastosowaniu studzeń wierconych zaczęto czerpać wodę od 15 do 25 metrów i dopiero wtedy uzyskano wodę zdrową i zdatną dla bydła i użytku domowego. Zamieszkałych nizin, podobnych do nadnoteckich, jest w Polsce bardzo wiele. Mieszkańcy ich czerpią wodę również zanieczyszczoną. Lecz nie starają się szukać lepszej w głębi ziemi, by przez to swój byt polepszyć. Nie mogą zrozumieć, że raz wydane pieniądze na zdobycie lepszej wody, dają stokrotny plon. Mniej narażone na zanieczyszczenie są wody zaskórne na wyżej położonych terenach. Lecz i tu, o ile powierzchnia ziemi składa się z piasków, trzeba studnię wykonać możliwie najdalej od ustępów i miejsc przeznaczonych na mierzwę. Zresztą istnieją w tym względzie odrębne przepisy prawne, w myśl których studnie muszą być oddalone co najmniej 10 metrów od wyżej wymienionych miejsc. 

Woda wgłębna

Do wód wgłębnych i gruntowych zaliczamy wszystkie warstwy wodonośne, ułożone poniżej 10 metrów pod powierzchnią ziemi.

Wody płynące w głębszych warstwach wodonośnych, są zazwyczaj do użytku domowego lepsze, smaczniejsze i znacznie mniej zanieczyszczone składnikami organicznymi; woda nim dopłynie do głębiej położonych warstw wodonośnych, ulega dokładniejszemu przefiltrowaniu, przez powierzchnie warstwy. Zaznaczyć tu trzeba, że nie zawsze woda czerpana z głębszej studni jest lepsza. Istnieją przykładowo w Poznaniu studnie o głębokości 100 - 130 m, z których woda ma zabarwienie brunatne. Woda ta przez swój charakterystyczny brunatny wygląd, nie nadaje się do użytku domowego. Nadzwyczaj dobrą jest woda ta do zasilania kotłów parowych, gdyż nie osadza na rurach kamienia, a osad który się tworzy jest tak minimalny i tak jest on luźno przyczepiony do rur, że można go z łatwością usunąć, odmuchując rury - sprężonym powietrzem. Charakterystyczne jest przy tym, że nie wszystkie studnie poznańskie mają wodę o brunatnym zabarwieniu. Inne o tej samej głębokości od 100 - 130 metrów mają wodę zupełnie bezbarwną, smaczną i zdrową, odpowiednią do użytku domowego. Z powyższych przykładów widzimy, że studnie w warstwach głębiej położonych, nie zanieczyszczone z powierzchni ziemi, mogą także wydawać wodę do użytku domowego zupełnie nie odpowiednią. Jednak na ogół wody wgłębne są pod względem jakości lepsze od wody zaskórnej.

Źródła 

Pod mianem źródeł rozumiemy miejsca, gdzie woda z ziemi, wypływa sama na powierzchnię. Utworzeniu się źródła sprzyjają uwarstwienia ziemi. Górna warstwa składa się z piasków i żwirów więc woda deszczowa nie spływa po powierzchni, lecz wsiąka w ziemię tak długo aż napotka na warstwę nieprzepuszczalną. Wtedy dopiero spływa dalej po jej pochyłości. Jeżeli warstwa nieprzepuszczalna wyłoni się na powierzchnię ziemi, co zdarza się zazwyczaj na stokach górskich, wtedy i woda spływająca po niej wypływa na powierzchnię, jako źródło.

Wiele źródeł z bardzo silnym wypływem wody spotykamy u podłuża gór skalistych. Skały w większości wypadków są w rozmaitych kierunkach popękane, przez co woda deszczowa ma możność wsiąkania w te pęknięcia. W miejscach miększych woda rozkłada, podmywa ścianki, tak że z czasem tworzą się szczeliny i nawet zbiorniki wody wewnątrz skały. Przez swoje własne ciążenie płynie woda do najniższych położonych miejsc i wypływa u podnóża gór tworząc strumienie, które następnie tworzą rzeki.

Źródła w zależności od pochodzenia dzielimy na :

• szczelinowe
• uskokowe
• przewałowe
• łąkowe
• dolinowe

Ze względu na zawartość składników mineralnych w wodzie rozróżniamy źródła :

•  szczawowe
• alkaiczne
• żelaziste

i inne.

Ziemia

Uwarstwienie ziemi

Utwory geologiczne, tworzące uwarstwienie ziemi, a napotykane przy budowie studzeń na rozległej płaszczyźnie Wielkopolski, a częściowo Pomorza i Mazowsza, pochodzą z kilku epok ( systemów ), z których utwory plistoceńskie ( dyluwjalne ) i trzeciorzędowe mają największe znaczenie. Kolejność tych utworów, rozpoczynając od powierzchni ziemi, jest następująca :

• holoceńskie - aluwjalne
• plistosceńskie - dyluwjalne ( starszego i młodszego zlodowacenia ). Powyższe utwory tworzą tak zwany czwartorzęd. Niżej leżące utwory należą do trzeciorzędu;
• plioceńskie
• mioceńskie
• oligoceńskie

Spąg, to znaczy dolną granicę tych utworów, tworzą utwory mezozoiczne, które zależne od okolicy przedstawiają się w postaci utworów: 6) kredowych; 7) jurajskich, a nawet triasowych. W niektórych wypadkach jak np. w okolicach Inowrocławia możemy napotykać na utwory paleozoiczne z epoki permskiej. Starszych utworów od permu na ty terenie nie spotykamy. Podział wszystkich utworów przedstawia nam załączone zestawienie: 

Uwarstwienie ziemi

  Warstwy holoceńskie - aluwialne, powstałe w czasach stosunkowo niedawnych lub jako utwory samodzielne n. p. torfowiska, oraz piaski w dolinach rzecznych, bądź też jako utwory, powstałe przez zwietrzenie i przeróbkę utworów starszych np. gleby ( ziemia macierzysta ), znajdują sięe na samej powierzchni. Pod nimi znajdują się warstwy plistoceńskie czyli dyluwialne, w których możemy wymienić dwie grupy: górną i dolną. Grupa górna, zwykle bezpośrednio znajdująca się pod utworami aluwialnymi, a składająca się przeważnie z żółtej gliny z kamieniami, żółtych piasków, żwirów itp. jest utworem młodszego zlodowacenia i ma rozmaitą grubość ( średnio 8 metrowa ) Miejscami jest ona zniszczona i wtedy odsłania warstwy starsze, miejscami znów grubość jej przekracza 15 metrów.

Druga grupa przedzielona zwykle od pierwszej piaskami i żwirkami ( b. rzadko torfami i iłami z muszelkami )  należy do starszego zlodowacenia i składa się przeważnie z szarych margli z głazami, a w niektórych miejscach ze złóż kamiennych albo spieków z piaskiem i żwirem. Między warstwami czwartorzędowymi a trzeciorzędowymi spotykamy rozległe wkładki piasków i żwirów z obfitą i dobrą wodą. Warstwy te sięgają 30-40 metrów w głąb  ziemi, znajdują się jednak miejscami znacznie głębiej. Pod utworami plistoceńskimi - dyluwialnymi znajdują się utwory trzeciorzędowe, które również podzielić można na kilka rodzajów warstw. 

Pierwszą z nich jest pliocen, występujący przeważnie w postaci pstrych i siwych iłów, posiadających wkładki jasnych piasków a w dolnych warstwach wkładki węgla brunatnego. Ił ten nazywają również iłem poznańskim. Pod iłem występuje potężna seria, na ogół drobnoziarnistych piasków ziarnistych i kurzawki tj. drobnoziarnistego płynnego piasku z licznymi wkładkami węgla brunatnego, należąca do miacenu (t. zw. mioceńska formacja lignitowa). Niekiedy pod tymi warstwami napotkać można zielone piaski i iły należące do oligocenu, lecz poza tymi innych warstw trzeciorzędowych na terenach Wielkopolski nie znaleziono. Częściej natomiast mioceńskie piaski i lignity leżą bezpośrednio na utworach starszych mezozoicznych n. p. marglach kredowych, opoce, niekiedy piaskowcach, następnie wapieniach i piaskowcach lub iłach jurajskich, albo utworach triasowych (n. p. czerwone iły). Pod tymi utworami występują utwory permskie (n. p. sól, gips i t. p.), niekiedy blisko powierzchni. 

Utwory trzeciorzędowe kończą się zazwyczaj na głębokości 150-200 m; utwory mezozoiczne i starsze, posiadające znaczną grubość dochodzącą nie- kiedy setek metrów, nie wchodzą zwyczajnie przy robotach studziennych w rachubę.

Jak widzimy z powyższego, ziemia nasza jest bardzo niejednolicie uwarstwiona i stąd nie można ułożyć żadnej reguły przy budowie studzien. W niektórych miejscach wyłaniają się starsze warstwy na powierzchnię, w innych. zanurzają się bardzo głęboko w ziemię.

Widoczne stąd, że powierzchnia ziemi nie jest stała, lecz faluje. W jednych miejscach unosi się w górę, a w innych opada. Dzieje się to jednak w tak powolnym tempie.

 Warstwy nieprzepuszczalne

Przez miliony lat, że ludzkość w swym krótkim okresie życia wcale tego nie zauważa.

Warstwy nieprzepuszczalne.

