Rörledningsförlängning från brunnshuvud till handpumpar

Inspiration

Där bristen på rent vatten är akut och sötvattensakvifärer inte är lättillgängliga i byarna eller i närheten, finns det få möjliga fickor (t.ex. längs bevattningskanaler) där sötvatten rinner året runt och kan hittas i närliggande områden. Grunda borrhål kan grävas bredvid eller under bevattningskanalen för att utnyttja sötvattnet som infiltrerar från bevattningskanalen ner i marken.

Idén att lägga till ytlagda förlängningsrör till det stigande huvudröret från borrhålet, som är anslutet till en sughandpump installerad på en annan plats, skulle möjliggöra tillhandahållandet av tillräckligt med och säkert vatten till målgruppen. Detta minskar också reslängden och vatteninsamlingstiden, främst för de målgrupper som är tvungna att ta sig dit långa sträckor (inte säkert) för att hämta sötvatten från dessa kanaler och spendera 3–4 timmar dagligen. 

Design

Vattenförbrukningen på landsbygden är ofta begränsad till hushållsbruk, dvs. dricksvatten, matlagning, städning, tvätt och bad. Detta enda system kan tillhandahålla tillräckligt med och säkert dricks- och matlagningsvatten för upp till 140 eller fler individer. 

Handpumpsteknik är känd som prisvärd, acceptabel av alla, enkel att använda och underhålla, jämförelsevis billig och hållbar vattenförsörjningsalternativ. 

Borrhålet borras på en lämplig plats för akvifern. Systemet fungerar mer effektivt på de grunda brunnarna, men lärdomarna visar att systemet är mycket beroende av det hydrauliska nätet (HGL) mellan pump- och leveransplatser, pumpkapaciteten hos de lokala pumparna och rörledningens längd i varierande eller plan terräng. 

Denna teknik fungerar med suglyftpumpar och är möjlig upp till 7 meters djup av statisk (stillastående) grundvattennivå. Den kan producera 0.3 liter rent vatten per sekund med ett djup av 3–4 meter statisk (stillastående) grundvattennivå.

Detta koncept är endast genomförbart där lämpliga grunda akviferer finns tillgängliga inom bekvämt räckhåll från målbyarna. Dessutom skulle ett framgångsrikt system bero på: 

• Lyckad konstruktion av ett borrhål på lämpligt akviferdjup och säker plats  
• Installation av högra blindrör för att möjliggöra ett enkelt flöde av grundvatten till brunnen
• Har lämplig gruspackning som minimerar inträngning av sediment och sandpartiklar
• Anslutning och placering av förlängningsrör (blyledning) och schaktgrävningen bör ske med kortast möjliga raka linjer.

Den kompletta tekniken består av fem huvudkomponenter såsom –

Borrhålet borras på ett lämpligt akviferdjup inom ett nåbart avstånd av 500–1 500 m från den berörda bostaden/mottagarna. Borrhålet bör ha lämplig gruspackning.

Detta fungerar som ett medium som minimerar inträngning av sediment och sandpartiklar. 

Kvalificerad arbetskraft krävs för borrning och konstruktion av högkvalitativa borrhål. Lokal kvalificerad arbetskraft är alltid att föredra (om tillgänglig) eftersom de är väl medvetna om den lokala kontexten.

Borrhålsaggregatet är utrustat med PVC-rör som sänks ner i det. T.ex. traditionell handpumpsanvändning i Pakistan innebär att man normalt använder PVC-rör med en diameter på 1.5 tum som stigande huvudledning och filter. 

En backventil fungerar normalt så att vattnet kan flöda i endast en riktning och hindrar vattnet från att flöda i motsatt riktning. Backventilen placeras mellan toppen av stigledningen och förlängningsröret för att säkerställa att vattentrycket är intakt i systemet.

Förlängningsröret placeras mellan brunnsröret och pumphuvudet. Ena änden av förlängningsröret är ansluten till brunnshuvudet via en backventil och den andra änden är ansluten

till botten av handpumpen. En 12 cm bred och 12–24 cm djup (beroende på lokala förhållanden) grävs från brunnsröret till pumphuvudet där förlängningsrörledningarna läggs och begravs med jord. Oval arbetskraft kan användas för att utföra detta arbete under noggrann övervakning och övervakning av en tekniskt skicklig person.  

 Beräkningar med Darcy Weisbachs ekvation har indikerat följande möjliga längd på förlängningsrör (blyledning) för rör med diametern 1.25” och 1.5” för olika grundvattennivådjup, förutsatt en sugkapacitet på 7 m, ett flöde på 0.25 l/s och en vattentemperatur på 20°C, och med antagandet att det inte finns någon höjdskillnad mellan de två ändarna av den horisontella rörledningen men med 0.92 m (3') för handpumpens höjd.

