Własne ujęcie wody w postaci studni kojarzy się z niezależnością i darmowym źródłem zasilania dla zieleni w ogrodzie. Tymczasem rzeczywistość weryfikuje takie postrzeganie studni już w trakcie pierwszych upalnych tygodni lata. Po zainstalowaniu sekcji zraszaczy okazuje się bowiem często, że po kilkunastu minutach pracy ciśnienie gwałtownie spada, dysze zaczynają się zapowietrzać, a pompa wyłącza się awaryjnie z powodu braku wody. Taka właśnie niska wydajność studni jest jednym z najczęstszych problemów hydraulicznych w ogrodnictwie, na szczęście jednak nie oznacza od razu potrzeby rezygnacji z automatycznego systemu nawadniania czy też natychmiastowego wydawania majątku na odwiert nowej studni głębinowej. Inżynieria sanitarna oraz technika nawadniania dysponują bowiem sprawdzonymi metodami radzenia sobie z deficytem wody w warstwie wodonośnej. Dlaczego więc ujęcie wody bywa mało wydajne, jak precyzyjnie diagnozuje się ten problem i jakie konkretne rozwiązania techniczne można w takiej sytuacji zastosować – o tym w poniższym artykule.
Skąd bierze się za mała wydajność własnego ujęcia wody?
Podstawową kwestią jest tu odróżnienie chwilowego poboru wody przez system nawadniania od rzeczywistej wydajności eksploatacyjnej studni. Zraszacz rotacyjny potrzebuje przeciętnie między 400 a 1200 litrów wody na godzinę przy standardowym ciśnieniu roboczym na poziomie 2,5–3,5 bara. Sekcja złożona z zaledwie czterech takich zraszaczy wymaga więc stabilnego strumienia na poziomie 2,5–4 m3/h, tymczasem wiele studni wierconych w trudniejszych warunkach geologicznych czy też studni kręgowych osiąga bezpieczną wydajność rzędu 0,8–1,5 m3/h. Jeśli więc dojdzie do deficytu hydraulicznego, to w efekcie mamy do czynienia z zerwaniem słupa wody, suchoobiegiem pompy czy zapowietrzeniem rurociągów. Można tu mówić o dwojakiego rodzaju przyczynach takiego stanu rzeczy. Pierwszą grupę stanowią przyczyny geologiczne i hydrogeologiczne, a wśród nich słaba przepuszczalność warstwy wodonośnej, niska miąższość warstwy czy sezonowe wahania zwierciadła wód. Natomiast druga grupa przyczyn ma charakter techniczny i eksploatacyjny, co przejawia się jako zarastanie filtra, błędy konstrukcyjne studni czy niewłaściwy dobór pompy.
Jak ocenić wydajność studni?
Pierwszym etapem jest tu diagnostyka polegająca na przeprowadzeniu pomiaru zwierciadła i testu wydajności. Profesjonalny pomiar parametrów studni powinien być przeprowadzony zanim podejmiemy jakiekolwiek decyzje co do zakupu dodatkowych urządzeń. Najważniejszymi parametrami, które są tu poddawane ocenie , są lustro statyczne czyli poziom, na którym ustala się woda w studni, w czasie gdy pompa nie pracuje od kilku godzin, lustro dynamiczne, a więc poziom, do którego opada woda w trakcie ciągłego pompowania z określoną wydajnością, depresja czyli różnica między poziomem statycznym a dynamicznym, a także wydajność eksploatacyjna oznaczająca maksymalny pobór wody, przy którym lustro dynamiczne stabilizuje się powyżej pompy i nie dochodzi do zaciągania piasku.
Najprostszym krokiem diagnostycznym jest test wiadra. Aby go przeprowadzić, podłącza się pompę bezpośrednio do wolnego wylotu poprzez zawór kulowy oraz ustawia przepływ na poziomie np. 1,5 m3/h co oznacza napełnienie wiadra o pojemności 10 litrów w 24 sekundy. Należy mierzyć czas ciągłej pracy i jeśli po 40 do 60 minutach woda nadal płynie czysta i bez pęcherzy powietrza, to poznamy bezpieczny punkt pracy ujęcia. Jeśli pompa zaczyna ssać powietrze, należy zdławić zawór do 1,0 m3/h i powtórzyć próbę.