Zastanówmy się z kolei nad warstwami nieprzepuszczającymi wodę. Do nich w pierwszym rzędzie zaliczyć musimy iły, które stanowią bardzo miałką i jakoby natłuszczoną masę. Rozcierając grudkę iłu w palcach nie wyczuwamy żadnych twardych i ostrych składników. Warstwy iłu dochodzą do 50 m grubości, a w niektórych wypadkach i więcej, są koloru jasno popielatego niekiedy przeplatane żółtym i czerwonym. W przekroju wygląd takiego iłu przypomina nam marmur. Z powodu swej tłustości bywa ił zwany gliną tłustą, a na skutek różnobarwności otrzymał też nazwę pstrej gliny.

Drugą w mniejszym stopniu nieprzepuszczalną warstwę stanowi margiel. W przeciwieństwie do iłu, składa się on bardzo często z grubego piasku i żwiru z głazami (kamieniami), a w zasadzie z drobin, zawierających dużą ilość wapna. Zawartość wapna w marglach powoduje jego zbicie, tak, że przepływ wody jest minimalny.

Warstwy gliny, pochodzące najczęściej z drugiego okresu lodowcowego, zatem występujące w warstwach najmłodszych, zaliczyć można także do nieprzepuszczalnych. Zabarwienie gliny jest zazwyczaj żółte, roztarta w palcach wykazuje ona zawartość piasku i drobin tłustych. Wprawdzie glina, ułożona w warstwach nie głębokich, jest przepuszczalna, jednakże stanowi dużą zaporę dla przepływu wody.

Warstwy wodonośne.

Na warstwy wodonośne czyli przepuszczające wodę składają się żwiry, piaski i szczeliny w warstwach stwardniałych. Woda w warstwach żwirowych przepływa najszybciej i dlatego nadaje się najlepiej do założenia studzien, tak kopanych jak i wierconych. Niestety warstw tych spotykamy bardzo mało.

Częściej występują piaski, lecz przepływ wody przez nie jest uzależniony w dużym stopniu od grubości ziarn i ich wzajemnego ułożenia. Jeżeli ziarnka piasku są mniejwięcej jednakowej wielkości i układają się jedne obok drugich, to powstaje dużo wolnej przestrzeni dla swobod- nego przepływu wody. Natomiast przy ziarnkach różnej wielkości przepływ wody jest gorszy a to głównie dlatego, że ziarna mniejsze wypełniają przestrzenie między ziarnami większemu, tamując przez to przepływ wody.

W warstwach stwardniałych t. j. w skałach litych i twardych warstwach wapiennych piaskowca napotyka- my dość wielkie szczeliny i pęknięcia. Takie szczeliny na- dają się bardzo dobrze jako źródła do studzien, gdyż płynąca niemi obficie woda jest w większości wypadków czy- sta i smaczna.

Przekroje uwarstwienia ziemi.

Dla łatwiejszego zorientowania się czytelnika w uwarstwieniach ziemi w zastosowaniu do wiercenia i kopania studzien umieszczam poniżej kilka rysunków.

W rozległych dolinach przyrzecznych spotykamy grube warstwy torfów. Liczne osiedla, które na tych po- kładach są zbudowane, były dawniej zmuszone czerpać swą wodę ze studzien wykopanych wprost w pokładzie torfu jak to nam przedstawia rys. 1. Woda z takich studzien jest dla użytku domowego niezdatna, a zabarwiona zazwyczaj na żółto, zawiera wiele żelaza i ma smak zgniłych roślin; niezdatna jest ona również do prania bielizny. Celem otrzymania lepszej wody stosuje się w ostatnich czasach studnie wiercone sięgające do głębszych warstw wodonośnych, które z torfem nie mają styczności, jak to nam przedstawia studnia wiercona na powyższym rysunku. Studnie takie dostarczają wodę zwykle dobrą do użytku domowego.

Piasek ze żwirem - Margiel

Warstwy składające się z piasku i żwiru, a znajdujące się w wyżej położonych terenach przyrzecznych nie przedstawiają żadnych trudności przy budowie studzien abisyńskich. By w tych warstwach wykonać studnię abisyńską, nie potrzeba nawet specjalnych narzędzi ani fa- chowca. W fabryce pomp zakupuje się filtr, rurę ssawczą i pompę, na miejscu zaś wykopuje się otwór do mokrej warstwy i skręca rurę ssawczą z filtrem, wstawia filtr w wykopany otwór i wbija w ziemię tak głęboko, 

Jeżeli wykonamy wiercenia badawczego zaniechamy, może się zdarzyć taki wypadek, jaki nam przedstawia rys. 4, że wykonamy studnię głęboką z wielkim nakładem kosztów i mozolną pracą, ale wody nie uzyskamy, gdy przeciwnie często już w małej odległości znaleźć wodę można w obfitej ilości.

O ile chodzi o niekoniecznie dużą wydajność wody, to wystarczy w zupełności studnia także w pofałdowanej warstwie, choć płytko położonej. Jeżeli jednak potrzebujemy dużo wody, wtedy należy wiercić studnię do warstwy rozleglejszej i głębiej położonej, jak nam to przedstawia rysunek poniżej.

następnej, bardziej wydajnej warstwy. W tych pochyłych warstwach, o ile chodzi o mniejszą ilość wody, można natomiast zbudować studnię kopaną, jednakowoż musi być ona dość głęboko zanurzona w warstwę nieprzepuszczalną, aby wytworzyła zbiornik wody służący jako

rezerwa. Brzegi rzeczne zazwyczaj są podatne do budowania studzień abisyńskich, nie wystarczają wszakże o ile chodzi o studnie z wielką wydajnością wody. Wtedy trzeba wiercić studnie artezyjskie i to do głębszych wydajniejszych warstw

Rysunki 8, 9 i 10 służą dla większej orientacji czytelników, aby sobie łatwiej wyobrazili, jakie dalsze uwarstwienia ziemi spotyka się przy budowie studzien. Rysunki 8, 9 i 10 służą dla większej orientacji czytelników, aby sobie łatwiej wyobrazili, jakie dalsze uwarstwienia ziemi spotyka się przy budowie studzien. Rys. 11 przedstawia nam w przekroju warstwę wo- donośną, z której można uzyskać studnię artezyjską z samowypływem. Gdzie tylko są warunki na urządze- nie takiej studni, to zaleca się tak uczynić, choćby nawet trzeba było głębiej wiercić. Zaoszczędzamy sobie wtedy urządzenie pompy oraz pracy pompowania.

Zdarza się, choć nie wszędzie, że przy wierceniu studzien napotykamy na warstwy wodonośne, położone jedne nad drugimi, a przedzielone warstwami gliny, marglu lub iłu. Te warstwy wodonośne nie zawsze są podatne do urządzenia studni. Często tak są cienkie, że nie wystarczają na umieszczenie w nich filtra studziennego, względnie składają się z tak drobnego piasku, że woda płynie bardzo wolno i nie wystarcza dla studni.

O ile wystarcza studnia o małej wydajności wody, to wyszukujemy najlepszą z warstw i w niej studnię urządzamy. Natomiast, gdy chodzi o studnię z większą wydajnością wody, to staramy się połączyć więcej warstw razem, aby w ten sposób osiągnąć w studni możliwie jak najwięcej wody. Złączenie więcej warstw uskuteczniamy w ten sposób, że wiercimy otwór, zamurowując go rurami większych rozmiarów, a następnie wkładamy rury studzienne z filtrem o znacznie mniej- szych rozmiarach, a wolną przestrzeń między rurami wypełniamy żwirem. Po usunięciu rury wiertniczej przez słup wsypanego żwiru łączy się wszystkie warstwy wodonośne razem, jak to nam przedstawia rys. 12. Wtedy osiągamy znacznie większą ilość wody.

Są okolice, gdzie płyciej lub głębiej w ziemi spoty- kamy skałę wapienną lub piaskowiec. O ile nad skałą niema dostatecznych warstw wodonośnych, to zmuszeni jesteśmy szukać wody w skale. Ponieważ zazwyczaj skały są niejednolite, lecz popękane w rozmaitych kierunkach, w pęknięcia te wsiąka łatwo woda, ługuje a potem wymywa tak, że z czasem powstają szczeliny i nawet znaczne otwory, w których woda płynie już swobodnie. O ile przy wierceniu studni w skale napotykamy na takie szczeliny, to warto urządzić w nich studnie. W większości wypadków dostarczają one obficie i to dobrej wody.

Normalizacja studzien wierconych.

Bardzo ważnym czynnikiem przy budowie studzien wierconych jest ustalenie normalizacji studzien. Pod normalizacji studzien rozumiemy ustalenie pewnych wymiarów rur, z których studnie mamy wykonywać. Przyjęcie kilku wymiarów rur z licznie wyrabianych przez huty potaniałoby nasze składy rur, ponieważ mniej rozmiarów potrzeb aby utrzymywać na składzie. Ustalenie wymiarów studzien przyczyni się też do znormalizowania wymiarów pomp, co wpływa znów na ich wydatne potanienie. Potrzeba będzie wykonywać tylko kilka modeli a zato produkować je seryjnie. Z normalizacji studzien i pomp będzie miał korzyść konsument, ponieważ przez zaprowadzenie jednolitych wymiarów w całej Polsce łatwiej będzie dostać w razie zapotrzebowania znormalizowane części rezerwowe. Więc zainteresowani w znormalizowaniu studzien i pomp są tak samo producenci jak i konsumenci.

Przy wyborze rur studziennych trzeba zważać na to, by można jedną partię rur przez drugą przesuwać jak to nam pokazuje kolumna rur na rys. 20. Jest to koniecznie potrzebne przy wykonywaniu studzien głębokich.

Rozmiary filtrów należy dostosować do rozmiarów studzien. Tak samo trzeba dostosować wymiary cylindrów pompowych, aby je można umieścić w poszczególnych wymiarach studzien.

