Водоносные горизонты и подземные воды

Водоносные горизонты и подземные воды

Водоносные горизонты и подземные воды
СОДЕРЖАНИЕ

Исследование водоносных горизонтов на участке с помощью приборов для поиска воды

Перед бурением скважины на участке необходимо произвести тщательное исследование грунта, чтобы определить места с наименьшей глубиной залегания водоносных жил.

При заказе профессиональной услуги исполнители берут данную функцию на себя, используя для этого различные средства геологической разведки. Самостоятельно найти водоносный слой не так просто, но вполне возможно, если использовать прибор для поиска воды под землей.

Подобное устройство значительно упрощает процесс и позволяет с достаточной точностью определить подходящее место для бурения.

Проведение буровых работ рано или поздно позволит достигнуть водоносного горизонта в любой местности. Когда это произойдет, через 10 или 100 метров, зависит от геологического разреза грунта. Поскольку глубина бурения влияет на его сложность и стоимость, очень важно знать схему расположения грунтовых вод на участке перед началом работ.

Расположение водоносных горизонтов

Верховодка обычно находится уже в нескольких метрах от поверхности земли. Однако она не пригодна для питья и большинства бытовых нужд, так как насыщена сточными водами, которые имеют повышенную степень загрязнения.

На глубине 10-40 м располагаются межпластовые водоносные слои, которые зачастую подходят для питья и приготовления пищи. В этом случае водоупорной породой выступает песок (глина), задерживающий проникновение поверхностных вод. Чаще всего именно на песчаный горизонт ориентируется владелец участка при самостоятельном бурении скважины.

Самым чистым является артезианский источник, который находится на глубине от 40 м, что значительно затрудняет поиск воды. Для таких целей используется разведочное бурение или специализированные приборы, способные обнаружить воду на большой удаленности от поверхности земли.

Применение специальных приборов для поиска подземных вод позволяет найти оптимальное место для бурения скважины за сравнительно небольшой промежуток времени.

Барометр-анероид ↑

Водоносные горизонты и подземные воды

Если недалеко от участка находится естественный водоем, тогда глубину расположения источника можно найти при помощи барометра-анероида – безжидкостного прибора для  измерения атмосферного давления.

Учебный барометр-анероид

Известно, что 0,1 мм ртутного столба барометра соответствует перепаду высоты в 1 м. Узнав показания прибора на берегу водоема, необходимо их сравнить с данными в предполагаемом месте бурения.

Прибор «Пульс» ↑

Под воздействием лунного притяжения и гравитации Земли водоносные слои стремятся к поверхности, тем самым создавая межпластовой напор. В процессе движения таких вод образуется родниковая жила, которая, проходя через горные породы, электризуется и приобретает геомагнитные пульсации.

Прибор для поиска воды «Пульс», который несложно собрать своими руками, позволяет уловить электромагнитные колебания водоносной жилы. Положительный и отрицательный электроды заземляются на глубину около 10 см и подключаются к вольтметру. Чем ближе расположение родниковой жилы, тем выше показания вольтметра.

Принципиальная схема прибора «Пульс»

Работа «Гидроскопа» предполагает зондирования водоносных слоев на основе эффекта ядерного магнитного резонанса протонов воды в магнитном поле Земли. В отличие от других технологических средств поиска подземных вод, данный прибор использует не косвенные данные, а непосредственный сигнал от протонов, что минимизирует погрешность конечного результата.

Основными компонентами «Гидроскопа» являются:

  • антенна в форме круга для передачи и приема сигнала;
  • импульсный силовой генератор;
  • блок конденсаторов для возбуждения ядерного магнитного резонанса;
  • блок управления для обработки полученных данных.

Прибор обычно устанавливается на автомобиле с высоким уровнем проходимости, например ГАЗ-66, и применяется для геологических изысканий местности.

«Гидроскоп» – профессиональное устройство для поиска воды

Поиск воды с помощью специализированных приборов – это не единственный метод обнаружения водоносных горизонтов на участке. И хотя народные способы не всегда отличаются высокой точностью результатов, за неимением другой возможности они иногда помогают определить подходящее место для бурения.

Силикагель относится к разряду веществ, способных поглощать и удерживать влагу. Его помещают в глиняную емкость (горшок), которую закапывают на глубину около 1 м.

Для расширения места поиска можно использовать несколько одинаковых глиняных горшков с равным количеством силикагеля.

