Zařízení habešské studny svépomocí: jak udělat vrt-jehlu na pozemku

Připojit malý venkovský statek k centrálnímu vodovodu je velmi často nemožné kvůli vzdálenosti průchodu vodovodního řadu. Kopat studnu nebo vrtat vrt je někdy nad finanční možnosti a pro vybudování autonomního systému je potřeba vlastní zdroj vody.

V podobných případech lze vybudovat habešskou studnu svépomocí – technologie organizace takového zdroje odběru vody je dostatečně jednoduchá. Souhlasíte, před zahájením realizace záměru je nutné pochopit konstrukci a princip fungování systému.

Poradíme vám, jak naplánovat habešskou studnu, jaké vybavení bude potřeba a jak si samostatně udělat vrt-jehlu. Zvláštní pozornost je třeba věnovat typu půdy na pozemku.

Principy fungování habešské studny

Habešská studna je zjednodušená varianta vrtu, umožňující získávat vodu z první nebo druhé zvodněné vrstvy ležící nahoře. Její konstrukce je velmi jednoduchá. Představuje sloup vzájemně spojených ocelových trubek pro plynovod a vodovod s primitivním filtrem a kovovým hrotem dole.

Tenké těleso vrtu svým vzhledem připomíná nejstarší nástroj pro šití. Odtud druhý název: vrt jehla.

Kvalitně vybudovaná habešská studna zajistí zásobování vodou přilehlého pozemku stejně dobře jako šachtová studna a nezaostane za ní v trvanlivosti.

Klasická metoda ponoření habešské studny do země se provádí prostým zatloukáním – nejjednodušším způsobem, aktivně používaným mezi kutily. Zatlouká se, dokud spodní trubka s hrotem neotevře vodonosnou vrstvu.

Někdy se sloup částečně zahlubuje pomocí šnekového vrtání, ale pronájem ruční nebo mechanické vrtné soupravy výrazně zvyšuje rozpočet prací.

Habešský vrt byl vynalezen a vyzkoušen v praxi během války mezi koloniální Anglií a Etiopií v letech 1867-68. Konstrukce navržená americkým inženýrem Nortonem neúnavně zásobovala anglická vojska vodou během jejich přesunů po poušti.

Zařízení pro získávání životadárné tekutiny z podzemních vrstev půdy bylo rychle instalováno, demontováno a znovu použito na další zastávce.

Takové priority jako mobilita, nízká cena a jednoduchost stavby byly náležitě oceněny vojáky a přitahovaly cestovatele a badatele.

Výhody zřízení studny-jehly svépomocí spočívají v jednoduchosti a minimální době výstavby, snadné demontáži a nízké ceně (+).

V Rusku se s pozoruhodným vynálezem seznámili rok po skončení anglického tažení. Zařízení pro čerpání vody z malé hloubky popsal K. I. Masljannikov v knize věnované tehdy používaným účinným vrtacím soupravám.

Z pěti habešských studní zřízených v oblasti Carského Sela se dvě ukázaly být zcela vhodné pro získávání sladké vody. Tři nedosáhly vodonosné vrstvy kvůli vápencům, které leží blízko denního povrchu.

Úspěšné habešské studny vydávaly za minutu kbelík vody. Zpočátku tekla kalná břečka, která se po půlhodinovém pročerpávání stala dostatečně průzračnou a čistou.

Studnou-jehlou se otevírají pouze první vodonosné vrstvy od zemského povrchu, takže získanou vodu nelze použít k pití. Je vhodná pro zalévání, úklid pozemku a podobné hospodářské potřeby.

Při zájmu a výrazné vydatnosti díla lze pro čištění vody nainstalovat systém hrubých a jemných filtrů, které zachycují mechanické nečistoty a chemické příměsi.

Značnou nevýhodou habešské studny je malá hloubka odběru vody, související s použitím povrchových čerpadel, je to však nejpohodlnější zdroj pro dočasné použití.