Uchwała normalizacji brzmi następująco:

Walne Zebranie Cechu Studniarsko-Wiertniczego z dnia 30 kwietnia 1933 r. uchwaliło następującą normalizację dla wykonywania studzien abisyńskich i artezyjskich.

Studnie abisyńskie.

Wykonuje się je z rur gazowych lub ocynkowanych. Ponieważ w handlu rury gazowe są oznaczone średnicą wewnętrzną i w calach angielskich, to też rury ssawcze studzien abisyńskich mają być określane w ten sam sposób, to jest w calach ang. i średnicą w świetle a studnie te wykonywane z rur 1", 11/4", 1/2", 2"

Filtr studni abisyńskiej po- winien mieć taką samą średni- cę jak rura ssawcza. Długość jego powinna być dostosowana do warstwy wodonośnej, przy czym w żwirze może być krótszy niż w piasku drobnoziarnistym. W zasadzie przyjmuje się do studni abisyńskiej filtr z siatką filtrową długości 1 mtr.

Pompy do studzien abisyńskich mają mieć zależnie od rury ssawczej następujące średnice cylindra:

5089, 4570, 4069, 3560 ,3050, 2670, 2290, 1910, 1659, 1409, 1149, 899

Studnie artezyjskie

Rury używane do studzien artezyjskich określa się w handlu średnicą zewnętrzną w milimetrach. Stosownie do tego mają być też przy omawianiu wzgl. opisywaniu studzien artezyjskich, rury studzienne i wiertnicze określane średnicą zewnętrzną w milimetrach.

Huty krajowe wykonują rury nadające się do studzien artezyjskich począwszy od 76 do 500 mm w około 40 różnych wielkościach. Naturalnie posiadanie zbyt wielkiej ilości rozmaitych rur oraz narzędzi powiększa koszt utrzymania przedsiębiorstwa i tym samym budowę stu- dzien. Celem zapobieżenia temu ma być zaprowadzonych do studzien artezyjskich jako normalnych, dwanaście na- stępujących wielkości rur: 89 mm, 114 mm, 140 mm, 165 mm, 191 mm, 229 mm, 267 mm, 305 mm, 356 mm, 406 mm, 457 mm i 508 mm zewn. Grubość ścianek rur ma obowiązywać zwyczajna, normalnie przez huty krajowe wykonywana, o ile w ugodzie nie zostało inaczej umówione.

Filtry studzienne, o ile są wykonane z rur żelaznych lub mosiężnych wzgl. miedzianych i podziurkowanych, mają mieć następujące wymiary w milimetrach średnicy zewnętrznej.

Filtry

Dla studni artezyjskich filtr jest bardzo ważną częścią studni, to też wielu fachowców stara się, aby wyko- nać go jak najlepiej. Stąd nagromadziło się tyle rodzajów filtrów, że nawet studniarzom niekiedy trudno wybrać rodzaj lub system filtra odpowiedni do wykonanej przez siebie studni artezyjskiej a zadowalający zleceniodawcę. W protokole normalizacyjnym ujęte są filtry i ich rozmiary tylko w odniesieniu do rozmiarów studzien. Natomiast co do poszczególnych rodzajów filtrów postaram się sprawę poniżej omówić.

Cel filtra

Z wyrazu filtr odnosi się wrażenie jakby filtr w studni miał za zadanie filtrowanie wody. Tak jednak nie jest, ponieważ woda, płynąca w warstwie wodonośnej, już zabarwiona lub mętna, po przejściu przez filtr bynajmniej się nie oczyszcza. Woda ze studni przy pompowaniu wy- pływa taka, jaka płynie w warstwie wodonośnej, a filtr ma tylko zadanie wstrzymywanie piasku z warstwy wodonośnej, aby nie płynął razem z wodą i przez to nie zanieczyszczał wody i nie przyczyniał się do nadmiernego zużywania części pompowych. Ponieważ piaski w warstwie wodonośnej składają się z ziarn o rozmaitych wielkościach, często tak drobnych, że trudno te ziarnka wstrzymać, aby nie zamknąć dopływu wody, dlatego w tym leży trudność wykonania filtra, który by wstrzymywał jak najdrobniejsze ziarnka piasku, a równocześnie jak najmniej przeszkadzał płynięciu wody.

Drugim ujemnym czynnikiem dla filtrów są drobiny wapna i związki manganu wydzielające się z wody przepływającej przez filtr. Drobiny te nie we wszystkich warstwach wodonośnych znajdują się w równej mierze. Zdarza się, że na wyciągniętym filtrze ze studni istniejącej już kilka lat, znajdujemy tylko ślady tych drobin. W innych miejscach już po paru latach studnia zmniejsza swą wydajność. W takich wypadkach po wyciągnięciu filtra okazuje się, że jest on całkowicie zarosły tymi drobinami. Kawałek takiego filtra przedstawia nam powyższy rysunek.

Nad zapobieżeniem przepływu drobnych ziarnek piasku i zarastania filtra przez wydzielające się drobiny z wody pracują stale fachowcy i starają się zbudować filtr, na który wyżej wymienione ujemne czynniki nie miałyby wpływu. Pomimo bardzo licznie wykonanych różnych konstrukcji, dotąd się to nie udało, można tylko powiedzieć, że poszczególne filtry są mniej lub więcej odporne na zarastanie.

Po zgrupowaniu dotąd istniejących filtrów, mamy w zasadzie dwa ich rodzaje. Pierwszą grupą są filtry siatkowe, drugą filtry żwirowe.

Zastosowanie filtrów

Filtry siatkowe dzięki swej dogodnej formie, wykonane zwykle z rur żelaznych po cynkowanych lub asfaltowanych, albo z rur miedzianych lub mosiężnych są najwięcej w użyciu. Można je też nieomal we wszystkich okolicznościach stosować dla studzien artezyjskich. Studnie wykonane z filtrami siatkowemu wypadają najtaniej.

Zasadniczo filtry żwirowe stosujemy tylko przy studniach o większych rozmiarach, a mianowicie tam gdzie chodzi o wielkie wydajności wody z warstw wodonośnych, składających się z drobnych piasków, albo zawierających wiele drobin, powodujących zarastanie filtra.

Filtry siatkowe

Filtr siatkowy składa się z rury podziurkowanej, owiniętej siatką jak to przedstawia nam rys. 26 i 28. Filtr siatkowy zakończony ostro do wbijania w ziemię podług rys. 26, lub zakończony świdrem do wkręcania podług 

rys. 27, ujęty jest normalizacją dla studzien abisyńskich. Wymiary jego mają być z rur w świetle 1", 1/4", 12" i 2". Do wbijania lub wkręcania może być wykonany filtr tylko z rur żelaznych lub stalowych, ponieważ rury z innych me- tali wbijania lub wkręcania w ziemię nie wytrzymują.

Przy wykonywaniu studzien abisyńskich z poprzednim wierceniem otworu i wyrurowaniem go rurami wiertniczemi tak szerokimi, że filtr można swobodnie włożyć w te rury, stosuje się również filtry z rur miedzianych lub mosiężnych, tym bardziej, że metale te są odporniejsze na rdzewienie przez co filtr, a tym samym studnia, zatrzymuje dłużej swą zdolność użytkową.

Filtry siatkowe do studzien artezyjskich wykonujemy według rys. 28. Ponieważ filtry do studzien artezyjskich zakładamy już tylko w poprzednio wywierconym otworze, więc niema przeszkody z wyborem rur żelaznych, miedzianych, mosiężnych, stalowych lub innych. Jedynie w rachubę wchodzi koszt i jego wytrzymałość na ciśnienie ziemi, które w większej głębokości i przy znaczniejszej obniżeniu lustra wody w czasie pompowania, są dość duże, mogące wpłynąć na zgniecenie filtra. 

Przy większych rozmiarach studzien może być zużyta rura z drzewa, podziurkowana i owinięta siatką lub bez siatki. Wiele się też stosuje rur lano-żelaznych jako rdzeń do filtra siatkowego. Rury lano-żelazne jak nam przedstawia rys. 30 można łatwo wykonać, a w użyciu są mniej wrażliwe na rdzewienie jak rury kuto-żelazne.

Najwięcej filtrów siatkowych wykonuje się z rur kuto- żel. po cynkowanych lub asfaltowanych. Otwory w filtrach są okrągłe, wiercone. Filtry takie najłatwiej wykonać, gdyż każde prawie choćby najmniejsze przedsiębiorstwo studniarskie posiada wiertarkę, a o ile wiertarki nie posiada to każe rurę filtrową wywiercić kowalowi. Muszę zaznaczyć, że wadą tych filtrów jest zarastanie. Jednak jak to już wyżej zaznaczyłem dotąd nie mamy filtrów, które by wcale nie zarastały, to też gdy zarosną muszą być wyciągnięte, oczyszczone z utworzonej skorupy i owinięte na nowo siatką. Do odnowienia nadają się najlepiej filtry z rur kuto-żelaznych, gdyż przy powtórnej wyciągnięciu najbardziej wytrzymuje ciągnienie, i najmniej spotyka się wypadków urwania filtra.

Wiele filtrów siatkowych wykonuje się z rur miedzianych. Filtry z rur miedzianych, żelaznych czy z innych metali owija się przeważnie siatką miedzianą. Ogólnie przyjęło się mniemanie, że filtry wykonane z rury miedzianej wolniej zarastają. Wykonanie jest jednak droższe. Nie- dogodną stroną tych filtrów jest to, że zazwyczaj wykonane są z cienkiej blachy, która przy wyciąganiu filtra nie wytrzymuje i filtr taki łatwo się urywa. Usunięcie urwanej części filtra nasuwa często takie trudności, że zagraża całej studni.

