Чем различаются грунтовые и межпластовые воды. Грунтовые воды на участке – находим и решаем, что с ними делать Сбросить верховодку в грунтовые воды

Верховодка - подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения, временем существования и дебита. Верховодка, как правило, образуется на первом от поверхности земли водоупорном пласте или прослойках водоупорных отложений в водоносной толще, имеет локальное распространение и сезонный характер существования. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.

Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние.

Рисунок 1. Грунтовые воды

Грунтовые воды.

Грунтовая вода - гравитационная вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность и обычно над ней отсутствует сплошная кровля из водонепроницаемых пород (рисунок 1)

Грунтовая вода заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в магматических, метаморфических или осадочных сцементированных пород (вода трещинного типа), залегает в четвертичных отложениях (поровые воды).

Грунтовые воды формируются за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания и т. д.

Главная характерная особенность грунтовых вод, отличающая их от более глубоких артезианских вод - отсутствие напора.

Наиболее существенное влияние на режим грунтовых вод оказывают метеорологические условия (атмосферные осадки, испарения, температура, атмосферное давление и т. д.), гидравлические условия (изменение режима поверхностных водоёмов, питающих или дренирующих П. в.), хозяйственная деятельность человека (строительство гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, откачка воды и нефти из недр, добыча полезных ископаемых, удобрение сельскохозяйственных земель, промстоки и др.).

Грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетони другие строительные материалы. При возведении сооружений грунтовые воды исследуют наагрессивность. Различают следующие типы агрессивности.

Общекислотная. Водородный показательводы меньше 6. Повышается растворимостькарбоната кальция. В зависимости от маркицементаи значений pH агрессивность воды различна: при pH < 4 наибольшая, при pH = 6,5 - наименьшая.

Выщелачивающая. Вода содержит более 0,4-1,5 мг экв. гидрокарбоната. Проявляется в растворении карбоната кальция и выносе из бетона гидроксида кальция. Степень агрессивности воды определяется растворимостью карбоната кальция. Вынос гидроксида кальция увеличивается в присутствиихлорида магния, который вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя хорошо растворимыйхлорид кальция.

Магнезиальная. Вода содержит более 750 мг/л магниядвухвалентного.Предел допустимой концентрацииионовмагния зависит от марки цемента, условий, конструкции сооружения, содержания сульфатных ионов и изменяется в широких пределах: от 1,0 до 2,5 %.

Сульфатная. Вода содержит свыше 67890 мг/л сульфатных ионов. Присутствующие в воде в больших концентрациях сульфатные ионы, проникая в бетон, при кристаллизацииобразуюткристаллогидратсульфата кальция, являющийся причиной вспучивания и разрушения бетона.

Углекислотная. Вода содержит свыше 3-4 мг/л углекислоты. Растворение карбоната кальция под воздействием растворённогодиоксида углеродас образованием легкорастворимогогидрокарбоната кальцияпровоцирует процесс разрушения бетона.

В условиях влажного климата развиваются интенсивные процессы инфильтрациии подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв игорных пород. При этом легко растворимые соли -хлоридыисульфаты- выносятся из пород и почв; в результате длительного водообмена формируются пресные Грунтовая вода, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественногидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухихстепях,полупустыняхипустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количестваатмосферных осадков, а также слабойдренированностиместности подземный сток. Грунтовая вода не развивается; в расходной части баланса преобладает испарение и происходит их засоление. Вблизи рек, водоемов, водохранилищ и т. п. грунтовые воды в значительной степени опреснены и по качеству могу удовлетворять нормампитьевой воды.

Минерализация - сумма всех минеральных веществ, растворённых в воде, выраженная в граммах абсолютно сухого остатка, полученного выпариванием1 л воды. Классификация вод по степени минерализации:

Пресные - до 1 г/л. Преобладающий химический тип вод: гидрокарбонатные кальциевые.

Слабосолоноватые - 1-3 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.

Солоноватые - 3-10 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.

Солёные - 10-15 г/л. Сульфатные, хлоридные.

Рассолы - больше 50 г/л. Хлоридно-натриевые.