Хорошие знания ботаники помогут понять, где находится вода на участке. Влаголюбивая растительность растет в местах близкого расположения подземного источника. Также стоит сфокусировать внимание на том, как растут ивы и березы. Обычно крона данных деревьев клонится в сторону воды.

Этот способ является одним из самых древних для исследования местности. Несмотря на то что сегодня достоверность биолокации подвергается сомнению со стороны большинства специалистов, метод продолжает пользоваться популярностью при определении родниковых жил на участке.

Лозоходство многие относят к оккультным способам поиска подземных вод

Водоносные горизонты и подземные воды

Необходимо отметить, что подобные методы дают лишь косвенное представление о местах расположения водоносных горизонтов. Точные данные можно получить только с помощью разведочного бурения или сложных приборов для поиска воды, которые используют специалисты по бурению скважин.

Как образуются подземные воды?

Основной источник пополнения подземных вод — это атмосферные осадки. Вода с поверхности просачивается сквозь породы. Одни из них пропускают её легко, их называют водопроницаемыми, другие с большим трудом (относительно водонепроницаемые). Такой тип вод называют инфильтрационными.

Второй путь появления воды под землёй — конденсация водяного пара из попавшего в поры и трещины горных пород воздуха. Особенно характерно это для пустынных районов. Там горячий воздух конденсируется над солёными грунтовыми реликтовыми водами, образуя пресноводные линзы. Это конденсационныеводы.

Реликтовые, или погребённые воды — это захороненные остатки древних океанов, закрытые осадочным чехлом горных пород. Они солёные и непригодные для питья.

Во время процессов, происходящих в магме — землетрясений, извержений вулканов и др. происходит выделение небольшого количества термальных вод. По происхождению такие воды называют ювенильными. Таким способом образуется наименьшее количество гидроксида водорода в земной коре.

Определяем водоносный слой и бурим водоносную скважину

Определение водоносного слоя для бурения скважины на воду

Современные домовладельцы предпочитают вместо возведения колодцев бурить на своих участках скважины. Однако и те, и другие источники водоснабжения необходимо строить на тех территориях, где есть подземные водоносные слои, поэтому, прежде чем приступать к бурению, нужно найти это место.

Водоносные горизонты и подземные воды

В большинстве случаев самый первый водоносный горизонт находится на глубине, не превышающей 5 метров (хотя бывают местности-исключения). Воду, добываемую с такой глубины, не используют для приготовления пищи или в качестве питьевой воды, она подходит для технических целей. Это объясняется низким качеством воды, наличием в ней вредных веществ и примесей.

Вторые слои с глубиной залегания до 20 метров больше подходят для использования воды в бытовых целях, хотя для использования её для питья необходимо при обустройстве скважин устанавливать системы фильтров.

Глубина бурения до 3-го, известнякового водоносного горизонта очень велика, и для придомовых скважин этот вид источника устраивать нецелесообразно (хотя в загородных коттеджных городках это решение практикуется для нескольких владельцев).

Всё это говорит о том, что для точного определения месторасположения для будущей скважины, лучше всего использовать сразу несколько методов.

Несмотря на появление новых способов определения залегания водоносов, современных приборов и инструментов, использование старых «народных» методов, и старинных рецептов поисков воды, вполне действенно.

Хороший результат при поисках воды на территориях дают наблюдения за природными явлениями, изучая приметы, легко узнать, и выявить участок, под которым залегают воды.

Почва, под которой расположен источник, чаще всего, характеризуется высокой влажностью, обильной росой по утрам, испарениями при повышении температуры. Рано утром над такими участками всегда клубится туман, трава имеет более интенсивный зелёный окрас, и растёт значительно гуще.

Очень важно при определении места, под которым предположительно находится водоносный слой, обращать внимание на рельефные особенности. Это связано с тем, что подземные горизонты с объёмами воды повторяют линию наземного рельефа. Так, воду с большой вероятностью можно обнаружить на низменностях, в ярах, впадинах. И, наоборот, бесполезно её искать на холмах и склонах, возвышенностях.

Легко определить глубину залегания водных ресурсов по разновидностям растений, растущих на местности.

Есть даже определённый растения, которые точно указывают на наличие водоносного горизонта, и соответственно помочь в проблеме, как определить водоносный слой при бурении скважины.