Otwory w rurach filtrowych, obojętnie z jakich metali nie muszą być koniecznie okrągłe. Mogą być prostokątne jak na rys. 29. Nawet uważam takie podziurkowanie za lepsze, ponieważ siatka filtrowa na szczelinach jest mniej narażona na wtłoczenie się w otwory, a przez to możliwość uszkodzenia jest mniejsza. Aby uzyskać w filtrze siatkowym większy przepływ nawija się na rurę filtrową spiralnie drut 2 mm grub. o skoku 20 mm. Wprawdzie nawinięcie takiego drutu na rurę filtrową jest łatwe, lecz korzyść wątpliwa, ponieważ po włożeniu takiego filtra w warstwę wodonośną i po usunięciu rur wiertniczych piasek z warstwy wodonośnej tak mocno przylgnie do siatki, że między spiralą drutu przylgnie ona aż do rury, po- wodując na drucie nawet pęknięcie siatki. O ile pod siatką filtrową ma być koniecznie podkładka, wtedy lepszą jest podkładka siatkowa, wykonana z drutu o otworach 4 mm w kwadrat. Podkładki filtrowe siatkowe z większymi otworami, wykonane z grubszego drutu też nie są dobre, ponieważ na miejscach gdzie dwa druty się krzyżują powstają wywyższenia (węzełki). Po wyciągnięciu takiego filtra ze studni zauważyłem, że górna drobna siatka filtrowa na tych krzyżowaniach była w wielu miejscach poprzerywa- na, co umożliwiało płynięcie piasku z wodą i studnia stała się niezdatna do użytku.

Filtry żwirowe

Filtry żwirowe podzielić musimy na dwa rodzaje. Filtry podług rys. 29 przystosowane są do studzien żwirowych, z obsypką żwirem filtra w ziemi. Natomiast filtr żwirowy podług rys. 31 przeznaczony jest do zastąpienia filtra siatkowego. Studnie żwirowe w stosunku do studzien z filtrem siatkowym, wypadają znacznie drożej. Obsypka filtra żwirem, aby swój cel spełniła, musi być najmniej 100 mm gruba. To też, aby wykonać najmniejszą studnię żwirową t. j. z rur 89 mm trzeba otwór wykonać rurami wiertniczymi 305 mm trzeba wykonać i wyrurkować otwór rurami 406 mm. Zdania fachowców w kwestii, czy obsypkę filtra żwirem wykonać w dwóch, lub nawet więcej warstwach jak to nam przedstawia rys. 29, czy też wykonać jedną warstwę obsypki żwiru, jak nam przedstawia rys. 30, są podzielone. Uskutecznienie obsypki filtra żwirem w jednej warstwie jest łatwiejsze, potrzeba też do jej uskutecznienia mniej partii rur. 

Natomiast zwolennicy większej ilości ob- sypek dowodzą, że żwir ułoży się przy filtrze lepiej i celo- wiej. Wykonanie obsypki w większej ilości warstwach przedstawia nam rys. 29. Jak z rysunku widzimy, wsypuje się przy rurze filtrowej żwir gruboziarnisty, druga wsypka żwir drobniejszy, trzecia wsypka - gruby piasek. Zwolennicy jednej obsypki mówią, że przedstawić na papie- rze i udowadniać ładne i celowe ułożenie żwirów przy ru- rze filtrowej jak na rysunku jest łatwe. W praktyce ma się inaczej, ponieważ przy wyciąganiu rur nie wykluczone jest, że gruby żwir uniesie się z rurą, powodując przerwę w obsypce, a w miejsce żwiru grubego wsunie się żwir z następnych warstw, zbyt drobny dla szczelin w rurze filtrowej przez co nie osiągamy właściwego celu. Teoria nam mówi, że ziarnka żwiru po wsypaniu, zwyczajnie uło- żą się tak, że przepływy między nimi powstaną przynajmniej o pięć razy mniejsze jak ziarna żwiru. Gdy przyjmiemy, że szczeliny w rurze filtrowej są 3 mm szerokie, to wsypać musimy żwir o ziarnach 4-6 mm grubości, zmniejszając podług ziarna żwiru pięciokrotnie uzyskamy przepływy między ziarnami około 1 mm. Musimy wziąć jeszcze pod uwagę fakt, że kanaliki przepływowe prostolinijnie się nie ułożą, lecz powstają różne zakręty, przez które woda musi przepływać. Stąd też można przyjąć, że przy tej jednej obsypce żwiru powstaje wystarczająca za pora dla wstrzymania płynięcia piasku z wodą, a oto właściwie tylko chodzi, bo przez obsypkę rury filtrowej żwirem chcemy stworzyć zaporę dla płynięcia wody z piaskiem z warstwy wodonośnej.

Gdy budujemy studnię żwirową w warstwie wodonośnej, składającej się z pokładów żwirowych i gruboziarnistych piasków, tj. w warstwie o dobrym dopływie wody, wystarczy wtedy w zupełności jedna obsypka, dając nawet grubsze ziarna 5-7 mm dla uzyskania łatwiejszego przepływu wody.

Studnie żwirowe wykonujemy również wtedy, gdy napotykamy nadzwyczajne trudności z wykonaniem studni w jakikolwiek inny sposób. Warunki takie ilustruje nam rys. 12 na stronie 19. Przy wierceniu otworu napotyka- my kilka warstw wodonośnych, jednak żadna z nich nie wystarcza na urządzenie studni. Pozostaje wtedy jeszcze ta możliwość, że wykonuje się otwór z dostatecznie szerokiem wyrurowaniem, w który wkładamy filtr według okoliczności, może być nawet filtr siatkowy, a obsypką żwirową staramy się połączyć wszystkie warstwy wodo- nośne razem, uzyskując przez to dopływ wody do studni z wszystkich warstw wodonośnych.

Do wszystkich obsypek żwirowych powinno się używać możliwie żwirów kwarcytowych, w każdym razie nie żwirów ze żwirowni zaglinionych, ponieważ żwiry takie wchłaniają łatwiej drobiny wydzielające się z wody, przez co prędzej się zaskorupiają i powodują prędkie zamiera- nie studni. Z powodu trudności wykonania kosztowniejszych studzien żwirowych wykonuje się ich niewiele, a w wyjątkowych tylko wypadkach głębiej niż 40 m.

Oprócz wyżej omówionych studzien z filtrami żwirowymi wykonuje się jeszcze studnie z filtrami żwirowymi Kopczyńskiego. Kopczyński posiada ochronę Polskiego Urzędu Patentowego, stąd filtr nosi jego nazwę. Filtry Kopczyńskiego jak nam ilustruje rys. 31, zastępują w zu- pełności filtry siatkowe. Studnie wykonane z tego rodzaju filtrami żwirowymi nie kalkulują się drożej jak stud- nie z filtrami siatkowymi. Filtr Kopczyńskiego złożony jest z garnków lano-żel. asfaltowanych. W garnki te wsypuje się żwir przed włożeniem go w ziemię, zatem ułożenie obsypki żwiru jest dokładniejsze. Otwór dla wykonania studni nie potrzebuje być większych rozmiarów jak dla studni z filtrem siatkowym. 

Wmontowanie filtra Kopczyńskiego jest nawet łatwiejsze jak siatkowego, ponieważ nie jest on taki wrażliwy na uszkodzenie. Również łatwo jak siatkowy można filtr ten wmontować w studnie głębokie. Dopływ wody do studni przy filtrze Kopczyńskiego jest przynajmniej tak dobry, jak przy filtrze siatkowym. Drobny piasek nie przedostaje się z wodą do studni, na- wet tam gdzie w warstwie wodonośnej są wkładki kurzawki. Kurzawka przez górną wsypkę w garnku niezdoła się przedostać, więc odnośny garnek izoluje, co filtrowi wcale nie przeszkadza w jego dalszej prawidłowej pracy. Natomiast przy filtrach siatkowych wkładka kurzawki w warstwie wodonośnej jest złem, którego nie można w żaden sposób usunąć. Przy pompowaniu stale płyną z wodą drobne ziarnka piasku, zanieczyszczając ją i powodując szybkie zużycie pompy. zużycie pompy. Jestem zdania, że w studniach szerszych rozmiarów filtr Kopczyńskiego jest lepszy od filtra siatkowego, ponieważ zarastanie tego filtra jest znacznie powolniejsze.

Zaznaczyć chciałbym jeszcze, że w Polsce nie wyrabia się w ogóle filtrów z drzewa, choć drzewo nadaje się dobrze do produkcji filtrów. Z drzewa można wykonać filtry o tak małych szczelinach, że nawet nie potrzeba ich owijać siatką. Są firmy, które wykonują filtry z drzewa również z wsypką żwirową. Rury z drzewa o szerszych otworach szczelinowych nadają się też dobrze na filtry do studzeń żwirowych, lub owinięte siatką jako filtry siatkowe. Dobrze by było, gdyby filtry z drzewa wyrabiano również w Polsce.

Rury nadfiltrowe

Filtry do studzień artezyjskich muszą być przedłużone rurami nadfiltrowemi. Rury powinny być tych samych rozmiarów zewnętrznych co filtry i około 5 m długie. Uszczelnienie rur nadfiltrowych w rurach studziennych. Rury nadfiltrowe w rurach studziennych muszą być dokładnie uszczelnione, aby podczas pompowania nie płynęła między rurami woda z piaskiem.

