Типы водоносных слоёв
Почвенные воды
Слой, называемый «верховодкой», состоит из гравия или песка. Он находится на глубине от 1 до 4 метров от поверхности, но имеется далеко не в любой местности. Благодаря неравному размеру и хаотичному расположению крупных и мелких частиц грунта, вода задерживается в образующихся порах. Попадает она туда путем фильтрации осадков или воды из водоемов верхними слоями почвы. Минусов с точки зрения человека у верховодки несколько:
- Она непостоянна. Наличие этого слоя может зависеть от расположения, времени года, погоды и других внешних условий. Соответственно на нее нельзя рассчитывать как на постоянный источник воды.
- Верховодка не подходит для получения питьевой воды. Обычно вода из верхнего водоносного слоя насыщена органическими загрязнениями.
- Ее недостаточно даже для постоянного полива.
- Наличие этого водоносного слоя — скорей минус для участка, чем плюс. Там, где имеется песчано-гравийная прослойка, способная накапливать влагу, тяжело заложить крепкий и долговечный фундамент для здания — велика вероятность того, что здание «поплывёт» в ближайшую весну, вместе с таянием снегов.
Грунтовые воды
В отличие от верховодки, грунтовые воды постоянны: они есть везде, различается только глубина их расположения и количество. Вода, проходя сквозь верхние слои почвы, скапливается в полостях, обравовавшихся между пластами сплошных водоупорных отложений. Грунтовые воды пополняются из водоемов, от осадков и таяния снегов. Такая вода гораздо больше подходит для хозяйственных и производственных нужд, но расположение водоносного слоя также стоит учитывать при строительстве здания.
Колодцы, построенные на грунтовых водах, позволяют обеспечивать:
- Хозяйственные нужды, такие как стирка, полив, мойка автомобилей или инвентаря.
- Повседневные нужды — эту воду можно пить и использовать для мытья посуды, но только после тщательной фильтрации и кипячения.
Межпластовые воды
Под слоем грунтовых вод, отделенный от них непроницаемыми или слабопроницаемыми горными породами, находится межпластовый водоносный слой. Вода скапливается в трещинах и полостях, куда попадает путем инфильтрации грунтовых вод через слабопроницаемые слои грунта. Межпластовые воды относятся к напорным и используются для:
- Хозяйственных и производственных нужд.
- Рекреационных целей (минеральные воды).
- Получения электроэнергии (геотермальные воды).
Межпластовые воды относятся к возобновляемым природным ресурсам, соответственно помимо бурения и оснащения, вам понадобится также урегулировать вопрос с разрешением на бурение и регистрацией скважины на своем участке. Такая скважина может понадобиться для получения питьевой воды или собственного минерального источника.
Природные явления
Метод основывается на общеизвестном факте — влагонасыщенная почва обязательно передает в атмосферу излишки воды. В конце знойного дня летом либо с самого утра необходимо осмотреть предполагаемый участок бурения.
Как определить место для бурения скважины для воды, ориентируясь на природные явления? Если в предполагаемом месте участка возник туман — совершенно точно вода присутствует, тем более если туман насыщенный. Необходимо представлять, что водоносные пласты часто повторяют рельеф участка, то есть во впадинах и естественных котлованах вероятность присутствия воды больше, нежели на равнинах, возвышенностях или склонах.
Водоносные слои земли: как определить мощность, глубину, производительность
Определение характеристик водоносных слоев является ключевым этапом при их использовании. Рассмотрим, как определить мощность, глубину и производительность водоносных слоев.
Мощность — это расстояние между верхней и нижней границами слоя, в котором содержится вода. Определение мощности водоносного слоя может быть произведено с помощью геофизических методов, таких как электрическая томография или сейсмические исследования. Также можно использовать данные бурения скважины для определения мощности водоносного слоя.
Глубина — это расстояние от поверхности земли до верхней границы слоя, в котором содержится вода. Определение глубины водоносного слоя может быть произведено с помощью геофизических методов, таких как радарная томография или гравитационные исследования. Также можно использовать данные бурения скважины для определения глубины водоносного слоя.
Производительность — это количество воды, которое может быть извлечено из скважины за единицу времени. Определение производительности водоносного слоя может быть произведено с помощью гидрогеологических методов, таких как определение проницаемости и уровня перезарядки. Также можно использовать данные бурения скважины для определения производительности водоносного слоя.
