Что такое грунтовые воды? чем они отличаются от межпластовых вод?

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

• лицензия на право пользования недрами для геологического изучения недр – дает право на поиск и оценку месторождения ПВ;
• лицензия на добычу ПВ – дает право выкачивать их из земных недр. Ее достаточно иметь, если объем добычи не превышает 100 м3 в сутки.

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Как самостоятельно найти на участке?

Наблюдая за флорой и фауной можно определить, насколько глубоко от поверхности находится уровень грунтовых жил:

1. Если на изучаемом участке растут лишь сосны и акации, то вода, либо слишком глубоко, либо ее очень мало.
2. На близкое расположение воды указывает растущие на поверхности береза, черемуха, крушина, ежевика, сныть, ели.

   Так вольготно произрастающая полынь свидетельствует о залегании водоносного слоя не ниже 3-5 метров. Солодка хорошо растет над грунтовой жилой, расположенной на глубине от 1,5 до 5-ти метров.

3. Отсутствие рыжих муравьев и мышиных нор на участке говорит об очень влажной почве и близком соседстве с водой. Это значит, что в этом месте можно смело рыть колодец.
4. Зимой над близкой водой будут образовываться наледи и проталины.
5. Если деревья растут, наклонившись все в одну сторону, значит рядом грунтовая вода.

Внимание! Артезианские межпластовые воды обнаружить самостоятельно не получится. С такой задачей под силу справиться только профессионалам.

Народные способы

Народные методы могут подсказать, где именно лучше рыть колодец. Но это относится только к обнаружению грунтовых вод, так как они расположены близко от поверхности.

Реализация способов:

• Несколько сухих стеклянных банок наполняют просушенной солью или силикагелем, обматывают тканью, взвешивают и помещают в разных концах исследуемого участка. Через 24 часа банки извлекают и вновь взвешивают. Самая увесистая из них укажет на место с близкой водой.
• В вечернее время в разных углах участка закопать глиняные без глазури горшки горлышком вниз. Наутро по горшку, где большее количество конденсата, можно узнать о неглубоко расположенной воде.

Справка! Такие способы можно использовать лишь при сухой погоде, простоявшей несколько дней.

При помощи приборов и инструментов

Для более точного поиска подземных вод придумано множество инструментов и приборов, которые с успехом используются.

1. Датчик определения подводных вод. Его работа основана на сравнении электрического поля различных подземных пород и воды. Производители обещают, что этот инструмент способен работать даже в условиях сильных электрических помех, не теряя точности.
2. Георадар – принцип работы основан на исследовании импульсов электромагнитных волн. Такое обследование относят к группе радиоволновых методов. Если нужен недорогой георадар, то лучше всего приобрести георадар-моноблок, который компактен и его можно подключить непосредственно к компьютеру.
3. Барометр. Измеряется давление у близлежащего природного водоема, затем в месте предполагаемой скважины.

Важно! Показание барометра 0,1 мм ртутного столбика равно разнице в перепаде давления в 1 метр.

Пример: у водоема барометр показал 544,2, а на участке 544,7. Разница между ними составила 0,5. Значит, вода будет находиться на глубине 5 метров.

По перепаду высот

Выше описывался поиск воды при помощи барометра. Алгоритм действий аналогичный. Помимо природного водоема можно использовать для сравнения замеры возле близлежащего колодца. Давление будет падать на 1 мм каждые 13 метров изменения высот.

Пример: разница в замерах у соседского колодца и в предполагаемом месте скважины на участке составила 0,5 мм. Значит, водоносный пласт находится ниже поверхности участка на 6,5 метров.

При помощи кадастра и архивов

Данные о водных запасах на участке возможно найти в государственном водном кадастре, куда «стекаются» все сведения, как об естественных выходах подземных вод, так и обо всех скважинах и обнаружении подземных вод в процессе горных выработок и строительства.

Сейчас сведения можно получить и из государственного водного реестра.

Информация о подземных водах и глубине залегания хранится в архивах Территориальных фондов геологической информации.

Здесь можно посетить читальный зал, запросив каталог с перечнем интересующих данных. Потребуется паспорт и написание заявления.

Что это такое подземные воды

Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.

Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.

Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.

Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.

Как обычному потребителю проверить грунтовые воды на чистоту?

Есть методы проверки, применимые в домашних условиях. Точный химический состав воды они, конечно, определить не помогут, но результаты позволят решить, стоит ли обращаться за экспертным заключением:

• Поставить на весы один и тот же стакан, заполненный грунтовой водой, а затем – бутилированной или налитой из кулера. Чистая вода легче загрязненной.
• Долить в стакан свежезаваренного листового черного чая немного грунтовой воды из скважины, колодца. Если он светлеет, то все нормально. Когда он превращается в мутную взвесь – наоборот.
• Дать стакану или банке с водой постоять в темном месте примерно двое суток. При наличии загрязнения она зеленеет, на поверхности появляется пленка, стенки емкости покрываются белесым налетом.
• Вскипятить воду, слить ее и осмотреть кастрюлю. О проблемах с качеством воды свидетельствует обильная накипь разных оттенков: серого, коричневого и желтого.
• Капнуть немного воды на зеркало и дать высохнуть. Если на нем после испарения остается отчетливый серовато-белый след, грунтовую воду лучше не пить.

Более точные результаты дают приборы, оценивающие качество воды по одному (кислотно-щелочной баланс, жесткость, концентрация солей, прозрачность) или нескольким параметрам.

Существуют и специальные экспресс-тесты – бумажные полоски, пропитанные специальными реагентами, индикаторные трубки или порошки.

Проверить, насколько питьевая (а еще сточная, техническая, минеральная, очищенная)H2O удовлетворяет требованиям ГОСТа можно в:

• Роспотребнадзоре;
• лабораториях водоканала;
• лабораториях на санэпидстанциях;
• независимых частных лабораториях, имеющих аккредитацию и получивших лицензию на данный вид деятельности.

Ими проводятся следующие виды анализов:

• Стандартный. Исследуются базовые характеристики воды – кислотно-щелочной баланс, цвет, запах, мутность, жесткость, концентрация солей железа, соединений серы, хлора.
• Расширенный. Добавляются анализы, выявляющие концентрацию нитратов, нитритов, соединений кремния, магния, меди.
• Микробиологический. Изучается любая имеющаяся в воде микрофлора (бактерии, микробы, вирусы), выявляется патогенная.

При сдаче проб воды на экспертизу любая лаборатория заключает с обратившимся к ней гражданином договор в простой письменной форме.

В нем перечисляются все анализы и исследования, которые будут проводиться, срок, в течение которого гражданин должен получить ответ, форма его предоставления и стоимость услуги. Для гарантии объективности результата можно пригласить специалиста, чтобы он провел забор проб самостоятельно.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

• почвенные;
• верховодка;
• грунтовые;
• артезианские;
• минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

• сезонной неустойчивостью;
• ограниченным объемом расширения;
• резкими изменениями уровня.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает

Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.. Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями

Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

• по химическому составу;
• уровню минерализации;
• способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

↑ Во+Вос+Вгр+Впр=В1+Ви+Вп+Еисп+Етр

В естественных почвах водный баланс в многолетнем цикле компенсированный, т.е. расход и приход воды в годовом отрезке времени в среднем равны. Он не компенсирован лишь в ряде поливных почв, где вода может поступать в грунтовые воды и увеличивать их мощность и запас воды в почвенно-грунтовой толще, и при направленном изменении климата. Просмотреть Питера вы сможете на сайте Peterburg.ru

Таким образом, водный баланс характеризует главную черту водного режима почв, его цикличность, и общий объем воды, проходящий через почву в данных условиях. Любой запас влаги, существующий в данной почве, восстанавливается через определенное время, в пределах которого расход и приход воды в конечном итоге уравнивается. Поэтому оценка водного режима почв по балансу влаги не может служить достоверной его характеристикой. Она говорит лишь об объеме воды, прошедшей через почву в течение гидрологического года.

Для ельника мшистого, расположенного в 3 км от дубо-ельника, ниже по очень пологой катене, уравнение водного баланса выглядит несколько иначе:

755 (осадки) = 323 (отток) + 88 (эвапотранспирация) + 88 (увлажнение почв после иссушения до НВ) + 236 (задержано пологом растений, потеря на смачивание деревьев и мохового яруса).