Studnie

Wybór studni: wiercona czy kopana

Jeśli chodzi o większą ilość wody i to wody wgłębnej, używa się tylko studzien wierconych artezyjskich. Daleko ważniejszą sprawą jest wybór studni w warstwach wodonośnych płytkich z wodą zaskórną, położonych ca 10 m głęboko. Takich płytkich studzien z wodą zaskórną buduje się najwięcej. Prawie każde osiedle, czy to większy majątek, czy średnie gospodarstwo, czy nawet naj- mniejsze, a także strażnice nad drogami kolejowymi, oraz stacje kolejowe w większej mierze czerpią wodę do użytku domowego z warstw wodonośnych płytko położonych (do ok. 10 m. głębokości) z wodą zaskórną.

Twierdzenie jakoby wody zaskórne były w ogóle niezdatne do użytku, jest niesłuszne. W praktyce mamy liczne dowody na to, że i studnie z wodą zaskórną dostarczać nam mogą wodę do użytku domowego bardzo dobrą.

Dla lepszego zrozumienia, kiedy w warstwach wodonośnych woda zaskórna może być lepsza lub gorsza, weźmy znów do ręki poprzednio omawiane wzory przekrojów warstw ziemi.

Studnie kopane, zbudowane w warstwach wodonośnych z wodą zaskórną podług  łatwo mogą zanieczyścić się wodą deszczową, wsiąkającą w ziemię. Warstwa nieprzepuszczalna położona jest stosunkowo płytko, natomiast warstwa wodonośna jest łatwo przepuszczalna. Lustro wody znajduje się zatem bardzo płytko pod powierzchnią ziemi. Studnia kopana, zbudowana w takich warstwach jest też z reguły nie głęboka, wynosi zwykle 2-5 m tak, że wystarcza tylko do utworzenia zbiornika koniecznego do czerpania wody wiadrem. Właśnie z powodu swej płytkości studnie tego rodzaju podlegają łatwo wszelkiego rodzaju zanieczyszczeniom, zwłaszcza na podwórzach gospodarskich. 

Tam się wylewa wszelkie pomyje i brudną wodę po praniu bielizny, które nieraz zawierają w sobie zarazki łatwo zakaźnych chorób jak: gruźlicy, tyfusu, szkarlatyny, dyfterii i innych. Nierzadko też spotyka się kał zwierzęcy a nawet ludzki. Te wszelkie zanieczyszczenia zabiera ze sobą woda deszczowa, wsiąkająca w ziemię. Na pierwszy rzut oka jest to dla czytelnika niepojęte lub zgoła nie- prawdopodobne, jednak zapewnić mogę, jako studniarz z wieloletnią praktyką, że w powyższych słowach niema nawet odrobiny przesady. Jestem niezbicie przekonany, że studnie kopane w tych płytko położonych warstwach wodonośnych z wodą zaskórną są największym rozsadnikiem wszelkiego rodzaju chorób zaraźliwych. Nie tylko jednostki, które używają wody zanieczyszczonej same sobie szkodzą, lecz ponadto często narażają innych ludzi na niebezpieczeństwo chorób zaraźliwych, jak n. p. rolnicy, dostarczający mleko do miasta, a używający zanieczyszczonej przez bakterie wody ze studni do mycia konwi. Czy w ten sposób niełatwo o różnego rodzaju choroby? Lub weźmy inny przykład, ktoś napije się wody ze studni zakażonej bakteriami tyfusu i zachoruje. Jakże łatwo wtedy choroba ta rozszerza się, zarażając tych, którzy chorego muszą pielęgnować i mają z nim styczność. W ten sposób powstają niejednokrotnie wielkie epidemie, a ich przyczyną jest li tylko używanie wody zabrudzonej i za- rażonej z płytkich studzień, nieraz bez winy czerpiących tę wodę. Może czytelnik powie, że właściciele takich zanieczyszczonych studzien nie są temu winni, że sami wole- liby przecież mieć studnię z wodą czystą i zdrową. Ja jednak twierdzę, że w największej mierze posiadacze ich są sami sobie winni, ponieważ w większości wypadków nie czynią nic, aby studnię polepszyć. Tak samo winę ponoszą urzędy bezpieczeństwa publicznego, które za mało zwracają uwagi na nieporządki przy studniach, a przecież moim zdaniem jedynie prawodawca przez jasne określenie sposobu używania studni oraz urzędy bezpieczeństwa przez czuwanie nad tym, aby prawo przestrzegano, mogą sprawę polepszyć.

Niech tylko czytelnik rozważy, skąd pochodzi najwięcej zanieczyszczeń tych płytkich studzien.

Studzienkę wykopało się, wycembrowało, a nawet włożyło się pierścienie cementowe; ponieważ woda jest płytka, bierze się do pomocy przy czerpaniu wody kawałek drążka z haczykiem lub kluczką na końcu. Pierwszym lepszym wiaderkiem, zazwyczaj brudnym od pojenia bydła, które w stajni stało na mierzwie, przychodzi się teraz do studni, zahacza na kluczkę, wpuszcza w studnię, nabiera wody, wyciąga do góry i zanosi bydłu. Przy pojeniu stawia się wiadro na mierzwie, po wypiciu zaś wody przez bydło idzie się znów do studni nabrać wody, przy czym wszystek brud z wiadra opłukuje się. I tak dzieje się kilka razy dziennie. A skutek? Krówka za- choruje na chorobę pyska i racic, dzieciom zaś a nawet starszym osobom robią się opryszczki w ustach, że nawet jeść nie mogą. Albo przypatrzeć się matce, która chce naprędce wyprać brudne pieluszki w wiaderku. 

Nabrała ze studni wody, pieluszki wyprała, brudną wodę wylewa koło studni, to samo wiaderko zakłada na kluczkę, by wody nabrać do płukania pieluszek, a potem raz jeszcze wylać wodę obok studni.

Przy nieco głębszych studniach dzieje się prawie to samo, tylko, że zamiast drążka bierze się wałek z łańcuchem i kluczką, albo nawet żuraw z drążkiem zakończonym kluczką. Procedura z wiaderkiem przy czerpaniu wody jest ta sama co poprzednio, więc zanieczyszczenie studni znów łatwe. Często też się zdarza, że studnia stoi nad ziemią otwarta. Przez to znowu woda częściej jest narażona na zanieczyszczenia w postaci kurzu, liści z drzew i różnego rodzaju śmieci unoszonych przez wiatr. Mogą również dobrze wskoczyć do studni żaby i ropuchy, by już nigdy się z niej nie wydobyć. Są niektórzy zdania, że właśnie żaba oczyszcza wodę. Wprawdzie zje może jakiego pływającego robaka lub inny przedmiot rzucony przez wiatr, jednakże zawsze wodę zanieczyszcza.

Zdarzył się pewnego razu wypadek, że zawołał mnie właściciel studni kopanej, aby się poradzić co ma robić, gdyż od dłuższego czasu woda w studni jest popsuta. Dawniej smakowała bardzo dobrze, a teraz po wypiciu miała jakiś nieprzyjemny smak. Doradziłem mu, aby przede wszystkim studnię wyszlamował i oczyścił. Zgodził się na to, więc posłałem studniarza i gdy ten wodę wypompował ze studni i wszedł do niej, by wybrać osiadły na dnie szlam, zauważył, że leży tam jakiś większy przedmiot. Gdy wydobyło go, ku ogólnemu zdziwieniu wszystkich był to ich kochany pies Lord, który zaginął przed pół rokiem. Tego rodzaju zanieczyszczenia studzien zdarzają się dość często. Stary kalosz, trzewik, kot, szczur, żaba leżą sobie na dnie spokojnie, czekając, by czas zrobił swoje i ich znów obrócił w proch, z którego powstali.

Powie może czytelnik, że teraz dostatecznie poznał Już powody zanieczyszczenia i zakażenia studni kopanej i chciałby się dowiedzieć, jak złemu przeciwdziałać. Będzie to oczywiście zależało od posiadacza studni, a mianowicie od tego, jak wysokie będzie chciał ponieść koszta przy urządzaniu studni.

Zabierzemy się zatem do usuwania złego. Najpierw kupimy nowe wiadro do czerpania wody ze studni. Przy- czepimy je mocno do jakiego bądź urządzenia dla wyciągania wody, obojętnie, czy to będzie żuraw albo kołowrot z łańcuchem. Koszt stosunkowo będzie bardzo mały, a unikniemy w ten sposób opłukiwania wszystkich zanieczyszczonych wiaderek, które są w gospodarstwie. O ile będziemy chcieli zrobić więcej, to nakryjmy studnię pokrywą, którą podnosimy tylko wtedy, gdy będziemy czerpali wodę. Nie będzie nam wtedy wiatr zanieczyszczał studni, ani też dzieci wrzucały niepotrzebnych przedmiotów. Koszt urządzenia pokrywy na studnię jest znów stosunkowo mały, a ochrona przed nieczystościami wielka. O ile będziemy chcieli zrobić jeszcze więcej, to wybrukujmy miejsce przynajmniej na 1 m szeroko wokoło studni, z małym wywyższeniem, tak by woda rozlana przy czerpaniu lub woda deszczowa, nie mogły wpłynąć wprost do studni, a spłynąć po powierzchni ziemi. 

Dalszemu z kolei ulepszeniem będzie usunięcie żurawia albo kołowrotu z łańcuchem lub drążka z wiaderkiem, a ustawienie w ich miejsce pompy. Nakrywamy wtedy studnię mocną pokrywą, a na niej ustawiamy pompę. Wprawdzie będzie to już wydatek większy, ale studnia i czerpanie wody ze studni będzie daleko higieniczniejsze.

