Подземные воды: характеристика и виды

Понятие в геологии

Как геологическое понятие уровень грунтовых вод — это условная черта, ниже которой порода до предела насыщена водой. После дождя или таяния снегов большое количество воды через поры в грунте уходит под землю. Уровень, на котором эта вода останавливается, поскольку ниже все поры ею уже заполнены, и является уровнем грунтовых вод в чистом виде.

Схема залегания подземных вод.

Глубина такого уровня во многом зависит от рельефа местности, а также от наличия вблизи реки или озера. В гористой местности глубина залегания грунтовых вод может превышать глубину в 100 м, тогда как в болотистых низинных местностях она может становиться 1-2 м, а в некоторых местах — всего несколько сантиметров от поверхности.

Самый низкий уровень грунтовых вод обычно отмечается зимой.

Именно зимой в землю попадает минимальное количество воды. Замерзший грунт становится непроницаем для осадков. Да и сами осадки выпадают в подавляющем большинства в виде снега, который не растает до весеннего тепла.

Схема движения грунтовых вод.

Если отойти от научного определения, то уровень грунтовых вод — это слой воды, который находится ближе всего к поверхности земли и отделен от нижних водоносных слоев слоем камня или глинистой почвы, который не дает этой воде просачиваться глубже.

Понятно, что такое определение неточно, поскольку геология различает три типа грунтовых вод:

• верховодку, глубина залегания которой 2-3 м от поверхности и которая имеет свойство исчезать зимой и в засушливую погоду;
• безнапорные грунтовые воды — это слой воды, который залегает под землей выше первого водонепроницаемого слоя. Уровень таких вод целиком зависит от атмосферных осадков и остается относительно стабильным, поскольку напор в этом слое воды отсутствует;
• артезианские воды — это слой воды, который расположен между двумя водоупорными пластами. Если пробить верхний водоупорный пласт, то вода из этого слоя под давлением будет подниматься вверх. Воду из этого водоносного слоя используют для обустройства артезианских скважин.

Но поскольку именно грунтовые безнапорные воды доставляют строителям больше всего хлопот при устройстве котлованов под фундаменты и подвалы, то именно по этому слою определяют уровень грунтовых вод. Поэтому для практической работы такое определение УГВ вполне подходит.

Предварительная разведка месторождения

Вычислить водоносный горизонт проще всего на основании геофизического исследования. Прояснить картину поможет геологический разрез, отображающий особенности строения и демонстрирующий последовательность напластовывания пород над месторождением.

На стадии проведения предварительной разведки решаются сразу две задачи:

• Изучаются гидрогеологические условия участка.
• Проводится качественная и количественная оценка используемого источника.

Услуги такого рода исследований оказывают организации, занимающиеся разведывательной геофизикой и фирмы, специализирующиеся на бурении скважин.

По полученным результатам предварительной разведки определяются размеры водоносного горизонта, условия эксплуатации источника и возможность покрытия заявленной потребности

На самых перспективных участках, выявленных в результате предварительной разведки, в последующем изучают инженерно-геологические особенности: просадочность земли, вероятность оползней, категории буримости вскрываемой горной породы, характер ее устойчивости в скважине…

Как метод работы может применяться крупномасштабная гидрогеологическая съемка. В ходе проведения детальной съемки картируются водоносные горизонты, а также выявляется состав и запас подземных вод.

Для хорошо изученных районов, где уже есть опыт эксплуатации подземных источников, оценка запаса воды может осуществляться на основании степени достоверности категории С2. Перспективные запасы этой категории рассчитываются на основании геологических и геофизических данных разведанных месторождений, условия залегания которых аналогичны.

Садовым буром, наращиваемым при заглублении отрезками стальной трубы — штангами, можно самостоятельно пробурить разведочную скважину на участке

Однако максимально точные сведения можно получить без вложения усилий и средств в компаниях, проводивших инженерно-геологические исследования в районе

Информацию о залегании грунтовых вод, физико-механических свойствах пород над кровлей и под подошвой водоносного пласта можно получить в строительных организациях, проводивших изыскания перед разработкой проекта под строительство

Целенаправленно проводить геологоразведку перед бурением скважины на воду нерационально. Обычно сразу бурят водозаборную скважину, чтобы не переплачивать дважды или более того за разработку одного источника воды

Какая глубина у артезианской скважины

Глубина артезианских скважин может быть самой различной, и зависит, прежде всего, от характера и геологического строения горных пород, составляющих подземные пласты. Главное условие здесь – наличие верхней водоупорной прослойки, полностью изолирующей глубинные водоносные слои от проникновения верхних грунтовых вод. Они, как правило, загрязнены различными механическими взвесями, а также химическими элементами, попадающими в почву в виде канализационных стоков, с осадками и атмосферными выбросами.

