Источники воды для скважины, грунтовые и подземные воды. Верховодка и грунтовые воды Что такое верховодка определение

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.

1. Источники питания рек
Основной источник питания всех рек на земном шаре - атмосферные осадки. При определенных условиях часть выпадающих жидких осадков образует поверхностный сток и служит непосредственным источником питания рек в периоды паводков. Твердые осадки аккумулируются на поверхности земли в виде снежного покрова. На равнинах и невысоких горах накопившийся за зиму снег тает в теплое время и также служит источником питания рек. Снег, накопившийся в более высоких горах, в отдельные годы стаивает не весь, пополняет запасы вечных снегов и дает начало ледникам. Талые воды этих снегов и ледников являются еще одним источником, питания рек. Часть талых и дождевых вод просачивается в верхние слои земли и при некоторых условиях быстро дренируется реками, при этом несколько растягивается процесс стока этих вод в речную сеть. Некоторая часть талых и дождевых вод идет на пополнение запасов подземных вод, которые значительно медленнее попадают в русла рек. Подземные воды являются также источником питания рек; они обеспечивают устойчивость речного стока. Таким образом, существуют четыре источника питания рек - жидкие осадки, снежный покров, высокогорные снега и ледники и подземные воды (грунтовые воды ) .

Соотношения между количеством воды, поступающим в реки от того или иного источника питания, неодинаковы в различных районах. Меняются они и от сезона к сезону для одной и той же реки. Эти различия зависят главным образом от климатических условий: режима осадков и температуры воздуха в течение года.

2. Характер грунтового питания
Грунтовые воды формируются в основном из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся (инфильтрующих) в землю на некоторую глубину, и из вод из болот, рек, озер и водохранилищ, также просачивающихся в землю. Количество влаги, прогоняемой таким образом в почву, составляет по данным А.Ф.Лебедева, 15-20 % общего количества атмосферных осадков.
Проникновение вод в грунты (водопроницаемость), слагающих земную кору, зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы: водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные.
К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески, трещиноватые породы и т.д. К водонепроницаемым породам – массивно- кристаллические породы (гранит, порфир, мрамор), имеющие минимальную впитывать в себя влагу, и глины. Последние, пропитавшись водой, в дальнейшем ее не пропускают. К породам полупроницаемым относятся глинистые пески, лесс, рыхлые песчаники, рыхловатые мергели и т.п.
Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими породами, содержит ограниченное количество воды. Основная масса воды находится в верхнем слое осадочных пород. В нем по характеру водообмена с поверхностными водами выделяют три зоны: зону свободного водообмена (верхнюю), зону замедленного водообмена (среднюю) и зону весьма замедленного водообмена (нижнюю). Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения. В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. Это – древние воды. В нижней зоне находятся высокоминерализованные рассолы. Из них добывают бром, иод и другие вещества .
Подземные воды образуются различными способами. Как уже отмечалось выше, один из основных способов образования подземной воды – просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод (озёр, рек, морей и т.д.). По этой теории, просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нём, насыщая породы пористого и пористо-трещинноватого характера. Таким образом, возникают водоносные слои, или горизонты подземных вод. Поверхность грунтовых вод , называется зеркалом грунтовых вод . Расстояние от зеркала грунтовых вод до водоупора называют мощностью водоупорного слоя.
Количество воды, просочившийся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности к горизонту, растительного покрова. Длительный моросящий дождь создает лучшие условия для просачивания, нежели обильный ливень, так как чем интенсивнее осадки, тем с большей скоростью выпавшая вода стекает по поверхности почвы.
Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт; пологие, наоборот, увеличивают их просачивание. Растительный покров (лес) увеличивает испарение выпавшей влаги и в то же время усиливает выпадение осадков. Задерживая поверхностный сток, он способствует просачиванию влаги в грунт.
Для многих территорий земного шара инфильтрация является основным способом образования подземных вод. Однако имеется и другой путь их образования – за счёт конденсации водяных паров в горных породах. В тёплое время года упругость водяного пара в воздухе больше, чем в почвенном слое и нижележащих горных породах. Поэтому водяные пары атмосферы непрерывно поступают в почву и опускаются до слоя постоянных температур, расположенного на разных глубинах – от одного до нескольких десятков метров от поверхности земли. В этом слое движение паров воздуха прекращается в связи с увеличением упругости водяных паров при повышении температуры в глубине Земли. Вследствие этого возникает встречный поток водяных паров из глубины Земли вверх – к слою постоянных температур. В поясе постоянных температур в результате столкновения двух потоков водяных паров происходит их конденсация с образованием подземной воды. Такая конденсационная вода имеет большое значение в пустынях, полупустынях и сухих степях. В знойные периоды года она является единственным источником влаги для растительности. Таким же способом возникли основные запасы подземной воды в горных районах Западной Сибири .
Оба способа образования грунтовых вод – путём инфильтрации и за счёт конденсации водяных паров атмосферы в породах – главные пути накопления подземных вод. Инфильтрационные и конденсационные воды называются вандозными водами (от лат. "vadare" – идти, двигаться). Эти воды образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте воды в природе.
Некоторые исследователи отмечают еще один способ образования подземных вод. Многие выходы этих вод в районах современной или недавней вулканической активности характеризуются повышенной температурой и значительной концентрацией солей и летучих компонентов. Для объяснения генезиса таких вод австрийский геолог Э. Зюсс в 1902 году выдвинул теорию ювенильного образования вод (от лат. "juvenilis" – девственный). Такие воды, как считал Зюсс, образовались из газообразных продуктов, в изобилии выделяющихся при дифференциации магматического очага .
Более поздние исследования показали, что чистых ювенильных вод, как их понимал Э. Зюсс, в поверхностных частях Земли не существует. В природных условиях подземные воды , возникшие разными способами, смешиваются друг с другом, приобретая те или иные черты. Однако определение генезиса подземных вод имеет большое значение: оно облегчает подсчёт запасов, выяснение режима и их качество.
Во время весеннего половодья и паводков уровень воды в реке, поднимаясь выше уровня речного потока, направленного к реке, вызывает отток воды из нее и подъем уровня грунтовых вод . Это снижает высоту уровня весенних половодий. На спаде грунтовые воды начинают питать реку, и уровень грунтовых вод понижается. Грунтовые воды могут образовываться за счет искусственных гидротехнических сооружений, например таких, как оросительные каналы. Так, при строительстве Каракумской оросительной системы за счет переброса части стока сибирских рек, в пустынной части значительное количество воды уходило не столько на поливные нужды, сколько на испарение и в грунт. Произошло это вследствие того, что большая часть оросительной системы проходила по песчаным почвам, где коэффициент фильтрации достаточно высок, и несмотря на противофильтрационные меры, падения уровней воды за счет фильтрации воды в грунт были велики. Все это, помимо уменьшения стока рек, приводило к тому, что содержащиеся в грунте соли растворялись грунтовыми водами , и при движении подводных потоков обратно в канал происходило заиление и засоление последнего.