Для того чтобы определить мощность, глубину и производительность водоносного слоя, необходимо провести комплексное исследование. Это может включать в себя геофизические и гидрогеологические исследования, а также бурение скважин и проведение тестов на проницаемость и уровень перезарядки.
Одним из ключевых факторов, влияющих на производительность, является их уровень перезарядки. Уровень перезарядки водоносного слоя зависит от климатических условий, геологических характеристик и практик использования воды в данном регионе. Если уровень перезарядки низкий, то использование водоносного слоя может привести к его истощению.
Для того чтобы эффективно использовать водоносные слои земли, необходимо проводить систематические исследования, чтобы определить их характеристики и потенциал. Это может включать проведение геофизических и гидрогеологических исследований, а также проведение тестов на проницаемость и уровень перезарядки.
Кроме того, для того чтобы использовать водоносные слои эффективно, необходимо установить правильное оборудование для скважин. Это может включать в себя установку насосов, фильтров и других систем, которые помогут оптимизировать процесс извлечения воды из скважины.
Природные явления
Дополнительную информацию о расположении грунтовых вод можно получить при наблюдении за явлениями природы. Над почвой, под которой проходит подземное русло, скапливается плотный водяной туман и вьются мошки. Густая растительность имеет насыщенный цвет и по утрам покрывается обильной росой. Для того чтобы в этом убедиться, рекомендуется понаблюдать за участком несколько дней.
Водоносы часто воспроизводят линию ландшафта, что повышает вероятность залегания воды в природных котлованах. Прямоугольная конфигурация гидрографической сети, характеризующаяся разломами осадочных пород, является лучшим местом для устройства водоносной шахты. В условиях складчатых пород грунтовый источник может расположиться на вершине геологической складки. В плотных кристаллических породах присутствует ветвящаяся система водных каналов.
Определение водоносного горизонта на дачном участке
Чистая вода на приусадебной делянке – не роскошь, а необходимая составляющая всей загородной жизни. Колодец строят на первый водоносный горизонт, который занимает площадь до нескольких квадратных метров. Грунтовые воды первого аквифера могут быть не очень хорошего качества, но их бывает достаточно для снабжения дачного хозяйства водой.
Насосы с верхним и нижним забором воды.
Для установки колодца следует знать заранее, на каком уровне расположены грунтовые воды. Если один дачный участок расположен на возвышенности, а другой – в низине, то в этой части водоносной слой может залегать на отметке в 15-20 м.
Иногда у дачников возникает проблема: в низинной части кооператива первый водоносный слой не обнаруживается даже на расстоянии в 75 м. Вода прибывает лишь при правильном способе бурения, на отметке, соответствующей уровню земли участка. Если первый водоносный слой возник на расстоянии в 25 м, то эта величина определяет глубину постройки колодца.
Перед началом работы проводят пробное разведывательное бурение. Шахта прокладывается в первый водоносный слой на глубину в 1 м.
Термины и виды
Поперечное сечение типичного водоносного горизонта
Непроводник грунтовых вод — это скальный массив, который не проводит грунтовые воды . С другой стороны, низкий проводник имеет очень низкий коэффициент проницаемости , при этом переход к непроводящему элементу определяется плавно. Область, ограничивающая водоносный горизонт с плохой проницаемостью, является водоносным горизонтом. Общими для всех этих материалов являются, в основном, мелкий размер зерна и низкая пористость . Английские термины Aquiclude для непроводника и Aquitarde для низкого проводника.
Подземный водный объект представляет собой пространственно четко ограниченный ресурс грунтовых вод, тогда как пространство грунтовых вод обозначает скальное тело, заполненное грунтовыми водами. Толщина грунтовых вод определяется как перпендикулярное расстояние между поверхностью грунтовых вод и грунтовых вод слоя, то есть между верхним и нижним пределом тела грунтовых вод.
Кроме того, различают напряженные и неограниченные водоносные горизонты, которые определяются относительным положением поверхности грунтовых вод и поверхности давления грунтовых вод. Область давления грунтовых вод — это область, до которой вода поднимется в соответствии с ее гидростатическим давлением в свободной точке измерения грунтовых вод . Поскольку эта область соответствует поверхности грунтовых вод, она является неограниченным или свободным водоносным горизонтом. Однако, если подъему грунтовых вод препятствует непроводящий или плохо проводящий слой до достижения поверхности давления, тогда имеется замкнутый водоносный горизонт. Это различие оказывает существенное влияние на поведение водоносного горизонта при установке точек измерения грунтовых вод, а также на проведение испытаний откачки и окончательный забор грунтовых вод.
Артезианские водоносные горизонты образуют особый случай замкнутого водоносного горизонта, в котором поверхность давления находится над землей, и грунтовые воды, таким образом, образуют источник в неограниченных условиях (например, через скважину).
Какими бывают водоносные слои земли
Срез грунта представляет собой очень неоднородную структуру с различными слоями разной толщины. Эти слои горизонтально расположены и имеют различную способность к проникновению воды. Некоторые из них отлично пропускают воду, в то время как у других эта способность либо отсутствует, либо является крайне низкой, что делает их водоупорами. При бурении скважин на воду водоносные слои четко видны, и при достаточной глубине бурения можно детально изучить состав всех этих слоев.
По глубине своего залегания, подземные воды разделяются на несколько видов, каждый из которых имеет свои особенности и качества:
- Верховодка – находится на небольшой глубине, обычно от 3 до 5 метров. Этот слой воды нестабилен и зависит от времени года и количества осадков. Верховодка может иссякать в периоды засухи или при активном водозаборе, и восстанавливается в основном за счет атмосферных осадков. Она также подвержена загрязнению, так как проникает сквозь грунт, улавливая на своем пути различные загрязнения. Вода в этом слое богата кислородом, что способствует размножению микроорганизмов.
- Грунтовые воды – находятся на глубине от 6 до 40 метров. Этот слой воды расположен над водоупором, чаще всего глиняным. Вода в него поступает из различных источников, включая поверхностные водоемы, и проникает через грунт. Грунтовая вода является основным источником для большинства индивидуальных скважин и колодцев.
- Артезианские воды – находятся на глубине порядка 70 метров. Эти водоносные слои находятся между водоупорными горизонтами, что предотвращает проникновение атмосферных осадков. Вода, локализованная на такой глубине и защищенная непроницаемым слоем грунта, обычно не содержит биологических загрязнений. Однако она может быть богата минеральными элементами. Артезианские воды характеризуются стабильностью и большим объемом, не зависящим от сезонных изменений и погодных условий. Для бурения и эксплуатации артезианской скважины обязательна лицензия.
Исходя из глубины залегания и качества воды в каждом из этих слоев, выбирают наиболее подходящий источник для водоснабжения.
При планировании бурении скважины необходимо учитывать характеристики водоносного пласта, такие как:
Глубина залегания – определение глубины водоносного пласта помогает оценить объем работ и количество материалов, необходимых для обустройства источника воды. Эта информация важна для эффективной организации строительных процессов.
Производительность – это параметр, который указывает на объем воды, который можно получить из водоносного пласта за определенный период времени
Знание производительности важно, чтобы определить, будет ли этого объема достаточно для удовлетворения ваших потребностей в воде.
Амплитуда колебания воды – для грунтовых вод, важно учитывать изменения уровня подземной воды в зависимости от времени года. Это помогает предсказать колебания уровня воды и планировать использование источника воды более эффективно.
Имея подробную информацию о характеристиках водоносного пласта, вы сможете более точно спланировать и осуществить работы по созданию и обустройству водоснабжения, минимизируя риски и оптимизируя затраты.
Производительность водоносных слоёв
Производительность первого водоносного пласта во многом зависит от существующих объёмов залежей. Поскольку его восполнение осуществляется исключительно атмосферными осадками и мелкими подземными родниками, возобновляемость первого горизонта крайне медлительна, а производительность — низкая.
Второй водоносный пласт также зависит от атмосферных осадков, поэтому точно говорить о его производительности крайне сложно. Безусловно, он лучше первого слоя, но его производительности,не всегда доствточно для удовлетворения нужд.
Третий горизонт даёт в час от 1 до 3 м3 воды отменного качества, пригодной для бытового и промышленного использования. При этом объём добычи не зависит от каких-либо факторов и является постоянным даже при отборе в нескольких водосборных точках. Из-за безукоризненной чистоты воды её высокую производительность можно использовать для подачи на несколько удалённых водосборников.