Czy przez ustawienie pompy zrobiliśmy już wszystko? Niekoniecznie. Można by jeszcze przedłużyć rurę ssawczą z filtrem i włożyć ją w warstwę wodonośną tak głęboko, aż stanie na warstwie nieprzepuszczalnej. Będziemy wtedy czerpać wodę z warstwy wodonośnej od dołu, a nie z góry, gdzie łatwo następuje zanieczyszczenie przez wsiąkającą wodę z powierzchni ziemi i zatrzymuje się najwięcej nieczystości (na powierzchni lustra wody). Gdy sobie teraz obejrzymy wzory przekroju ziemi, to łatwo przychodzimy do wniosku, że woda czerpana nawet z tej samej warstwy wodonośnej, lecz czerpana bezpośrednio na warstwie nieprzepuszczalnej, czyli z dołu warstwy wodo- nośnej, jest znacznie mniej narażona na zanieczyszczenie z powierzchni ziemi, aniżeli jej górna część. 

Gdybyśmy koniecznie chcieli pozostać przy studni kopanej i gdybyśmy ją wykonali aż do warstwy wodonośnej nieprzepuszczalnej, czy wtedy osiągnęlibyśmy co do czystości wody to samo co ze studni wierconej? Nie, ponieważ wielka zawartość wody pozostająca w stanie spokojnym, za mało się odnawia i stąd ulega psuciu. Jedynie studnia- wiercona ssie wodę wprost ze ziemi, ona więc dostarcza najczystszej wody.

Jak z powyższego widzimy, przez poprawienie studni kopanej doszliśmy do studni wierconej. Zatem przy wy- borze nowej studni będzie najlepiej jeżeli, gdzie to tylko możliwe, zdecydujemy się na urządzenie studni wierconej. Wypadnie nam to daleko taniej, a studnię będziemy mieli lepszą, higieniczniejsza i nowoczesną.

Studnie abisyńskie wraz z pompami.

Studnie wiercone wykonujemy w dwóch rodzajach, a mianowicie studnie abisyńskie i artezyjskie. Nazwa studni abisyńskiej powstała stąd, że używać zaczęły je karawany handlowe, podróżujące po Abisynii. Są to studnie najprostszej konstrukcji i najłatwiejsze do wykonania. Cała studnia składa się z filtra, zakończonego u dołu ostrą końcówką do wbijania w ziemię (rys. 26), albo też końcówką z piórami w rodzaju świdra do wkręcana w ziemię (rys. 27). Filtr przedłuża się rurą ssawczą tak długą, by móc go wbić lub wkręcić w ziemię do zanurzenia w warstwę wodonośną w najlepsze jej miejsce, tj. tam, gdzie woda najłatwiej przepływa, więc w żwir albo w dość grubo ziarnisty piasek. W każdym razie filtr musi być zanurzony tak głęboko w warstwę wodonośną, by jego górna część nie ssała powietrza. Po wbiciu filtra w ziemię z rurą ssawczą, należy do górnej części rury ssawczej przykręcić pompę, nalać w nią wody, by w ten sposób stworzyć część nieprzepuszczającą powietrza z góry, powietrze wyssać z rury ssawczej, a potem ssać wodę, o ile naturalnie w miejscu, w którem wbiliśmy filtr, ona się znajduje. 

Po wykonaniu wyżej wymienionych czynności, studnia abisyńska jest już gotowa. Czytelnikom, którzy mechaniki pompy dobrze nie znają, muszę jeszcze na niektóre szczegóły przy wykonywaniu studzien zwrócić uwagę. Bardzo ważnym czynnikiem jest to, aby rura ssawcza w swych wszystkich połączeniach była szczelną. 

Dla osiągnięcia dobrego uszczelnienia, trzeba gwint rur dość grubo posmarować łojem lub innym tłustym kitem i owinąć włóknami konopi albo Inu. Z braku włókien, konopi lub Inu, można użyć także nici. Owijać trzeba włókna zawsze w prawą stronę, aby przy wkręcaniu mufy nie rozluźniły się. Dobrze skręcona rura ssawcza w swych połączeniach i z pompą będzie skutecznie pompować, o ile w ziemi dopływa do filtra dostateczna ilość wody. Czy wbiliśmy filtr dość głęboko w ziemię pod lustro wody, sprawdzić możemy łatwo. Gdy pompę, jak to wyżej opisałem, przygotujemy do pompowania, to jest zalejemy wodą i zaczniemy pompować, poruszając lekko dźwignię, a woda nie popłynie, jest to znak, że przez filtr dopływa powietrze. Wystarczy, że choć bardzo mała część filtra stanie ponad lustrem wody, a już będziemy pompowali powietrze zamiast wody. Dowód to, że filtr nie jest jeszcze wbity dość głęboko i że trzeba wbić go głębiej.

Natomiast jeżeli filtr wbiliśmy dość głęboko w ziemię pod lustro wody, tak, że powietrze przy pompowaniu nie dopływa, a mimo to nie wypływa woda, względnie dopływa za mało, wskazuje to nam znowu dźwignia do poruszania tłoka w następujący sposób. Dźwignię ciężko nam zdusić na dół, a skoro zdusiliśmy dźwignię to, gdy puścimy ręką, sama odbija się do góry. Wykazuje nam to, że w ziemi, w miejscu, w którem się znajduje filtr, wcale wody niema, albo dopływa do filtra za słabo. Cofanie się dźwigni powoduje próżnia (vacuum), powstała przez pod- niesienie tłoka dźwignią. Ponieważ po uniesieniu tłoka dźwignią, powstała pod nim próżnia, której z dołu nie wypełnia dopływ wody wzgl. powietrza, nacisk powietrza górnego nad tłokiem powoduje cofanie się dźwigni pompy. Jak z powyższego wynika, wykonać można pompy abisyńskie przez wbijanie lub wkręcanie w ziemię. Uda nam się to łatwo i dobrze tylko w warstwach wodonośnych, przedstawionych na rys. 2, 3 i 5, to jest tam, gdzie warstwa nieprzepuszczalna leży poziomo, nie głęboko pod powierzchnią ziemi, a warstwa wodonośna składa się z luźno leżącego piasku. Warstwy wodonośne podatne do wbijania takich studzien w ziemię, znalazły właśnie karawany handlowe w Abisynii, to też jak już wyżej zaznaczyłem, tam je najpierw zastosowano i stąd nazwano studniami abisyńskimi. 

Studnie te po ich wynalezieniu dzięki łatwości wykonania i taniości, znalazły w podatnych do wykonania przestrzeniach bardzo szerokie zastosowanie, np. w Berlinie wykonano studzien abisyńskich setki tysięcy w ogródkach podmiejskich. Były tam do tego podatne warstwy wodonośne. To też posiadacz takiego ogródka podmiejskiego kupił w fabryce pomp filtr, rurę ssawczą i pompę, a w ziemię wbijał sam. Przez to studnia mało go kosztowała, a do polewania roślin w ogródku miał tanią wodę, tańszą jak z wodociągów. Często też się używa takich studzien abisyńskich na pastwiskach dla pojenia bydła.

Gdy jednak nie znamy dobrze warstw wodonośnych, ich położenia, głębokości, albo gdy znajdują się w ziemi kamienie, to wbijanie studzien abisyńskich nam się nie udaje. Można już tylko wykonać studnie w ten sposób, że najpierw wywiercamy otwór w ziemi, wyrurujemy go tak szerokiemi rurami, że w rury te można włożyć filtr z rurą ssawczą, a potem rury wiertnicze z otworu wyciągniemy. Sposób ten jest droższy, ponieważ nie możemy go wyko- nać sami, lecz musimy tę pracę powierzyć studniarzowi. 

Jest to jednak najwłaściwsza droga do budowania studzien abisyńskich, ponieważ przy wierceniu otworu dokładnie badamy ziemię i najlepiej możemy sprawdzić czy jesteśmy we właściwej jej głębokości i czy dopływ wody do filtra jest dobry. Dla lepszego zorientowania się czytelnika co do możliwości wykonania studzien abisyńskich, załączam rysunki na trzy rodzaje tych studzien 8 m, 10 m i do 15 m głębokości.

Rys. 37 z 8 m głęboką studnią jest typem omawianej studni abisyńskiej, do wbijania lub wkręcania w ziemię. Przyjąłem 8 m głęboką studnię dlatego, że każda pompa ssie nie głębiej jak 7 m. O ile jest głębiej, to musimy studnię wykonać według rys. 38 do 10 m, albo według rys. 39 do 15 m głębokości. Na włożoną w ziemię rurę ssawczą, można nakręcić rozmaitego rodzaju pompę zależnie od potrzeb. Dla lepszej orientacji czytelnika, załączam poniżej rysunki kilku rodzaju pomp, które nadają się do studni abisyńskiej w głębokości 8 m.

Jak z powyższych wzorów widzimy, wszystkie te pompy nie posiadają urządzenia do odpuszczania wody podczas mrozu; by zimą nie zamarzły, trzeba je ustawić tak, by nie były narażone na zamarzanie. Można je ustawić w znacznym oddaleniu od studni, lecz trzeba zawsze zważać, by rura ssawcza prowadząca od pompy do studni, została położona choćby z niewielkim spadem. Pamiętać również trzeba, by pompę ustawić jak najniżej tak, by nie przekroczyć maksymalnej wysokości 7 m od lustra wody w studni do tłoka w pompie. Długość rury ssawczej od studni do pompy poziomo położonej utrudnia pompowanie, gdyż przepływ wody w rurze ssawczej powoduje tarcia. By możliwie temu zapobiec, dobie- ra się przy dłuższych rurach ssawczych rury trochę więk- szych rozmiarów. Na przykład, jeżeli pompa jest urządzona do rury 11/4" bierzemy poziomo leżącą rurę ssawczą 111⁄2" . Dalej jak 50 m nie powinno się pompy od studni ustawiać. O ile jednak studnia ma bardzo płytkie lustro wody, to można wtedy pompę ustawić znacznie dalej.