Наиболее «осведомлёнными» растениями, которые «сообщают» о залегании воды, а также о глубине её расположения являются:

  • заросли рогозы свидетельствуют о залегании воды на глубине около метра;
  • камыш песчаный сообщает о глубине водоноса в диапазоне 1,0 – 3,0 метра;
  • если на участке растёт чёрный тополь, то подводный источник находится не глубже 3-х метров;
  • кустарник сарсазан семейства Амарантовых замечен на территориях, под которыми водоносный слой залегает на глубине около 5,0 метров;
  • полынь часто растёт на участках с пониженной влажностью, что свидетельствует о глубине подземных вод 6-7 метров (полынь песчаная указывает даже на большую глубину – до 10,0 метров);
  • люцерна приживается даже на сухих почвах, и не требовательна к влажности, поэтому источник воды под плантацией этих растений может находиться на 15- метровой глубине.

Из общих примет расположения воды, на которые указывают растения, можно отметить особенности корневой системы. Так трава с небольшими корнями указывает на небольшую глубину залегания водоносных горизонтов, а заросли кустов и кустарников, рощи деревьев с длинными корнями говорят о том, что вода находится глубоко под землёй.

Старинный метод «глиняной посуды» использовался с давних пор. Чтобы определить месторасположение подземного источника, абсолютно сухую глиняную посуду выставляли на ночь на участках, где предполагался подземный водоносный слой, вверх дном. Признаком наличия источника в этом месте служило появление жидкости под посудой.

Современный искатели воды усовершенствовали этот старинный метод. Для определения подземного источника используют хорошо высушенный в духовке силикагель, отлично вбирающий влагу, и горшок из глины. Силикагель помещают в горшок, плотно закрывают горло тканью, и взвешивают.

Предлагаем ознакомиться  Гардения жасминовидная уход в домашних условиях

После этого ёмкость закапывают в грунт на глубину 1,5-2,0 метра, и оставляют на сутки. По истечении суток ёмкость выкапывают и снова взвешивают.

Увеличенный вес свидетельствует о наличии подземного источника (чем больше объём влаги, которую впитал силикагель, тем больше вес, тем ближе к поверхности земли водонос).

Иногда силикагель заменяют мелкодробленым керамическим кирпичом, керамической пылью.

4. Маятники и рамки

Использование при поисках воды на участках рамок и маятников сегодня также не утратило своей актуальности. В основе этого метода лежит принцип биолокации, и поиски воды таким методом могут только профессиональные «лозопроходчики», люди с развитой экстрасенсорной способностью.

Водоносные горизонты и подземные воды

Алюминиевые (медные, стальные) проволочные рамки с загнутыми краями и ручкой из ветки бузины, как правило, имеют в длину 35-40 см. Рамками могут служить и развилки веток калины, вербы, лозы.

В качестве маятника используют небольшой груз из меди, стали, алюминия, бронзы в виде шарика, конуса, подвешенный на нити длиной 20-30 см.

Понятие о водоносных горизонтах

В просачивании поверхностных вод большое значение имеет проницаемость горных пород. В одних районах вода застаивается, почти не проходя в грунт, образуя болота или полноводные реки (Енисей). А в других местах она очень быстро оказывается под землёй, не давая возможности растениям удержать её (Австралийские пустыни).

Все горные породы по проницаемости делятся на 3 группы:

  • водопроницаемые (пески, галечники, гравий, песчаник с большим количеством трещин, растворимые породы — доломиты, известняки и др.);
  • слабопроницаемые (супеси, легкие суглинки, лёсс, неразложившийся торф);
  • водоупорные, или относительно водонепроницаемые(глины, тяжёлые суглинки, хорошо разложившийся торф и нетрещиноватые массивные кристаллические осадочные горные породы).

Представления о водопроницаемых и водоупорных породах относительны, поскольку в разных геолого-структурных и термодинамических условиях одна и та же порода может быть либо водоносным горизонтом, либо водоупором.

Водоносные горизонты и подземные воды

При значительных перепадах давлений и повышенных температурах водопроницаемыми могут быть даже толщи глин мощностью несколько десятков метров. Однако при господствующих в верхней части земной коры (до 2-5 км) температурах и давлениях породы с коэффициентом проницаемости менее 0,1 мкм2 являются достаточно надежными водоупорами.

Пласт, подстилающий водоносный горизонт, называется подошвой, а пласт, перекрывающий его, — почвой водоносного горизонта. Поверхность, образованная подземными водами, носит название зеркала подземных вод. Для первого от поверхности водоносного горизонта, воды которого называются грунтовыми, зеркало является границей, разделяющей зону аэрации и зону полного насыщения.

