Ни для кого не секрет, что именно вода на планете Земля
advertisement
1 Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2013 Естественные науки (от 11 до 13 лет) Исследовательская работа ТЕМА: « КОЛОДЕЦ - КАК ИСТОЧНИК ВОДЫ» Выполнил: Резяпкин Алексей Сергеевич,11 лет учащийся 5 «А класса» Руководитель: Чучунова Оксана Николаевна учитель начальных классов МБОУ СОШ № 2 г.Ступино Московская обл. 2 Ступино 2013 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………………………… 3 ГЛАВА 1.История колодца на Руси……………………………………………………...…….4 ГЛАВА 2. Виды подземных вод. Выбор места для колодца на участке…………………….5 ГЛАВА 3. Эксплуатация колодца…………………………………………………..……..…...6 ГЛАВА 4. Описание нашего колодца на участке. Сравнение с общественными колодцами села……………………………...........................................................................................8 ГЛАВА 5. Эксперимент по теме исследования………………………………………..……..9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………….….10 ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………………………….……13 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………...17 3 Введение Ни для кого не секрет, что именно вода на планете Земля обязана возникновению и развитию всего живого. Вода это колыбель жизни и является бесценным «жидким золотом». Ни растения, ни животные, ни человек не смогут выжить без воды. Таким образом, вопрос водоснабжения для всех имеет важное значение, независимо, живешь ты в городе или в сельской местности. Актуальность работы: на участке загородного дома или дачного участка просто необходим источник воды: для автономного водоснабжения, для полива огорода, на хозяйственные нужды и т.д. Меня заинтересовал ряд вопросов: как же правильно вырыть колодец, на какой глубине может быть вода и каков срок службы колодца в целом? Цель исследования: изучить факторы, влияющие на уровень и качество воды выкопанного колодца Объект исследования: колодец на дачном участке в селе Кременье Ступинского района. Предмет исследования: влияние времени года и погодных условий на уровень воды в колодце. Гипотеза: уровень и качество воды в колодце напрямую зависит от сезона, от грамотно выкопанного колодца и правильной его эксплуатации. Задачи исследования 1. изучить литературу по теме исследования: когда появились первые колодцы и скважины, как люди искали воду раньше? 2. Узнать, какие существуют виды подземных вод? 3. Как правильно выбрать место для колодца и как его эксплуатировать? Методы исследования: изучение дополнительной литературы, диалог со специалистами, наблюдения, эксперименты. 4 Практическая значимость: Проведенное исследование даст мне возможность продлить срок службы своего колодца, оказывать помощь знакомым и друзьям, советуя, как правильно эксплуатировать и бережно относиться к источникам воды. Глава 1. История колодца на Руси Из дополнительной литературы я узнал, что первые колодезные кольца появились еще в Индии в 2600 году до н.э. Подобные кольца были еще во времена Древнего Китая и Древнего Рима. Образцом древней системы сбора воды из скважин и подземных каналов и поднятия ее на поверхность, является Китай. Первые сообщения о китайских скважинах для добычи воды и рассолов содержатся в работах философа Конфуция - около 600 лет до н.э. Глубина скважин достигала 500 метров! Древняя китайская живопись, гобелены, панно и вышивка на шёлке запечатлели технику бурения того времени. (приложение, рис.1) На Руси для получения воды для питья люди использовали водоемы с пресной водой. Но через какое-то время мест, расположенных около естественных источников воды, перестало хватать, и люди стали осваивать районы, где воду можно было добыть из-под земли. Прежде чем приступить к строительству нового поселения, необходимо было убедиться в наличии в этой местности воды. Поэтому копка колодцев играла важнейшую роль. Рытьё колодцев всегда начиналось с поиска воды при помощи лозы. День Фёдора Колодезника (21 июня) на Руси считался наиболее подходящим для того, чтобы найти воду и выкопать колодец. Места под рытьё колодцев тщательно выбирались. Не случайно в русском фольклоре на каждом шагу упоминается живая и мёртвая вода. С приходом православия на Русь рытьё колодцев обросло новыми традициями. Их обязательно освящали. В некоторые дни воду из колодцев брать не разрешалось, сами колодцы украшали иконами и вырезали кресты. (приложение, рис 2.) 5 Копка колодцев на Руси принесла за собой множество интересных обычаев и поверий. Например, мужчины бросали оружие в колодец после окончания своего пути воина, (рис.3) а странники оставляли около попавшегося на пути колодца свою вещь, чтобы благополучно добраться до следующего.(рис 4) Сами колодцы на Руси изготавливались исключительно из древесины. Идеальным материалом считался дуб, однако нередко использовалась и осина. Колодезные кольца пришли к нам в 19 веке, когда возросла потребность в их эксплуатации, именно тогда и строились первые подземные коммуникации. Но сначала стенки колодезных шахт были выложены из кирпича. Процесс их строений был очень долгим и сложным. Глава 2. Виды подземных вод. Выбор места для колодца на участке Из беседы с колодезниками я узнал, что метод, применяемый "лозоходцами", не имеет научного обоснования и считается шарлатанством. Дело в том, что вода не может существовать под землей в состоянии "точки". Она располагается в виде водоносных пластов, и имеет площадное распространение иногда до нескольких квадратных километров. Я понял, что вода есть везде, только на разной глубине. Определить более точную глубину колодца можно только с помощью буровой техники. А для бурения скважин существуют карты примерной глубины воды в скважине. (рис 5.) Из дополнительной литературы я узнал, что различают три основных вида подземных вод: верховодка, грунтовые и артезианские. (рис 6,7) Верховодка, как следует из ее названия, – самая ближняя к поверхности земли вода, располагающаяся на относительно небольшой глубине (3-5 м.). Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке колодца, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, достаточно очиститься от загрязнений. Запасы воды у 6 верховодки невелики, непостоянны и зависят от количества выпадающих осадков. Грунтовые – это подземные воды первого от поверхности, постоянно существующего водоносного горизонта (до 40 м). Как и верховодка, они относятся к безнапорным водам, то есть не имеют избыточного давления и, попав в шахту колодца, устанавливаются на том уровне, на котором находились в водоносном горизонте. При выходе такого пласта на поверхность земли возникают родники с их холодной, чистой и вкусной водой. Вот это то, что надо для колодцев. Артезианские воды (до 200 м) в отличие от верховодки и грунтовых относятся к напорным водам. Они располагаются обычно на сравнительно большой глубине, где оказываются как бы зажатыми, сдавленными между двумя водоупорными слоями. Поэтому при вскрытии такого пласта вода поднимается по скважине, свободно изливается на поверхность земли, а нередко даже в виде фонтана. Прежде чем приступать к копанию колодца, необходимо верно выбрать место и иметь информацию о том, какие соблюдать правила во время копки. Для этого существуют три правила: 1. Колодец не должен мешать проезду, тропинкам, строениям, огороду, соседям. 2. Под колодец выбирается самое высокое место по рельефу участка. Самое низкое на участке место лучше планировать для устройства отстойной ямы, септиков, т.п. Расстояние от источников загрязнения (мест содержания животных, мусорных свалок, выгребных ям) до будущего колодца должно быть не меньше 15 метров. 3. Преимущественно, колодец строится поближе к дому, т.к. подводка воды в дом должна быть на небольшом расстоянии. Лучше всего рыть колодец в конце лета или осенью, когда водный горизонт имеет низкий уровень. Весной, когда интенсивно тает снег, 7 разливаются реки, уровень грунтовых вод максимально высок. Поэтому, выкопанный колодец весной, уже в конце лета может быть сухим. На самом деле труд колодезников очень тяжелый физически. Температура воздуха в колодце на глубине больше 3 метров не более 10 градусов, высокая влажность, воздух в колодце не вентилируется. Главные достоинства этих людей - ответственность, выносливость, профессионализм. Самое сложное в строительстве колодца - это его накопительная часть: работа на глубине по пояс в ледяной воде с нехваткой кислорода, сапоги засасывает, грунт от лопаты отрывается с трудом, до нитки промокшие, постоянно нарастающий темп, чтобы кольца не зажало – всё это нужно сделать, не останавливаясь за 5–12 часов. Тип почвенного грунта тоже везде разный. Легче рыть при обладании песчаного грунта, сложнее, где суглинок, а то и камни разных размеров встречаются во время копки колодца. Глава 3. Эксплуатация колодца Самая удачная глубина колодца 10-20 метров, глубже – это каторжный труд для колодезников. В водоносном горизонте устанавливают от 1 до 2 колец, т.е. высота водяного столба на дне колодца должна быть 1-2 метра. Но не всегда высота такова. Из дополнительной литературы я узнал, что в песчанном грунте бывает до 1 метра, а в глинистом до 2 м и заполнение водой в глиняном грунте идет быстрее, чем в песчанном. Зато песок самый лучший природный фильтр для воды. Шахта колодца чаще всего выкладывается из железобетонных колец.(рис.8) Кольца должны быть очень хорошего качества, рассчитанные для колодцев. Некачественные кольца через несколько лет могут развалиться и колодец сразу придет в негодность. Швы между кольцами заделываются цементным раствором, а лучше использовать кольца с «замком». "Замок" это не устройство, а тип соединения колец. У кольца с одной стороны выступ, а с другой - углубление, и при монтаже кольца как бы вставляются 8 одно в другое. Такое соединение предохраняет шахту от различных смещений и не надо цементировать швы. (рис 9) На поверхности земли делается глиняный замок для предохранения от просачивания в шахту грунтовых вод. Для этого снимается верхний слой грунта до 1 метра в глубину, 1 метр в сторону от кольца и утрамбовывается глиной. Через 2-3 года после выкапывания колодца (надо, чтобы грунт как следует осел) сверху глиняного замка делается отмостка (бетонирование) под наклоном. Раз в полгода необходимо осматривать шахту колодца на предмет попадания посторонних предметов. Желательно регулярно надо проводить санобработку. Делается она следующим образом: готовится раствор (ведро воды плюс чайная ложка марганца), выливается в полный колодец, оставляется на полчаса. Затем воду можно откачивать. Первую чистку колодца нужно обязательно делать после того, как колодец сформируется. Вторая и последующие чистки – по необходимости. Первый признак того, что колодец нужно чистить, это изменение качества воды – мутная или с неприятным запахом. Большую роль играет надколодезный домик, (рис 10) который предотвращает попадание в шахту колодца посторонних предметов, атмосферных осадков и т.п. Надколодезный домик имеет деревянный ворот с ручкой. К вороту крепится трос или цепь, на которые закрепляется ведро. Подъем колодезной воды испокон веков осуществлялся с помощью ворота с ведром на прочной цепи. (рис 11) Однако в наше время предпочитают использовать насосное оборудование. Колодец важно правильно эксплуатировать. От правильной эксплуатации колодца зависит и срок его службы в целом. Из дополнительной литературы я узнал, что срок службы колодца составляет 50 лет, но есть такие колодцы, которым уже исполнилось и 100 лет. Глава 4. Описание нашего колодца на участке. Сравнение с общественными колодцами села (рис 12) 9 Из таблицы (рис 13) хорошо видно, что тип грунта в нашем селе песчаный. Бригады колодезников любят приезжать в нашу округу: и копать не сложно и глубина выкопанных колодцев колеблется в среднем от 8 до 18 метров. Диаметр колец нашего колодца на 20 см больше диаметра колец сельских колодцев, а значит, при одинаковой высоте водяного столба (от дна колодца до верхнего уровня воды) общее количество воды в нашем колодце будет больше. Глубина у каждого разная: 9м; 10м и 7м. Весной мы начинаем заполнять водой из нашего колодца (он снабжен насосом) все бочки для будущего полива огорода. Я засекал, чтобы вода вернулась на свой уровень, необходимо выждать в среднем 2 часа. Конечно, это время может меняться. Особенно в жаркое лето – воды бывает мало, и ждать приходиться до 5-6 часов. В общественных колодцах забор воды происходит ведром, крутя ворот. Бывали случаи, что от большого спроса воды тоже становилось ее мало. Местные жители (у которых нет собственных колодцев) пользуются общественными колодцами в удобное для себя время, чаще всего рано утром. Засечь, когда произойдет заполнение водой до нормы – нереально. Расстояние от реки до колодцев тоже разное: 150м; 100м и 180м. А вот температура воды в колодцах в любое время года всегда одинакова: + 4 градуса (замерял зимой и летом). Возраст колодцев: нашему – около 30 лет; колодцу № 1 – около 50 лет; колодцу № 2 – свыше 55 лет (со слов моего дедушки, который является старостой села и он ответственное лицо за правильную эксплуатацию и ремонт сельских колодцев). Изначально стволы общественных колодцев были выложены из осиновых венцов и деревянные колодцы прослужили около 20 лет, затем вода стала горчить. Тогда внутри этих стволов выложили железобетонные кольца, и колодцы до сих пор еще служат, лишь менялись надколодезные домики, вороты, цепи и ведра. Эту информацию я узнал также от деда и от сельских сторожил. Теперь рассмотрим схему. (рис14) На схеме (вид сверху) мы наблюдаем приблизительные расстояния между колодцами и от реки Оки до них. На схеме (вид с боку) хорошо видно, что 10 наше село расположено на возвышенности. Кстати, дедушка рассказывал, что в 1970 году во время разлива реки ее вода доходила до домов. Жители использовали лодки с веслами, чтобы доплыть до автобусной остановки, к магазину или соседям. Высота этого холма где-то 22 метра (со слов дедушки). Глубина наших колодцев намного меньше, поэтому уровень воды реки никак не может влиять на уровни воды в колодцах. Значит, водоносные горизонты грунтовых вод располагаются так, как распорядилась этим сама природа. В нашем случае мы наблюдаем, что глубина колодцев различна, независимо от уровня воды в реке, значит, так располагаются пласты грунтовых вод в местах, где были выкопаны данные колодцы. Кстати, у наших соседей глубина колодцев 18 и 19 метров, а расстояния между нашим колодцем и соседскими не превышает 40 метров. Глава 5. Эксперимент по теме исследования Мой эксперимент заключается в следующем: в разное время года я замерял в 3-х колодцах высоту водяного столба. Напоминаю, что высота водяного столба – это расстояние от дня колодца до верхнего уровня воды. Таким образом, удалось пронаблюдать, как время года со своими погодными явлениями повлияло на наличие воды в колодцах. Для этого я использовал льняную веревку длиной 12 метров, небольшой груз и рулетку. Груз крепко привязывал к веревке и медленно её опускал в шахту колодца. Фиксировал касание груза о дно колодца. При этом веревка должна находиться в натянутом состоянии, чтобы замер был правильным. Кстати, веревку лучше использовать льняную, так как на ней лучше видно сырую часть. Эту часть веревки я измерял рулеткой и записывал данные. Таким же образом были проделаны эксперименты и в другие месяцы. Свои эксперименты я начал проводить весной 2012 г. и закончил в январе 2013 г. (рис 15) Так же были проделаны эксперименты и в другие месяцы. Результаты замеров мы видим в таблице. (рис 16.) По результатам данной таблицы я 11 составил график зависимости высоты водяного столба каждого колодца в разные месяцы (рис 17): Вывод по эксперименту: на графике хорошо видно, что весной уровень воды в колодцах высок из-за таяния снега. С наступлением лета уровень уменьшался, во время жарких дней достигал своего минимума. Осенью в этом году выпало немало осадков, и уровень снова стал расти, а ближе к зиме пошел на спад. Каждый год эти линии могут меняться, но все равно максимальное значение высоты уровня воды будет весной, а минимальное летом и зимой. Заключение Таким образом, моя гипотеза о том, что уровень и качество воды в колодце напрямую зависят от сезона, грамотно выкопанного колодца и правильной его эксплуатации, подтвердилась. Вода есть везде, только на разной глубине. Глубина колодца зависит от глубины расположения водоносного горизонта. Для колодцев используют грунтовые подземные воды. Уровень воды (согласно данным нашего эксперимента) действительно в разное время года различный. Своего максимального уровня он достигает весной (а именно в апреле месяце), а минимального – летом и зимой. Этой осенью за счет немалого выпадения дождей уровень воды в колодце был достаточно высок. Таким образом, перед тем, как начать копать колодец необходимо правильно выбрать место, соблюдая все правила. Лучше копать колодец осенью или зимой, когда водный горизонт имеет низкий уровень. Легче рыть колодец в песчаном грунте. Шахта колодца выкладывается из качественных железобетонных колец. Чем больше диаметр колец, тем больше общее количество воды в колодце. Сверху колодец должен иметь надколодезный домик. Колодец нужно всегда держать закрытым, воду брать одним специальным ведром, прикрепленным к тросу или цепи, ставить на 12 специальную скамеечку, но никак не на землю. В земле содержатся различные микроорганизмы, химические элементы, органические вещества и даже небольшого их количества, занесенные в колодец с ведром, достаточно, чтобы получить полный "букет" загрязнений. Эксплуатировать колодец надо грамотно и тогда он прослужит долго. 13 ПРИЛОЖЕНИЕ Рис 1. Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Карта Подмосковья 14 Рис 6 Рис 7 По д зем ные во д ы. 1 – во до но с ны й го р изо н т м еж п л ас то в ы х ар те з иа нс к и х ( на по р н ых) во д; 2 – во до но с н ый го р изо н т гр ун то вы х во д; 3 – го р изо н т по ч ве н ны х во д; 4 – зо на по по л не н и я по ч ве н ны х во д; 5 , 6 , 7 – ко ло д ц ы, п ит аю щ иес я из р аз ны х во д я ны х с ло ё в; 8 – к л юч ; 9 – зо н а по по л не н и я м еж п ла с то в ы х во д 1 0 – во до не пр о н и цаем ые с ло и. Рис.8 Рис 9 Рис. 10 Рис.11 Рис. 12 15 Заполнение Средняя Наименование Диаметр колодца водой Тип Глубина высота колодца ж/б после полной почвы колодца водяного (его возраст) колец откачки (в столба среднем) Наш колодец песок 1,2 м 9м 0,5 м 2 часа (30 л.) Общ. колодец в зависимости песок 1м 10 м 1,1 м № 1 (50 л.) от спроса Общ. колодец в зависимости песок 1м 7м 1,5 м № 2 (55 л.) от спроса Рис 13 Рис.14 Расстояние от р.Оки до колодца (приблизит.) Темпера тура воды 150 м +4 градуса 100 м +4 градуса +4 градуса 180 м 16 Эксперимент 30.04.12. Рис 15 Высота водяного столба Наименование весна колодцев лето осень зима 30.04. 26.05. 02.07. 18.08. 29.09. 27.10. 08.12. 05.01. Наш колодец 94 см 67 см 63 см 54 см 69 см 74 см 71 см 60 см Колодец № 1 165 см 159 см 148 см 143 см 158 см 163 см 159 см 151 см Колодец № 2 183 см 178 см 170 см 165 см 171 см 180 см 174 см 169 см Рис 16 Рис 17 17 Список литературы: Большая Советская энциклопедия Источники в интернете: http://www.magic-well.ru/st-13.html http://kopalschik.ru/kolodec_na_rusi Фотографии с сайта: http://www.magic-well.ru/images/kartina-6.png http://www.magic-well.ru/images/kartina-1.png http://www.magic-well.ru/images/kartina-3.png