Jak wpłynąć na wydajność własnego ujęcia wody?
Wzorcowym rozwiązaniem jest zastosowanie zbiornika buforowego (retencyjnego). Jest to jedyne w pełni profesjonalne i bezkompromisowe rozwiązanie polegające na rozdzieleniu poboru wody na dwa niezależne obiegi za pomocą zbiornika buforowego, przy czym zasada działania tak utworzonego systemu opiera się na prostym bilansie czasowym. Otóż studnia napełnia zbiornik powoli przez wiele godzin małą pompą, a mocna pompa hydroforowa opróżnia go szybko podczas cyklu nawadniania.
W skład takiego systemu retencyjnego wchodzi zbiornik buforowy w postaci naziemnej lub podziemnej oraz automatyka napełniania, czyli sterowanie poziomem. Studnia nie może pracować w sposób niekontrolowany, a do zarządzania napełnianiem bufora stosuje się zawór mechaniczny pływakowy lub elektroniczne sondy poziomu cieczy - trzy sondy ze stali nierdzewnej pokazujące poziom minimalny i maksymalny, a także sonda odniesienia. Gdy woda opadnie poniżej poziomu minimum, przekaźnik załącza zasilanie pompy studziennej, a po osiągnięciu poziomu maksymalnego – odcina je. Jest to rozwiązanie całkowicie bezawaryjne, pozbawione elementów ruchomych.
Zbiornik buforowy zabezpiecza także przed suchobiegiem – zawiera on pływakowy wyłącznik bezpieczeństwa, odcinający zasilanie pompy nawadniającej, jeśli z jakiegoś powodu woda w buforze spadnie do zera, co chroni pompę ciśnieniową przed zatarciem dławicy mechanicznej. Zatem zalety bufora to zapewnienie bezpieczeństwa studni, zapewnienie zraszaczom optymalnego ciśnienia, ogrzanie wody, jak również możliwość akumulacji deszczówki.
Jakie rozwiązania hydrauliczne stosuje się dla zwiększenia wydajności studni?
Zdarza się również tak, że montaż zbiornika buforowego nie jest możliwy, chociażby ze względu na brak miejsca na działce czy brak możliwości finansowych. W takiej sytuacji trzeba dostosować system nawadniania do rzeczywistych możliwości studni, a to wymaga ingerencji w projekt instalacji hydraulicznej w ogrodzie. Jednym ze stosowanych tu rozwiązań jest strategia podziału sekcji, czyli zastosowanie większej ilości sekcji, z których każda wyposażona jest w mniejszą ilość zraszaczy. Taki podział obwodów powoduje, że każda uzyskana w ten sposób sekcja pobiera strumień rzędu 0,8–1,1 m3/h, a to z kolei mieści się w granicach napływu wody do studni. Takie rozwiązanie wymaga jednak zastosowania dodatkowych elektrozaworów w skrzynce rozdzielczej, a także wymiany sterownika nawadniania na model obsługujący większą liczbę sekcji, jak i ułożenia dodatkowych rur zasilających.
Kolejna możliwość to wymiana dysz na wielostrumieniowe rotacyjne, ponieważ te tradycyjne, statyczne dysze oznaczają potężny wydatek wody. Natomiast zamiana głowic na dysze z obracającymi się strumieniami powoduje kolosalną zmianę, w postaci spadku zapotrzebowania na wodę nawet o 70% w stosunku do tradycyjnych dysz statycznych. Ponad to, opad wody jest znacznie wolniejszy i delikatniejszy, dzięki czemu woda wsiąka w glebę zamiast spływać po powierzchni. Należy jednak pamiętać, że czas pracy sekcji musi zostać wydłużony, jednak chwilowy pobór wody jest na tyle mały, że słaba studnia bez problemu nadąża z filtracją.