Различают напорные и безнапорные водоносные горизонты. Безнапорные водоносные горизонты не имеют перекрывающих непроницаемых горных пород, вследствие чего питание атмосферными осадками происходит по всей площади их распространения и подземные воды испытывают только атмосферное давление.

Напорные водоносные горизонты, наоборот, перекрыты трудно проницаемыми горными породами и поэтому характеризуются давлениями, превышающими атмосферное. Питание этих горизонтов атмосферными осадками может осуществляться только на отдельных участках, где отсутствуют перекрывающие слабопроницаемые породы. Часто напорные водоносные горизонты могут переходить в безнапорные и наоборот.

Вода на участке: откуда она берётся

Наша Земля — планета воды: более 70% её поверхности покрыто 

. Подземные воды — часть водных ресурсов планеты. Они составляют примерно 1,5% от всех мировых водных запасов и две трети от объёма всей воды суши. Объём воды, находящейся под землёй, в 50 тысяч раз превосходит количество воды, наполняющее все реки на Земле. 

Водные ресурсы Земли представляют собой единый комплекс, находящийся в постоянном динамическом равновесии, называющимся 

. Их объём составляет 1 351 421 тысяч кубических километров, из которых:

  • 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

Водоносным горизонтом 

(в иностранных источниках – 

аквифером

) называют пласты осадочных горных пород, близкие по своему составу и происхождению, и имеющие определённую степень водопроницаемости. Существует четыре основных типа горных пород, составляющих аквиферы:

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

В 

рыхлых

, несцементированных породах вода накапливается в порах, в 

уплотнённых

 — в трещинах и кавернах, в 

водорастворимых

 типа гипса, известняка или доломита — в карстах.

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
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

Происхождение подземных вод различно в зависимости от глубины их залегания. В нижних слоях земной коры находятся 

метаморфогенные

магматогенные

 и 

седиментогенные

 подземные воды. Они появились миллионы лет назад, во время формирования земной коры: при извержении вулканов (магматогенные), метаморфизма осадочных горных пород (метаморфогенные) или в результате выдавливания воды последующими наслоениями из иловых осадков древних морей (седиментогенные). Такие подземные источники воды представляют величайший интерес для геологов, гидрогеологов и палеонтологов, но совершенно бесполезны для дачников и владельцев загородных 

домов

, мечтающих о 

водопроводе

 на собственном участке. 

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. 

Верхние водоносные горизонты пополняются за счёт инфильтрации атмосферных осадков, вод рек, озёр, болот.
Верхние водоносные горизонты пополняются за счёт инфильтрации атмосферных осадков, вод 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. 

В какой форме бывает вода под землёй?

Вода в недрах земной коры бывает:

  • парообразной — находится в воздухе, заполняющем трещины горных пород;
  • гигроскопической — образуется при адсорбции молекул водяного пара поверхностью минеральных частиц горных пород. Гигроскопическая вода образует тонкую плёнку на поверхности горных пород и удерживается молекулярными и электрическими силами;
  • плёночной — образует более толстую плёнку поверх гигроскопической воды и вокруг частиц горных пород. Она может перемещаться от большей концентрации воды к меньшей, от частицы к частице, пока плёнка на них не станет одинаковой толщины;
  • капиллярной — заполняет тонкие трещины и поры, удерживаясь при помощи силы поверхностного натяжения. Капиллярная вода поднимается вверх над поверхностью грунтовых вод, её используют растения для почвенного питания;
  • свободной (капельножидкая) гравитационной. Свободно передвигается по пустотам, трещинам и порам под влиянием силы тяжести. Она делится на воду, полностью заполняющую поры и трещины в горных породах, образующую горизонт подземных вод и воду, просачивающуюся сверху вниз в зоне аэрации — в зоне, расположенной выше грунтовых вод, где в горных породах находится воздух;
  • твёрдой (в виде льда). Образуется при отрицательных температурах горных пород. Лёд может находиться в литосфере в виде отдельных кристаллов, в виде плёнки или прослоек. Особенно много льда в областях распространения “многолетней мерзлоты“ — на Аляске и в северной части Сибири;
  • кристаллизационной — является частью кристаллических решёток горных пород.

