A až Zet RNDr. Petr Čížek - vrty, studny, hydrogeologie

Hloubka a konstrukce vrtů

Co je lepší, studna, nebo vrt ... ?

Jaká má být hloubka vrtu, nebo studny ... ?

Jaká má být konstrukce vrtané studny ... ?

Jaký nejmenší průměr vrtané studny odpovídá závazné normě ... ?

Lze zřizovat studny neodpovídající závazné technické normě ... ?

Lze zřizovat vrtané studny o menším průměru než ukládá norma ...?

Chcete se nás na něco zeptat ?


Co je lepší, studna, nebo vrt ... ?

Záleží na hloubce hladiny podzemní vody a na tom, jestli není mělká podzemní voda příliš znečištěná. Studna je vodojem zapuštěný do zvodnělé horniny.  Dokáže pokrýt i velké nárazové odběry a dá se snadno čistit. Proto je klasická studna dobré řešení pro rodinný domek. Ovšem jen tam, kde je dostatek nezávadné mělké podzemní vody, 

Asi od hloubky hladiny vody 6 až 7 m začíná být cena klasické studny srovnatelná s vrtem. Ten má navíc tu výhodu, že v něm lze konstrukčně oddělit jímací část od mělké podzemní vody. Proto z něj bývá kvalitnější voda a hydrogeolog může jeho konstrukci navrhnout tak, aby co nejméně ovlivnil okolní studny. Proto uvnitř obcí a v nových osídleních bývá nejvhodnějším řešením vrt.

Pro chaty nejsou klasické studny příliš vhodné. Aby byly funkční i v suchém létě, musí být dost hluboké. Proto v nich víkendový odběr  nedokáže vodu obměnit a ta v nich po většinu roku stagnuje. A pokud jsou  u sousedních chat nějaké primitivní neodtěsněné vrty, mohou v době dovolených Vaši klasickou studnu snadno připravit o vodu.


Jaká má být hloubka studny ... ?

Potřebná hloubka studny se stanoví na základě hydrogeologického vyhodnocení území, koncepce jímání, změření sousedních studní, odhadem z mapy a přehodnocením archivních záznamů o starých průzkumných pracích. Čím je studna užší, tím musí být hlubší. Jinak  do ní voda musí proudit rychleji a strhává s sebou částečky zeminy, anebo nestačí dotékat. Podle zkušenosti by vrtaná studna do skály  měla zasahovat nejméně 20 m pod klidovou hladinu podzemní vody.

Klasické studny se obvykle navrhují 3,5 až 4 m pod hladinu podzemní vody. Podle závazné technické normy ČSN 75 5115 - Jímání podzemní vody, musí být hloubka šachtové studny navržena tak, aby i při nejnižší hladině podzemní vody byl ve studni k dispozici sloupec vody zajišťující funkci čerpání.

Podle ČSN 75 5115 navrhuje způsob jímání a konstrukci jímacího zařízení hydrogeolog. 


Jaká má být konstrukce vrtané studny ... ?

Závazná technická norma ČSN 75 5115 Jímání podzemní vody z června 2010 stanoví, že každá vrtaná studna musí být vystrojena zárubnicí. Zárubnice je roura, trvale zajišťující stabilitu horniny, nebo obsypu u vrtaných studní. V příznivých geologických podmínkách (např. v pevných nepadavých horninách), se nemusí zárubnicí vystrojovat pouze ta část vrtané studny, která je pod místem jímání vody.

Zárubnice musí splňovat požadavky na:

-         zajištění stability studny po celou dobu její životnosti a při určitém přípustném jímání vody musí spolu s filtrem umožnit jímání vody bez nebezpečí zapískování vnitřního prostoru studny, případně i filtru a nejbližšího okolí studny vplavenými jemnými mechanickými částicemi;

-         co nejmenší vtokový odpor;

-         odolnost proti inkrustaci a korozi;

-         mechanickou pevnost zejména proti zemnímu tlaku a tlaku působenému vlastní hmotností zárubnice při snížení pevnosti děrováním a při zatížením výplachem a při jeho odbourávání;

-         zdravotní nezávadnost u pitné a užitkové vody a v některých případech i u provozní vody; materiál zárubnic ani jeho povrchová úprava nesmí zhoršovat chuť a celkový vzhled a nesmí způsobovat pach jímané pitné vody. Hnědé kanalizační roury nejsou jako zárubnice domovních vrtaných studní přípustné ! Taková studna by musela být i se všemi výtoky viditelně a trvale nezaměnitelným způsobem označena tabulkou "NEPITNÁ VODA" i v případě, že jakost této vody legislativním požadavkům na jakost pitné vody vyhovuje.