W niektórych przypadkach dobrym rozwiązaniem może być zastosowanie linii kroplujących, tym bardziej, że takie nasadzenia, jak rabaty kwiatowe, żywopłoty z tui czy warzywniki nie powinny być podlewane zraszaczami. Zaleca się tutaj zastosowanie podziemnych bądź naziemnych linii kroplujących z kompensacją ciśnienia, dzięki którym możliwe jest nawadnianie roślin przy minimalnym wydatku wody.
Jakie są możliwe rozwiązania programowe dla zwiększenia wydajności studni?
Jednym z możliwych rozwiązań jest też zmiana harmonogramu pracy. Otóż współczesne sterowniki nawadniania posiadają zaawansowane funkcje, pozwalające uchronić słabą studnię przed wyczerpaniem bez konieczności kosztownej ingerencji w hydraulikę. Sterowniki natomiast mogą też mieć różne funkcje, jak przerwa między sekcjami, kiedy to po zakończeniu pracy sekcji 1 sterownik odczekuje zadany czas przed załączeniem sekcji 2. Dzięki temu warstwa wodonośna ma czas na odbudowę leja depresji i odtworzenie słupa wody przed kolejnym cyklem. Inna funkcja sterownika to cykl i wsiąkanie poprzez podział czasu pracy jednej sekcji na mikrorundy zamiast ciągłego podlewania. Zapobiega to długotrwałemu, ciągłemu obciążaniu ujęcia, a przy tym dodatkowo woda lepiej infiltruje grunt. I jeszcze jedna funkcja sterownika w postaci wydłużenie okna nocnego, czyli rozłożenie podlewania całego ogrodu na czas od 22:00 do 06:00 w cyklu ciągłej rotacji małych sekcji. Pozwala to na uniknięcie kumulacji poboru, jak i prowadzenia nawadniania przy najniższym parowaniu i braku poboru domowego.
Jakie są możliwe rozwiązania geotechniczne dla zwiększenia wydajności studni?
Jeśli studnia w przeszłości działała sprawnie, a jej wydajność spadła z upływem lat, to problemem nie jest zła geologia, ale procesy starzeniowe ujęcia. W takim przypadku warto zlecić rewizję studniarską. Możliwe są różne metody regeneracji zamulonej studni, a jedną z nich jest czyszczenie pneumatyczne za pomocą rury tłocznej ze sprężonym powietrzem o ciśnieniu 8-12 bar, powodującym gwałtowny wyrzut uderzeniowy. Kolejna metoda to płukanie hydrodynamiczne, czyli podanie pod wysokim ciśnieniem strumieni wody przez głowice rotacyjne, rozbijające osady żelaziste na szczelinach siatki filtracyjnej. Stosuje się także regenerację chemiczną studni poprzez wprowadzenie do ujęcia bezpiecznych kwasów organicznych, które mają zdolność do rozpuszczenia związków żelaza i manganu. I jeszcze jeden sposób regeneracji zamulonej studni – pogłębienie jej w wybranych warstwach poprzez wykonanie wewnątrz starej rury podwiercenia mniejszą średnicą do głębszej warstwy wodonośnej.
Trzeba jednak pamiętać, że jeśli inspekcja kamerą wykaże, że filtr jest trwale zniszczony lub warstwa wodonośna całkowicie wyschła z powodu obniżenia regionalnego wód gruntowych, to taka regeneracja nie przyniesie skutku i wówczas jedyną alternatywą będzie odwiert nowej studni w innym punkcie działki.
Podsumowując zatem, wdrożenie układu buforowego bądź też mądre przeprojektowanie hydrauliki zraszaczy pozwala w pełni zaspokoić potrzeby wodne nawet dużego ogrodu nawet przy korzystaniu z ujęcia o skromnym napływie rzędu kilkuset litrów na godzinę. Kluczem do sukcesu nie jest tu bowiem siła pompy, ale umiejętność akumulacji i zrównoważonego zarządzania zasobami wodnymi.