Главный итог оценки водного баланса исследованных экосистем в том, что удалось выявить количество воды, идущее на водоснабжение растений. Оно равно 80-120 мм в зависимости от типа парцеллы (экосистемы).

Водный баланс может быть составлен применительно к разным почвенным слоям, всей толще почвы или доопределенной глубины. Чаще всего запасы влаги, статьи расхода и прихода выражают в мм водного слоя или в м3/га. Содержание влаги вычисляют отдельно для каждого генетического горизонта, так как влажность и плотность  сильно меняются по различным слоям почвенного профиля. Запасы воды в отдельном горизонте определяют по формуле:

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

• роторный;
• ударно-канатный;
• шнековый.

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

• ивовая рамка;
• лоза;
• проволока.

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

• наперстянка;
• верба;
• лапчатка;
• болиголова.

Виды

Грунтовые воды классифицируются по местоположению (виду грунта, в котором находятся), агрессивности, минерализации и жесткости.

По местоположению

В зависимости от местоположения в земле грунтовые воды подразделяют на:

• пластового типа – располагаются в слабо сцементированных или рыхлых породах;
• трещинного – заполняют собой трещины в хорошо сцементированных породах;
• порового – находятся в порах породы.

Важной особенностью грунтовых вод является их легкодоступность, в связи с чем могут использоваться простые способы доступа к ним. В частности, копание колодцев

По агрессивности

Агрессивность воды – это ее способность разрушать сооружения из бетона, металла и других материалов, а также отрицательно воздействовать на животный и растительный мир водоемов. Агрессивность обуславливается наличием некоторых химических элементов и соединений.

По их виду и количеству различают следующие типы:

• Общекислотные. Параметром кислотности является уровень pH. Наибольшей агрессивностью обладает вода с pH меньше 4-х (кислая среда), наименьшей – с pH = 6,5.

  Если pH меньше 6,5, в этом случае говорят об общекислотности.

• Выщелачивающие. Характеризуются большим (более 0,4-1,5 мг экв.) содержанием гидрокарбонатов. Выносят из бетонных сооружений гидроксид кальция.
• Сульфатные. Содержащиеся в них в большом количестве сульфатные ионы приводят к вспучиванию и разрушению бетона.
• Углекислотные. Содержат значительное количество углекислоты, приводящей к растворению гидрокарбоната кальция и разрушению бетона.

По минерализации

Минерализация показывает общее количество растворенных в воде соединений. Определяется выпариванием 1 л воды с получением сухого остатка. По его величине и составу определяют минерализацию.

В зависимости от нее вода бывает:

• пресной,
• слабосолоноватой,
• солоноватой,
• сульфатной.

По жесткости

Жесткость обуславливается наличием ионов магния и кальция. Различают следующие виды жесткости:

• общую;
• карбонатную;
• некарбонатную.

По общей жесткости бывают очень мягкими, мягкими, умеренно жесткими, жесткими.

Зоны аэрации

Глубина залегания подземных вод бывает разной. В зависимости от этого выделяют несколько их категорий, одна из которых: воды зоны аэрации. Это также подземные воды, но находятся они максимально близко к поверхности почвы. В эту группу входят верховодка и грунтовые воды.

Верховодка

Рассмотрим понятие. Это воды, которые залегают в непосредственной близости к поверхности почвы.

Они отличаются:

• непостоянным местом распространения;
• их существование носит временный характер;
• небольшим количеством.

Как правило, в умеренной климатическом поясе верховодка появляется весной после таяния снега и, реже, осенью, в сезон дождей, т.е. в период обильного количества влаги.

В засушливое время она исчезает. Расположена верховодка на первом от поверхности почвы водоупорном пласте. Если он находится слишком близко или поднимается к самой поверхности, происходит заболачивание почвы.

Грунтовые воды

Грунтовыми водами называются те, которые расположены на первом от поверхности почвы водоупорном слое первого водоносного горизонта. Их поверхность свободна, и в большинстве случаев над ней нет водонепроницаемых пород.