Методы минимизации рисков от грунтовых вод

Человек, планирующий копать 

 или бурить 

, сталкивается с тем, что разновидностей подземных вод много. Они находятся на разной глубине под землёй, обладают различными свойствами. Кто-то категорически утверждает, что бурить нужно только 

, другие считают, что 

Водоносные горизонты и подземные воды

 тоже подойдёт. 

 во многих случаях презрительно именуют неглубокие грунтовые воды, и применять их для питья категорически не рекомендуют. Как разобраться, какие бывают водоносные слои, на сколько колец стоит копать 

 и на какую глубину бурить 

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

Почвенные воды

 составляют самый верхний уровень подземных вод: они располагаются в корнеобитаемой зоне 

Предлагаем ознакомиться  Первый день жизни цыплят

почвы

 — в плодородном пласте, где размещаются корни травянистых растений и поверхностная корневая система деревьев. Запасы почвенной влаги пополняются дождевыми и талыми водами и активно испаряются в атмосферу, то есть её объём очень сильно зависит от процессов 

испарения

 и 

транспирации

Схема водоносных слоёв
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

Водопроницаемые породы, находящиеся под плодородным слоем 

почвы

, образуют первый постоянно существующий водоносный горизонт. Как правило, 

первый водоносный горизонт

 составляют несцементированные отложения. Вода в этом слое заполняет поры между частицами породы: это и есть тот уровень, который на профессиональном сленге бурильщиков называется 

«на песок»

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
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

Ниже грунтовых вод, отделённые от них пластами водонепроницаемых или слабо проницаемых горных пород, составляющих водоупорный слой, располагается следующий слой водопроницаемых пород, образующий 

второй водоносный горизонт

. Он слагается из более плотных пород, в которых вода заливается в трещины, образуя заполненные полости. Питание второго водяного горизонта осуществляется просачиванием (инфильтрацией) грунтовых вод через пласты со слабой проникающей способностью. Также это происходит в местах, где водовмещающие слои межпластовых вод выходят ближе к поверхности, в разрывах водоупорного слоя верхнего водяного горизонта.

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
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

Артезианские воды

 — это разновидность межпластовых подземных вод. Их отличие в том, что они полностью заполняют водоносный горизонт и находятся в нём под давлением. Напорные воды обычно залегают в пределах геологических структур, имеющих вогнутое строение — в мульдах, флексурах, образуя артезианские бассейны.

Схема артезианского бассейна
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
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

И, наконец, о 

верховодке

. Специалисты и интересующиеся вопросом добычи подземных вод не рекомендуют использовать верховодку в качестве источника питьевой воды. И правильно делают, потому что верховодка не является постоянным водоносным горизонтом. Она появляется сезонно, во время весеннего таяния снега или в период продолжительных осенних дождей. 

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 {amp}quot;верховодкой{amp}quot;
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
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.

Грунтовые воды – это первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, находящийся на первом водоупоре. Поэтому поверхность этого слоя – свободна, за редкими исключениями. Иногда над потоками грунтовых вод встречаются участки плотных пород – водонепроницаемая кровля.

Водоносные горизонты и подземные воды

Залегают грунтовые воды недалеко от поверхности, и поэтому очень зависят от погоды на поверхности земли – от количества атмосферных осадков, движения поверхностных вод, уровня водоемов, все эти факторы влияют на питание подземной воды. Особенность и отличие грунтовой воды от других видов – она безнапорная.

На грунтовую воду и непостоянство ее состава, поведения и мощности горизонта влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Горизонт грунтовой воды непостоянный, он зависит от свойств горных пород и их водосодержания, близости водоемов и рек, климата местности – температуры и влажности, связанных с испарением и т. далее.

Но серьезное и все более опасное влияние на грунтовую воду оказывает человеческая деятельность – мелиорация и гидротехническое строительство, подземные работы по добыче полезных ископаемых, нефти и газа. Не менее результативной в контексте опасности стала агротехника с применением минеральных удобрений, пестицидов и ядохимикатов, и конечно, промышленные стоки.

Грунтовая вода очень доступна, и если роют колодец или бурят скважину – то в большинстве случаев получают именно грунтовую воду. И свойства ее могут оказаться весьма негативны, поскольку эта водичка зависит от чистоты почвы и служит ее показателем. Все заражения от канализационных протечек, свалок, пестициды с полей, нефтепродукты и прочие результаты деятельности человека попадают в грунтовые воды.