Osa zárubnice má být svislá a přímá a protože zárubnice musí být umístěna centricky ve vyhloubeném otvoru, je třeba, aby na ní vrtaři před jejím zapouštěním do vrtu připevnili centrátory. Případný odklon vrtu od svislice, nebo jeho křivost musí být v mezích, které dovolí osadit zárubnici tak, aby bylo dosaženo předepsaných tlouštěk obsypu a těsnění a aby bylo možné zapustit  do její pracovní části čerpadlo a měřící zařízení. V místě ponorného čerpadla, nebo sacího koše musí být zárubnice plnostěnná a mezi technickým zařízením sloužícím k odběru vody a k měření a mezi stěnou zárubnice musí zůstat vůle  nejméně 20 mm .

Přítok vody do studny umožňuje perforovaná (aktivní) část zárubnice, vybavená vtokovými otvory. Tato část slouží k vlastnímu jímání podzemní vody a spolu s filtrem určuje jímací účinnost studny. Norma přikazuje, že se perforovaná část zárubnice umísťuje pouze v  části studny zastihující vodní útvar, který má být využíván k jímání vody a začíná v hloubce asi 1,0 m pod největším předpokládaným snížením hladiny vody ve studni při jímání. 

Prostor mezi zárubnicí a stěnou vrtu se  vyplňuje materiálem, který kolem zárubnice vytváří vodorovnou klenbu, tlačí na horninu  a zabraňuje jí v pohybu. Jakmile se zrnko horniny byť jen nepatrně pohne, ztrácí jakékoliv tření a uvolňuje další částice horniny. Kdyby se hornina pohnula,  promáčkla by umělohmotnou zárubnici a uvěznila ve vrtu ponorné čerpadlo, anebo by vrt dokonce zavalila. 

Výplň mezi pažnicí a stěnou vrtu se projektuje tak, aby měla v potřebné hloubce filtrační, anebo těsnící funkci. Podle závazné ČSN 75 5115 Jímání podzemní vody z června 2010, těsnění vrtané studny musí být provedeno mezi zárubnicí a stěnou vrtu a jeho nejmenší přípustná tloušťka je 30 mm na každou stranu od vycentrované zárubnice. Každá vrtaná studna musí být do hloubky nejméně 3 m pod povrch terénu bezpečně utěsněna jílem proti jakémukoliv znečištění podzemní vody z povrchu terénu. U vrtaných studní se samovolným  přetokem (které zastihly útvar podzemní vody s pozitivní výtlačnou úrovní) musí být těsnění provedeno výhradně cementovou kaší nebo směsí cementu s bentonitem do hloubky nejméně 5 m. U vrtaných studní bez přetoku lze výjimečně připustit hloubku utěsnění alespoň 1 m, avšak pouze tam, kde nepropustnost krycí půdní vrstvy zcela vyloučí možnost znečištění podzemní vody, anebo tam kde by jinak nebylo možné získat dostatečné množství vody. V tomto případě ale musí být povrch terénu na vzdálenost nejméně 5 m nepropustně upraven například vytvořením náhradní ochranné krycí vrstvy z nepropustné hutněné zeminy, nebo fólií, či podobně.

Norma obsahuje opatření směřující ke zmenšení rizika, že se zřízením studny změní vodní poměry, anebo dokonce ohrozí jiné studny. Přikazuje, proto, že je ve vrtu vrtaných studní nutné odtěsnit kolektory patřící k rozdílným útvarům podzemní vody, že hydraulicky propojit rozdílné útvary podzemní vody nesmí ani vrt, prováděný do šachtové studny.