Качество воды в водоносных слоях
В связи с множественными факторами влияния и значительными рисками загрязнения, вода, добытая из первого и второго пластов, может безопасно использоваться исключительно для технических нужд. Качество и состав воды второго водоносного пласта приемлемы для бытового применения. Третий горизонт — источник чистой воды, отвечающей требованиям санитарных норм и действующих экологических стандартов.
Итог: наладить добычу воды из любого водоносного слоя, ориентируясь на прямые цели её использования, следует с обязательным учётом потребляемого объёма и требуемого качества продукта.
| Бурение скважин | Глубина 15 – 50 метров | Глубина 50 – 220 метров |
|---|---|---|
| Скважина на воду | от 1700-2700 руб. за 1 п/метр; | от 2700-3100 руб. за 1 п/метр; |
| Пробуривание артезианской скважины | от 1600-2600 руб. за 1 п/метр; | от 2600 – 3000 руб. за 1 п/метр. |
Как определить водоносный слой
Вода циркулирует по водоносу, формируя русло, которое ограничено слоями толщиной от 5 см до нескольких метров (2 водоупорных пласта либо 1 слой и зона аэрации с другой стороны).
Водоносные горизонты находятся на различных глубинах, что учитывается при бурении скважины:
- Расположенные ближе к поверхности (в пределах 3 или 5 м) первые водные слои называются верховодками. Они чаще пополняются дождями и талым снегом, используются в качестве источников технической воды из-за высокой степени загрязнения. Эти слои нестабильны, т.к. вода может уходить вниз.
- Грунтовые воды на глубине от 10 до 20 м являются пригодными для питья, т.к. частично фильтруются при прохождении через почву. Данные водоносы более стабильны, т.к. не зависят от погодных условий.
- При глубине залегания от 25 до 50 м вода характеризуется высоким качеством. Здесь обустраиваются питьевые источники.
Для добычи воды используется скважина, в которую погружается насос. Перед забиванием необходимо правильно определить местонахождение пласта. Рекомендуется осмотреть скважины и колодцы, расположенные поблизости, замерить их глубину. Поможет также сбор информации о качестве и объеме добываемой воды в интересующей местности. Можно провести анализ аэрографических снимков. На наличие водоносного горизонта может указывать наличие низин, пологих понижений или резких перепадов.
Иногда для поиска воды используют шнековое бурение.
Часто используется метод электрического сопротивления: устанавливается специальное оборудование, собирающее сведения об удельном сопротивлении почвенных слоев. На основе полученной информации проводится анализ. Методика является эффективной, но близкое расположение инженерных или железнодорожных коммуникаций, трубопровода способно исказить результаты.
Достоверным способом обнаружения водоноса является , проводящееся с учетом гидрогеологического справочника. Способ является дорогостоящим, однако дает возможность удостовериться в наличии или отсутствии воды. Еще одним преимуществом является возможность отправки пробы воды в лабораторию для определения качественного состава.
При самостоятельном определении близости грунтовых вод эксперты рекомендуют обращать внимание на следующее:
- В породах плотной кристаллической структуры часто расположены разветвленные системы водоносного пласта.
- Сложнее обнаружить горизонт в складчатых структурах, он может располагаться в низине или на вершине.
- Хорошим участком для бурения скважины станет место чуть выше родников и ключей. Можно отследить местонахождение водопоя животных.
- Для бурения лучше выбирать участки прямоугольной формы гидрографической сети с разломами пород.
- Большое количество воды отмечается в водоносах, содержащих гальку и песок.
- Пласты из глины, ила, кварца, известняка менее продуктивны, требуют наличия широкой скважины. Следует выбирать места с разломами, где выветрились части породы.
Новую скважину следует бурить подальше от существующих колодцев.
Водоносный слой
Водоносный слой — это горизонт, в котором находится подземная вода, образующая естественные водоносные объекты — речные подземные потоки, подземные озёра, суглинки, пески и другие грунты, заполненные водой, а также трещины и пустоты в горных породах. Водоносный слой — это основной источник подземных вод, которые являются важными ресурсами для людей и животных.
Пласт — это непрерывное выделяемое водоносное пространство, разделённое на поверхности и внутренними или наружными границами.