Морозное пучение грунтов находится в прямой и непосредственной зависимости от присутствия грунтовой воды. Разрушения от сил морозного пучения могут быть огромны. При замерзании глинистые и суглинистые грунты получают питание в том числе и от нижнего водоносного горизонта, и в результате этого подсоса могут образовывать целые прослойки из льда.

Основные характеристики

1) Водоносный горизонт современных аллювиальных отложений ().

Воды горизонта развиты в пределах пойменных террас рек и ручьев, в днищах оврагов. Водовмещающими породами являются мелкозернистые пески, иногда иловатые, в верхней части с прослоями супесей, суглинков и глин. Общая мощность водовмещающих пород 6-15 м, на мелких реках и в днищах оврагов 5-8 м. В долинах р.

Пахры нижним водоупором служат глины верхней юры; в долинах р. Москвы – глины среднего карбона, в оврагах-юрские глины. Водоносный горизонт не имеет выдержанного водоупора и иногда гидравлически связан с водами подстилающих пород. Глубина залегания водоносного горизонта изменяется от 0,1 до 6 м.

Водообильность горизонта небольшая при откачках из колодцев их дебит не превышает 0,05 л/сек. По химическому составу воды гидрокарбонатные натриевые с минерализацией 0,2-0,4 г/л. Присутствует органика. В данной воде повышенное содержание сульфатов, хлора, аммиака, азотной кислоты и железа.

https://www.youtube.com/watch?v=QEtnjWMN2Os

Воды используются для местных хозяйственных нужд.

Этот горизонт распространен, в основном, в северной части территории, на водоразделах. Воды приурочены к естественным понижениям рельефа. Водовмещающими породами служат сапропель (гиттия), серые оглеенные озёрные глины или пески. Мощность горизонта изменяется от 1 до 7 м.

Предлагаем ознакомиться  Против древоточцев

Подстилающим водоупором служат аллювиальные суглинки. Глубина залегания грунтовых вод около 0,2-0,5 м. Эти воды обогащены органикой, что придает воде желтоватую окраску. Они слабо минерализованы, с сухим остатком 0,1-0,5 г/л. По типу гидрокарбонатные кальциевые, с повышенным содержанием железа и аммиака.

Для водоснабжения не используются.

3) Средне-верхнечетвертичный аллювиально-флювиогляциальный водоносный горизонт ().

Этот горизонт распространен в пределах трех надпойменных террас в долинах рек Москвы, Пахры и их притоков. Аллювиально-флювиогляциальные отложения, слагающие надпойменные террасы и междуречья, заключают грунтовые воды, которые образуют единый гидравлически связанный водоносный горизонт.

Глубина залегания грунтовых вод изменяется от 0,4 до 10,4 м. Горизонт безнапорный.

Производительность горизонта не превышает 0,3 л/сек. При понижении уровня на 1,5-2,5 м. Воды пресные, с минерализацией 0,08-0,8 г/л. Тип воды гидрокарбонатно-хлоридный кальииево-натриевый, сульфатно-хлоридный кальциевый и др. Воды используются местным населением для питьевых целей и хозяйственной деятельности а также для водоснабжения при помощи колодцев.

4) Валдайско-московский аллювиально-флювиогляциальный водоносный горизонт ().

Водоносный горизонт развит только на юго-востоке данной территории, водовмещающими породами являются мелкозернистые пески, мощность которых невелика – около 5 м. Горизонт слабоводоносный; нижним водоупором служат юрские глины. Горизонт слабоводоносный, в связи с этим для водоснабжения не используется. Минерализация 0,1-0,6 г/л.

Горизонт распространен в северо-западной части территории и представлен моренными суглинками. Подстилается песчано-глинистыми отложениями московско-днепровского аллювиально-флювиогляциального горизонта. Подземные воды залегают на глубине 0,5 м, мощность горизонта достигает 2 м.

Глубина расположения водоносных горизонтов

Характерной особенностью горизонта на данной территории является значительная его опесчаненность и даже наличие внутри суглинистой толщи прослоя межморенных песков мощностью до 5 м. Питание вод горизонта осуществляется в основном за счет перетока вод из смежных горизонтов.

Воды пресные, с минерализацией 0,4 – 0,7 г/л, гидрокарбонатные кальциево-магниевые.

Водоносный горизонт развит повсеместно и приурочен к отложениям самой молодой морены развитой на данной территории и покровным отложениям. Отложения представлены в большинстве случаев красно-бурым валунным суглинком или супесью. Нижним водоупором служат юрские глины и частично отложения днепровской морены. Мощность горизонта обычно невелика и изменяется от 1-2 м. Минерализация 0,1-0,5 г/л.

