Грунтовые подземные воды: классификация + свойства + условия залегания

В зависимости от того, как эти породы взаимодействуют с водой, их можно разделить на три основные группы. К первой относятся водопроницаемые породы, которые в зависимости от их степени проницаемости подразделяются на однородные и полупроницаемые.

Ясно, что вода быстрее всего просачивается сквозь толщу однородной почвы. Характерным примером такой почвы является крупнозернистый песок, галечник и гравий. В полупроницаемых породах можно обнаружить супеси, суглинки, лёссы и биогенные почвы (торфы, сапропели).

Есть такая штука, как влагоемкость, то есть объем воды, в который может впитаться какой-либо материал. Влагоемкая почва может быть как влагоемкой, так и не впитывающей воду, как, например, галечник, который свободно пропускает воду, но не насыщается ею. Торф может впитать до полутонны на 1м3.

Вторая группа состоит из водонепроницаемых пород, которые либо плохо пропускают воду, либо вовсе не дают ей течь. Это крупнообломочные осадочные породы и глины. Если они и пропускают воду, то только в том случае, если в них есть трещины.

Заметьте! Степень проницаемости этих пород зависит не столько от свойств самой почвы, сколько от ее физического состояния: если пласт непроницаемой почвы находится под водонепроницаемым слоем, то его называют водоупорным. Благодаря своим свойствам задерживать воду, она накапливается и образует водоносные горизонты.

В долинах, образованных горными осадочными породами, водоносные и водоупорные слои чаще всего чередуются друг с другом. Это позволяет людям строить колодцы и рыть скважины, в которых вода держится на постоянном уровне лишь благодаря водонепроницаемым пластам под ними.

  • Третья категория состоит из растворимых в воде пород: известняка, гипса, поваренной соли и калия. Там, где эти породы растворяются в грунтовых и подземных водах, образуются карстовые пустоты – воронки, пещеры, шахты. Поскольку вода в земле залегает слоями, ее можно условно разделить на три вида.

В верхнем горизонте, тянущемся от 25-метровой отметки до 350-метровой, находятся пресные воды. В среднем горизонте, который расположен на глубине 50 метров, а максимум — 600 метров, находятся минеральные воды.

А в нижней части горизонта, на отметках от 400 до 3км, вода так минеральна, что ее можно сравнить с рассолом.

Условия, при которых вода залегает под землей

Поскольку уровни и, следовательно, условия залегания воды под землей отличаются друг от друга, они подразделяются на несколько категорий.

Есть почвенная вода, которой насыщается почва после дождя и таяния снега, но это не вода, а влажная земля. Эта влага необходима растениям, и там, где ее не хватает, земля превращается в пустыню.

Далее идет верховодка (см. «Грунтовые воды и верховодка»: в чем разница?). Это маленькие очаги с нестабильным содержанием воды, которые пополняются исключительно почвенной водой, и даже в течение одного года они могут наполняться водой, а затем полностью исчезать, если выпадает мало дождей. Хотя верховодка и не является грунтовой водой, она может испортить немало крови владельцам частных домов.

Поэтому для тех, кто строит собственными руками, очень важно точно установить уровень воды в тот период, когда выпадает наибольшее количество осадков (весна или осень). Это довольно просто, и на этом сайте можно найти множество инструкций для определения УГВ.

  • Относительная стабильность площадей, заполненных грунтовой водой, обеспечивается тем, что под землей всегда находится водоупорный слой, не пропускающий воду дальше этого слоя. Эта вода еще называется гравитационной, потому что не подчиняется закону тяготения.
  • За грунтовую воду часто принимают верховодку, что случается особенно часто с копателями колодцев. Вода в них обычно неглубокая и всегда грязная. Если вы вырыли неглубокую яму, и в ней показалась вода, как на фотографии, можно быть уверенным, что это верховодка.

Почвенная вода и верховодка – первая зона аэрации. Под землей находятся те самые подземные воды, которые так необходимы строителям. Обычно они стабильны, но в засушливые годы могут понижаться, потому что подземная вода питается поверхностными водами и атмосферными осадками.

Человеку, которому нужно что-то построить, от этого не легче. Ему приходится думать не только об удалении воды, но и о том, как защитить фундамент от влаги в будущем. Иногда, когда борьба становится неравной, а цена вопроса слишком высока, приходится вообще отказаться от строительства.

Проблема с грунтовыми водами возникает из-за того, что сверху они не ограничены водоупорным пластом, так что вода постоянно движется. Если есть сильный приток с поверхности, то она поднимается выше. Если нет притока, то уровень воды падает.

  • Знать не только уровень грунтовых вод, но и их характер очень важно для строителей. В основном они используют карты (см. Карту грунтовых вод в качестве ориентира при постройке фундамента), на которых в ходе многолетних наблюдений отмечены места залегания грунтовых вод.
  • В тех местах, где подобные наблюдения уже давно не производились, особенно когда речь шла о строительстве крупных зданий, прежде чем начинать проектирование, проводилось гидрогеологическое исследование, которое давало бы ответы на все вопросы.