Подземные воды служат надежным источником питания рек. Они действуют круглый год и обеспечивают питание рек в зимнюю и летнюю межень (или при низких уровнях стояния горизонта воды), когда поверхностный сток отсутствует. При сильно замедленных скоростях движения грунтовых вод , по сравнению с поверхностными, подземные воды в речном стоке выступают как регулирующий фактор.
Также, при сильно замедленных или небольших скоростях движения грунтовых вод, на реках Крайнего Севера при низких температурах воздуха, наблюдается перемерзание (полное или частичное) реки, и тогда вода заходит с подпорной части того водоема, в которую впадает река (это может быть главная река, море, озеро и т.п.). Такие явления наблюдаются, например, в п. Нижнеянск, который находится в 25 км от устья р.Яны, где в период стояния низких температур и полного перемерзания реки на перекатах, с подпора в русло реки выше по течению от места перемерзания, заходит соленая вода из Северного Ледовитого океана.
Согласно Б.И. Куделину, различают четыре питания рек подземными водами:
1. Питание грунтовыми водами , гидравлически не связанными с рекой;
2. Питание грунтовыми водами , гидравлически связанными с рекой;
3. Смешанное грунтовое питание (1+2);
4. Смешанное грунтовое и артезианское питание (1+2+3).
Классификация подземных вод . Условия их залегания
По условиям залегания выделяют три типа подземных вод : верховодку, грунтовые и напорные, или артезианские.
Верховодкой называются подземные воды , залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабо проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами. Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание .
К верховодке нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя. Почвенные воды представлены почти связанной водой. Капельно-жидкая вода в почвах присутствует только в период избыточного увлажнения.
Грунтовые воды . Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они приурочены к выдержанному водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах – выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа.
Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Как отмечалось выше, на него влияют различные факторы: количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.
Грунтовые воды , накапливающиеся в аллювиальных отложениях – один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.
Характер взаимосвязи между речными и подземными водами различен. В зависимости от условий залегания водоносного пласта, глубины вреза речных долин и положения мест выхода подземных вод возникают различные условия для гидравлической связи речных и подземных вод . Гидравлическая связь может быть постоянной, периодической или отсутствовать вовсе.
При гидравлической связи возможно несколько случаев соотношения речных и подземных вод: Грунтовые воды питают реку при низком уровне стояния воды в ее русле. При прохождении половодья, когда подъем воды в реке значительно превышает уровень стояния грунтовых вод происходит фильтрация речных вод в берега. В прибрежной зоне создаются большие запасы грунтовых вод .
Запасы грунтовых вод постоянно пополняются за счет фильтрации речных вод. Это происходит вследствие того, что уровни в реке всегда стоят выше зеркала грунтовых вод . Такое питание характерно для засушливых районов.
Река получает питание из напорного водоносного пласта, имеющего постоянную гидравлическую связь с рекой. Это питание осуществляется либо путем непосредственного поступления напорных вод в русло реки по тектоническим разломам и трещинам, либо путем напорной фильтрации через водоупорную кровлю, либо через пласты водопроницаемых пород, воды которых дренируются реками.
Напорные, или артезианские воды . Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Если в центре такой чаши, или мульды, заложить артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по закону сообщающихся сосудов.
Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными – до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды. Так, воду, выпавшую в виде осадков на территории Германии и Польши, получают в артезианских скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.
Артезианские воды характеризуются постоянством дебита и хорошим качеством, что немаловажно для её практического использования.
Основные проблемы использования и защиты подземных вод В силу своего местонахождения подземные воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные, однако имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. К ним относятся: истощение и понижение уровня подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие.
Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений – бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.
При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод . Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища; отрицательными – подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а так же засоление почв и грунтовых вод вследствие повышенного их испарения при неглубоком залегании.
Ввиду небольших паводковых явлений (или вообще их отсутствия) на зарегулированных реках паводочное питание подземных вод значительно уменьшено. Скорости течения на таких реках снижаются, что способствует заилению русла; поэтому взаимосвязь речных и подземных вод затруднена.
В определённых условиях отбор подземных вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных вод. В первую очередь это относится к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных и попутных нефтяных вод. Отсюда следует, что должно предусматриваться комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а так же искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ. Заключение В ходе подготовки данного реферата была проанализирована учебная и справочная литература, а также информация из Интернета по заданной тематике. Резюмируя, можно отметить следующее: главный источник питания всех рек – это атмосферные осадки, но, в зависимости от географических и климатических условий, они могут быть в разных формах. Жидкие осадки, снежный покров, высокогорные снега и ледники, и грунтовые воды . Грунтовые воды из количества всех атмосферных осадков забирают порядка 15-20%. Основной способ формирования грунтовых вод – это просачивание осадков через верхние слои почвы до водоупорного слоя. Также грунтовые воды могут формироваться искусственным путем – в следствие создания оросительных сооружений. Река и пласт грунтовых вод взаимозависимы: во время половодья высокий уровень воды в реке понижается за счет поглощения избытка воды грунтом; при спаде уровня реки грунтовые воды начинают питать реку. Все подземные воды условно делятся на три слоя: Верховодка (воды, находящиеся ближе к почвенному пласту). Напорный слой (артезианские воды , находящиеся между двумя водоупорными пластами). Грунтовые воды (воды, находящиеся на поверхности водонепроницаемого слоя). Грунтовые воды – это один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами. Имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. Это: истощение и понижение уровня подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие. Большую опасность представляет загрязнение подземных вод . При подготовке данной работы, мною были получены и расширены знания по теме «Источники питания рек», «Грунтовые воды », «Подземные воды ».

Свойства грунтов в основании фундаментов в сильной степени зависят от влажности грунта. Грунт вблизи фундамента увлажняется поверхностными и подземными водами.

Откуда берутся поверхностные воды понятно — это осадки в виде дождя и снега которые просачиваются в землю возле фундамента.

Подземные воды собираются с большой территории и могут приносить влагу к фундаменту издалека.

Подземные воды формируются из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся в грунт на некоторую глубину, а также из вод болот, рек, озёр и водохранилищ, также просачивающихся в землю.

Проникновение вод в грунты зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы - водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные.

К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески и трещиноватые породы.

К водонепроницаемым породам - плотные магматические и метаморфические породы, такие как гранит и мрамор, а также глины.

К полупроницаемым породам относятся глинистые пески, лёсс, рыхлые песчаники и рыхловатые мергели.

Количество воды, просочившейся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, уклона поверхности местности и вида растительного покрова. При этом длительный моросящий дождь создаёт лучшие условия для просачивания, нежели обильный ливень.

Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт, а пологие, наоборот, увеличивают просачивание. Растительный покров увеличивает испарение выпавшей влаги, но, в то же время задерживает поверхностный сток, что способствует просачиванию влаги в грунт.

Классификация подземных вод

Выделяется четыре типа подземных вод: верховодка, грунтовые, напорные (артезианские) и подземные воды вечной мерзлоты.

По условиям залегания: поровые, пластовые, трещинные.

Верховодка и 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 водоносноной 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.

Грунтовые воды

Грунтовыми водами называются воды, залегающие первыми от поверхности и имеющие региональное распространение. Они, как правило безнапорные, в редких случаях имеют локальный напор, характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут залегать как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах.

Уровень грунтовых вод подвержен сезонным колебаниям, на него влияют количество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека.

Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения (преимущественно колодцы), выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.

Артезианские воды

Напорные (артезианские) воды - воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита.

Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли.

Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды - в частности, в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.

Одной из проблем, часто встречающихся при проживании в частном доме или на даче - это отсутствие постоянного источника питьевой воды на участке. Особенно остро встает вопрос в той местности, где не проложены поблизости трассы водоснабжения. Приходится прибегать к изысканию источника автономного водоснабжения, а они не всегда бывают пригодны для питья или приготовления пищи. Дело в том, что выкопав колодец, еще не значит, что вода в нем пригодна для питья. Пригодность источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливается на основе оценки качества воды водоисточника. В этом видео мы рассмотрим некоторые водоносные пласты и технологии добычи воды из них. При выборе источников водоснабжения следует в первую очередь ориентироваться на артезианские воды, надежно защищенные от внешнего загрязнения. При отсутствии или невозможности использования таких источников необходимо переходить к другим источникам в порядке природной очистки: это межпластовые безнапорные воды (к ним относятся колодцы, ключи и родники); это грунтовые воды; и открытые водоемы (это водохранилища, озера, реки и т. д.) Подземные воды образуют разнообразные водоносные системы. Простейшие из них - это пористый или трещиноватый пласт, заполненный водой и залегающий на или между двумя водоупорными слоями. Такие пласты нередко образуют взаимосвязанные сложные системы разных масштабов по площади и по глубине залегания. Обычная глубина пластовых вод - это 300–500 м. До этой глубины находится зона интенсивного (или активного) водообмена подземных вод, и в первую очередь это верховодка. Верховодка образуется на небольших глубинах за счет просачивания в почву атмосферных осадков, и вод открытых водоемов. Воды верховодки не могут служить источником водоснабжения, так как запасы этой воды обычно незначительны и могут сильно колебаться в зависимости от количества и времени выпадения в данной местности осадков. Кроме того, воды верховодки не защищены сверху водоупорной «кровлей» и поэтому легко загрязняются водами, проникающими непосредственно с поверхности земли. Глубина залегания таких водоносных слоев обычно не велика и часто не превышает 10 метров. Под этот слой и отрывают водозаборные колодцы. Ниже верховодки, между двумя водонепроницаемыми (как правило, глинистыми) пластами грунта, в песчаном слое располагаются грунтовые воды, которые отличаются большей стабильностью запасов и повышенным качеством. Под эти воды устраиваются колодцы-скважины, достигающие глубины до 30 м. Принципиальная разница между верховодкой и грунтовыми безнапорными водами заключается в том, что верховодка в зависимости от погодных условий может то появляться, то пропадать. В то время как грунтовые безнапорные воды находятся в грунте постоянно на одном и том же уровне. Грунтовые воды – самый доступный способ водоснабжения. Еще ниже, отделенный от грунтовых вод еще одним (или несколькими) водонепроницаемым слоем грунта, залегает артезианский водоносный горизонт. Многие, наверное, слышали выражение "бурение на известняк". Это и есть бурение артезианской скважины. Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для определенного вида породы. Так, при движении через известковые породы вода становится известковой, через доломитовые породы – вода становится магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, обычная питьевая вода насыщается сернокислыми солями и становится минеральной. Артезианская вода не имеет загрязнителей, которые присутствуют в водопроводной воде или других типах бутилированной воды. Она также имеет более высокую минерализацию. Перед началом использования любого вида источников в качестве хозяйственно-бытового или питьевого назначения, необходимо получить заключение от санитарной службы о допустимости их использования. Заключение санитарных органов по данному источнику водоснабжения сохраняет свою силу в течение одного года. Возможность использования его после одного года должна быть подтверждена санитарными органами при отсутствии изменения санитарных условий источника за истекший год. Следующее видео бедет посвящено мероприятиям по устройству автономного водоснабжения, а именно рассмотрим такие варианты, как: колодец, скважина на песок и артезианская скважина. Поэтому не пропустите, а я благодарю вас за просмотр. Всем удачи и встретимся в следующем выпуске.

Грунты — вместилище подземных вод. В зависимости от характера залегания, площади распространения и времени существования подземные воды относят к нескольким типам.
Верховодка — временные скопления подземных вод, обычно на небольшой от поверхности глубине. Образуется над прослойками водоупорных пород в проницаемых для воды грунтах. Например, если среди супесчаного окружения залегает линза из глины, то над ней в дождливое время года или во время паводка может возникнуть верховодка. В сухое время года вода из верховодки испаряется или просачивается в более глубокие слои. Верховодка способна образоваться и без водоупорного слоя, например, в суглинках, плохо проницаемых для воды.
Если не предусмотреть меры по гидроизоляции фундамента будущего строения или не отвести воды верховодки, то она принесет большие неприятности. Помните, даже если во время строительства, которое обычно производят в сухое время года, воды в грунте не оказалось, вполне вероятно ее появление в дождливую весну или осень.

Разновидности подземных вод : а — верховодка; б — грунтовые воды; в — межпластовые воды; г — артезианский; 1 — почвенный слой; 2 — водопроницаемый слой; 3 — водоупорный слой; 4 — водоносный горизонт

Наличие верховодки лучше проверить в дождливое время года или сразу после таяния снега с помощью пробного колодца глубиной до 3 м. Если в колодце выступит вода, понаблюдайте за ней в сухой период. Понятно, что если в колодце верховодка, то уровень воды сильно понизится или вода исчезнет совсем. Если же в колодце вода сохранится и в сушь, не понижая уровня, то это скорее всего грунтовая вода.
Грунтовые воды — постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод, находящиеся на первом от поверхности водоупорном пласте пород. Верхний уровень грунтовых вод залегает на разной глубине — от 1 до 50 м. Уровень грунтовых вод может повышаться или уменьшаться из- за изменения количества атмосферных осадков, колебаний уровня рек, озер, прудов, воды которых питает водоносный слой. Грунтовые воды не бывают напорными. Их используют для водоснабжения усадьбы, а при соответствующем качестве — и для питья. Они, однако, создают значительные трудности при строительстве, если залегают на небольшой глубине.
Межпластовые воды — водоносные слои, залегающие между двумя водоупорными пластами и потому не имеющие свободной поверхности. Они бывают ненапорными и напорными. Ненапорные воды залегают между строго горизонтальными пластами водоупоров и встречаются довольно редко. Напорные воды залегают между наклонными водоупорными пластами или между пластами чашеобразной формы. Напорные воды называют артезианскими, а площадь их распространения — артезианским бассейном.
Чаще всего межпластовые воды залегают на значительной глубине и для строительства опасности не представляют. Однако в отдельных случаях верхний водоупор, образующий как бы потолок водоносного пласта, находится недалеко от поверхности. В этом случае при рытье котлована под фундамент (траншеи, ямы) водоносный горизонт часто оказывается вскрытым, и тогда необходима надежная гидроизоляция фундамента.
При строительстве в черте городской застройки или вблизи крупных промышленных предприятий встречаются еще техногенные подземные воды. Это грунтовые воды, по своим свойствам аналогичные верховодке, но образовавшиеся в результате утечек в грунт стоков предприятий, поступления воды из крупных и мелких водоводов, а также воды, просачивающейся из нарушенных водопроводных труб. Возникновение таких вод нерегулярно и непредсказуемо. Случается, они появляются на совсем короткое время, но бывает, что их присутствие становится достаточно продолжительным, например, из-за постоянных утечек. Все это вынуждает при строительстве в таких местах производить гидроизоляцию фундаментов и других подземных частей строений, даже если по гидрогеологическим данным грунтовые воды залегают здесь на большой глубине или их нет вовсе.