7) Аллювиально-флювиогляциальный водоносный горизонт ().

Горизонт включает в себя водоносные горизонты аллювиально-флювиогляциальных отложений, московского оледенения, днепровско-московского межледниковья, днепровского оледенения и распространен на обширных пространствах междуречья и по долинам р. Москвы и р.

Пахры, а также на юго-западе, северо-западе и юго-востоке территории. Водовмещающими породами служат суглинки, супеси и пески мощностью от 1 до 20 м, иногда до 50 м. Водоупором служат юрские глины, реже, отложения днепровской морены и мела.

По составу воды гидрокарбонатные кальциево-натриевые, гидрокарбонатно-хлоридные и др. Воды иногда используются для питьевых и хозяйственных нужд.

8) Воды спорадического распространения в морене днепровского оледенения ().

Имеет широкое распространение. Мощность горизонта меняется от 20 до 25 м. Сложен суглинками с галькой и валунами. Водообильность горизонта очень низкая – доли л/сек. Воды горизонта пресные, гидрокарбонатные, с минерализацией 0,5-0,7 г/л.

9) Водоносный горизонт нижне-среднечетвертичных отложений окско-днепровского межледниковья ().

При ее отсутствии водоносный горизонт сообщается с водами московско-днепровского аллювиально-флювиогляциальцого водоносного горизонта. В подошве залегают водоупорные глины мела, юры или карбона. Иногда в подошве водоупор отсутствует и эти воды сообщаются с нижележащими водами. Наблюдается выход родников с дебитом 0,01 л/сек.

Минерализация воды 0,1-0,4 г/л. Состав воды гидрокарбонатные кальциево-натриевые.

10) Нижнемеловой водоносный комплекс ().

Водоносный комплекс развит на большей территории описываемого района. Водосодержащими породами служат тонко – и мелкозернистые пески с прослоями алевритов, глин и песчаников с фосфоритами. Коэффициент фильтрации песков 0,25-10,6 м/сут. Водоупором в кровле являются отложения морены. Благодаря этому могут создаваться местные напоры. Мощность горизонта 10-40 м.

Также местные напоры создаются из-за прослоев барремских и волжских глин, залегающих внутри водоносных пород, но в основном, водоупор в кровле отсутствует. В подошве залегают глины оксфордского водоупора мощностью до 38 м., местами – глины верхнего карбона. Питание водоносного комплекса осуществляется в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков.

Водоносный комплекс залегает на глубине от 1,3 до 8,8 м. Дебит родников 0,01-0.2 м/сек. По составу воды чаще гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-сульфатные, по катионам – кальциевые, кальциево-магниевые. Минерализация 0,1-0,7 г/л. Этот водоносный комплекс используется местным населением для питьевых и хозяйственных целей при помощи родников и колодцев.

11) Волжский водоносный комплекс ().

Водоносный горизонт, приуроченный к нерасчлененным песчаным отложениям волжского возраста, распространен, в основном, в юго-западной части района. Коэффициент фильтрации песков 0,25 м/сут.

Воды гидрокарбонатные кальциевые, с сухим остатком 0,3-0,4 г/л, иногда с повышенным содержанием железа.

Питание горизонта осуществляется за счет притока воды из вышележащих горизонтов и инфильтрации атмосферных осадков.

Дренируется данный горизонт речной и овражной сетью. Для централизованного водоснабжения водоносный горизонт не используется.

12) Оксфордский водоупор ()

Мощность водоупора составляет 35-40 м. В восточной половине карты оксфордский водоупор сменяется водоупорной толщей келловей-кемериджских отложений, представленных глинами, местами переходящими в алевриты и песчаники. Мощность 5-25 м.

13) Бат-келловейский водоносный горизонт ()

Водоносный горизонт, приуроченный к отложениям бат-келловейского возраста, имеет довольно ограниченное распространение и встречается, в основном, в углублениях домезозойского рельефа. Водовмещающими породами являются пески с прослоями фосфоритов. Подстилающим водоупором служат щелковские глины верхнего карбона.

Водоносный горизонт напорный. Уровни устанавливаются на 2-4 м ниже поверхности земли.