Pompy przedstawionej na rys. 40 używa się bardzo często w kuchniach, albo też w oborach do pompowania

Studnie artezyjskie.

Tam, gdzie studzien abisyńskich wykonać nie można, ponieważ warstwa wodonośna znajduje się za głęboko w ziemi, wykonujemy studnie artezyjskie. Studnie abisyńskie, jak to już opisałem w poprzednim rozdziale, są bardzo łatwe do wykonania. W podatnych do tego warstwach można je sobie łatwo samemu wykonać. Wykonaniem studzien abisyńskich zajmują się też kowale, ślusarze, często nawet z dobrym rezultatem. Natomiast studnie artezyjskie w przeciwieństwie do abisyńskich przedstawiają bardzo często znaczne trudności w wykonaniu tak, że bez studniarzy obyć się nie można. Studnie artezyjskie wierci- my w zasadzie dla czerpania wody wgłębnej, z warstw wodonośnych często bardzo głębokich. Zazwyczaj też przy budowie studni artezyjskiej chodzi o wielką wydajność wody.

Rysunek  przedstawia nam studnię artezyjską, płytko wykonaną. Przy tym rodzaju studni filtr jest tego samego przekroju co rura studzienna i stanowi jej przedłużenie. Przy późniejszym odnowieniu filtra trzeba rurę studzienną wyciągnąć łącznie z filtrem. Aby filtr z rurą studzienną z powrotem włożyć w ziemię, musimy na nowo wykonać otwór wiertniczy. Odnowienie filtra w tego rodzaju studniach przedstawia się drogo, to też takie studnie wykonuje się tylko tam, gdzie warstwy wodonośne są płytko położone.

Rysunek przedstawia nam normalną studnię artezyjską, to jest najwięcej stosowaną w warstwach wodonośnych głębiej położonych. Przy temu wykonaniu studni filtr jest mniejszego przekroju od rury studziennej tak, że wkłada się go w rurę studzienną osobno. Do odnowienia filtra nie- potrzeba wyciągać rur studziennych, lecz tylko sam filtr. Aby filtr włożyć z powrotem, trzeba rurę studzienną zluźnić i wepchnąć w warstwę wodonośną tak głęboko, jak ma być umieszczony filtr. Następnie włożyć filtr i unieść rurę studzienną tak, aby odkryła dopływ wody do filtra z warstwy wodonośnej.

Przy głębokich studniach, gdzie rur studziennych zluź- nić nie można, gdyż są w ziemi mocno uwięzłe, z obawy na przerwanie ich, trzeba z włożeniem filtra postąpić inaczej. Przy studniach większego przekroju wkłada się nową kolumnę rur celem przewiercenia warstwy wodonośnej i w te rury wpuszcza się filtr. Po włożeniu filtra rury wyciąga się. Przy takim sposobie odnowienia filtra zmuszeni jesteśmy przejść do mniejszej średnicy, gdyż wkładamy go przez mniejsze rury. Ponieważ przekrój jego zmniejszył się w porównaniu do filtra starego, zatem wydajność studni może się również zmniejszyć. Przy małych przekrojach studzień jest możliwość wypłukania filtra w warstwę wodonośną. Przy wszystkich sposobach wkładania filtra w rurę studzienną zważać trzeba, aby go po włożeniu dobrze uszczelnić; zapobiegamy przez to przepływowi wody między rurą studzienną a rurą nad filtrową.

Rysunek przedstawia nam studnię artezyjską podobną do wyżej opisanej lecz z dwiema kolumnami rur studziennych. Tam gdzie lustro wody w studni jest pod powierzchnią ziemi, drugą kolumnę można zostawić w ziemi, lecz koniecznie potrzebne nie jest. Natomiast przy studniach artezyjskich z samoczynnym wypływem, to jest z lustrem wody ponad poziomem ziemi, musi ta kolumna rur pozo- stać jako rur ochronnych, by uniemożliwić wypływ wody obok rur studziennych.

Rysunek przedstawia nam studnię artezyjską o dwóch kolumnach rur, lecz rury wewnętrznej kolumny są ucięte w pewnej głębokości. Studnie tego rodzaju wykonujemy tam, gdzie chodzi o to, aby górną część studni mieć możliwie wielkiego przekroju, celem umieszczenia pompy od- środkowej pionowej, względnie, jeżeli trzeba tak głęboko wiercić, że konieczne jest otwór wyrurowywać więcej kolumnami rur dla osiągnięcia tej głębokości. W wypadkach tych można po ukończeniu wiercenia zbędne rury wyciąć i usunąć dla zaoszczędzenia materiału.

Aby wykonać głębokie studnie artezyjskie lub z szerszych rozmiarów rur, przedsiębiorstwo, które takich prac się podejmuje, musi posiadać do tego potrzebne narzędzia i znaczny kapitał obrotowy, gdyż są to już obiekty większe i kosztowniejsze. 

Aby zleceniodawca i wykonawca studzien artezyjskich pracowali z dodatnim skutkiem dla obu stron, powinien wykonawca posiadać wiele doświadczenia w tej gałęzi oraz dobrze się orientować co i jak najlepiej zrobić. Zleceniodawca powinien też być dość ostrożnym w wydaniu zlecenia na trudniejszą pracę, zwłaszcza jeżeli studniarz nie może się niczym więcej wykazać jak dobrą chęcią, tanią ceną oraz zapewnieniem, że pracował przez pewien czas w poważniejszej firmie jako monter. Zazwyczaj powyższe warunki nie wy- starczają do wykonania trudniejszej pracy, rezultat wypada ujemny, stąd też przy końcu zazwyczaj obie strony są poszkodowane. Pod mianem studni artezyjskich rozumiano dawniej tylko takie studnie, z których woda wypływa samoczynnie na powierzchnię ziemi. W późniejszym czasie wliczono też pod miano studnie wiercone, w których lustro wody znajduje się pod powierzchnią, a wodę trzeba pompować.

Z jakiego uwarstwienia ziemi płynie woda samoczynnie ponad powierzchnię ziemi, przedstawia nam rys. 11 przekroju ziemi. Studnie artezyjskie z samoczynnym wy- pływem spotykamy najczęściej na nizinach przyrzecznych. Takich studzien ze samoczynnym wypływem mamy wiele, a w Poznaniu kilkanaście. Warstwa wodonośna w Pozna- niu znajduje się na około 117 do 130 m głębokości z wy- pływem wody od 10 do 60 m3 w 1 godzinie. Lustro wody znajduje się od 4 do 8 m ponad terenem, niektóre z tych studzien mają filtr włożony w warstwę wodonośną, inne są bez filtra. Woda ze studzien wykonanych bez filtrów, nie- zawsze płynie z szczelin skały, często warstwy wodonośne składają się z luźnych piasków. Tam gdzie bezpośrednio nad warstwą piasku znajdują się warstwy twardego marglu, spieku lub węgla brunatnego, można studnie artezyjskie wykonać bez filtra. Zważać jednak trzeba, aby koniec rury studziennej równał się dolnej części warstwy, poprzedzającej wodonośną. Wypływający strumień wody zabiera z sobą piasek przez co tworzy się pod tą warstwą sztuczny zbiornik z wodą, z którego płynie woda bez filtra.

Pompy ręczne do studzien artezyjskich

Ponieważ pompowanie ze studzien artezyjskich o ma- łych rozmiarach odbywa się zwykle ręcznie, nie od rze- czy więc będzie na tym miejscu zastanowić się, ile wody zdolny jest wypompować jeden człowiek w przeciągu godziny.

Przyjmuje się, że jeden człowiek zdolny jest podnieść pompą w 1 godzinie 3000 ltr na wysokość 10 m ponad lustro wody, 1500 ltr na 20 m, 1000 ltr na 30 m dźwignią przy stojaku pompowym. Natomiast przy koźle napędowym z kołem o 1% więcej. Przy głębokich studniach pompowanie kozłem jest o tyle lepsze, że robotnik nie może wywrzeć krótkiego a silnego szarpnięcia prętów pociągowych, poruszających tłok pompowy, co możliwe jest przy dźwigni pompy stojakowej, a przez co może spowodować zerwanie prętów. W zakupie cena pompy z kozłem pompowym jest wyższa, lecz za to w użyciu praktyczniejsza. Lepiej się nadaje do pompy ssąco-tłoczącej, do napełnienia rezerwoarów ustawionych w budynkach. Należy zwrócić uwagę również na to, aby wydajność pompy do- stosować do siły napędowej, będącej do naszej dyspozycji, lub też siłę dostosować do zapotrzebowania wody. Wydajność możemy regulować wielkością przekroju cylindra pompowego, albo przy koźle pompowym ilością i wysokością skoków tłoka.

Pompy żerdzinowe, zwane również tłokowymi, mają najwyższy współczynnik sprawności. Gdy jednak chodzi o wydobycie możliwie wiele wody ze studni artezyjskiej, muszą ustąpić miejsca innym konstrukcjom.

Pompy pionowo odśrodkowe

Rysunek przedstawia  pompę odśrodkową pionową wywieszoną w studnię artezyjską. Wprawdzie współczynnik sprawności tej pompy w porównaniu z pompą tłokową jest o 13 mniejszy, jednak można nią wydobyć ze studni artezyjskiej znacznie więcej wody. Pompa odśrodkowa pionowa musi być zmontowana wprost nad studnią.

Tam, gdzie jest do dyspozycji prąd elektryczny, ustawia się silnik nad studnią pionowo, aby łączył się bezpośrednio z wałem pompy, na którym osadzone są wirniki. Pompy tego rodzaju przy wywieszeniu do 20 m głębokości pracują dobrze. Przy głębszych wywieszeniach z powodu przedłużenia wału poruszającego wirnik, są za drogie. Aby usunąć te niedogodności a zarazem zmniejszyć wydatnie cenę, fabryki, wyrabiające te pompy, zaczęły budować jako jedną całość pompę i silnik. Uzyskano przez to możliwość wywieszenia pompy wraz z silnikiem w studnię, co eliminuje całkowicie długi wał, który utrudniał w wysokim stopniu montaż jak i podwyższał cenę. Jedyną bolączką przy tego rodzaju pompach jest uszczelnienie.

Pompy "Mamut" z kompresorem

Pompa Mamut

Powyższy rysunek przedstawia nam pompę bez tłoka, zaworów i prętów do poruszania tłoka, to jest bez części najwrażliwszych na zużycie przy pompach żerdzinowych. Pompowanie odbywa się za pomocą sprężonego powietrza wpompowanego kompresorem. Powietrze wciska się oddzielną rurką w łącznik rury ssawczej i powietrznej (Borsig nazywa tę część Mamut'em, stąd ustaliła się dla tego rodzaju urządzenia pompowego nazwa pompy Mamut'a). Wtłoczone powietrze kompresorem w mamut czyli w część łączącą rurę wdmuchową z rurą ssawczą i wznośną, rozrzedza wodę i zastępuje tłok dla podniesienia wody do pewnej wysokości. O ile wysokość tak podniesionej wody wystarcza, wylewa się wodę do miejsca przeznaczenia. Ponieważ mamut musi być zanurzany w studni 1 do 12 razy głębiej od ustalonego lustra a wylewu wody w czasie pompowania, można tego rodzaju urządzenie pompowe stosować tylko tam, gdzie do tego mamy dostatecznie głęboką studnię. Często jesteśmy zmuszeni wiercić głębiej, aniżeli wymaga tego znajdująca się w ziemi warstwa wodonośna, gdyż musimy mieć dostateczną głębokość wywieszenia urządzenia pompowego.

Przy wielkim zapotrzebowaniu wody, tego rodzaju urządzenie pompowe wypada najtaniej. Natomiast współczynnik sprawności w porównaniu z pompą tłokową jest około 2% mniejszy. Dodatnią stroną tego rodzaju urządzenia pompowego jest to, że jednym kompresorem można pompować wodę równocześnie z kilku studzien. Ponieważ poza kompresorem niema innych ruchomych części, więc zużycie urządzenia jest znacznie mniejsze.

Studnie lewarowe

Rysunek przedstawia nam studnie lewarowe. W środku jest studnia zbiorcza, której dno powinno być 10 m głębiej od rury lewarowej. Lewar powinien być ułożony o ile tylko możliwe pod lustrem wody z małym podwyższeniem do studni zbiorczej. Końce wypływowe lewaru muszą być jak najgłębiej wywieszone w studnię, a rura ssawcza pompy musi być przynajmniej 30 cm krótsza od wewieszonych rur lewarowych. W ten sposób uniemożliwia się dostęp powietrza do rur lewarowych, gdy pompa wyssie wodę na głębokości rury ssawczej. Rury lewaru muszą być szczelne na całej swej długości, jak również w złączach lub w części wywieszonej w studnię.

Działanie lewaru jest takie same jak rury ssawczej pompy, czyli obniża lustro wody w studniach najwyżej do ok. 7 m głębokości. Celem uruchomienia urządzenia lewarowego, lewar musi być zalany wodą, lub powietrze z niego wyssane, a wtedy dopiero nastąpi dopływ wody ze studzien do studni zbiorczej. Ponieważ jest możliwość, że do lewaru zostanie wssana z wodą lub z powodu ma- łych nieszczelności rurociągu pewna ilość powietrza, któ- re zbiera się w najwyższemu miejscu lewaru, i zamyka przepływ wody, koniecznym jest przyrząd do usunięcia tego powietrza. Przy małych urządzeniach lewarowych można nagromadzone powietrze wyssać pompą ręczną i to z chwilą, gdy zauważymy, że nastąpiło zmniejszenie do- pływu wody do studni zbiorczej. Przy wielkich urządzeniach lewarowych jest potrzebna pompa mechaniczna, która pracuje stale, nie dopuszczając do przerwania do- pływu wody, gdyż w przeciwnym razie musielibyśmy na nowo zassać lewar, co nastręcza dużo trudności.

Gdzie warstwy wodonośne są ułożone płytko, miąższość ich jest względnie cienka, a lustro wody wysokie, tam dla osiągnięcia możliwie jak największej ilości wody urządzamy studnie lewarowe o małych rozmiarach, za to w większej ilości i bliżej siebie wykonane jak to nam przedstawia rysunek

Studnie lewarowe

Taran

Taran jest aparatem do podnoszenia wody z niższego miejsca na wyższe bez pomocy siły ręcznej lub mechanicznej, działającym samoczynnie.

Takie kompletne urządzenie przedstawia nam poniższy rysunek. Całe urządzenie składa się z następujących części:

a) Studnia lub rezerwoar z wodą dopływową.

 b) Rura dopływowa od rezerwoaru do tarana. 

c) Taran z zaworem skórzanym 

d) zaworem wypływowym 

e) powietrznikiem 

g) rura wznośna od tarana do zbiornika;

h) zbiornik z wodą użytkową.

Działanie tarana jest następujące:

Woda ze studni lub rezerwoaru a) dopływa rurą b) do tarana c), podnosi grzybek zaworu e), zamykając tymsamym dalszy przepływ wody. Równocześnie otwiera się zawór d), a woda wpływa do powietrznika f) i do rury wznośnej g), którą wpływa do rezerwoaru. Powietrze w powietrzniku ściska się tłoczącym ciężarem wody. O ile teraz naciśniemy palcem grzybek zaworu e),

Studnia zbiorcza

otwierając przepływ, to woda z rezerwoaru a) rurą dopływową b) zacznie płynąć. Skoro woda osiągnie pewną szybkość płynienia, podnosi zawór e) i zamyka przepływ. Wprowadzona woda w ruch w rezerwoarze i rurze dopływowej do tarana przez zamknięcie zaworu nie od- razu przechodzi do bezwładu, lecz swym ciężarem otwiera zawór d) i część jej wpływa do powietrznika f), ścieśniając znów silniej powietrze w powietrzniku. Sprężone powietrze w powietrzniku stara się rozprężyć, ciśnie więc wodę w odwrotnym kierunku. Przez działanie ścieśnione- go powietrza następuje ruch wody w rurze wznośnej g) tłocząc ją do góry. Zanim jednak zdąży się zamknąć

klapa zaworowa d), ruch spowodowany rozprężaniem się powietrza pcha wodę w rurze dopływowej w odwrotnym kierunku i przez to odciąża nacisk na zawór e), któ- ry przez to spada i otwiera na nowo przepływ wodzie. Ruchy te raz rozpoczęte powtarzają się automatycznie bez przerwy często lata całe aż nastąpi jakaś przeszkoda jak na przykład, za mały dopływ wody, nieszczelność zaworu, lub brak dostatecznej ilości powietrza w powietrzniku. By pracę tarana przerwać, trzeba zamknięty zawór przytrzymać dopóki w rurze dopływowej nie nastąpi uspokojenie się wody, która zamknięte zawory zatrzyma.

Dokładne teoretyczne obliczenie działania tarana trudno zastosować, ponieważ zachodzi tu zbyt wiele czynników wpływających na mniej lub więcej dodatnią pracę. Dla łatwiejszego zorientowania się podałem na poprzedniej stronie tabelkę, którą może się czytelnik posługiwać przy projektowaniu urządzeń taranowych. Dla objaśnienia dodaję, że podane w tabelce stosunki 1:2 lub 1:5 są stosunkami wysokości spadu wody dopływowej do wysokości podnoszenia wody do zbiornika. Nie znaczy to jednak, aby takie właśnie stosunki winny być dla pracy tarana, to znaczy aby koniecznym było stosować 1 m wysokości spadu do 2 m wysokości podnoszenia względnie 1 m wysokości spadu do 5 m podnoszenia. W praktyce zajdą różne zależności i tak, że spad wody może być 3 m, podnoszenia natomiast 18 m. Będzie to wtedy stosunek 1:3. W innym przypadku dopływ wody będziemy mieli z wysokości 5 m, a podnoszenia wypadnie nam wykonać 50 m, będzie więc w tym wypadku stosunek wynosił 1: 10.

Przy projektowaniu urządzenia tarana trzeba wziąć następujące czynniki pod uwagę. Spad wody nie powinien być mniejszy jak 1 m, ponieważ przy niższym spadzie działanie jego jest za słabe, nie powinien też być wyższy jak 5 m, ponieważ przy wyższym spadzie uderzenia za- worów są za silne i łatwo ulegają zniszczeniu. Rura do- pływowa musi być o przekroju, oznaczonym w tabelce i powinna mieć długość od 5-15 m. Przy mniejszym spadzie powinna rura dopływowa być dłuższa, by większa zawartość w niej wody, wywrzeć mogła silniejsze działa- nie. Rura dopływowa od rezerwoaru do tarana powinna być położona możliwie prosto lub z łagodne zgięciem. Jeżeli warunki lokalne uniemożliwiają ustawienie tarana w odległości 5-15 m od rezerwoaru, to zaleca się w dłuż-