Friktionsförluster beräknas med hjälp av Hazen-Williams friktionsförlustekvation

GW-nivå		Maxlängd för 1.25” rör		Maxlängd för 1.5” rör
m	Ft	m	ft	m	ft
1.83	6	410	1345	1070	3510
2.74	9	325	1066	830	2723
3.66	12	265	869	625	2051
4.57	15	180	591	415	1362
5.18	17	110	361	290	951

Handpumphuvud Vinkeln i en handpump med sugfunktion gör att kolvstången går upp när handen trycks ner, vilket tar med sig kolven och dess ringar. Detta gör i sin tur att en backventil, ofta kallad fotventil, längst ner på pumpen öppnas och drar in vatten. När kolven sänks gör trycket att backventilen stängs, vilket fångar vattnet ovanför kolven. Denna cykel upprepas så länge handpumpen används.

Förlängningsrör är anslutna till botten av handpumpens sughuvud genom ett 1–2 meter långt GI-rör. Hela pumphuvudet placeras ovanpå marknivån medan endast 3 meter av handpumpen är exponerad mot ytan. Till exempel i Pakistan och Bangladesh används traditionella gjutjärnspumphuvuden i stor utsträckning. 

Sanitetsplattformen är konstruerad med en plattform av cementbetong (CC) eller armerad cementbetong (RCC) med måtten 4 x 4 fot, 5 x 6 fot (rektangulär) eller 5-6 fot (cirkulär) i diameter. Ett avloppssystem och en dräneringskanal för avloppsvatten finns för att tillgodose dräneringsbehoven.

Designhänsyn 

De viktigaste designfunktionerna att beakta i detta koncept är:

• Stor noggrannhet måste iakttas vid val av borrhålets plats och dess utbyte. 
• Installation av en handpump på dålig plats eller med dåligt utbyte av borrhålet kan orsaka problem, vilket kan resultera i problem som sandinträngning och slamning. 
• Kvalitetskontroll av både samhällsbyggande och privata entreprenörer är avgörande 
• Pumphuvudet är säkrat mot kontaminering genom installation av sanitär tätning
• En extra backventil placeras ovanpå brunnsrörets huvud, medan ingen backventil används med traditionellt koncept.
• Vanligtvis behöver pumpen och den horisontella rörledningen primas före första användningen, men efter detta bör ingen ytterligare primasering vara nödvändig eftersom backventilerna kommer att hålla kvar vattnet i pumpen och den horisontella rörledningen.
• Handpumpar i sugröret kan förlora flödet. Pumpar som förlorar flödet kan bero på en läcka i sug- eller förlängningsledningen. Läckorna måste hittas och repareras, annars kommer pumpen att fortsätta förlora flödet.
• Om handpumpen inte håller (fyller) sin nivå inuti pumpkammaren kan backventilen eller den nedre backventilen vara felaktig. 
• Placeringen av förlängningsröret (blyledningen) och schaktgrävningen ska vara så korta som möjligt raka linjer.
• Leadline-handpumpar har också slutat fungera när minskning av grundvattennivån orsakar att den dynamiska vattennivån sjunker under pumpens maximala sugkapacitet.
• I vissa områden har det rapporterats att pumpar som ursprungligen levererade sötvatten har blivit salta med tiden. Detta är troligtvis relaterat till överpumpning av sötvattenlinsen (vilket beror på infiltration från bevattningskanalen).
• Kostnaden för en komplett installation av ett nytt koncept är mycket högre jämfört med ett traditionellt koncept. 

Fälttest

Tekniken introducerades i slutet av 2010 i Thatta-distriktet i Hyderabad, Sindh, Pakistan av Laar Humanitarian Development Programme (LHDP). Oxfam GB har framgångsrikt installerat cirka 220 handpumpar i detta område under november 2010 till februari 2011. Det genomsnittliga borrhålsdjupet för dessa handpumpar varierar från 12–15 meter och avståndet från borrhålet till byn är mellan 500–1 500 meter. 

År 2009 introducerades nästan liknande teknik i Bangladesh under cyklonen Aila-insatsprogrammet. 

Framtida initiativ

Även om denna teknik framgångsrikt hämtar vatten från ett borrhål beläget på 1 200 fots avstånd, är dess optimala kapacitet ännu inte utforskad.

Vissa organisationer som är involverade i byggandet av dessa system har infört ytterligare backventiler mitt emellan den horisontella rörledningen om ledningslängden överstiger 150 m (500 fot), men det finns inga bevis för att detta undviker driftsproblem.

För närvarande används brunnsrör med en diameter på 1.5 tum och förlängningsrör med en diameter på 1.25 tum, men den mest gynnsamma storleken för större effekt eller flera anslutningar har ännu inte hittats. För närvarande är en enda förlängningsrörledning ansluten till brunnshuvudet, medan det för flera anslutningar av förlängningsrörledning och handpump i olika byar ännu inte har hittats.

Layout

Vidare information

PHE-teamet, humanitära avdelningen, Oxfam GB, Oxford, Storbritannien