Konstrukční specifika vrtu-jehly

Habešská vrtací souprava vyvinutá před půldruhým stoletím v průběhu let nedoznala zásadních konstrukčních změn. Na nějakou dobu byla dokonce nezaslouženě zapomenuta. Přesto tempem a jednoduchostí výstavby, stejně jako cenou zařízení, předčí rozšířené tradiční studny.

V konstrukci habešské studny se rozlišují dvě hlavní součásti:

• Vrtací zařízení, zahrnující hrot pro řezání zeminy a dřík, který se prodlužuje během pronikání do země. Dřík zároveň slouží jako kanál pro zvedání vody z hloubky. Proto je sestaven z úseků trubky, nikoli z ocelového kruhu nebo tyče.
• Beranidlo, tvořené kovovým stativem a těžkou beranidlovou hlavou (babou), která slouží jako kladivo. Na vrcholu stativu jsou dva kladky, s lany protaženými přes ně, ke kterým je hlava přivázána.

Při napínání lan se beran (baba) zvedá k vrcholu zařízení. Při uvolnění rychle padá na pevně upevněnou podložku na zaráženém úseku dříku. Podložka plní funkci kovadliny, díky které dřík postupně proniká do země.

Hlavní část habešské studny je hrot z trubky o vnitřním průměru 1 1/4, 1 1/2 a 2 palce a sestává z příslušně perforované plynové trubky podobné filtru a opatřené na konci kopijovitým zesílením (+)

Podložka představuje jakousi svorku, sestávající ze dvou symetrických částí. Plocha podložky, která je v kontaktu s beranem, je o něco větší než plocha dna padajícího "kladiva".

Poté, co se zarážený úsek dříku téměř zcela ponoří do země, se podložka sundá. K zahloubenému úseku trubky se přišroubuje další, na kterém se opět upevní svorka-kovadlina.

Při pádu beran udeří na spodní svorku a zahlubuje trubku. Jak se studna zahlubuje, podložka a svorka s kladkami se posouvají nahoru po trubce.

Činnosti pro zahlubování vrtacího zařízení se opakují, dokud spodní část jehlové studny, budované svépomocí, nedosáhne vodonosné vrstvy. Vodonosnou vrstvu je třeba nejen otevřít, ale projet ji minimálně o metr.

Podle pravidel by se měla vrstva protnout na 2/3 její mocnosti, ale samostatný vrták jistě nezná skutečné rozměry vodonosné vrstvy. Těžko o nich soudit bez hydrogeologického průzkumu.

Pro získání vody na konkrétním místě se postaví stativ, našroubuje se hrot na plynovou trubku, na kterou se nasadí beran, a beranem se trubka zatloukne do země (+).

Výskyt vody ve výkopu je třeba pravidelně sledovat. Profesionální vrtáci mají pro měření hladiny vody ve výkopu jednoduché zařízení, které dokonale určuje hloubku vodonosné vrstvy při její hloubce do 15 m.

Je to dutý kovový válec, nazývaný klapka. Zařízení připomíná obrácenou tenkou sklenici připevněnou smyčkou k svinovacímu metru.

Pracovní část klapky – dutý válec nebo kužel, který při kontaktu s hladinou vody vydá charakteristický klapot: podobné zařízení si lze vyrobit vlastníma rukama.

Když se okraj klapky dotkne hladiny vody, ozve se klapot, který signalizuje dosažení hledané vody ve vrtu. Podobné kontrolní zařízení lze vyrobit vlastnoručně přivázáním velké matice k šňůrce tak, aby se mohla ploše dotýkat hladiny vody.

Místo matice by bylo vhodné najít nepříliš lehký plastový nebo kovový kužel, otevřený z jedné nebo obou stran.

Existuje ještě jeden důmyslný prostředek sloužící jako kontrolní přístroj. Lze banálně monitorovat výskyt vody v habešské studni spouštěním obyčejné polymerové trubky do vrtu. Kontakt s hladinou spodní vody signalizuje charakteristický klapot.

Technologie výroby trubkového tělesa

Habešské studny se průmyslově nevyrábějí. Výrobu zařízení si objednávají v dílně nebo ji dělají vlastníma rukama.

Pro usnadnění pronikání do země je spodní konec první tyče opatřen kopijovitým hrotem, jeho průměr v širší části je o 3–5 cm větší než průměr hlavní trubky, délka je asi 10–15 cm.

K vytvoření jehlové studny bude potřeba:

1. Silnostěnné trubky VGP, v jejichž označení je uvedeno „zesílené“. Optimální vnější průměr trubek je od 25 do 40 mm. Je třeba mít na paměti, že čím silnější je vrt, tím obtížnější je jeho zarážení do země, ale na výtěžnost studny tloušťka trubky nijak neovlivní.
2. Ocelový hrot, vysoustružený na soustruhu. Délka dílu je 10–12 cm, průměr o 1–2 cm větší než průměr trubky, aby tření zeminy o vrt nezpomalovalo proces zarážení. Hrot může být kuželový nebo jehlanovitý, ale ne svařený z klínovitých odřezků trubky.
3. Ocelová síťka s hustým galonovým splétáním, potřebná pro vytvoření dodatečného filtru. Zabraňuje pronikání jemného písku a dokonce i jílového kalu.

Pro výrobu vrtu je lepší zakoupit bezešvé trubky, které při zarážení rozhodně neprasknou. Trubku je třeba nařezat na úseky přibližně 1,2–1,5 m. Vrtací technice se jim říká tyče.

Uvedené rozměry jsou doporučeny na základě maximálního pohodlí při práci. Konkrétní délka segmentů v uvedeném intervalu závisí na předpokládané hloubce výkopu. Je žádoucí, aby jeden z nich byl 1 m pro konečné zahloubení do vodonosné vrstvy.

Zpětný ventil ve formě kuličky nebo talířku zabraňuje odtoku vody čerpané čerpadlem zpět do vrtu jehly po zastavení elektromechanického nebo ručního čerpadla.

Prodloužení kmene se provádí postupně podle hloubky nářadí, provádí se postupným našroubováním segmentů trubky VGP.

Pro provedení spojů na okrajích segmentů se nařeže 7 závitů instalatérského závitu a použijí se ocelové spojky. Spoje se provádějí těsně, do závitu se vkládá instalatérská koudel.

Zcela vyrobit a nainstalovat habešskou studnu není složité vlastníma rukama, ale pokud se plánuje dočasné použití, je rozumnější si beranidlo pronajmout.

K prvnímu segmentu budoucí kolony se přivaří hrot a vybaví se primitivním filtrem – to je část pro příjem vody. V počátečním segmentu trubky se vyvrtají otvory Ø 8–10 mm tak, aby prvky uvedené perforace byly uspořádány v jakémsi šachovnicovém vzoru.

Mezi pomyslnými horizontálními řadami otvorů by mělo být přibližně 5 cm: nedoporučuje se je dělat blíže, aby nedošlo k oslabení trubky.

Vrtání otvorů začíná asi 15 cm od spodního okraje s podobným cílem zachování pevnostních vlastností. V místě spojení prvního článku kolony s následující tyčí se instaluje zpětný ventil čerpacího systému.

Nejčastěji se jedná o kuličku, která propouští vodu pouze směrem k čerpadlu.

Zdokonalení filtračního prvku

Popsaný filtr ochrání před vniknutím štěrku a drobného oblázku, ale nezbaví se jemnějších příměsí. Proto potřebuje modernizaci. Aby se perforovaný úsek trubky proměnil ve filtr s vyšším stupněm ochrany, je nutné jej upravit.

Postup:

1. Na povrch trubky se navíjejí závity z nerezového drátu. Jsou potřeba pro zvětšení plochy filtračního prvku. Vzdálenost mezi závity je 3–5 mm.
2. Získaný polotovar se pevně obalí kusem nerezové síťoviny, která se připájí ke stěnám trubky. Používá se výhradně cínová pájka, protože použití slitiny s olovem negativně ovlivní kvalitativní vlastnosti vody.

Existuje názor, že pro větší důležitost by se modernizovaný filtr měl zvenku obmotat nerezovým drátem. Dovolíme si pochybovat o spolehlivosti takového zpevnění. Domníváme se, že při ponoření do země se vnější závity domácího filtru nevyhnutelně uvolní, zvětší tření a výrazně ztíží zarážení.

V vrtných filtrech se používá síťovina galonové vazby P52, která umožňuje odfiltrovat jemné a prachové písky, čímž chrání vrt před zanášením.

Úprava filtru je dobrá věc, která přispívá nejen k optimalizaci kvality vody, ale také zabraňuje zanášení jehlové studny.

Pravda, při vší jednoduchosti zařízení je vyžadováno přesné dodržování pravidel:

• Pro síťový filtr se nehodí síťovina z mosazi nebo jiných neželezných kovů. Ve spojení s ocelí při pevném pájení vytvoří galvanický článek, který je rychle a bez překážek rozleptáván korozí.
• Průměr perforované trubky spolu s přídavným filtrem nesmí být roven maximálnímu průměru hrotu nebo jej překračovat. Jinak se důležité filtrační doplňky při zarážení do země oddělí od trubky.
• Pro stavbu vrtné kolony a prvního článku, který je vodní přijímací částí vrtu, se nehodí křehké litinové trubky.

Také se nevyplatí šetřit na spojkách nákupem podomácku vyrobených výrobků s nekvalitním řezáním závitů. Pokud se při zarážení spoje rozejdou, bude nutné jehlu demontovat a vrt provést znovu.

Podmínky pro vybudování habešského vrtu

Pro zřízení habešské studny nestačí jen vřelá touha majitele pozemku, podložená znalostí konstrukce zařízení pro odběr vody. Před zahájením prací je nutné zjistit, zda geologické podmínky vyhovují pro stavbu jehlové studny.

Půdy ležící v zemi se liší fyzikálně-mechanickými vlastnostmi: hustotou, strukturou, parametry tvrdosti atd. Vrtaři mají klasifikaci podle tzv. „vrtatelnosti“ hornin.

Pro průchod pískovcem a pískem se například používá jiný typ nástroje a způsob vrtání. Skalní pískovec se vrtá kolonovou trubkou s tvrdokovovou korunkou, zatímco vodonosné písky se vytahují úderně-lanovou metodou pomocí žlábku.

Instalace habešské studny nemůže být provedena při blízkém výskytu vápence (1), pískovce (2) u povrchu. Optimálními půdami pro práci jsou jílovité nánosy (3) a písky (4).

Podle souhrnu fyzikálně-mechanických vlastností spolu s vrtatelností se horniny orientačně dělí na:

• Tvrdé nebo skalní. Jsou schopny se štěpit, drtit a postupně se rozpadají při vrtání vysokou rychlostí a tlakem. Tvrdé horniny jsou v horní části usazenin zastoupeny vápenci, pískovci, slíny, dolomity atd.
• Plastické. Snadno nebo relativně snadno se poddávají řezání nožem a vrtacím nástrojem, včetně hrotu habešské studny. K plastickým zástupcům patří jíly, hlíny a písčité hlíny s vysokým číslem plasticity.
• Sypké. Nedrží tvar, protože se skládají z nepropojených částic. Při nasycení vodou některé prachovité druhy mohou „plavat“. Ke sypkému druhu patří písky všech kategorií podle zrnitosti, štěrkovito-oblázkové, štěrkodrvové a podobné nánosy.

Domácí kutilové, kteří se chtějí pustit do zřízení habešské studny, nemají k dispozici vrtací nástroj pro prostup všech uvedených typů půd. Samostatní vrtaři budou schopni proniknout pouze do plastických a sypkých kategorií. Rozdrtit tvrdou horninu hrotem habešské studny není možné.

Pro zřízení a normální provoz habešské studny jsou ideální usazené nánosy: štěrk, drť, oblázky s výplní, písky, písčité hlíny, hlíny (+).

Nepokoušejte se rozbít velký balvan: je lepší se trochu posunout a tam znovu začít s hloubením. Tím spíše, že demontáž zařízení pro odběr vody je několikanásobně rychlejší než instalace.

Kromě omezení vrtatelnosti ovlivňuje možnost vybudování jehlové studny výška hladiny vody. Věc se má tak, že její vytěžení z úzkoprofilového vrtu lze svěřit pouze povrchovému čerpadlovému zařízení. Většina značek povrchových čerpadel je schopna zvednout vodu z hloubky nejvýše 8 m.

Pro odčerpávání vody z jehlové studny se používá povrchové čerpadlové zařízení, které čerpá vodu z hloubky v průměru 8–10 m

I když je v technickém listu uvedena sací hloubka kolem 10 m, nelze zapomínat na standardní tlakové ztráty ve vrtu a na to, že čerpadlo obvykle dopravuje vodu i po vodorovném úseku.

Každých 10 metrů vodorovného přesunu ubírá ze sací hloubky 1 metr. Navíc se povrchová čerpadla důrazně doporučuje umisťovat do uzavřených prostor, které jsou často vzdálené od místa odběru vody.

Pokud kromě habešské studny není naprosto žádné východisko a hloubka výskytu vody v okolních studnách je zaznamenávána na 12–15 metrů od povrchu země, pak byste si pro zdvihání vody měli opatřit erlift nebo ruční čerpadlo schopné čerpat vodu z uvedené hloubky.

Pro odčerpávání vody z hloubky více než 15–20 m lze použít erlift, který kromě dopravy vody výhodně provádí její okysličení.

Užitečné informace o tom, jak najít na pozemku vodu pro studnu a posoudit umístění vodonosných vrstev, jsou uvedeny v tomto článku.

Alternativní možnost přizpůsobení vodárenské jehly nevhodné úrovni spodní vody spočívá ve vytvoření sběrné jímky. Před zaražením kolony do země se vykope průzkumná jáma hluboká asi metr, široká tak, aby se v ní dalo pohodlně pracovat s lopatou. Zarážení tyčí pak začíná ode dna jámy. Čerpadlo se v takových situacích umísťuje do sběrné jímky.

Pokud se spodní voda na pozemku nachází hlouběji, než je maximální sací hloubka čerpadla, vybuduje se sběrná jímka a v ní se umístí čerpadlové zařízení.

Sám sobě hydrogeologem: hodnocení půdy

Ať je proces zarážení jehlové studny jakkoli jednoduchý, důkladná příprava prací je přesto nezbytná. Nestačí se zásobit tyčemi a startovacím článkem s filtrem, najmout si nebo vyrobit vlastní beranidlo. Jsou zapotřebí informace o geologické a hydrogeologické situaci v oblasti budování habešské studny.

Kde a jak je získat? Informaci o hladině podzemní vody doslova načerpáme ze sousedovy studny nebo z vrtu.

Změříme sami pomocí 'chlopušky' nebo se zeptáme majitele zdroje, z jaké hloubky čerpá vodu. Zároveň se dozvíme, jakou zeminu vytahovali z čelby, když vrtali nebo kopali výkop.

Beranidlo a tubus pro vrt jehly nevyrábí průmysl, sestavu se vším příslušenstvím lze koupit hotovou nebo objednat výrobu.

V rovinatých oblastech vrstvy hornin leží téměř horizontálně s nepatrným prohnutím nebo mírným sklonem. Hladina podzemní vody se nachází přibližně ve stejné absolutní nadmořské výšce. Rozdíl v hloubce stávající a plánované studny může být dán pouze rozdíly terénu.

