Что такое водоносный слой и где он находится

Коротко о главном

Водоносный слой — это пласт, горизонтально расположенный в толще земли, участок грунта, в полостях и трещинах которого движется вода. Именно для его поиска выполняют бурение, чтобы впоследствии иметь доступ к постоянно производительной скважине. Все водоносные пласты можно характеризовать по таким параметрам:

Производительность — определяется в куб. метрах объема ресурса за единицу времени.

Глубина залегания кровли и подошвы горизонта (в метрах от поверхности земли).

Амплитуда колебания ресурса в течение года. Зависит от сезона,температуры, количества осадков, атмосферного давления.

Мощность. Толщина грунта, насыщенного водой.

Виды водоносных слоев

В первую очередь, гидрогеологические горизонты делят на два вида —безнапорные и напорные. Первые располагаются максимально близко к поверхности земли и имеют нестабильную производительность. Вторые —локализуются гораздо глубже. Не зависят от количества атмосферных осадков или температуры воздуха.Что касается глубины расположения водоносных горизонтов, то их классифицируют по мере углубления/отдаления от поверхности земли

Верховодка. На неё можно наткнуться уже в 5 метрах от верхней точки бурения. Насыщение этого пласта происходит исключительно за счет атмосферных осадков. Часто в жару уровень воды здесь серьезно снижается, а то и вовсе пропадает. К тому же жидкость из верховодки вбирает в себя все загрязнения с почвы, атмосферы, близ расположенных промышленных предприятий, все что впитывается в почву с дождями или стоками. Особенно опасно использовать ресурс из верховодки, если рядом есть кладбища, уличные туалеты с выгребной ямой, сложные химические, промпредприятия

Важно обратить внимание на то, что в северных регионах этот горизонт часто локализуется в зоне промерзания грунта. Поэтому забор воды зимой отсюда будет затруднен. Дополнительный минус жидкости из верховодки — постоянное наличие в ней кислорода

В воде живут и размножаются микроорганизмы

Дополнительный минус жидкости из верховодки — постоянное наличие в ней кислорода. В воде живут и размножаются микроорганизмы

Грунтовая вода. Пласт уходит на глубину около 10 метров. Его основная составляющая в качестве опоры – глина. Считается, что и этот водоносный горизонт содержит недостаточно чистую воду, поскольку такой глубины еще мало для качественной её фильтрации

Межпластовые воды. Глубина их локации может варьироваться от 15 до 70 м. Чаще они располагаются между двумя водонепроницаемыми горизонтами. Дебет таких пластов стабилен

Но важно учитывать, что вода, дошедшая до межпластовых жил, может быть перенасыщена минералами, солями металлов, которые впитывает в себя на всем пути своего движения вниз. Поэтому жидкость из этих горизонтов требует тщательного анализа и правильно подобранной системы фильтрации

• Кто такой водолаз кратко

    

• Как ввести и редактировать данные в excel кратко

    

• Каким образом история восточных славян связана с великим переселением народов кратко

    

• Почему евреи не приняли христианство кратко

    

• Как поменять приоритетный детский сад красноярск

Определение и характеристики

Водоносный слой — это геологическая формация или образование, состоящее из пористых и проницаемых горных пород, которые способны содержать и передвигать подземные воды. Он играет ключевую роль в гидрологическом цикле и является источником пресной воды для человечества.