Дно грунтового бассейна, как правило, соответствует рельефу поверхности. И там, где есть возвышенности, вода с определенной скоростью движется в сторону более низких участков, а это еще одна проблема. Напорная вода создает дополнительные нагрузки для фундаментов зданий и сооружений, шахт колодцев, стволов скважин и подземных трубопроводов.

  • Поскольку на количество подземной воды влияют особенности местности, уровни ее залегания в различных климатических зонах сильно отличаются друг от друга. Например, в районах вечной мерзлоты УГВ почти выходит на поверхность.
  • В засушливых местах, а также во многих предгорных районах глубина воды под землей может доходить до 120 см. Это, конечно, крайность, однако в Средней Азии, Крыму и Закавказье часто строят подземные сооружения, именуемые кяризами, чтобы добывать воду, необходимую для орошения и орошения земли.

Они состоят из подземного водопровода и вентиляционных каналов, протянувшихся на несколько километров. В среднем один погонный метр этой галереи дает пол-литра воды в секунду, и она не имеет никакого напора. На такой глубине вода достаточно чистая, но обычно ее не используют для питья.

Поскольку водоносные слои в природе чередуются с водоупорными слоями, то и под слоем, образующим дно бассейна, тоже будет вода. Поскольку вода находится между двумя слоями водоупорных пластов, ее называют межпластовой водой, а сам слой — водоносным горизонтом. В отличие от грунтовой воды, эта вода гораздо чище и обладает постоянным объемом.

Итак:

  • Межпластовые воды, как правило, напористее грунтовых, так как заполняют все пространство между двумя пластами водоупорных пород. Поэтому, когда бурильщики вскрывают водоносные пласты, вода вырывается на поверхность под давлением.

Поскольку водоносный горизонт представляет собой источник пресной воды, именно в него должен быть зарыт колодец или скважина. Чтобы построить водоносный горизонт на первом от земли водоносном горизонте, не требуется никакого официального разрешения; только скважины, расположенные на более глубоком уровне, должны быть лицензированы.

  • Но через несколько часов межпластовое давление уравновешивается атмосферным, и вода в скважине становится статической. Верхние водоносные слои состоят из песка. Поэтому в воде, которую из них добывают, содержание песка довольно высокое.

Гораздо больше воды содержится в известняковых пластах, но они залегают гораздо глубже. Именно известняк служит источником воды в артезианских скважинах. В нем почти нет песка, зато много железа, поэтому воду, добываемую из артезианских водозаборов, необходимо очищать на станциях обезжелезивания.

Как мы уже сказали, в земной коре наряду с водонепроницаемыми и водоупорными почвами имеются и растворимые. Соли калия, натрий, а также кальций, содержащийся в гипсе и известняке, в разной степени насыщают воду и делают ее минеральной.

В одной литре пресной воды содержится не более 1 г солей, а в слабоминерализованной воде их максимум 35 г. Только вода, содержащая 35–50 г солей, называется минеральной. По своему составу она может быть железистой, щелочной или углекислой.

  • В термальных водах, помимо солей и кислот, часто встречаются радиоактивные элементы, а также некоторые элементы таблицы Менделеева, крайне редко встречающиеся на Земле. Подземные воды часто вытекают из-под земли, образуя естественные водные источники.
  • Чаще всего это грунтовые воды. Подземные бассейны выбрасывают излишки воды, а родники являются так называемыми точками разгрузки, но бывает и так, что вода выплескивается из более глубоких слоев. Например, природные термальные источники и даже горячие гейзеры на Камчатке, Японии и Исландии.

И температура межпластовых вод тоже может быть разной. Если температура воды не превышает 20 градусов, она считается холодной, а если она выше 20 градусов, то ее называют «термальной». А температура воды может доходить до тысячи градусов.

  • Вода из подземного источника имеет огромное значение. Она не только питает естественные водоемы и растения, она широко используется человеком. Из нее добывают металлы, борную кислоту, йод, а также другие полезные ископаемые, которые используются в промышленности.





Термальные воды часто используются в качестве тепловых источников, то есть для получения электроэнергии, хотя, конечно, такой источник не может обеспечить достаточное количество энергии.

Все подземные воды, даже самые глубокие и поверхностные, подвержены загрязнению, возникающему в результате хозяйственной деятельности людей. Если загрязнена река, то, несомненно, часть вредных веществ просочится под землю, потому что между поверхностными и глубинными водами существует некая связь.

Все, что попадает в подземные воды по милости человека, — цинк, ртуть, кадмий, свинец и азот, — это, конечно, далеко не полный список. Очаги загрязнения тянутся на сотни километров, и это в первую очередь сказывается на качестве питьевой воды.

  • Таким образом, охрана подземных вод имеет первостепенное значение. Запасы подземной воды огромны, но восполняются они медленно, поэтому очень важно следить за тем, как их израсходовать. Если откачивать в почву слишком много воды, это может привести к суффозии почвы и, в свою очередь, к образованию провалов.

Так что не стоит заниматься самодеятельностью и бездумно орудовать насосом в попытке очистить землю от грунтовых вод. Этот вопрос требует тщательного исследования и грамотного подхода, включающего правильный выбор фундамента, качественную гидроизоляцию и, конечно, дренаж.

Ссылка на основную публикацию