Благодаря такой защищённости, артезианские воды особо ценятся за свою чистоту от механических и химических загрязнений. На какой глубине могут залегать эти водонепроницаемые пласты?Обычно эти значения составляют порядка 200-300 метров, но могут значительно варьироваться в зависимости от геологических особенностей конкретного района. Например, в Подмосковном регионе, согласно данным геологических изысканий, артезианский водоносный пласт может находиться на глубинах от 40 до 200 метров.В отдельных случаях артезианский бассейн залегает на расстоянии более 1000 метров под поверхностью земли.

Основные преимущества и недостатки

Использование артезианских источников имеет целый ряд преимуществ перед применением поверхностных грунтовых вод:

• Чистота водоносного источника. Не загрязнённость его различными механическими и химическими примесями, в избытке содержащимися в верхних слоях почвы.
• Большой дебит водозаборной скважины. Это достигается благодаря значительному количеству подземных вод, содержащихся между двумя водонепроницаемыми горизонтами. Также немаловажную роль играет и значительное давление, под которым находится водоносный слой. В большинстве случаев, при бурении скважины, происходит самоизлияние воды на поверхность.
• Длительность эксплуатации. Благодаря большому объёму подземных источников, даже при высоких показателях расхода, они очень долго не истощаются. А при регулярном использовании, без допущения застаивания скважины, она может прослужить до 50 и более лет.

Минусов у подобного источника водоснабжения всего два:

Большие глубины залегания, что повышает стоимость бурения.

Необходимость официальной регистрации источника водоснабжения с вытекающими отсюда необходимостью получать разрешение на бурение, и уплачивать налоги за пользование государственными недрами.

Как узнать глубину залегания артезианских вод

Благодаря вышеперечисленным преимуществам, многие владельцы загородных домов или дачных участков желали бы обустроить на своей приусадебной территории артезианский источник. В связи с этим, возникает вопрос: на какой глубине залегает водоносный слой? Вопрос этот далеко не праздный, если учесть два фактора:

• Стоимость бурения за каждый пройденный метр. Обустроить же такую скважину своими силами, без привлечения специальной бурильной техники, не представляется возможным.
• Большой разброс возможных показателей залегания водоносных пластов, достигающий подчас сотен метров. Как уже упоминалось, в Подмосковье минимальный уровень нахождения артезианского бассейна может составлять 40 метров, а максимальный – превышать 200 метров.

Попытаться узнать более или менее точную величину залегания глубинных вод в районе нахождения земельного участка, можно несколькими способами:

• Обратиться к соседям по дачному или коттеджному посёлку. Вполне вероятно, что кто-то из них уже пробурил глубинную скважину, и сможет вас сориентировать относительно залегания водоносного горизонта.
• Навести справки у специалистов компаний, занимающихся бурением скважин в данном районе. В таких организациях обычно имеются карты-схемы, на которых обозначена глубина водоносных пластов в местах их обычной работы.
• Попытаться найти карту залегания глубинных вод в вашем районе самостоятельно. Сделать это можно через интернет, либо изучив специальную геологическую литературу.
• Обратиться в территориальное управление геологической разведки, с просьбой предоставить необходимые вам сведения.

Установив сколько метров составляет глубина водного горизонта, можно рассчитать и сметную стоимость буровых работ.

Выбор места под септик на участке

Существуют четко определенные нормы для размещения септика:

• не менее 50 м от колодца;
• не менее 30 м от водоема;

• до жилого дома или растений — не менее 3 м;
• от септика до дороги — не менее 5 м.

Обеспечить эти расстояния непросто. Обычно вычерчивают точный план участка и определяют на нем точку. Соответствующую всем требованиям. При этом, если дом стоит на берегу озера, или на участке есть колодец. Выполнить некоторые условия станет невозможно. Многие пользователи пренебрегают правилами, ссылаясь на невозможность их выполнения. Однако, это сомнительное решение, поскольку при выявлении таких нарушений виновнику грозят штрафные санкции, а в особо тяжелых случаях — уголовное преследование.

Основные водоносные слои

Чтобы определить, на какую глубину придется бурить для получения качественного источника, нужно знать расположение водоносных слоев и уровень их залегания относительно поверхности почвы. Структура поверхностных слоев земной коры везде разная, при этом очень изменчива даже в пределах небольших площадей. На одном краю деревни первый от поверхности водоносный слой будет на глубине 4 м, на другом, — 12 м. Различная глубина будет даже на соседних участках.

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

Различают три основных водоносных слоя, имеющих хозяйственное значение:

• верховодка;
• песчаный горизонт;
• известняковый горозонт.

Верховодка для питья годится только в некоторых регионах, где влияние хозяйственной деятельности минимально. Вблизи крупных городов с развитой промышленностью и инфраструктурой верхние водяные слои для пищевых целей непригодны как по химическому, так и бактериологическому составу.

Первая пригодная для питья вода залегает, в зависимости от региона, на глубине 10-40 м. Это песчаный водоносный горизонт, куда вода попадает, проходя мощные природные фильтры (многометровые слои глины). На какой глубине залегание песчаного водяного пласта на конкретном участке, без разведывательного бурения можно определить косвенно, с большой вероятностью погрешности. Нужно только бурить и искать мощный пласт воды. Различные рамки, пруты и прочие приборы пригодны только для поиска верховодки. Глубину залегания песчаного, тем более артезианского горизонтов никакими приборами не определить.

Самая качественная вода находится еще глубже, на уровне залегания известняка. Это артезианский горизонт, который можно достать бурением на глубину от 30 м до 250 м. Качество воды тут отличное по всем показателям, но бурение и устройство скважины очень дорогостоящее. Обычно бурить артезианский колодец есть смысл для водообеспечения определенного населенного пункта или в коммерческих целях для получения большого количества воды для последующего разлива и реализации. Стоит заметить, что артезианская вода считается полезным ископаемым, поэтому при несанкционированном бурении на такую глубину не избежать конфликта с государством. При желании использовать содержимое известнякового горизонта прежде следует позаботиться об оформлении всевозможных разрешений и согласований. В числе прочих понадобятся данные об абсолютной отметке устья скважины.

Какой бы водоносный горизонт ни был целью бурения, при его достижении обязательно нужно проверить полученную воду на содержание неорганических и органических примесей. В некоторых регионах даже артезианская вода бывает непригодна для питья в случае ее избыточной минерализации (максимальный показатель для питьевой воды 10 ммоль/л). Выпить такую воду можно, но жажду она не утолит. Часто вода соответствует норме по химическому и бактериологическому составу, но непригодна по органолептике (вкусовым качествам). Это объясняется содержанием в жидкости определенных солей, что могут давать горечь, например.

В большинстве густозаселенных регионов регулярно проводятся бурения с целью поиска водоносных слоев, на основании чего создаются карты глубин и таблицы. Жителям этих регионов не стоит заниматься поиском несуществующих приборов, с помощью которых якобы определяется, есть ли на участке вода. Как узнать глубину скважины на воду? Посмотреть данные в таблице и учесть процентов 10-15 возможной погрешности. Вот пример такой таблицы для некоторых районов Подмосковья.

Борьба с грунтовыми водами

Участок с высокими грунтовыми водами

Если так случилось, что ситуация в вашей местности резко изменилась и по каким-то причинам грунтовые воды стали подступать все ближе к поверхности, есть несколько способов, которые помогут частично облегчить ситуацию:

• Организация живой изгороди. Для этого необходимо подобрать растения, которые очень любят влагу и имеют широкую крону, что будет способствовать достаточному уровню испарения. Например, можно использовать шиповник, боярышник, спирею, иву, облепиху, бузину. Организовав небольшой садик, можно значительно сократить уровень подтоплений.
• Открытая дренажная система Открытая дренажная система. По периметру участка выкапывается траншея. Ее глубина должна быть не менее 70 см. В некоторых случаях потребуется уйти глубже. Все будет зависеть от того, на каком уровне находится верховодка. Дно трамбуется и засыпается песком, который также хорошо уплотняется. Его слой должен достигать минимум 10 см. Таким же пластом настилается мелкий щебень. Излишки влаги будут уходить в этот дренаж. Вывести его можно как можно дальше от территории. Минусом такого решения является необходимость постоянной чистки каналов, чтобы они не заболочивались.
• Закрытая дренажная система. Подготавливаются траншеи подобным образом, как описано для предыдущего случая, но углубиться потребуется до 1,5–2 м. На песчано-гравийную подушку укладывается геотекстиль. В пластиковой или другой трубе диаметром от 200 мм делаются отверстия, чтобы она получилась перфорированной. Патрубки опускаются в траншею и снова накрываются геотекстилем. Сверху все засыпается грунтом.
• Колодец поможет в определенной мере решить трудность. Для этого необходимо будет выбрать самую низкую точку на участке и выкопать колодец максимально возможной глубины. Вся вода будет собираться туда.
• Иглофильтровальная установка Иглофильтровальная установка. Представляет собой коммерческий продукт. Это труба с иглофильтром на конце. Она соединяется с вакуумным коллектором и насосом. Откачка воды осуществляется в автоматическом режиме.
• Принудительная откачка. Для этих целей бурится несколько скважин в определенных местах до водоносного слоя. В середину устанавливаются центробежные насосы, которые производят откачку жидкости на поверхность. Далее осуществляется ее сброс в канализацию или дренажную систему.
• Вакуумная установка. Применяется в тех случаях, когда проницаемость грунта низкая. На поверхности устанавливаются резервуары. В них создается разреженное давление, которое заставляет воду подниматься в них. Отвод осуществляется, как и в предыдущем случае.

Кессон

При подъеме грунтовых вод важно побеспокоиться о защите источников чистой питьевой воды. Для скважин применяется установка кессона

Проводятся земельные работы до нижнего уровня водоупорного слоя. Устанавливается конструкция, которая будет отсекать попадание нежелательной жидкости внутрь. Для колодцев применяется способ внешней и внутренней гидроизоляции. По периметру выкапывается траншея и кольца обрабатываются специальным составом.

Теперь вы знаете основные способы, используя которые можно примерно определить уровень грунтовых вод. Если они будут на глубине менее 2,5 метров, тогда строительство на таком участке вести нежелательно.

Поиск воды для колодца.

Рекомендуемые виды септиков при высоком УГВ

При близких подземных водах помимо бокового давления грунта на емкость действует подпор воды, а зимой еще и силы морозного пучения. Поэтому стенки сооружения должны быть прочными и герметичными. Это могут обеспечить как заводские модели, так и септики строительной готовности.

Заводской накопитель

Наиболее простой и бюджетный вариант устройства автономной канализации на даче или доме для непостоянного проживания — накопительный септик. Он представляет собой подобие герметичной выгребной или сливной ямы. Сточные воды поступают через подводящую трубу непосредственно в емкость, откуда после наполнения откачиваются ассенизаторской машиной.

Заводские накопители изготавливают преимущественно из пластика. При высоком УГВ предпочтительнее полипропиленовые или стеклопластиковые септики, так как изделия из полиэтилена низкого давления недостаточно жесткие и могут выйти из строя при морозных подвижках грунта.

Емкости устанавливают в яму вручную или грузоподъемным механизмом. Компоновка предпочтительнее горизонтальная, при которой не нужно копать глубокий котлован. При этом создается меньший напор грунтовых вод как при монтаже, так и при эксплуатации.

Помимо простоты изготовления и установки заводские накопители обладают преимуществами:

• полная герметичность, отсутствие протечек;
• подходит для участков даже с очень высоким УГВ;
• не зависит от электроснабжения;
• соответствует требованиям санитарных норм;
• доступная стоимость.

Емкости можно использовать не только временно, но и постоянно. Должен предусматриваться свободный доступ для ассенизации.

Из железобетонных колец

Септики из ЖБ-колец очень популярны. Для сборки конструкции используются изделия диаметром 1-2 метра высотой 90 см. Каждый элемент устанавливается на предыдущий и закрепляется скобами. Швы тщательно заделываются гидроизоляционными материалами.

Бетонные септики могут работать в 2 режимах:

• самотечном;
• с дренажным насосом.

Поскольку бетон — водопроницаемый материал, монтировать сборный септик рекомендуется при залегании грунтовых вод не выше 130 см. В этом случае он будет работать в штатном режиме.

Накопители устанавливают последовательно в количестве 2-3 штук и соединяют переливными трубами. В первой камере происходит осаждение твердых частиц, во второй и третьей — биологическое расщепление бактериями различных видов.