Nezapomínejme, že habešským vrtem se otevírá mělká podzemní voda (verchovodka) nebo následující vodonosná vrstva, překrytá jílem nebo hlínou, ale ne skalním nepropustným podložím. Tzn. hladina vody v díle bude jednoznačně nestabilní – závislá na množství atmosférických srážek.

V období tání sněhu a v deštivém období bude hladina podzemní vody výše než v suchém období. U majitele stávajícího odběrného místa je třeba zjistit, jaké jsou maximální a minimální výkyvy hladiny vody, aby v suchém létě habešský vrt nezůstal prázdný.

Pokud jsou stěny dílu tvořeny stabilními, neopadávajícími zeminami, lze vrt částečně projít pomocí ruční vrtné soupravy se šnekovým nástrojem.

Otázka těžených hornin není vůbec zbytečná. Například v Leningradské oblasti se voda získává z hrubých písků s významným množstvím masivních balvanů.

Nejednou kvůli nemožnosti rozdrtit a vytáhnout obrovský kámen vrtací četa posune odběrný vrt. Obdobně je třeba postupovat, pokud jsou v regionu stavby habešské studny podobné zeminy.

Je zbytečné provádět zarážení při vysokém uložení masivů skalních a poloskalních hornin. Pokud na sousedním pozemku získávají podzemní vodu, která se vyskytuje v rozpukaných dolomitech, pískovcích, vápencích, pak se s myšlenkou zřízení vrtu-jehly budete muset bez milosti rozloučit.

Podrobné informace o provádění geologických průzkumů jsou uvedeny v článku – Kde a kdy je nejlepší vrtat studnu na pozemku: obecná pravidla + rady zkušených vrtných odborníků

Pro ty, kdo se rozhodli udělat habešskou studnu s pracovní jámou, jsou nezbytné informace o struktuře a stavu vrstev zeminy ležících v hloubce šachty. Pokud je profil tvořen písčitými hlínami, hlínami nebo jejich střídajícími se vrstvami, není nutné stěny pracovní jámy zpevňovat.

Volné, nestabilní stěny výkopu je třeba zpevnit, aby ústí jehlové studny a čerpací zařízení nebyly zasypány nesoudržnými zeminami

Pokud se výkop provádí v píscích, je třeba stěny zpevnit prkennými deskami nebo betonem. Písečné stěny jsou nestabilní, mohou se zřítit a zasypat odběrné místo vody spolu s čerpacím zařízením.

Dotazy na horní vrstvy půdy jsou potřebné i pro ty, kdo plánují projít horní část výkopu šnekem. Šnekové vrtání výrazně urychlí proces, ale nemusí přinést plánovaný výsledek. K práci se používá jednoduché zařízení – koupený nebo doma vyrobený vrták.

Při propadajících se písečných stěnách bude nutná instalace pažnice, díky čemuž se sníží ekonomické výhody habešské studny.

Závěry a užitečné video k tématu

Rozbor kladů a záporů habešské studny ve srovnání s běžnou studnou:

Video o prohloubení šnekem s následným zaražením habešské studny:

O zbytečnosti hledání vody lidovou metodou pomocí virgulí:

Instalace a provoz habešské studny je nejjednodušší a nejlevnější metoda získávání vody z horních zvodněných vrstev. Pro zřízení vodárenského výkopu není potřeba žádná technika, všechny pracovní etapy lze snadno provést vlastníma rukama.

Vynaložené úsilí a nepatrné prostředky se rychle vrátí, habešská studna vydrží stejně dlouho jako tradiční zdroje vody. Důležité je nadchnout se a zrealizovat nápad, vyzbrojeni informacemi, které jsme vám předložili.

Máte praktické zkušenosti s budováním jehlové studny na pozemku? Prosím, podělte se o nasbírané znalosti nebo pokládejte dotazy k tématu v komentářích níže.