Жёсткость воды обусловлена присутствием в воде ионов кальция и магния. Различают:

общую жёсткость (сумма мг экв. ионов Ca и Mg в литре воды);

карбонатную (величина рассчитывается по количеству гирокарбонатных и карбонатных ионов);

некарбонатную (жёсткость общая за вычетом жёсткости карбонатной).

По общей жёсткости воды подразделяются на 5 типов:

очень мягкая: <1,5 мг экв./л,

мягкая: 1,5-3 мг экв./л,

умеренно жёсткая: 3-6 мг экв./л,

жёсткая: 6-9 мг экв./л,

очень жёсткая: >9 мг экв./л.

Вблизи свалок,скотомогильников, различного рода химических, радиоактивных захороненийгрунтовые воды заражены. Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, местности.

Верховодка и грунтовые воды.

Верховодкой называют временные скопления подземных вод в зонеаэрации. Эта зона располагается на небольшой глубине от поверхности, над горизонтом грунтовых вод, где часть пор пород занята связанной водой, другая часть – воздухом.

Верховодка образуется над случайными водоупорами (или полуводоупорами), в роли, которых могут быть линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует своеобразный водоносный горизонт. Чаще всего это бывает связанно с периодом обильного снеготаяния, периодом дождей. В остальное время вода верховодки испаряется и просачивается в нижележащие грунтовые воды.

Другой особенностью верховодки является вохможность ее образования даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верхней части толщи образуется верховодка. Через некоторое время эта вода рассасывается.

В целом для верховодки характерно: временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. В легко водопроницаемых породах, например в песках, верховодка возникает сравнительно редко. Для нее наиболее типичны различные суглинки и лессовые породы.

Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы котельные) она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции. В последнее время в результате значительных утечек воды (водопровод, бассейны) отмечено появление горизонтов верховодок на территории промышленных объектов и новых жилых районов, расположенных в зоне расположения лессовых пород. Это представляет серьезную опасность, так как грунты оснований снижают свою устойчивость, затрудняется эксплуатация зданий и сооружений.

При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным.

Грунтовые воды.

Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности водоупоре.

Сверху грунтовые воды обычно не перекрываются водонепроницаемыми породами, а водопроницаемый пласт они заполняют не на полную мощность, поэтому поверхность грунтовых вод является свободной, ненапорной. На отдельных участках, где всё же имеется местное водоупорное перекрытие, грунтовые воды приобретают местный напор (величина последнего определяется положением уровня грунтовых вод на прилегающих участках, не имеющих водоупорного перекрытия). Когда буровая скважина или копаный колодец достигают грунтовых вод, их уровень (т. н. зеркало грунтовых вод) устанавливается на той глубине, где они были встречены. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают. Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод обладают характерными особенностями, отличающими их от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям. В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков поверхность грунтовых вод испытывает сезонные колебания: в сухое время года она понижается, во влажное - повышается, изменяются также дебит, химический состав и температура грунтовых вод. Вблизи рек и водоёмов изменения уровня, расхода и химического состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом последних. Величина стока грунтовых вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путём инфильтрации. В условиях влажного климата развиваются интенсивные процессы инфильтрации и подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв и горных пород. При этом легко растворимые соли - хлориды и сульфаты - выносятся из пород и почв; в результате длительного водообмена формируются пресные грунтовые воды, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественно гидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток грунтовых вод не развивается; в расходной части баланса грунтовых вод преобладает испарение и происходит их засоление.

Различия условий формирования грунтовых вод обусловливают зональность их географического распределения, которая тесно связана с зональностью климата, почвенного и растительного покрова. В лесных, лесостепных и степных районах распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовые воды; в пределах сухих степей, полупустынь и пустынь на равнинах преобладают солёные грунтовые воды, среди которых пресные воды встречаются лишь на отдельных участках.

Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).

В низинах, оврагах, долинах и др. отрицательных участках рельефа ниже уровня грунтовых вод происходит их истечение на поверхность в виде родников. Они в значительной степени питают собой пруды, озёра и реки.

Артезианская вода.

Артезианская вода - подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Залегают главным образом в доантропогеновых отложениях, в пределах крупных геологических структур, образуя артезианские бассейны.

Вскрытые искусственным путём поднимаются выше кровли водоносного пласта. При достаточном напоре они изливаются на поверхность земли, а иногда даже фонтанируют. Линия, соединяющая отметки установившегося напорного уровня в скважинах, образует пьезометрический уровень.

В отличие от грунтовых вод, участвующих в современном водообмене с поверхностью земли, многие являются древними, и их химический состав обычно отражает условия формирования.

Первоначально связывали с мульдообразными структурами. Однако условия, при которых образуются эти воды, весьма разнообразны; часто можно встретить при флексурообразном асимметричном моноклинальном залегании пластов. Во многих районах они приурочены к сложной системе трещин и разломов.

В пределах артезианского бассейна различают три области: питания, напора и разгрузки. В области питания водоносный горизонт обычно приподнят и дренирован, поэтому воды здесь имеют свободную поверхность; в области напора уровень, до которого может подняться вода, располагается выше кровли водоносного горизонта. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до этого уровня называются напором.

В отличие от области питания, где мощность водоносного горизонта изменяется в зависимости от метеорологических факторов, в области напора мощность артезианского горизонта постоянна во времени. На границе между областью питания и областью напора, в связи с количеством поступающей атмосферной воды, в различные сезоны может происходить временный переход воды со свободной поверхностью в воды напорные. В области разгрузки воды выходят на земную поверхность в виде восходящих источников. При наличии нескольких водоносных горизонтов каждый из них может иметь свой уровень, определяемый условиями питания и стока воды. Когда синклинальное залегание слоев соответствует понижениям рельефа, напоры в нижних горизонтах повышаются; при повышениях рельефа пьезометрические уровни нижних горизонтов располагаются на более низких отметках. Если, благодаря скважине или колодцу, два водоносных горизонта сообщаются, то при обращенном рельефе из верхнего горизонта перетекает в нижний.

Различают артезианский бассейн и артезианский склон. В артезианском бассейне область питания располагается рядом с областью напора; далее по направлению подземного стока располагается область разгрузки напорного горизонта. В артезианском склоне последняя находится рядом с областью питания.

Каждый крупный артезианский бассейн заключает в себе воды различного химического состава: от высокоминерализованных рассолов хлоридного типа до пресных слабоминерализованных вод гидрокарбонатного типа. Первые обычно залегают в глубоких частях бассейна, вторые — в верхних пластах (в различных артезианских бассейнах России на глубине от 100 до 1000 м).

Пресные воды верхних водоносных пластов образуются в результате инфильтрации атмосферных осадков и процессов выщелачивания горных пород. Глубокие высокоминерализованные связаны с измененными водами древних морских бассейнов, находившихся в различные геологические эпохи на территории современных артезианского бассейна.

В России ввиду большого разнообразия гидрогеологических условий артезианские бассейны иногда называют водонапорными системами. Наиболее крупной водонапорной системой в России является Западно-сибирский артезианский бассейн площадью 3 млн. км2. Крупные бассейны напорных вод за рубежом имеются в Северной Африке, а также в восточной части Австралии.

Таким термином обозначают близко залегающие к поверхности залегания воды, образующиеся в складках первого водоупорного слоя. Такие водоносы обычно не характерны сплошным распространением. Подпитку они получают от атмосферных осадков и талых вод, инфильтрованных грунтом, а также за счет конденсации влаги вблизи скальных оснований. Поэтому верховодка нестабильна по уровню содержания в водоносе, его серьезные колебания зачастую имеют сезонный характер.

В засушливые периоды она может исчезнуть вообще, а в периоды обильных осадков или таяния снега переполняются вплоть до выхода на поверхность. Также верховодка может повышать свой уровень при излишней подпитке болот.

Нередко причиной образования таких водоносов могут быть техногенные аварии на водопроводных, канализационных или дренажных системах. В таких случаях имеют место подтопления фундаментов и подвальных помещений домов, а также заболачивание местности.

Верховодка, обычно представлена пресными водами с небольшой степенью минерализации и высоким содержанием железа и кремниевых кислот. По этой причине, а также в связи с недостаточностью фильтрующих способностей грунта, она не может служить надежным источником водоснабжения на бытовые нужды. Чтобы уверенно ее использовать, нужно устанавливать системы очистки воды по различным факторам.

Тем не менее, часто принимаются искусственные меры для сохранения уровня воды в колодцах путем создания замкнутых водоемов, различных перемычек и даже отводов рек. Насаживаются растения, способствующие снегозадержанию, и принимаются многие другие меры по сохранению и подпитке таких водоносов.

Верховодка склонна к изменению уровня в зависимости от сезонных факторов. Поэтому, чтобы принять решение о конструкции фундамента, нужно исследовать проблему максимально внимательно. Прежде всего, нужно выяснить:

• максимальный уровень, которого верховодка достигает в различное время года, судя по уровню воды в скважинах и колодцах, находящихся поблизости;
• наблюдать явления природы, например – наличие столбов мошкары в безветренный летний вечер или клубы тумана в отдельных местах на участке тихим летним утром. Если такие явления встречаются, в этих местах вода близка к поверхности;
• об этом же свидетельствует наличие влаголюбивых растений на участке, таких как камыш, рогоз, папоротники и многие другие. Верховодка наверняка близко расположена к поверхности в местах их произрастания;

Любые способы определения близкой воды пригодны для определения места более достоверных способов исследования грунта. Таковым является разведочное бурение. Причем, решающее значение имеет время проведения этого мероприятия. Для получения точных данных его нужно проводить в период максимального накопления влаги в подпочвенном слое.

Если по результатам разведочного бурения окажется, что верховодка не поднимается на уровень выше 2,5 метров от поверхности, вполне допустимо проектировать мелко- или среднезаглубленный ленточный фундамент в зависимости от этажности и конструкции здания.

При более высоком расположении грунтовых вод понадобится устройство монолитного опорного основания типа «перевернутая чаша», которое способно удерживать большие нагрузки без повреждений. Правда, затраты на такой фундамент, как материальные, так и трудовые весьма и весьма высоки.

Влияние расположения подпочвенных вод на выбор вида водозабора

Верховодка является ближайшим объектом интереса при выборе вида источника водоснабжения. Для ее безопасной эксплуатации необходимо быть уверенным хотя бы в минимальной степени пригодности воды из подпочвенного источника для бытового применения. При этом необходимо учесть несколько факторов:

• удаленность объектов санитарного назначения в виде дачных туалетов, бань, хранилищ нефтепродуктов – такое расстояние должно быть не менее 50 метров;
• наличие близких сельскохозяйственных объектов, таких как животноводческие фермы, склады удобрений, нефтебазы и прочие.

Такое соседство не принесет удовольствия при пользовании водой, а вред может нанести немалый. Поневоле придется рассматривать вариант бурения скважины на более глубокие безнапорные водоносы, проходящие более интенсивную фильтрацию.

Верховодка пригодна для пользования как источник водоснабжения только при соблюдении перечисленных условий и применении очистки специальными фильтрами.

Способы понижения уровня подпочвенных вод

Верховодка часто требует срочного принятия мер по водопонижению в связи с угрожающей обстановкой. Для этого применяются несколько методов, основными из которых являются:

• водоотлив поверхностный – способ снижения уровня подпочвенных вод, связанный с рытьем открытых каналов для стока излишней влаги;
• закрытые способы водопонижение, связанные с устройством дренажных систем, применением игольчатых фильтров и другого специального оборудования.

Дренирующие системы могут быть различными:

1. Дренажи беструбные. Они сооружаются в виде канав необходимой глубины. На дно насыпается песок, крупный гравий, строительный камень, хворост. Назначение такого наполнения – свободно пропускать излишек воды. Сверху такие канавы заваливают глиной, чтобы исключить наполнение устройств водой сверху. Слой глины плотно утрамбовывается и, в таком состоянии она не пропускает значительного количества воды.
2. Трубные дренажи предусматривают размещение в отводящих каналах специальных перфорированных труб, изготавливаемых из полимеров. Система таких изделий прокладывается на глубине 1,5 – 2,5 метров. Верховодка очень эффективно отводится такими системами. В пересечении каналов устройства строятся смотровые колодцы для периодического обслуживания системы и ее очистке при необходимости.
3. При необходимости защитных мероприятий на глубине порядка 4 – 5 метров сливные трубные дренажи не применяются. Для данного случая используют иглофильтры. Это труба или целый их пучок снабжены по концам иглофильтрами. К трубам подключается вакуумный насос, эффективно извлекающий воду из грунта с последующим отводом в сливные системы.

Заключение

Вода на участке – большое преимущество загородного хозяйства. Но все хорошо, что в меру. Излишек ее на участке в верховодных слоях может стать причиной немалых хлопот и расходов. Но, кто предупрежден – тот защищен. Владея изложенной здесь информацией, любой владелец участка уже знает, что нужно предпринять в экстремальной ситуации. Удачи вам!

Подземные воды образуются путем фильтрации атмосферных осадков через почвенный покров или воды рек и озер через их русло.

Дальнейшее движение воды и накопление в виде подземных бассейнов зависят от строения горных пород, через которые она протекает. По отношению к воде все породы делятся на водопро­ницаемые и водоупорные. К первым относятся песок, супесок, гра­вий, галечник, трещиноватые мел и известняк. Вода заполняет поры между частицами породы или трещины и передвигается в силу законов тяжести и капиллярности, постепенно заполняя водоносный слой. Водоупорные породы представлены сплошными залеганиями гранита, плотного песчаника и известняка или гли­нами. Пласты водопроницаемых и водоупорных пород залегают, чередуясь с большей или меньшей правильностью.

Подземные воды залегают до глубины 12-16 км. По условиям залегания различают верховодку, грунтовые и артезианские воды (от названия французской провинции Артуа, лат. Artesium, где они были добыты в XII веке), значительно отличающиеся по гигиеническим характеристикам. Подземные пресные воды, пригодные для целей пить­евого водоснабжения, залегают на глубине 250-300 м и более.

Верховодка . Подземные воды, залегающие наибо­лее близко к земной поверхности, называются верховод­кой. Причиной появления верховодки служит наличие под почвой отложений в виде линз, создающих местный водоупор. Скапливающиеся на этом водоупоре атмосфер­ные воды и образуют верховодку выше уровня собственно грунто­вых вод. Режим питания вер­ховодки неустойчив, так как полностью зависит от атмосферных осадков, выпадающих на ограниченном пространстве. В теплом и жарком районах благодаря испарению минерализованность вер­ховодки иногда настолько повышается, что делает ее непригод­ной для питьевого использования. Вследствие поверхно­стного залегания, отсутствия водоупорной кровли и мало­го объема верховодка легко загрязняется и как правило в санитарном отношении она ненадежна и не может считать­ся хорошим источником водоснабжения

Грунтовые воды . Вода, которая скапливается в процессе фильтрации на первом от поверхности земли водоупорном пласте, называется грунтовой, в колодце она устанавли­вается на том же уровне, что и в подземном слое. Она не имеет защиты из водоупорных слоев; область питания вод совпадает с областью их распро­странения. Глубина залегания грунтовых вод колеблет­ся в пределах от 2-3 м до нескольких десятков метров.

Данный вид водоисточника характеризуется весьма непо­стоянным режимом, который целиком зависит от гидроме­теорологических факторов - частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезон­ные колебания уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод. Кроме того, состав грунтовых вод зависит от местных условий (характера загрязнения окружающих объектов) и состава почвы. Запас их пополня­ется за счет инфильтрации атмосферных осадков, либо воды рек в периоды высокого уровня; не исключена возможность поступления подземных ненапорных вод из более глубоких горизонтов. В процессе инфильтрации вода в значительной мере освобождается от органического и бактериального загрязнения; при этом улучшаются и ее органолептические свойства. Проходя через почвы, вода обогащается углекислотой и про­дуктами распада органических и других веществ, что и определяет в основ­ном ее солевой состав. В природных условиях грунтовые воды не загрязнены и впол­не пригодны для питьевого водоснабжения, если их минерализа­ция не превышает вкусового порога. Однако, если почвенный слой тонок и, кроме того, загрязнен, возможно загрязне­ние грунтовых вод в период их формирования, что представ­ляет опасность в эпидемическом отношении. Чем массивнее загрязнение почвы населен­ного места и чем ближе к поверхности лежит вода, тем реальнее становится опасность ее загрязнения и заражения.

Дебит грун­товых вод обычно невелик, что наряду с непостоянным составом ограничивает их применение для централизован­ного водоснабжения. Используются грунтовые воды глав­ным образом в сельской местности при организации колодезного водоснабжения.

Межпластовые подземные воды . Межпластовые воды залегают между двумя водоупорны­ми слоями, изолированы от атмосферных осадков и поверхностных грунтовых вод водонепроницаемой кровлей, в силу чего обладают наибольшей санитарной надежностью. В зависимости от условий залегания они могут быть напорными (артезианскими) или безнапорными. Их отличительная особен­ность - залегание ниже одного, двух или нескольких слоев водо­упорных пород и отсутствие питания с поверхности непосредственно над ними. В каждом межпластовом водоносном горизонте различают область питания, где горизонт выходит на поверхность, область напора и область разгрузки, где вода изливается на поверхность земли или дно реки, озера в виде восходящих ключей. Добыча межпластовых вод производится через буровые скважины. Качество воды скважины во многом определяется ее расстоянием от границы области питания.

Санитарные достоинства глубоких подземных вод очень вели­ки: они редко требуют дополнительного улучшения качества, обладают сравнительно устойчивым химическим составом и при­родной чистотой в бактериальном отношении, характеризуются высокой прозрачностью, бесцветностью, отсутствием взвешенных веществ и приятны на вкус.

Химический состав подземных вод формируется под влиянием химического (растворение, выщелачивание, сорбция, ионный обмен, образование осадка) и физикохимического (перенос веществ фильтрующих пород, сме­шение, поглощение и выделение газов) процессов. В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Недостатком их часто является высокое солесодержание и, в ряде случаев повышенное содержание аммиака, сероводорода и ряда минеральных веществ – фтора, бора, брома, стронция и др. Наибольшее значение для хозяйственно-питьевого водо­снабжения имеют фтор, железо, соли жесткости (сульфа­ты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция). Реже встречаются бром, бор, бериллий, селен, стронций.

Характерной особенностью межпластовых вод являет­ся отсутствие в них растворенного кислорода. Тем не менее микробиологические процессы оказывают суще­ственное влияние на их состав. Серобактерии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, железобактерии образуют конкреции железа и марганца, которые частич­но растворяются в воде; некоторые виды бактерий способ­ны восстанавливать нитраты с образованием азота и аммиака. Химический солевой состав различных горизонтов подземных вод колеблется, их минерализация достигает иногда высоких пре­делов, и тогда они непригодны для водоснабжения населенных мест.

Чем дальше отстоит место водозабора (буровая сква­жина) от границы зоны питания или разгрузки и чем лучше защита от проникновения вышележащих вод, тем характернее и постояннее химический состав межпласто­вых вод. Постоянство солевого состава воды - важнейший признак санитарной надежности водоносного горизонта. На формирование состава подземных вод оказывают большое влияние естественные и искусствен­ные факторы. Изменения в солевом составе воды глубоководной артезианской скважины должны рассматриваться как признак санитарного неблагополучия. Причиной таких изменений может быть:

а) поступление воды из вышележащего горизонта, в частности грунтовых вод, при недостаточной плотности изолирующего слоя, затекании вдоль стенок скважины, через заброшенные колодцы, при разработке карьеров, при нерациональной эксплуатации горизон­та, отборе воды, превышающем его водообильность, сопровождающееся изменением мине­рализации;

б) фильтрация речной воды через промоины в водоупорном ложе русла;

в) загрязнение через устье скважины.

В некоторых случаях возможно и бактериаль­ное загрязнение воды. Одной из причин загрязнения подземных вод являются промышленные сточные воды, которые инфильтрируются из накопителей, хвосто- и шламохранилищ, золоотвалов и т.п. в случае неудовлетворительной их гидроизоляции. Инфильтрация промышленных загрязнений наблюдается и сполей фильтрации, которые до недавнего времени использовались для обезвреживания промышленных сточ­ных вод. Проникновению сточных вод через водоупорные горизонты способствуют поверхностно-активные веще­ства, присутствующие в большинстве промышленных сточных вод.

При эксплуатации скважины в определенной части водоносного горизонта в результате присасывающего дей­ствия водоподъемных устройств развивается зона пони­женного давления воды. Степень понижения зависит от мощности водоподъемника, высоты давления в горизонте до его эксплуатации и водообильности горизонта. Наи­большего значения понижение давления достигает вокруг скважины, постепенно снижаясь по мере удаления от нее. Объем водоносной породы, на котором сказывается при­сасывающее влияние водоподъемника при его работе, получил вследствие характерной формы название «ворон­ка депрессии». Наличие и размеры воронки депрессии изменяют гидрогеологические условия в водоносном гори­зонте, снижая его санитарную надежность, так как появ­ляется возможность притока воды из выше- и нижележа­щих водоносных горизонтов через трещины и гидравличе­ские окна в разделяющих их водоупорных пластах.

Территория на поверхности земли, соответствующая границе воронки депрессии, в наибольшей мере может служить источником загрязнения подземных вод, что учитывается при организации зон санитарной охраны водоисточника.

Межпластовые воды вследствие защищенности от по­верхностного загрязнения, постоянства состава и доста­точно большого дебита высоко оцениваются с санитарной точки зрения и при выборе источника хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют преимущество перед дру­гими водоисточниками. Весьма часто межпластовые воды могут использоваться для питьевых целей без предвари­тельной обработки. Единственным принципиальным огра­ничением выбора их в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения являетсянедостаточная водообильность горизонта по сравнению с намечаемой мощно­стью водопровода.

В широком смысле, под грунтовыми понимают любые виды вод, залегающих под землей.

Но в буровой промышленности подземные водоносные слои классифицируют по глубине залегания.

Варианты использования залегающей жидкости могут быть совершенно разные. От употребления человеком питьевой до водоснабжения скотоводческих ферм и промышленных производств.

Классификация слоев

Верховодка .

Малообъемный и непостоянный слой воды, расположенный на глубине до 3 м под уровнем почвы.

Объема верховодки недостаточно для обеспечения технического водоснабжения производства или частного дома.

В качестве источника воды, она также не подходит из-за сильного загрязнения.

Непосредственно, грунтовые воды . Это первый постоянный слой водоносного горизонта, расположенный выше водоупорного глинистого грунта.

Отличается свободной поверхностью, над ним нет «крыши» из водонепроницаемых пород.

Межпластовые воды. Располагаются ниже первого водоупорного слоя на глубине от 100 м.

Делятся на напорные и артезианские.

Виды грунтовых вод

Источниками формирования грунтовых вод могут быть расположенные вблизи пресные водоемы (реки, озера) и любые атмосферные осадки, в т.ч. тающий снег.

От верховодки, грунтовые воды отличаются постоянством, т.е. они всегда присутствуют в местах залегания, но их объем варьируется в зависимости от времени года.

Весной, во время половодья, слой грунтовых вод достигает своего пика, а в самые жаркие месяцы лета иссякает.

Но ниже всего грунтовые воды опускаются не летом , а зимой — тогда водоносный горизонт уходит глубоко в землю.

Отличием грунтовых вод от артезианских является отсутствие напора. Для поднятия их на поверхность требуются особые системы, называемые каптажами.

Самый распространенный вид каптажных систем — колодцы с подъемным барабаном. Более прогрессивным видом каптажей считаются скважинные колодцы с погружным насосом, работающим от электрической сети.

Они позволяют поднимать на поверхность большие объемы грунтовых вод.

В зависимости от глубины расположения, выделяют высокий и низкий уровень грунтовых вод.

Этот критерий имеет важное значение при строительстве — если возвести дом на участке с высоким уровнем грунтовых вод, они быстро подтопят фундамент.

От уровня грунтовых вод зависят и несущие свойства грунта, поэтому здания, выстроенные заболоченных почвах и в низинах, со временем рискуют уйти под землю.

Высоким, считается уровень залегания грунтовых вод до 2 м под поверхностью земли или меньше. Соответственно, верхний водоносный слой, расположенный ниже 2 м, будет считаться низким.

Уровень водоносного слоя, обязательно, учитывают при заливке фундамента:

• по всем технологиям он закладывается не менее, чем за полметра выше грунтовых вод.

Если точка залегания грунтовых вод меньше глубины фундамента, производят их откачку с последующей гидроизоляцией дна котлована.

Но даже при таких мерах существует опасность подтопления цокольных этажей и подвальных помещений, поэтому для строительства многоквартирных домов и прочих высотных зданий выбирают участки с низким уровнем залегания.

Влияние на прочность сооружений

Колебания уровня подземных вод, под уже возведенными зданиями, может вызвать деформации не только фундамента, но и стен. Это может быть обусловлено следующими факторами:

1. насыщенность грунта легкорастворимыми в воде минералами .
   С течением времени, грунт меняет свою структуру, из него исчезают вещества, растворенные в подземных водах.
   Под давлением стен, утративший свою плотность грунт проседает, и строение падает.
   Чтобы этого избежать, перед началом строительства проводят химический анализ грунта на предмет концентрации легкорастворимых веществ;
2. расположение строения на т.н. плывунах — мелкопесчаных грунтах, которые при подтоплении подземными водами начинают скользить.
   Если на участке под строительство есть места выхода грунтовых вод на поверхность, риск того, что здание «уплывет» вместе с грунтом, значительно увеличивается.
   Для предотвращения этого явления при проектировании построек на плывунах учитывают направление и скорость движения подземных вод, характер рельефа и т.д.;
3. расположение здания на глинистых грунтах .
   Как и в случае с плывунами, при подтоплении грунтовыми водами такие почвы сильно теряют в устойчивости.
   Учитывая распространение глинистых грунтов на территории нашей страны, строительство высотных зданий на них возможно, если перед началом работ проведены меры по отводу водоносного слоя.

Существуют также т.н. агрессивные грунтовые воды , отличающиеся высокой концентрацией растворенных в них щелочей и кислот.

Такие воды разрушают бетонные основания зданий гораздо быстрее, чем обычные.

Источники водоснабжения в промышленности и сельском хозяйстве

Несмотря на то, что грунтовые воды значительно чище, чем верховодка, в них содержится достаточно минеральных примесей, чтобы сделать их непригодными для питья .

Подземным источником питьевой воды служит нижний, межводный слой.

Грунтовые воды используются в технических целях для орошения участков либо для обеспечения нужд производственного цикла.

Использовать для питья (как найти воду на садовом участке прочитайте ) их можно только после нескольких этапов фильтрации.

Как определить уровень залегания

В древности, подземные источники воды искали по характерным внешним признакам. Даже, если земля не выглядит заболоченной, но на ней произрастают влаголюбивые растения:

• наперстянка,
• болиголов,
• камыш и т.п.
  — это говорит о близости воды к уровню почвы.

Кроме того, о глубине залегания грунтовых вод может рассказать и характер зеленого «ковра» — если растения высокие, зеленые и сочные — это значит, что корни в обилии получают влагу из земли.

Также определить места близкого выхода грунтовых вод к поверхности земли помогают насекомые.

Если над участком постоянно вьется мошкара, которую привлекают места с повышенной влажностью, или там много муравейников, значит, грунтовые воды находятся высоко.

Сейчас существуют более точные методы определения уровня водоносного слоя.

Осмотр близлежащих колодцев

В радиусе 3-5 км уровень грунтовых вод не будет сильно различаться, поэтому для его определения на выбранном участке достаточно заглянуть в ближайшие колодцы.

Они наполняются только из водоносного слоя, соответственно, узнать его глубину можно, измерив расстояние от поверхности земли до воды с помощью рулетки.

Бурение пробных скважин

Если в непосредственной близости к участку нет колодцев, используют буровой метод.

С помощью садового бура по периметру участка пробивают несколько шурфов в земле, глубиной 2,5 м, и наблюдают за ними в течение 3-х суток.

Если за это время они не наполнились водой, значит, в данной местности низкий уровень расположения подземных вод и можно смело начинать строительство.

С точностью это сможет сделать только геоморфолог — специалист по рельефу земной поверхности.

Существует еще один метод поиска грунтовых вод — экстрасенсорный.

Человек, обладающий способностью чувствовать тонкие материи, ходит по участку с двумя железными прутами, согнутыми в форме буквы «Г».

Считается, что в местах, над которыми концы прутов расходятся в стороны, грунтовые воды залегают низко.

Такой метод довольно спорный, и, разумеется, не применяется для анализа грунтов при строительстве.

Заключение

В заключение хочется напомнить, что вода несет не только жизнь, но и разрушения.

Наша публикация преследует цель познакомить читателя с тем, какие водоносные слои несут пользу, а какие лучше отвести с участка, чтобы сохранить фундаменты капитальных строений от разрушения.

Посмотрите в предлагаемом видеосюжете, как осуществляется пробное бурение шурфов для определения высоты выхода водоносного слоя к поверхности земли.