ГДР — глубина до нахождения рассматриваемого водоносного слоя, выраженная в метрах от поверхности земли.
Пониженные участки — это места, где поверхность водоносного слоя находится выше уровня земной поверхности, что создаёт возможность выпрыгивания воды на поверхность в виде подземных источников или более плавного её движения в другие части водоносного слоя.
- Кустовой растительности — места, где в зоне корней растений находится вода
- Гидроизоляционные горизонты — это слои грунтов и пород, которые разделены гидронепроницаемые сигнификанты. Они могут образовываться закрытыми грунтовыми слоями, которые представляют собой отделки слоя водоносной породы сверху и снизу.
Варианты устройства шахтного колодца
Разные виды колодцев для воды на картинках выглядят практически одинаково. Верхняя часть сооружения во многом является декоративным элементом. Функциональное назначение – защита ствола и водного зеркала от попадания различного сора: пыли, листьев, веток или фруктов, если рядом растет дерево.
На практике каждый вид имеет свои особенности – в первую очередь, конструктивные. Разнятся материалы, применяемые для сруба, а в шахтных колодцах – устройства ствола. Основное требование – долговечность. Срок службы источника может составлять 30-50 лет и более. Хороший уход, периодическое откачивание воды и своевременная чистка дна – залог многолетней «доставки» воды из недр.
Прежде для шахты использовали дерево – липу, дуб, сосну. Применяется биоматериал и сегодня, но первенство принадлежит кирпичу и бетону.
Кирпичная шахта
Для выкладывания шахты используется только высококачественный кирпич, не подверженный воздействию внешней среды. К особенностям относится выполнение облицовочных работ после полного выкапывания ствола. Следовательно, при значительной глубине колодца использование данного материала невозможно.
Обязательное требование – круглая форма шахты. Таким образом снижается давление грунта на стенки сооружения. При приготовлении раствора необходимо использовать только экологичные материалы, иначе в воду попадут вредные примеси.
Бетонная шахта
Бетонный ствол – наиболее рациональный и распространенный способ устройства колодезной шахты. Обычно используют кольца серийного производства. Оптимальный диаметр – до 1 м.
Дополнительное удобство обеспечивается за счет того, что по мере углубления в грунт кольца «надеваются» одно на другое. Это позволяет без труда уходить «в недра» на нужную глубину, которая может достигать 20-25 м. Для надежности кольца соединяют между собой, чтобы предотвратить нарушение вертикали ствола.
Если колодец неглубокий, применяется монолитная заливка бетоном.
Водоносный горизонт – это… Что такое Водоносный горизонт?
Водоносный горизонт или аквифер (англ. aquifer) — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими переслаивающимися подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Из подземной прослойки водонапорной проницаемой горной породы или неконсолидированных материалов (гравий, песок, ил, глина) могут быть извлечены подземные воды с помощью скважины.
Слои частично состоят из рыхлых материалов: гравия, доломита, ила, известняка, мергеля или песка. Трещины или пустоты между слоями заполнены подземными водами. Горизонт ограничен либо двумя водоупорными пластами (обычно глиной), либо водоупорным пластом и зоной аэрации.
Основные характеристики
- 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.
Добыча воды
Для добычи воды из водоносных слоёв бурят скважины (буровые), которые являются составной частью водозаборных сооружений.
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. Поверхностные водоносные горизонты, в которых добывается вода, имеются в отдельных частях гор Атлас в Северной Африке, на хребтах Ливан и Антиливан в Сирии, Израиле и Ливане, в части Сьерра-Невада и других горах на юго-западе США.
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.
Типы аквиферов
Геологические материалы могут быть классифицированы как сцементирванные породы или неуплотнёные (свободные) отложения. Сцементированные породы могут быть образованы песчаником, сланцеватой глиной, гранитом и базальтом. Неуплотнённые породы содержат зернистые материалы как-то: песок, галечник, ил и глину. Четырьмя главными типами аквифера являются:
- аллювий (песок, галечник и ил, отложенные реками),
пласт осадочных пород (уплотнённые отложения), ледниковые отложения (неуплотнённые отложения, созданные ледниками), вулканические метаморфические породы.
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. Подземные воды движутся очень медленно внутри аквифера, и скорость движения зависит от размера пространств внутри грунта или породы, соединённости между собой этих пространств и градиента давления водной поверхности.
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