Грунтовые воды появляются в результате пропитывания осадками и поверхностными водами, в т. ч. верховодкой, водоносного горизонта. Они непостоянны по ряду признаков, поскольку зависят от регулярности насыщения, мощности водоносного слоя, глубины расположения.

Внимание! Помимо метеорологических условий на уровень и количество грунтовых вод влияют и гидравлические условия, и хозяйственная деятельность.

От глубины их залегания зависит многое в жизни человека:

• нет смысла возводить дома и другие сооружения на месте с высоким залеганием грунтовых вод, поскольку рано или поздно они размоют фундамент, растворят цемент;
• сельскохозяйственная деятельность также зависит от этого показателя, большинству растений удобнее располагаться в тех местах, где почва не склонна к заболачиванию, но и не слишком сухая;
• эта разновидность подземных вод является индикатором чистоты окружающей среды: именно по уровню их загрязненности определяют, насколько на экосистему влияют свалки, места скопления химических отходов, заводы и т. д.

Еще больше о грунтовых водах — здесь.

Виды подземных вод в зоне вечной мерзлоты

Данные подземные воды классифицируют на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Первые располагаются в толще многолетней мерзлоты на водоупоре в основном в подножии склонов или на дне речных долин. Они, в свою очередь, делятся на сезонно промерзающие, верховодку, расположенную в деятельном слое; на сезонно частично промерзающие, с верхней частью в активном слое, на сезонно непромерзающие, залегание которых отмечается ниже сезонно промерзающего слоя. В некоторых случаях может происходить разрыв деятельного слоя различных грунтов, что приводит к выходу некоторой части надмерзлотных вод на поверхность, где приобретает вид наледи.

Межмерзлотные воды могут присутствовать в жидкой фазе, но наибольшее распространение получили в твердой фазе; как правило, не подвержены сезонным процессам оттаивания/промерзания. Данные воды в жидкой фазе обеспечивают водообмен с над- и подмерзлотными водами. Могут выходить на поверхность как родники. Подмерзлотные воды являются артезианскими. Они могут быть от пресных до рассолов.

Виды подземных вод России те же, что были рассмотрены выше.

Какие считаются самыми ценными?

Наиболее ценными считаются воды, располагающиеся максимально глубоко и пригодные для питья, добыча которых связана со значительными трудностями.

Их ценность заключается в:

• минимальном содержании органики;
• отсутствии патогенной микрофлоры, канцерогенных и токсичных соединений;
• природном обогащении полезными минералами и микроэлементами.

Питьевая артезианская вода – это результат естественной длительной фильтрации дождевых или талых вод, пытающихся просочиться через плохо пропускающие их горные породы. Она скапливается в 60-70 м ниже уровня почвы.

Высокоминерализированные «рассолы» – это древняя морская H2O, попавшая под землю при сдвигах тектонических плит.

Как формируются подземные источники питьевой воды

Подземные источники питьевой воды формируются за счет атмосферных осадков (это не только дождь или снег — сюда входят иней, роса, град), которые образуются за счет испарения влаги из водоемов и почвы и при выпадении проникают в грунт (отсюда их название), где и фильтруются. Слой породы, в котором аккумулируются и перемещаются грунтовые воды, называется водоносным пластом; водонепроницаемые слои, залегающие ниже него,— водо-упором.

Попутно заметим, что мнение если не о стерильности, то, по крайней мере, о высокой чистоте атмосферной воды относится к области заблуждений (можно говорить только об относительной чистоте). Дело в том, что капли воды загрязняются микроорганизмами и различными веществами, присутствующими в воздухе. Но достоинство у этих вод есть — мягкость, поскольку в них содержится минимальное количество минеральных солей.

Атмосферная вода минует водопроницаемые слои грунта и доходит до плотного водоупорного слоя (горизонта), образованного отложениями жирной глины, причем если они имеют выраженный уклон, то грунтовые воды заполняют более низкие места, в результате чего образуются ключи. В некоторых случаях вода собирается между водоупорными пластами и, находясь под их давлением, выходит струйками. Если на поверхности земли она появляется на ровном месте и выбрасывается под небольшим напором, то такие ключи носят название восходящих; если вода стекает в низменные участки, например в овраг или обрыв, то образующийся ключ называется нисходящим.