Pokud vrtaná studna zastihuje více útvarů podzemní vody, nařizuje norma provést  jejich vzájemné odtěsnění prokazatelně funkčním způsobem podle zpracované projektové dokumentace s uvedením konstrukčních parametrů a technologického postupu těsnících prací.

Typický průřez těsnění vrtané studny ukazuje následující obrázek:

 

Na vnitřním průměru pažnice závisí, jaké ponorné čerpadlo můžete použít. O tom více v následujícím odstavci.


Jaký nejmenší průměr vrtané studny odpovídá závazné technické normě ... ?

Závazná technická norma ČSN 75 5115 Jímání podzemní vody z června 2010 předepisuje základní parametry vrtaných studní  :

        vůlí nejméně 20 mm mezi čerpacím a měřícím zařízením a vnitřní stěnou zárubnice – (vnitřní průměr zárubnice závisí na průměru ponorného čerpadla 3“, 4“, 6“…);

        požadavkem, že zárubnice musí zajistit stabilitu vrtu po celou dobu jeho životnosti;     

        vzdáleností  > 2 x 30 mm mezi vycentrovanou zárubnicí a stěnami vrtu pro těsnění a obsyp ( 30 mm platí i pro obsyp o zrnitosti 1 až 4 mm ).

Pro potřebnou mechanickou pevnost zárubnice, která závisí na hloubce vrtu, výšce jeho vodního sloupce a vnějším tlaku obsypu, těsnění a oddělené podzemní vody. Podle technických dat a doporučení výrobců by neměly mít zárubnice z PVC, které se ve vrtech většinou používají, tloušťku stěny menší než 5 až 6 mm. Z požadavků normy a z normalizovaných řad zárubnic a vrtných nástrojů vychází, že i pokud neuvažujeme rozšíření zárubnic v místě jejich spojů, měl by mít vrt do nerozpadavé skály v obvyklých podmínkách alespoň tyto parametry (v tabulce je jako "nejmenší průměr vrtu" uveden nejbližší menší průměr vrtného nástroje):

Pro čerpadlo o průměru

nominální vnější 
Ø zárubnice PVC-U

nejmenší Ø vrtu

 normový Ø vrtu

3“  (štíhlá ponorná čerpadla, například Grundfos JS)

113 mm

tl. stěny  5 mm

190 mm

183 mm

4“  (běžná ponorná čerpadla do vrtů)

140 mm

tl. stěny ≥ 6 mm

208 mm

212 mm

160 mm

tl. stěny ≥ 6 mm

226 mm

232 mm

Vrtaný průměr musí být tak velký, aby umožnil spolehlivé vyplnění prostoru mezi pažnicí a stěnou vrtu.V pevných horninách  se zrnitost obsypu stanoví pouze s přihlédnutím k velikosti otvorů v zárubnici. Obsyp v nich slouží k vytvoření vodorovné klenby, která podpírá horninu a brání jejímu usmýknutí přitékající vodou. U vrtů do skály se používá obsyp o zrnitosti 1,6 až 4 mm, který umožňuje průchod částic menších než 0,7 mm a znemožňuje, aby po jejich vyplavení došlo k usmýknutí větších úlomků tlakem vody. Velmi dobře vyplňuje prostor mezi pažnicí a stěnou vrtu,  a proto může být jeho tloušťka  jen 30 mm na každou stranu od vycentrované zárubnice, aby bylo možné dodržet minimální tloušťku těsnění mezi zárubnicí a stěnou vrtu, kterou předepisuje závazná norma ČSN 75 5115 - Jímání podzemní vody.

V písčitých zeminách a v rozpadavých a nesoudržných horninách se zrnitost filtračního obsypu volí tak, aby mezi jeho zrny  mohlo projít 80 až 90 % zrn okolní zvodnělé horniny. Po odpískování vrtu se tak kolem něho vytvoří v hornině přirozený filtr, který pozvolna přechází do okolního prostředí, takže při čerpání projektovaného množství vody vrt nepískuje. Zrnitost obsypu se navrhuje na podle zrnitostních křivek, stanovených v laboratoři sítovou analýzou odebraných vzorků horniny.  Norma předepisuje nejmenší tloušťku obsypu zárubnice v závislosti na zrnitosti filtračního obsypu: 

Stanovená velikost zrna obsypu v mm

Tloušťka štěrkového obsypu v mm

nejmenší

doporučená

1 až 4

60 90
4 až 12 70 100
12 až 35 80 120

Lze zřizovat i studny neodpovídající závazné technické normě ... ?

Studny které nevyhovují normovým hodnotám, nesplňují požadavky §17 odst. 3 vyhlášky č. 590/2002 Sb. o technických požadavcích pro vodní díla který stanoví, že podmínky umístění a zřizování studně se stanoví způsobem podle zvláštního právního předpisu (vyhlášky č. 501/2006 Sb. která nahradila zrušenou vyhl. č. 137/1998 Sb.) a podle normových hodnot ČSN 75 5115 s přihlédnutím k vyjádření osoby s odbornou způsobilostí podle zákona. č. 62/1988 Sb. o geologických pracích, je-li toto vyjádření k dispozici.

Podle §169 zákona č. 183/2006 Sb. lze stavby a tedy i studny povolit odchylně od právního předpisu pouze výjimečně a jen v těch ustanoveních, ze kterých tento předpis výjimky výslovně umožňuje a jen pokud se tím neohrozí bezpečnost, ochrana zdraví a života osob a sousední pozemky nebo stavby. O povolení výjimky z požadavků na umístění a provedení studní rozhoduje stavební (vodoprávní) úřad příslušný rozhodnout ve věci. Řízení o výjimce se vede na žádost buď samostatně, anebo může být spojeno s územním, stavebním, anebo jiným řízením podle stavebního zákona; nemusí však být ukončeno společným správním aktem. Rozhodnutí o povolení výjimky anebo odchylného řešení lze vydat jen v dohodě nebo se souhlasem dotčeného orgánu, který hájí zájmy chráněné podle zvláštních právních předpisů, kterých se odchylné řešení týká.

Lze zřizovat vrtané studny o menším průměru než ukládá norma ...?

O menším průměru než odpovídá současné závazné technické normě se provádějí jenom nejlevnější vrtané studny. Hloubí se průměrem 120 až 160 mm a zapouští se do nich tenkostěnné roury (tloušťka stěny 2,5 mm) z PVC o vnějším průměru 110 až 125 mm. Dříve se prováděly vyřazenými lomařským vrtačkami, dnes se kvůli dobře prodejné levné ceně provádějí i modernější technikou, která by byla schopná za vyšší cenu splnit i normové požadavky.  Ačkoliv tyto vrty neodpovídají závazné normě, jsou pro mnohé chaty v čistém lesním prostředí dobrým ekonomickým řešením a v nepřístupném terénu mnohdy i jediným řešením. Bohužel je firmy hojně nabízejí a provádějí i uvnitř zástavby, kde jsou nebezpečné pro okolní klasické studny a způsobují kontaminaci hlubokých skalních puklin mělkou podzemní vodou, protože u nich nelze utěsnit prostor mezi zárubnicí a horninou.

Protože vrtané studny o užším průměru neodpovídají závazné normě,  neměly by bez povolení výjimky dostat stavební povolení a kolaudační souhlas.Podle §169 zákona č. 183/2006 Sb. jsou právnické osoby, fyzické osoby a příslušné orgány veřejné správy povinny při územně plánovací a projektové činnosti povinny respektovat obecné požadavky na výstavbu stanovené prováděcími právními předpisy a proto by měla být výjimka povolena ještě před vyprojektováním studny, anebo průzkumného vrtu, pokud má být k tomuto účelu následně využit.

Z hlediska vztahu k podzemní vodě a k okolním studnám je důležité, aby úzké vrty nepropojily různé útvary podzemní vody a nevypustily vodu z mělké zvodně do hlubokých podložních puklin. V obvyklých podmínkách českého krystalinika bývá mělká podzemní voda na plošinách nad údolím potoků rozčleněna asi dvoumetrovou kompaktní skalní lavicí do dvou intenzivně rozpukaných zvětralých poloh. Do vyšší polohy bývaly provedeny klasické domovní studny s ruční pumpou a když v ní po nástupu domácích vodovodů začala voda docházet, byla většina z nich postupně prohloubena do spodní polohy. Jejím nepropustným podložím je sepnutí zvětrávacích puklin a bývá v hloubce kolem 12 až 16 m. Při hloubení vrtů bývají další přítoky kolem 18 a 22 m, avšak ty již většinou zasahují až do řídké sítě hlubokých skalních puklin, které jsou nahoře zalepeny vodním kamenem a spodem se odvodňují do hluboko ležícího potoka. Pokud vrt přesně zastihne tyto pukliny, tak do nich stáhne podzemní vodu z mělké zvodně tu by postupně mohl i úplně osušit. Proto je nutné tyto dva vodní útvary mezi sebou izolovat. Situaci musí samozřejmě vždycky ještě před započetím hloubení vrtu místo od místa  posoudit hydrogeolog, ale mám za to, že bez odtěsnění mělké podzemní vody by úzké vrty neměly být hlubší, nežli 16 až 18 m. 

Co se týče odtěsnění vrtu před průnikem povrchové vody, lze použít ustanovení článku 5.3.5.3. normy, že výjimečně, podle místních hydrogeologických poměrů, může být hloubka utěsnění menší než 3 m, nejméně však 1 m, a to v případech, že

  1. nepropustnost krycí půdní vrstvy zcela vyloučí možnost znečištění podzemní vody;

  2. povrch terénu bude na vzdálenost nejméně 5 m vhodným způsobem nepropustně upraven (např. vytvořením náhradní ochranné krycí vrstvy z relativně nepropustné hutněné zeminy, použitím fólie apod.).

Z uživatelského hlediska jsou úzké vrty problematické v tom, že drží pohromadě jenom tak dlouho, dokud to příroda dovolí, protože jejich stěna  i ve skále intenzivně větrá v důsledku prudkých výkyvů hladiny vody při čerpání. Duba (1968) uvádí, že vrty provedené do pevných skalních hornin a ponechané bez obsypu nemají životnost větší, než asi 10 až 15 let.  V úzkých vrtech často kolísá hladina vody při čerpání i o desítky metrů a když střídáním vzduchu a vody jejich stěna zvětrá, vyplaví z ní proudění vody nejprve drobný prášek a potom i menší kamínky. Tím se uvolní ze stěny vrtu i větší kameny, z vrtu začne téct kalná voda a jeho stěna, kterou nedrží žádný obsyp, obvykle začne padat a zanášet spodek vrtu. Proto životnost těchto vrtů závisí kromě horniny i na intenzitě jejich využívání a nelze ji dopředu odhadnout. Tam, kde napájejí velký rodinný dům anebo závlahové zařízení, skončí obvykle již do 2 až 5 let a ani u malých chat jejich životnost zpravidla nepřevyšuje 12 let. Pokud takový vrt již máte, snažte se ho využívat co nejšetrněji, vybavte ho automatickým hlídáním hladiny a vodu nečerpejte naráz, postupně ji akumulujte ve velké tlakové nádrži, anebo ještě raději ve vodojemu. Spodní, vypínací sondy automatického hlídání hladiny nastavte tak, abyste při čerpání nesnižovali hladinu pod horní třetinu klidového sloupce vody a horní, zapínací sondu nastavte tak, aby čerpadlo nespínalo častěji, nežli 6x až 10x za hodinu, pokud výrobce ponorného čerpadla nestanoví jinak. Toto doporučení ostatně platí i pro vrtané studny odpovídající normě, které jsou stavebně pevné, takže je možné jejich přítokové cesty  regenerovat. 

Chcete se nás na něco zeptat ?

Odpověď na svou otázku možná najdete v našich dřívějších odpovědích   zde .

K zaslání upřesňujícího dotazu stačí klepnout na  info@studny.info  ! 

Pro návrat na původní menu klikni zde !