Из-за недостаточной степени очистки осветленные стоки сбрасывать на рельеф нельзя. Дальнейшая переработка проводится фильтрующими полями, траншеями, колодцами или инфильтраторами.

Достоинства септиков из бетонных колец:

• высокая прочность, позволяющая выдерживать боковое давление грунта и морозное пучение без каких-либо деформаций;
• отсутствие или очень низкое потребление электроэнергии;
• долгий срок службы.

Станция глубокой биологической очистки

Более технологичный способ осветления стоков — СГБО, в которых вода очищается до 98%. Для участков с высоким УГВ при постоянном проживании семьи это удобный вариант, исключающий трудоемкое устройство фильтрационных полей.

Станция представляет собой многокамерную (от 3 до 5) емкость с отсеками, предназначенными для определенного вида очистки:

• зона механического осветления, где твердые частицы выпадают в осадок, задерживаются жир и пленки;
• камера анаэробного брожения, при котором биологические процессы проходят без доступа кислорода;
• зона аэробного окисления в присутствии кислорода и биоферментов.

Станции биоочистки оборудуются дренажными насосами, компрессорами, клапанами, эрлифтами и другими устройствами, потребляющими энергию. Полученную после очистки воду можно использовать в технических целях. Оборудование эксплуатируется долгое время без откачки, обслуживание необходимо 1 раз в 3 года.

Карта водоносных горизонтов

Каждая карта содержит информацию о типах грунтовых вод, схемах и глубине их залегания. Также сюда включены обозначения водоупоров и всех почвенных слоев, направление свободных потоков.

Самые популярные гидрогеологические карты:

• Гидроизогипс. Создается для безнапорных пластов. На ней показана система движения потоков в водоносных слоях. С помощью таких схем можно понять, каков уклон и направление воды, где запитывается или разгружается пласт, где стыкуется с природными водоемами.
• Гидроизопьез. Их выполняют по имеющимся точным данным. Пьезометрическую поверхность выводят для артезианских источников. Под ней подразумевают высоту, на которую способна подняться вода во вскрытой скважине. По этому показателю подбирают суммарную длину обсадной колонны.
• Карта измерения уровня подземных (грунтовых) вод.
• Документация по гидрогеологическим разрезам.
• Карты амплитуды уровней жидкости в источниках.

Определение уровня

Перед любым работами на участке, следует выяснить какая же глубина залегания вод, это можно сделать самостоятельно, даже не используя специальные технические приспособления.

Наблюдение

Один из методов, как узнать уровень грунтовых вод на любом участке – это понаблюдать за растительностью. В частности интересует трава, если она даже в засушливые периоды лета зеленая и сочная, то это говорит о высоком уровне. Также на это указывает туманная дымка над участком.

Еще одно – это растения, которые хорошо растут на участке, если они влаголюбивые и при этом буйно разрастаются – то это говорит само за себя.

К подобным растениям-индикаторам можно отнести:

• Камыш – залегание от 1 до 3 метров.
• Полынь – если она бурно растет и занимает большие территории – это указывает на УГВ – 3-5 м.
• Крапива – вода на уровне 2-3 метра.
• Смородина, облепиха, крыжовник – 1-2 метра.
• Верба – воду очень любит, поэтому если растет на участке – это указывает на уровень менее 1 метра.

Верба — показатель высокого уровня грунтовых вод

Простой способ

Самым простым считается посмотреть на глубину колодца, если таковой имеется на участке. Уровень воды в нем – это и есть искомый параметр. Но этот метод, как определить уровень грунтовых вод на участке удается применить далеко не всегда.

Современный метод

Определение уровня грунтовых вод по этому методу потребует некоторых инструментов, а именно:

• Садовый бур длиной от 2 м, лучше больше.
• Длинный прут из металла с обозначением глубины в сантиметрах.

Работы предельно простые – нужно пробурить отверстие на максимальную глубину бура, желательно в 3-4 точках на участке. Оставить их на сутки, за этот период внутри соберется влага. Все что осталось – это опустить в отверстия прут с отметками, мокрая отметка будет стартовой цифрой, с которой в дальнейшем нужно произвести несложные расчеты.

Определение уровня грунтовых вод

Алгоритм:

• Глубина ямы 200 см.
• Прут стал мокрым на отметке 20 см.
• Результат = 200 – 20 = 180 см.

Уровень следует проверять 2-3 дня подряд, если замеры остаются прежними – то это и есть искомый параметр.