Водоносные горизонты и подземные воды

По составу воды гидрокарбонатные кальциевые, с сухим остатком 0,3-0,4 г/л, жесткость 5-8 мг-экв/л, возможно повышенное содержание ионов железа. Бактериологическое состояние удовлетворительное.

Ввиду ограниченного распространения практического значения для централизованного водоснабжения значения этот горизонт не имеет.

14) Гжельский водоносный горизонт ()

  • Статический уровень или пьезометрический уровень в скважине, пробуренной на определенный водоносный горизонт. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Динамический уровень, появляющийся в том случае, когда из скважины проводится водоотбор, например, погружным насосом. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Забор воды из водоносного горизонта или дебит скважины измеряется в л/с, куб.м/час, куб.м/сут, тыс.куб.м/год.
  • Коэффициент водопроводимости измеряется в кв.м/сут;
  • Скорость сработки статического уровня измеряется в метрах в год, показывает скорость падения уровня воды при заданом заборе воды;
  • Годовая амплитуда колебания уровня воды измеряется в метрах.
  • Глубина залегания подошвы слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Глубина залегания кровли слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.

Родники (ключи, источники)

Родники представляют собой естественные выходы подземных вод на дневную поверхность. У родников различают жерло, откуда изливается вода, родниковую воронку, образующую иногда небольшой водоем, изливающийся дальше ключ, дающий начало ручьям и рекам. Выступать на дневную поверхность могут грунтовые, межпластовые (напорные и ненапорные), трещинные, карстовые, надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды.

Родники принято классифицировать по ряду признаков. По гидравлическим особенностям выделяют родники ненапорные, они питаются грунтовыми водами и напорные, выходящие на склонах. Они наблюдаются в зонах разломов и на склонах различных артезианских бассейнов и речных долин. В районах вулканической деятельности наиболее типичны родники — гейзеры, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара с температурой до 185°С. Районов с гейзерами на Земле немного: Камчатка, Исландия, Северная Америка, Япония, Новая Зеландия.

Источники бывают холодными (с температурой воды не выше 20 ° С, теплыми (от 20 до 37 ° С) и горячими, или термальными (свыше 37 ° С). Периодически фонтанирующие горячие источники называются гейзерами. Они находятся в областях недавнего или современного вулканизма (Исландия, Камчатка, Новая Зеландия, Япония).

Источники:

  1. Яблоков В.А. Учение о гидросфере: учеб. пос. для вузов /В.А. Яблоков; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т. — Н. Новгород: ННГАСУ, 2016
  2. Л.П. Сидорова, А.Ф. Низамова. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ – ВАЖНЕЙШИЙ РЕГУЛЯТОР ПРЕСНОЙ ВОДЫ. Учебный электронный текстовый ресурс. Екатеринбург, 2016
  3. С.Л. Шварцев. Общая гидрогеология. М.: ”НЕДРА”, 1996

Поверхностные водоносные горизонты

Водоносные горизонты могут находиться на разной глубине. Те из них, что расположены ближе к поверхности, не только чаще других используются в качестве источников воды для потребления и ирригации, но и чаще пополняются дождями. Многие пустынные регионы имеют в своём составе известняковые холмы или горы, которые могут содержать грунтовые воды.

Водоносные горизонты и подземные воды

Чрезмерное использование может привести к снижению уровня грунтовых вод. Вдоль побережья некоторых стран, например Ливии и Израиля, рост населения и увеличившееся потребление воды привели к снижению уровня подземных вод и последующему их загрязнению солёной морской водой.

Движение подземных вод

Подземные воды в аллювиях находятся в поровом пространстве между частицами, а в уплотнённых породах — в трещинах. Количество воды, которое может вмещать аквифер зависит от его пористости, являющейся поровым пространством между зёрнами отложений или объёмом трещин в породе. Для движения воды в породе необходимо, чтобы поровые пространства были соединены между собой.

Проницаемость

Крупнозернистые отложения как песок и гравий обладают более высокой пористостью, чем мелкозернистые отложения как глина и ил, и лучшей соединённостью пор. Крупнозернистые материалы более проницаемы в виду того, что они обладают большими связанными пространствами или трещинами, позволяющими воде протекать.

В некоторых случаях поровые пространства могут быть заполнены мелкозернистыми отложениями, что уменьшает пористость и затрудняет движение воды, характеризуя аквифер слабопроницаемым. Очень важно уметь определять такие характеристики аквифера, как проницаемость для прогнозирования поведения подземных вод в аквифере.

Комментировать
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector