Почвенные подземные воды – Подземные воды и грунтовые воды, классы подземных вод. — Стройфора

Учет уровня грунтовых вод, а также сезонных изменений этого уровня – для частной стройки архиважен. Высокая грунтовая вода — это ограничение в выборе. От нее зависит если не вся, то огромная доля экономики индивидуального строителя. Без учета поведения и высоты грунтовой воды нельзя выбирать тип фундамента для дома, принимать решения о возможности устройства подвала и подвального помещения, устраивать погреба и канализационный септик. Дорожки, площадки и все благоустройство участка, включая и озеленение, также требуют на стадии проектирования серьезнейшего учета влияния грунтовой воды. Дело осложняется тем, что ее поведение находится в тесной связи со структурой и видами грунтов на участке. Воду и грунты надо изучать и рассматривать в комплексе.

Верховодка, как разновидность грунтовой воды, может создавать огромные проблемы, и не всегда сезонные. Если у вас песчаные грунты, а дом построен на высоком берегу реки, то сезонных верховодок вы можете и не заметить, вода уйдет быстро. Но если рядом озеро или река, и дом стоит на низком берегу, то даже при наличии песочка в основании участка вы будете на одном уровне с водоемом – как сообщающиеся сосуды, и в этом случае борьба с верховодкой вряд ли будет успешной, как и любая борьба с природой.

В случае, когда грунт – не песок, водоемы и реки далеко, но грунтовая вода очень высокая, ваш вариант – это создание эффективной дренажной системы. Каким будет ваш дренаж — кольцевым, пристенным, пластовым, самотечным или с использованием откачивающих насосов, решается индивидуально, и учесть надо многие факторы. Для этого надо иметь информацию о геологии участка.

В некоторых случаях дренаж не поможет, например, если вы находитесь в низине, а мелиорационного канала поблизости нет и воду отводить некуда. Также не всегда под первым водонесущим слоем оказывается безнапорный слой, в который возможно отвести верховодку, эффект от бурения скважины может быть и обратный – вы получите ключ или фонтан. В случаях, когда устройство дренажа не принесет результата, прибегают к устройству искусственных насыпей. Поднять участок на уровень, где грунтовые воды не достанут вас и ваш фундамент — затратное экономически, но иногда единственно верное решение. Каждый случай индивидуален, и решения хозяин принимает исходя из гидрогеологии своего участка.

Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод.

Узнать уровень грунтовой воды у себя на участке и отслеживать его изменения – с этими вопросами владельцы индивидуальных участков справляются самостоятельно. Весной и осенью обычно УГВ выше, чем зимой и летом, это связано с интенсивным снеготаянием, сезонностью атмосферных осадков, возможно с затяжными дождями в осенний период. Узнать уровень грунтовой воды можно, измерив его в колодце, шурфе или скважине, от водяного зеркала до поверхности грунта. Если пробить несколько скважин у себя на участке, по его границам, то несложно отследить сезонные изменения УГВ, а на полученных данных возможно принимать решения по строительству — начиная от выбора фундамента и систем водоотвода, и заканчивая планированием огородных посадок, разбивки сада, благоустройством, а также разработкой ландшафтного дизайна.

stroyfora.ru

Почвенная вода

Почвенными называются воды, расположенные под верхним слоем земной коры. Почвенные воды заполняют поры, трещины, пустоты грунта и протекают под действием собственной силы тяжести. Это жидкость, собравшаяся в грунте на некоторой глубине от поверхности. По природе своей, не залегая сплошным слоем, она пропитывает собою часть какого-либо горного или лесного массива. Своеобразный водоносный ярус может иметь непрерывную и очень большую площадь. 

Места залегания почвенной воды

Линия протока почвенных вод не бывает сугубо горизонтальной. Чаще повторяет рельеф поверхности земли, в общем-то, со слабой циркуляцией. Но, нередки и быстрые сплошные или жильные течения, напрямую зависящие от геологического разреза местности. Почвенные воды, залегая в непосредственной близости от поверхности, они не имеют, собственно, твердого ложа и пребывают в подвешенном виде в пустотах почвы. Свободная же вода может встречаться в связи с сезонными явлениями, в периоды высокого уровня и излишков влаги. Они, просачиваясь к водонепроницаемому слою, как-бы задерживаются и образуют толщу линзы.

Итак, самый верхний пласт, называемый почвенной, забирает в себя основную часть атмосферных осадков. Осадки не могут быстро просочиться в землю, остаются на поверхности и насыщаются органическими веществами. Они не могут очищаться от содержащихся в них химических примесей, особенно, если вблизи расположен скотный двор. Пополняя запасы после дождя, часть осадков образует толщу над водоупорным слоем со стабильным горизонтом. В отдельных регионах высота их может достигать двух метров, пополняя, расположенные вблизи, колодцы до своего естественного уровня. Выход их на склоны оврагов, естественным низинам, берегам рек, связаны с появлением родников, ключей с питьевой холодной водой, готовой для сбора и потребления.

Использование почвенных вод

Качество подземных вод считается предпочтительным, нежели поверхностные. Их, изредка, можно употреблять без очистки. А использование для целей снабжения, возможно только в маленьких населенных пунктах, из-за их ограниченности.

Необходимость в очистке почвенной воды

Известно, что поверхностные стоки подвергается фильтрации, протекая через различные слои почвы. Просачиваясь через рыхлые песчаные грунты, исходная жидкость очищается от примесей, бактерий, теряет мутность запах и приобретает прозрачность. Для очистки поверхностных стоков, обычно используются многостадийные комплексные очистители, включающие в себя фильтрацию и обработку окислителями. Озерные, речные и прочие источники содержат широкий набор загрязнителей. В данном случае, применение технологии озонирования позволит упредить появление в воде токсичных и канцерогенных веществ. Именно, озонная очистка считается единственной технологией, позволяющей рассчитывать на достойную питьевую влагу. 

В отдельных случаях в систему очистки можно привнести дополнительную ступень фильтра обратного осмоса. Это позволит уменьшить общее содержание солей и удалить отдельные примеси.

Преимущества почвенных вод

Достоинством почвенных вод является естественное сохранение полезного слоя, напрямую влияющих на плодородие земель сельского и лесного хозяйств. Они же считаются фильтром против загрязнителей и, своеобразным, буфером сохранения биоразнообразия, предусматривая круговорот воды в почве.

Недостатки почвенных вод

Почвенные воды часто являются причиной подтопления подвалов, погребов и, таким образом разрушения фундаментов. Медленно, но регулярно они разрушают не только здания, но и отдельные строения. Ситуация обязывает вести строительство дренажных систем, что во всех случаях связано с немалыми расходами.

byrim.com

Водоносные горизонты и подземные воды

В среднем за 75 лет жизни современный гражданин развитых стран так или иначе, в качестве питьевой или на хозяйственно-гигиенические цели (стирка, мытьё, туалет и прочее), потребляет от 3,8 до 19 млн литров воды. То есть от 138 до 694 литров в сутки. Жители не слишком цивилизованных районов на собственные нужды расходуют в разы меньше — за 75 лет всего 380 тысяч литров воды, то есть около 13 литров (одно ведро) в день. 

Колодец

Большая часть территории нашей страны не страдает от недостатка воды, но в мире существует немало мест, где живительная влага в принципе — редкость, а дефицит воды, пригодной для питья, существует не только в фантастических фильмах о судном дне. По данным последнего доклада ООН, к 2030 году более половины (67%) населения нашей планеты будут испытывать нехватку питьевой воды.

Как говорится в песенке из знаменитого советского фильма: «Ни побриться, ни попить, ни помыться, ни поплыть, человеку без воды — и ни туды и ни сюды!»

В загородном доме вопрос водоснабжения владельцу часто приходится решать собственными силами, потому что магистральный водопровод есть далеко не везде, да и качество водопроводной воды может не устраивать: например, напор слабый, а вода ржавая. И если горожанин вынужден мириться с тем, что ему поставляют коммунальные службы, используя локальные методы борьбы — устанавливая напорные насосы, расширительные баки и фильтры очистки, то землевладелец может попробовать решить проблему водоснабжения в свою пользу. Один из способов получения воды для бытовых нужд человека — это использование подземных вод. 

Колодцы и скважины для добычи подземной воды используются людьми с давних пор. Не утратили они своего значения и по сей день: наличие воды на участке значительно повышает стоимость недвижимости. А возможность иметь 

Вода на участке: откуда она берётся

• мировой океан — 1 350 000 тыс км³;
• испарение с поверхности океанов, рек, озёр, земли — 452 тыс км³;
• осадки — 385 тыс км³;
• снег и лёд — 250 тыс км³;
• облака — 111 тыс км³;
• подземные воды — 84 тыс км³;
• транспирация (испарение воды растениями) — 71 тыс км³;
• перенос влаги от океанов вглубь суши — 40 тыс км³;
• поверхностные стоки — 38 тыс км³;
• влага в атмосфере — 13 тыс км³;
• поверхностные источники воды (реки, озёра, болота и пр.) — 2 тыс км³;
• подземные стоки — 2 тыс км³.

Подземными называют воды, находящиеся ниже уровня поверхности земли, в горных породах верхних областей земной коры в жидком, газообразном или твёрдом состоянии. Жидкую часть подземных вод, находящуюся в свободном состоянии, способную перемещаться под действием сил гравитации, гидрогеологи именуют фреатическими, то есть «наполняющими колодцы». 

Водоносный горизонт

• аллювиальные отложения — несцементированные отложения постоянных водных потоков (рек, ручьёв), состоящие из песка, гравия, гальки;
• уплотнённые осадочные породы;
• неуплотнённые ледниковые отложения;
• трещеноватые метаморфические горные породы.

Водоносные горизонты подстилаются водонепроницаемыми или слабо водопроницаемыми пластами — массивами гранита, глины. Водонепроницаемые пласты называются водоупорами. Надо понимать, что полностью водонепроницаемых грунтов нет: вода дырочку найдёт. Говоря о том, что пласт водонепроницаем, имеют в виду его крайне слабую водопроницаемость.

Родник Соколовский ключ в Валдайском районе

В большинстве случаев водоносные горизонты скрыты под поверхностью почвы: для добычи воды аквиферы вскрывают с помощью колодцев или скважин. Но бывает, что они вскрываются естественным путём, обнажаясь на склонах холмов или оврагов. Такое место выхода подземной воды на поверхность называют ключом или родником. 

Откуда берётся вода в водоносном горизонте

С точки зрения строительства колодцев и бурения скважин интересны верхние водоносные горизонты. Именно они и участвуют в круговороте воды в природе. Верхние водоносные горизонты пополняются в основном за счёт инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков: дождей и талых вод. В их питании участвуют и воды, фильтрующиеся из наземных источников — рек, озёр, болот. 

Другой источник пополнения — конденсация влаги из воздуха в трещинах и порах горных пород. Такой способ наиболее характерен для пустынных областей с резкими температурными колебаниями между днём и ночью. По водоупорным пластам подземные воды стекают в поверхностные водные источники (озёра, реки) или в моря и океаны. То есть то ведро воды, которое вы достали из колодца или подняли с помощью насоса из скважины, — малая часть 84 000 км³ подземных вод Земли. 
 

Почвенные, грунтовые, межпластовые и артезианские подземные воды

Итак, рассмотрим классификацию подземных вод. Стоит иметь в виду, что она, как и любая классификация, условна: чёткой границы между водоносными слоями нет. А толщина или влагоёмкость того или иного слоя зависит от геологии участка.

Почвенные воды

Схема водоносных слоёв

Нижняя часть зоны почвенных вод называется подвешенной (вадозной). Зона подвешенной воды насыщается и вода начинает под действием сил тяготения просачиваться в нижние слои грунта. Эта вода называется гравитационной. Если осадков было много, например, в дождливый осенний сезон или по весне при активном таянии снега, движение гравитационных вод усиливается. Почвенные воды имеют большое значение в жизни растений, но для нужд водоснабжения человека не используются.

Грунтовые воды

Его насыщаемость влагой довольно сильно зависит от количества атмосферных осадков и температурных колебаний — в малодождливые годы уровень грунтовых вод может сильно понижаться. Кроме того, грунтовые воды могут загрязняться. Именно поэтому в санитарных требованиях по устройству туалетов с выгребными ямами запрещено делать негерметичные ёмкости для нечистот: в яме без дна загрязнения попадают непосредственно в первый водоносный горизонт.

Выгребная яма должна быть герметичной

Грунтовые воды, благодаря своему относительно неглубокому залеганию, легко доступны и широко используются для нужд водоснабжения частных домов, посёлков и небольших предприятий. Хотя, как уже говорилось выше, на интернет-ресурсах, где обсуждаются вопросы добычи воды, часто грунтовые воды называют верховодкой, не предназначенной для использования в качестве питьевой воды. 

Добыча грунтовых вод производится с помощью колодцев и небольших скважин. Эти воды безнапорные: уровень в колодце устанавливается на уровне зеркала грунтовых вод.

Межпластовые воды

Их уровень гораздо меньше подвержен колебаниям от воздействия атмосферных осадков или температур на поверхности земли. Глубокое залегание предохраняет межпластовые воды от загрязнений. Подземные воды, расположенные на большой глубине, под водоупорами, уже могут иметь гидростатическое давление. В этом случае они называются напорными. Межпластовые воды относятся к возобновимым полезным ископаемым, а значит, к государственной собственности (Закон РФ «О недрах»).  

Выброс термальной воды и пара из скважины на Мутновской ГеоТЭС. Камчатка

Кроме хозяйственно-бытовых целей и технического водоснабжения (для промышленности, орошения земель, обводнения пастбищ), подземные воды используются в лечебных целях (минеральные воды), в энергетической отрасли (геотермальные воды) и в промышленности — для извлечения растворённых в них ценных веществ.

Артезианские воды

Схема артезианского бассейна

При вскрытии такого водоносного горизонта уровень воды в скважине поднимается выше уровня зеркала грунтовых вод, иногда свободно изливаясь из скважины фонтаном. Артезианские воды, как правило, расположены на большой глубине — от 100 до 1000 метров. В некоторых интернет-источниках артезианскими называют все скважины, имеющие большую глубину, что не совсем правильно. Первоначально артезианскими называли именно фонтанирующие скважины, сейчас термин «артезианские» относят ко всем напорным водам.

Артезианская фонтанирующая скважина

Для водоснабжения обычно используют два верхних водоносных горизонта. Вода, находящаяся на больших глубинах, чаще всего имеет повышенную минерализацию, да и добыча её спряжена с большими финансовыми расходами.

Верховодка

Верховодка характерна для глинистых и суглинистых почв. Появление её связано с накоплением воды над слабопроницаемыми для воды грунтами: глинистые почвы набухают от обильной влаги и перестают пропускать воду атмосферных осадков в лежащие ниже слои грунта. 

Яма, наполненная «верховодкой»

На поверхности земли образуются скопления воды в естественных углублениях, вода появляется и ниже — в метре — полутора от поверхности. В песчаных грунтах верховодка более редка и образуется локально, на временных водоупорах — прослойках глины в основном песчаном грунте.

Использовать верхние воды для нужд водоснабжения загородного дома не стоит: они имеют ярко выраженный сезонный характер, количество их недостаточно. А самое главное — такие воды загрязнены. В силу своего неглубокого местоположения они ещё не успели очиститься, проходя через естественный фильтр — толщу земли. Верховодку можно использовать для полива, искусственно углубив природные понижения, где она скапливается по весне, как, например, на фото выше.

Верховодку можно спутать с высоко стоящим уровнем грунтовых вод. Первый водоносный горизонт может начинаться довольно неглубоко от поверхности земли: в северных регионах — от 50 см (в районе тундр). С перемещением на юг глубина расположения водоносного пласта увеличивается: от 3-5 метров в средней полосе до 15-20 в южных районах. В сельской местности, вдалеке от автострад и промзон, очень часто питьевые колодцы имеют небольшую глубину. Так, к примеру, в нашей деревне общественный колодец всего на три кольца.

Общественная водоразборная колонка

Вот и всё о том, какие бывают водоносные горизонты. А информацию, что лучше для дачного участка — колодец или скважина, на какую глубину следует копать или бурить, как определить уровень грунтовых вод, а так же о правовом аспекте добычи подземной воды читайте в других материалах.

7dach.ru

определение, характеристика и виды :: SYL.ru

Немалую часть водных запасов Земли составляют подземные бассейны, которые протекают в толще почвы и слоях горных пород. Огромные скопления подземных вод — озера, которые вымывают залежи пород и почву, образуя котлованы.

Значение грунтовой жидкости велико не только для природы, но и для человека. Поэтому исследователи проводят регулярные гидрологические наблюдения за ее состоянием и количеством, все глубже изучают, что такое подземная вода. Определение, классификация и остальные вопросы темы будут рассмотрены в статье.

Что такое подземная вода?

Подземная вода — это вода, располагающаяся в межслоевых пространствах горных пород, залегающих в верхнем слое земной коры. Такая вода может быть представлена в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом и газообразном. Чаще всего подземные воды — это тонны текучей жидкости. Вторые по распространенности — это глыбы ледников, которые сохранились еще с периода вечной мерзлоты.

Классификация

Подразделение подземных вод на классы зависит от условий их залегания:

• почвенные;
• грунтовые;
• межпластовые;
• минеральные;
• артезианские.

Помимо перечисленных видов, разделяются подземные воды на классы, зависящие от уровня слоя, в котором они расположены:

• Верхний горизонт — подземные воды пресного содержания. Как правило, их глубинное нахождение невелико: от 25 до 350 м.
• Средний горизонт — это место залегания минеральной или соленой жидкости на глубине от 50 до 600 метров.
• Нижний горизонт — глубина от 400 до 3000 метров. Вода с повышеным содержанием минералов.

Подземная вода, располагающаяся на больших глубинах, по возрасту может быть молодой, то есть недавно появившейся, или реликтовой. Последняя могла закладываться в подземных слоях вместе с грунтовыми породами, в которых она «размещена». Или же образовалась реликтовая подземная вода от многолетней мерзлоты: ледники таяли — жидкость скапливалась и сохранялась.

Почвенные воды

Почвенная вода — это жидкость, которая залегает в верхнем слое земной коры. Преимущественно она локализуется в пространственных пустотах между частичками почв.

Если понять, что такое подземная вода почвенного вида, становится очевидным тот факт, что эта разновидность жидкости самая полезная, поскольку ее поверхностное расположение не лишает ее всех минералов и химических элементов. Такая вода является одним из главных источников «питания» для сельскохозяйственных полей, лесных массивов и других агрокультур.

Эта разновидность жидкости не всегда может залегать горизонтально, зачастую ее очертания схожи с рельефом почвы. В верхнем слое земной коры влага не имеет «твердой опоры», поэтому она находится в подвешенном состоянии.

Избыточное количество почвенных вод наблюдается по весне, когда тает снег.

Грунтовые воды

Грунтовая разновидность — это воды, которые располагаются на некоторых глубинах верхнего земного слоя. Глубины протекания жидкости могут иметь большие показатели, если это засушливая местность или пустыня. При умеренном климате с периодичным постоянством выпадения осадков, грунтовые воды залегают не так глубоко. А при избытке дождей или снега грунтовая жидкость может приводить к подтоплению местности. В некоторых местах эта разновидность вод выходит на поверхность почв и называется родником, ключом или источником.

Грунтовые воды пополняются благодаря выпавшим осадкам. Многие путают ее с артезианской, но последняя залегает глубже.

Избыточное количество жидкости может скапливаться в одном месте. В результате стоячего положения образуются из подземных вод болота, озера и пр.

Межпластовые

Что такое подземная вода межпластовой категории? Это, по сути, те же водоносные горизонты, что и грунтовые и почвенные, но только уровень их протекания глубже, чем у двух предыдущих.

Положительной особенностью межпластовых жидкостей является то, что они намного чище, поскольку залегают глубже. Кроме того, их состав и количество всегда колеблется в одном постоянном пределе, и если и происходят изменения, то незначительные.

Артезианские

Артезианские воды располагаются на глубинах, превышающих 100 метров и достигающих 1 км. Эта разновидность считается, да и является, самой пригодной для употребления в пищу. Поэтому на загородных участках часто практикуется бурение подземных скважин как источник водоснабжения жилых домов.

При бурении скважины артезианская вода фонтаном вырывается на поверхность, поскольку явлется напорной разновидностью подземных вод. Залегает в пустотах горных пород между водоупорными пластами земной коры.

Ориентиром для добычи артезианской воды являются определенные природные объекты, расположенные на поверхности: впадины, флексуры, мульды.

Минеральные

Минеральные — самые глубоководные и самые целебные и ценные для человеческого здоровья. В них повышенное содержание разнообразных минеральных элементов, концентрация которых постоянна.

Минеральные воды также имеют собственные классификации:

По назначению:

• столовая;
• лечебная;
• смешанная.

По преобладанию химических элементов:

• сероводородные;
• углекислые;
• железистые;
• йодные;
• бромные.

По степени минерализации: начиная от пресных и заканчивая водами с самой высокой концентрацией.

Классификация по назначению

Подземные воды используются в жизни человека. Их назначение бывает разным:

• питьевая — это вода, которая пригодна для употребления или в своем природном, нетронутом виде, или же после очистки;
• техническая — это жидкость, которая применяется в различных технологических, хозяйственных или промышленных отраслях.

Классификация по химическому составу

На химический состав подземных вод влияют те породы, которые прилегают в непосредственной близости к влаге. Выделяются следующие категории:

1. Пресные.
2. Слабоминерализованные.
3. Минерализованные.

Как правило, воды, залегающие в непосредственной близости с земной поверхностью, пресноводные. И чем глубже располагается влага, тем более минерализованный ее состав.

Как образовались подземные воды?

На образование подземных вод влияет несколько факторов.

1. Осадки. Выпавшие осадки в виде дождей или снега поглощаются почвой в размере 20 % от общего количества. Они формируют почвенную или грунтовую жидкость. Кроме того, эти две категории влаги участвуют в круговороте воды в природе.
2. Таяние ледников многолетней мерзлоты. Подземные воды образуют целые озера.
3. Есть еще ювенильные жидкости, которые образовались в застывшей магме. Это разновидность первичных вод.

Мониторинг подземных вод

Мониторинг подземных вод — важная необходимость, которая позволяет отследить не только ее качество, но и количество, и вообще, ее наличие.

Если качество воды исследуют лабораторно, обозревая изъятую пробу, то разведка наличия подразумевает следующие методы, друг с другом взаимосвязанные:

1. Первое — это проводится оценка местности на наличие предполагаемых подземных вод.
2. Второе — это производится замерение температурных показателей обнаруженной жидкости.
3. Далее применяется радоновый метод.
4. После производится бурение базовых скважин, сопровождаемых изъятием керна.
5. Выделенный керн отправляют на исследование: определяют его возраст, толщину и состав.
6. Из скважин откачивают некоторое количество подземных вод, чтобы определить их характеристики.
7. По базовым скважинам составляют карты залегания жидкости, оценивают ее качество и состояние.

Разведка подземных вод подразделяется на следующие типы:

1. Предварительная.
2. Детальная.
3. Эксплуатационная.

Проблемы загрязнения

Проблема загрязнения подземных вод очень актуальна на сегодняшний день. Ученые выделяют следующие способы загрязнения:

1. Химическое. Этот тип загрязнения очень распространен. Его глобальность зависит от того, что на Земле огромное количество сельскохозяйственных и промышленных предприятий, которые сбрасывают свои отходы в жидком и твердом (кристаллизованном) виде. Эти отходы очень быстро проникают в водонесущие горизонты.
2. Биологическое. Загрязненные стоки от хозяйственно-бытового использования, неисправные канализации — все это причины заражения подземных вод болезнетворными микроорганизмами.

Классификация по типу водонасыщенных грунтов

Различают следующие:

• поровые, то есть те, которые обосновались в песках;
• трещенные, те, что заполняют полости глыб горных пород и скал;
• карстовые, те, которые располагаются в известняковых породах или иных хрупких породах.

В зависимости от места расположения формируется и состав вод.

Запасы

Подземные воды расцениваются как полезное ископаемое, которое возобновимо и участвует в круговороте воды в природе. Общие запасы этой разновидности полезных ископаемых составляют 60 млн км³. Но, несмотря на то что показатели не маленькие, подземные воды подвержены загрязнению, а это существенно сказывается на качестве потребляемой жидкости.

Заключение

Реки, озера, подземные воды, ледники, болота, моря, океаны — все это водные запасы Земли, которые так или иначе взаимосвязаны между собой. Влага, располагающаяся в слоях почвы, не только формирует подземный бассейн, но и влияет на формирование поверхностных водоемов.

Грунтовые воды пригодны для питья людей, следовательно сбережение их от загрязнения — одна и главных задач человечества.

www.syl.ru

Основные разновидности подземных вод » СтудИзба

Тема: Основные разновидности подземных вод. Условия формирования. Геологическая деятельность подземных вод

1. Классификация подземных вод.

2. Основные типы подземных вод.

3. Условия образования грунтовых вод

4. Условия образования и залегания артезианских вод.

5. Геологическая деятельность подземных вод.

1. Классификация подземных вод.

Подземные воды весьма разнообразны по химическому составу, температуре, происхождению, назначению и т. д. По общему содержанию растворенных солей они делятся на четыре группы: пресные, солоноватые, соленые и рассолы. Пресные воды содержат менее 1 г/л растворенных солей; солоноватые воды — от 1 до 10 г/л; соленые — от 10 до 50 г/л; рассолы — более 50 г/л.

 По химическому составу растворенных солей подземные воды делятся на гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и сложного состава (сульфатные гидрокарбонатные, хлоридные гидрокарбонатные и т.д.).

 Воды, имеющие лечебное значение, называются минеральными. Минеральные воды выходят на поверхность в виде источников или выводятся на поверхность искусственно с помощью буровых скважин. По химическому составу, газоносности и температуре минеральные воды делят на углекислые, сероводородные, радиоактивные и термальные.

 Углекислые воды широко распространены на Кавказе, Памире, в Забайкалье, на Камчатке. Содержание углекислого газа в углекислых водах колеблется от 500 до 3500 мг/л и более. Газ присутствует в воде в растворенном виде.

 Сероводородные воды также распространены довольно широко и связаны в основном с осадочными породами. Общее содержание сероводорода в воде обычно невелико, однако лечебное действие сероводородных вод настолько значительно, что содержание Н2 более 10 мг/л уже придает им лечебные свойства. В отдельных случаях содержание сероводорода достигает 140-150 мг/л (например, известные источники Мацесты на Кавказе).

 Радиоактивные воды делятся на радоновые, содержащие радон, и радиевые, содержащие соли радия. Лечебное действие радиоактивных вод очень высоко.

 По температуре термальные воды делятся на холодные (ниже 20°С), теплые (20-30°С), горячие (37-42°С) и очень горячие (свыше 42°С). Они распространены в областях молодого вулканизма (на Кавказе, Камчатке, в Средней Азии).

2. Основные типы подземных вод

По условиям залегания выделяют следующие типы подземных вод:

·      почвенные;

·      верховодка;

·      грунтовые;

·      межпластовые;

·      карстовые;

·      трещинные.

Почвенные воды располагаются у поверхности и заполняют пустоты в почве. Влага, содержащаяся в почвенном слое, называется почвенными водами. Передвигаются они под действием молекулярных, капиллярных сил и сил тяжести.

В поясе аэрации выделяют 3 слоя почвенных вод:

1.                                     почвенный горизонт переменной влажности — корнеобитаемый слой. В нем совершается обмен влагой между атмосферой, почвой и растениями.

2.                                  подпочвенный горизонт, часто сюда «промокание» не доходит и он остается «сухим».

горизонт капиллярной влаги — капиллярная кайма.

 Верховодка  — временное скопление подземных вод в близповерхностном слое водоносных отложений в пределах зоны аэрации, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре.

Верховодка — безнапорные подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности и не имеющие сплошного распространения. Образуются за счёт инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабо проницаемыми выклинивающимися пластами и линзами, а также в результате конденсации водяных паров в горных породах. Характеризуются сезонностью существования: в засушливое время они нередко исчезают, а в периоды дождей и интенсивного снеготаяния возникают вновь. Подвержены резким колебаниям в зависимости от гидрометеорологических условий (количества атмосферных осадков, влажности воздуха, температуры и др.). К верховодке относятся также воды, временно появляющиеся в болотных образованиях вследствие избыточного питания болот. Нередко верховодка возникает в результате утечек воды из водопровода, канализации, бассейнов и др. водонесущих устройств, следствием чего может быть заболачивание местности, подтопление фундаментов и подвальных помещений. В области распространения многолетнемёрзлых горных пород верховодка относится к надмерзлотным водам. Воды верховодке обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Верховодка, как правило, не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения: устройство прудов; отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы; насаждение растительности, задерживающей снеготаяние; создание водоупорных перемычек и т.п. В пустынных районах путём устройства канавок на глинистых участках — такырах, атмосферные воды отводятся в прилегающий участок песков, где создаётся линза верховодке, представляющая собой некоторый запас пресных вод.

Грунтовые воды залегают в виде постоянного водоносного горизонта на первом от поверхности, более или менее выдержанном, водонепроницаемом слое. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом, или уровнем, грунтовых вод.

 Межпластовые воды заключены между водоупорными слоями (пластами). Межпластовые воды, находящиеся под напором, называются напорными, или артезианскими. При вскрытии скважинами артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта и, если отметка напорного уровня (пьезометрическая поверхность) превышает отметку поверхности Земли в данном пункте, то вода будет изливаться (фонтанировать). Условная плоскость, определяющая положение напорного уровня в водоносном пласте (см. рис. 2), называется пьезометрическим уровнем. Высота подъема воды выше водоупорной кровли называется напором.

Артезианские воды залегают в водопроницаемых отложениях, заключенных между водонепроницаемыми, полностью заполняют пустоты в пласте и находятся под напором. Установившийся в скважине УВ называют пьезометрическим, который выражается в абсолютных отметках. Самоизливающиеся напорные воды имеют локальное распространение и больше известны у садоводов как «ключи». Геологические структуры, к которым приурочены артезианские водоносные горизонты, называются артезианскими бассейнами.

Рис. 1. Типы подземных вод: 1 — почвенные; 2 — верховодка; 3 — грунтовые; 4 ~ межпластовые; 5 — водонепроницаемый горизонт; 6 — водопроницаемый горизонт

Рис. 2. Схема строения артезианского бассейна:

 1 — водонепроницаемые породы; 2 — водопроницаемые породы с напорной водой; 4 — направление стока подземных вод; 5 – скважина.

Карстовые воды залегают в карстовых пустотах, образовавшихся за счет растворения и выщелачивания горных пород.

Трещинные воды заполняют трещины горных пород и могут быть как напорными, так и безнапорными.

3. Условия образования грунтовых вод

Грунтовые воды являются первым от поверхности земли постоянным водоносным горизонтом. Около 80% сельских населенных пунктов используют для водоснабжения грунтовые воды. ГВ издавна используются для орошения.

Если воды пресные, то при глубине залегания 1- 3 м они служат источником увлажнения почв. При высоте 1-1,2 м они могут вызывать заболачивание. Если грунтовые воды сильно минерализованы, то при высоте 2,5 — 3,0 м они могут вызвать вторичное засоление почв. Наконец, грунтовые воды могут затруднять проходку строительных котлованов, подпаливать застроенные территории, агрессивно воздействовать на подземные части сооружений и т.д.

 Подземные воды формируются разными способами. Часть из них образуется в результате просачивания атмосферных осадков и поверхностных вод по порам и трещинам горных пород. Такие воды называются инфильтрационными (слово «инфильтрация» обозначает просачивание).

 Однако существование подземных вод не всегда можно объяснить инфильтрацией атмосферных осадков. Например, в районах пустынь и полупустынь выпадает очень мало осадков, причем они быстро испаряются. Вместе с тем даже в пустынных областях на некоторой глубине присутствуют подземные воды. Образование таких вод можно объяснить лишь конденсацией водяных паров в почве. Упругость водяного пара в теплое время года в атмосфере больше, чем в почве и горных породах, поэтому пары воды непрерывно поступают из атмосферы в почву и формируют там подземные воды. В пустынях, полупустынях и сухих степях вода конденсационного происхождения в знойное время является единственным источником влаги для растительности.

 Подземные воды могут формироваться за счет захоронения вод древних морских бассейнов совместно с накапливающимися в них осадками. Воды этих древних морей и озер могли сохраниться в захороненных осадках, а затем просачиваться в окружающие породы или выходить на поверхность Земли. Такие подземные воды носят название седиментационных вод.

 Часть подземных вод по происхождению может быть связана с остыванием расплавленной магмы. Выделение водяных паров из магмы подтверждается образованием облаков и ливней при извержениях вулканов. Подземные воды магматического происхождения называются ювенильными (от лат. «ювеналис» — девственный). Как считает океанолог X. Райт, обширные водные пространства, которые существуют в настоящее время, «вырастали капля за каплей на протяжении всей жизни нашей планеты за счет воды, просачивающейся из недр Земли».

Условия залегания, распространения и образования ГВ зависят от климата, рельефа, геологического строения, влияния рек, почвенного и растительного покрова, от хозяйственных факторов.

а) Связь ГВ с климатом.

В образовании горных вод важная роль принадлежит осадкам и испаряемости.

Чтобы проанализировать изменение этого соотношения, целесообразно воспользоваться картой обеспеченности растений влагой. По отношению осадков к испаряемости выделены 3 зоны (области):

1.                                   достаточного увлажнения

2.                                     недостаточного

3.                                    незначительного увлажнения

В первой зоне сосредоточены основные площади переувлажненных земель, требующие осушения (в отдельные периоды здесь необходимо увлажнение). Области недостаточного и незначительного увлажнения нуждаются в искусственном увлажнении.

В трех областях питания ГВ осадками и теплоты их в зону аэрации различны.

В области достаточного увлажнения инфильтрационное питание грунтовых вод при глубине залегания более 0,5 — 0,7 м преобладает над тепловым их в зону аэрации. Эта закономерность наблюдается в невегетационный и в вегетационный периоды, за исключением сильно засушливых лет.

В области недостаточного увлажнения соотношение инфильтрации осадков с испарением ГВ при неглубоком залегании их различно в лесостепной и степной зонах.

В лесостепях в суглинистых породах во влажные годы инфильтрация преобладает над тепловым ГВ в зону аэрации, в засушливые годы — соотношение обратное. В степной зоне в суглинистых породах в невегетационый период инфильтрационное питание преобладает над тепловым ГВ, а в вегетационный период — меньше расхода. В целом за год инфильтрационное питание начинает преобладать над тепловым грунтовых вод.

В области незначительного увлажнения — в полупустынях и пустынях — инфильтрация в суглинистых породах при неглубоком залегании УГВ несоизмеримо мала по сравнению с расходом в зону аэрации. В песчаных породах инфильтрация начинает увеличиваться.

Таким образом, питание ГВ за счет осадков уменьшается, а расход в зону аэрации возрастает с переходом от области достаточного к области незначительного увлажнения.

б) Связь грунтовых вод с реками.

Формы связи грунтовых вод с реками определяются рельефом и геоморфологическими условиями.

Глубоко врезанные речные долины служат приемником грунтовых вод, дренируя прилегающие земли. Напротив при небольшом врезе, свойственном низовьям рек, реки питают грунтовые воды.

Различные случаи соотношения поверхностных и грунтовых вод показаны на схеме.

Принципиальная расчетная схема взаимодействия подземных и поверхностных вод в условиях изменчивости поверхностного стока.

 а — межень; б — восходящая фаза половодья; в — нисходящая фаза половодья.

в) Связь грунтовых вод с напорными.

Если между грунтовыми водами и нижележащим напорным горизонтом нет абсолютноводонепроницаемого слоя, то между ними возможны следующие формы гидравлической связи:

1)                          УГВ выше уровня напорных вод, вследствие чего возможно перетекание ГВ в напорные.

2)                          Уровни практически совпадают. При снижении УГВ, например, дренами, будет происходить подпитывание ГВ напорными.

3)                          УГВ периодически превышают уровень напорных вод (во время поливов, осадков), в остальное время ГВ подпитываются осадками.

4)                          УГВ постоянно ниже УНВ, поэтому последние подпитывают грунтовые воды.

Грунтовые воды могут получать питание из артезианских вод и через так называемые гидрогеологические окна — участки, где нарушается сплошность водоупорного пласта.

Возможно подпитывание УВ напорными через тектонические разломы.

Гидродинамические зоны ГВ, определяемые рельефом и геологическим строением, тесно связаны с геоструктурными условиями территории. Зоны высокой дренированности свойственны горным и предгорным областям. Зоны низкой дренированности характерны для прогибов и впадин платформенных равнин.

Зональность питания ГВ наиболее отчетливо проявляется в зоне низкой дренированности аридных областей. Она заключается в последовательном увеличении минерализации ГВ с удалением от источника питания реки, канала и др. Поэтому в засушливых районах колодцы для водоснабжения обычно размещают вдоль каналов, рек.

4. Условия образования и залегания артезианских вод.

Артезианские воды образуются при определенном геологическом строении — чередовании водопроницаемых пластов водоупорными. Они приурочены в основном к синклинально или моноклинально залегающим свитам пластов.

Площадь развития одного или нескольких артезианских пластов называется артезианским бассейном. АБ могут занимать от нескольких десятков до сотен тысяч км².

Источники питания напорных вод — осадки, фильтрационные воды рек, водохранилищ, оросительных каналов и др. Напорные воды в определенных условиях пополняются грунтовыми водами.

Расходование их возможно путем разгрузки их в речные долины, выхода на поверхность в форме родников, медленного высачивания через пласты, заключающие напорный слой, с перетеканием в грунтовые воды. Отбор АВ для водоснабжения и орошения также составляют статьи их расходования.

В артезианских бассейнах различают области питания, напора и разгрузки.

Область питания — площадь выхода артезианского пласта на поверхность земли, где происходит его питание. Она располагается на самых высоких отметках рельефа артезианского бассейна в горных областях и водоразделах и т.д.

Область напора — основная площадь распространения артезианского бассейна. В ее пределах подземные воды обладают напором.

Область разгрузки — площадь выхода напорных вод на поверхность — открытая разгрузка (в форме восходящих родников или площадь скрытой разгрузки, например в русле рек и т.д.)

Скважины, вскрывающие АВ фонтанируют, это пример искусственной разгрузки напорных вод.

В пластах, содержащих гипсы, ангидриды, соли, артезианские воды имеют повышенную минерализацию.

Типы и зональность артезианских вод

Артезианские бассейны обычно типизируют по геоструктуре водовмещающих и водоупорных пород.

По этому признаку выделяют два типа артезианских бассейнов (по Н.И. Толстихину):

1.                                артезианские бассейны платформ, характеризующиеся обычно весьма значительной площадью развития и наличием нескольких напорных водоносных горизонтов (это Московский, Прибалтийский, Днепро-Донецкий и др.)

2.                                артезианские бассейны складчатых областей, приуроченные к интенсивно дислоцированным осадочным, магматическим и метаморфическим породам. Отличаются меньшей площадью развития. Примеры — Ферганский, Чуйский и др. бассейны.

5. Геологическая деятельность подземных вод.

Подземные воды проводят разрушительную и созидательную работу. Разрушительная деятельность подземных вод проявляется главным образом в растворении водорастворимых горных пород, чему способствует содержание в воде растворенных солей и газов. Среди геологических процессов, обусловленных деятельностью ПВ, прежде всего следует называть карстовые явления.

Карст.

Карстом называется процесс растворения горных пород передвигающимся в них подземным и просачивающимся поверхностными водами. В результате карста в породах образуются пещеры и пустоты различной формы и размера. Протяженность их может достигать многих километров.

Из карстовых систем наибольшую протяженность имеет Мамонтова пещера (США), общая длина ходов которой составляет около 200 км.

Далее по книге Каца стр. 77 пояснить о пещерах.

Карсту подвержены соленосные породы, гипсы, ангидриды и карбонатные породы. Соответственно и различают карст: соляной, гипсовый, карбонатный. Развитие карста начинается с расширения (под влиянием выщелачивания) трещин. Карст обуславливает специфические формы рельефа. Главная особенность его — наличие карстовых воронок диаметром от нескольких до сотен метров и глубиной до 20 — 30 м. Карст развивается тем интенсивнее, чем больше выпадает осадков и чем больше скорость движения подземных потоков.

Районы, подверженные карсту, характеризуются быстрым поглощением осадков.

В пределах массивов закарстованных пород выделяют зоны нисходящего движения воды и горизонтального — в сторону речных долин, моря и т.д.

В карстовых пещерах наблюдаются натечные образования преимущественного карбонатного состава — сталактиты (нарастающие вниз) и сталагмиты (растущие снизу). Карст ослабляет горные породы, снижает их количество как основание для ГТС. По карстовым пустотам возможна значительная утечка воды из водохранилищ и каналов. И в то же время подземные воды, заключенные в закарстованных породах, могут быть ценным источником для водоснабжения и орошения.

К разрушительной деятельности подземных вод относится суффозия (подкапывание) — это механический вынос мелких частиц из рыхлых пород, который приводит к образованию пустот. Такие процессы могут наблюдаться в лессах и лессовидных породах. Кроме механической различают химическую суффозию, примером которой является карст.

Созидательная работа подземных вод проявляется в отложении ими различных соединений, цементирующих трещины в горных породах.

Контрольные вопросы:

1 Дайте классификацию подземных вод.

2. При каких условиях образуются грунтовые воды?

3. При каких условиях образуются артезианские грунтовые воды?

4. В чем проявляется геологическая деятельность подземных вод?

5. Назовите основные типы подземных вод.

6. Как влияет верховодка на строительство?

studizba.com

что это и как определить уровень грунтовых вод, подземные воды, подпочвенные воды, фунтовые воды

Покупая участок для строительства дома, обращают внимание на его площадь и место расположения. При этом лишь профессионалы смотрят на то, какой на участке грунт, и интересуются уровнем залегания грунтовых вод. А ведь эти показатели крайне важны, так как именно от них зависит то, насколько легко будет возвести здесь постройку или разбить сад. Особенно важно расположение грунтовых вод, тем более что ответ на вопрос об этом параметре часто не знает и сам продавец. Следует изучить информацию о том, какие типы грунтовых вод существуют, почему так важно знать их положение и как с ними бороться.

Содержание статьи

Грунтовые воды и необходимость выяснения их уровня

Грунтовые воды – это жидкость, располагающаяся под слоем грунта. Они могут залегать на разной глубине и иметь разное происхождение.

Почвенные воды могут являться подземным источником или происходить из конденсата в земле и осадков.

Если вы планируете на своем участке постройку дома или создание огорода, то вам действительно стоит определить правильный уровень положения грунтовых вод. Ведь они напрямую влияют на качество и долговечность ваших затей.

Почему нужно знать УГВ:

1. Если вы сажаете огород, то, чтобы обеспечить растениям максимальный комфорт, необходимо определиться с тем, где находятся грунтовые воды. Ведь если они располагаются слишком близко к поверхности, то такое соседство может навредить растениям. Многие из них не любят соседство влаги, из-за этого могут погибнуть. Особенно часто по этой причине загнивают плодовые деревья.
2. Опасны подземные воды, расположенные на небольшой глубине, при строительстве дома. Ведь они могут отрицательно сказаться на долговечности постройки. Кроме того, они разрушают фундамент, делая такую постройку попросту опасной. Поэтому крайне важно определить степень залегания влаги под землей.

Определение уровня положения грунтовых источников необходимо.

Виды грунтовых вод

Необходимо не только проверить самый низкий и самый высокий тип грунтовых вод, но и приступить к определению их вида. Ведь именно от этого зависит то, насколько они опасны.

Если вы покупаете участок через агентство, то вам должна предоставляется его схема. На ней должны быть указаны типы грунтовых вод и глубина их залегания.

Итак, есть три их разновидности. Они залегают на разной глубине и имеют разное происхождение:

1. Верховодка считается самым близким водяным слоем. Она отличается высоким уровнем залегания, в пределах 0,5-3 метров. Располагается во впадинах между слоями земли и образуется из осадков и конденсата в почве. В засушливые периоды эта жидкость исчезает, но с дождями появляется вновь. Она больше влияют на сад, чем на фундамент.
2. Безнапорные воды залегают глубже. Этот тип также называют «фунтовые воды». Они расположены на уровне от 1 до 5 метров под поверхностью и являются постоянными. Они не исчезают при засухах. Именно из них пополняются водоемы. Такие воды сильнее всего влияют на постройки, и именно они разрушают фундамент. Они могут иногда менять свое положение — то поднимаются, то уходят на глубину.
3. Артезианские напорные воды залегают глубже всего. Найти самостоятельно их невозможно. Это можно сделать лишь с помощью бурения скважин специальным механизмом. Эти воды появляются из подземных источников. Именно они подходят для водоснабжения частных домов.

Если вы планируете строить дом, то вас больше всего должно интересовать расположение безнапорных грунтовых вод. Для тех, кто хочет организовать на участке сад, необходимо узнать наличие на участке верховодки.

Современные способы определения уровня

Если вы заранее не узнали, на каком пределе присутствуют грунтовые воды на вашем участке, то вам придется своими силами искать способы выяснения этого показателя. Есть несколько вариантов, подходящих для этих целей. Некоторые из них пришли к нам из далеких времен и не обладают высокой точностью, другими активно пользуются и сейчас, получая самые точные данные.

Проверить место расположения грунтовых вод можно с помощью растений и насекомых. Несмотря на то что профессионалы к подобным способам относятся весьма скептически, они все же оказываются весьма эффективными.

Как определить уровень расположения грунтовых вод:

1. Проверьте ближайшие колодцы на уровень воды в них. Ведь она в них появляется именно из подземных источников.
2. Также можно проверить уровень положения воды с помощью бурения скважин обычным садовым буром.
3. Существуют компании, которые с помощью специального оборудования проведут для вас исследование участка. Их данные считаются самыми точными.

С услугами компаний все просто: вы обращаетесь в специализированную фирму, за определенную плату специалисты проводят проверку и составляют схему залегания грунтовых вод.

Чтобы определить уровень подпочвенных вод по колодцам, необходимо посмотреть, на каком уровне в них находится вода. Это практически точно позволит определить уровень положения грунтовых вод. Однако делать это лучше не после дождя.

Также можно определить положение грунтовых вод с помощью бурения скважин. Необходимо обычным садовым буром проделать в нескольких местах участка скважины. Их глубина должна равняться двум с половиной метрам. Далее следует подождать пару дней. Если отверстия не наполнились водой, значит, она залегает достаточно глубоко.

Если же скважины наполнились жидкостью, то придется определить ее происхождение. Для этого нужно подождать засушливых дней, если вода исчезнет, значит, это была верховодка. Если нет, то вы столкнулись с безнапорными грунтовыми водами, с которыми для постройки зданий обязательно нужно бороться.

Народные методы

Существуют более традиционные методы определения уровня грунтовых вод. Они не позволят точно определить метраж их положения, но могут свидетельствовать о близости жидкости под землей.

Способы таковы:

1. Определить близость грунтовых можно по растениям, которые произрастают на участке. Как вы понимаете, там, где присутствует верховодка, будут находиться влаголюбивые растения. Например, если уровень воды ближе 2,5 метров, то на участке будут расти камыш, крапива, осока, болиголов и наперстянка. Если воды располагаются глубже трех метров, то вы можете найти на участке полынь и солодку. При этом чем зеленее растения, чем ближе влага.
2. По животным тоже можно определить место расположения вод. Там, где близко к земле летают мошки, почти наверняка присутствует верховодка. Собаки, муравьи, кроты и мыши не любят соседства грунтовых вод. Кошки любят полежать в месте пересечения жил.
3. Также вы можете посмотреть на то, как стелется туман. Если он покрывает землю практически каждый вечер, по грунтовые воды близко. Там, где присутствует верховодка, по утрам на растениях будет больше росы.

Самым эффективным из описанных здесь методов являются растения. Ведь влаголюбивые экземпляры не будут расти в засушливых местах.

Борьба с грунтовыми водами

Когда закончен сбор данных о расположении вод на вашем участке, можно приступить к решению этой проблемы. Если безнапорные воды слишком близко, то с этим нужно бороться.

Какие меры можно принять:

1. Поверхностный водоотлив представляет собой канавы и траншеи. Из них выкачивается вода насосом.
2. Можно выкопать траншею по всему периметру участка. Из нее воду тоже придется откачивать насосом, например, в пруд.
3. Иглофильтровые установки откачивают близлежащие грунтовые воды и уводят их на глубину 5 метров.

Такие установки позволяют решить проблему. Однако заниматься их проектированием и организацией должны профессионалы.

Грунтовые воды – это опасное природное явление, которое встречается очень часто. Однако с ними вполне реально бороться, используя современные технологии.

kanaliza.ru

Подземные воды

Подземные воды