Характеристики водоносных слоев могут варьироваться в зависимости от географического положения, климатических условий и геологических особенностей региона. Однако существуют определенные общие черты, которые можно отметить:

• Пористость: водоносный слой должен иметь определенный процент порового пространства, чтобы быть способным удерживать воду. Чаще всего пористость образуется благодаря наличию песчаника, гравия, глины и других пермеабельных материалов.
• Проницаемость: помимо пористости, водоносный слой должен обладать высокой проницаемостью, то есть способностью пропускать и передвигать воду. Проницаемость зависит от структуры горных пород и может быть изменяемой в зависимости от физических и химических факторов.
• Напорная головка: каждый водоносный слой имеет свой уровень напорной воды или гидростатической головки. Он определяет давление, с которым вода поднимается в скважинах и колодцах. Высота напорной головки может варьироваться и влиять на эффективность использования подземных водных ресурсов.
• Дебит: дебит водоносного слоя представляет собой количество воды, которое может быть извлечено из него в единицу времени. Он может быть разным для разных водоносных слоев и влияет на потенциал использования данных ресурсов.
• Границы и связь с другими слоями: водоносные слои могут быть ограничены геологическими границами, такими как слои непроницаемой глины или сланца. Они также могут иметь гидравлическую связь с другими водоносными слоями, что позволяет перетекать подземным водам из одного слоя в другой.

Изучение определения и характеристик водоносных слоев позволяет более эффективно управлять подземными водными ресурсами, осуществлять разработку скважин и обеспечивать устойчивое водоснабжение для различных сфер жизнедеятельности.

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.

https://youtube.com/watch?v=zL33TU6hYyY

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.

Вода под землей

Режим подземных вод — это те изменения, которые происходят с ними в зависимости от сезона, осадков, антропогенных и геологических процессов. От всего этого зависит и их количество, и состав.

Формирование подземных горизонтов

Существует несколько теорий того, откуда берется вода под землей. Все они имеют право на существование, поскольку наблюдения показывают наличие их всех. Весь вопрос в пропорции действующих факторов в разных водоносных горизонтах. Выделяют следующие пути образования подземных водоносных горизонтов:

1. Инфильтрация. Влага просачивается вниз после осадков, стекает по трещинам и капиллярам.
2. Конденсация в породах водяного пара из атмосферы.
3. Седиментация, когда поверхностный водный бассейн во время геологических катаклизмов закрывается горными породами.
4. Эндогенное образование воды. Оно происходит на больших глубинах, где под давлением осадочные породы становятся метаморфическими. При этом выделяется H2O.

Скорость этих процессов различна, как и особенности формирования в отдельно взятом регионе. Так, в горных районах, где в прошлом была бурная вулканическая деятельность, по мере продвижения вниз вода минерализуется. В других местах минерализация менее развита, однако тоже имеет место. При этом соседние водоносные слои могут иметь разный химический состав.

Водоносные слои

Аквафер, или водоносный горизонт, представляет собой слой осадочной горной породы, которая характеризуется определенной водопроницаемостью. Эти слои разграничены водоупорными слоями, чаще всего глиняными. Слой над водоносным горизонтом называется кровлей, под ним — подошвой.

Существуют различные классификации акваферов, но среди них интересны те, что имеют наибольшее хозяйственное значение; немаловажную роль играет и законодательное регулирование.

Водоносные горизонты делят на:

1. Напорные, или межпластовые. Они находятся под давлением и расположены на глубинах, требующих бурения. Напор может быть большим, и скважина будет фонтанировать. Такие воды называют артезианскими.
2. Безнапорные, или грунтовые. Эти воды подвержены аэрации, поскольку не имеют водоупорной кровли.

Первый тип вод является полезным ископаемым, и на их добычу требуется лицензия. Второй вы можете брать в любых количествах. Законодательством регулируется именно забор воды, служащей источником централизованного водоснабжения, а таковой является именно артезианская.

Нельзя сказать, что водоносные горизонты никак между собой не сообщаются. На практике они всегда взаимосвязаны. Любой межпластовый слой имеет область питания, область напора и область разгрузки, при этом питание осуществляется именно за счет грунтовой влаги. Область разгрузки может быть представлена несколькими вариантами:

• источник, выходящий на поверхность;
• инфильтрация артезианских вод в грунтовые на месте разрыва кровли;
• подводные ключи, питающие водоемы; существуют целые озера именно с таким характером питания.

Таким образом, верхний водоносный горизонт, занимающий промежуточное положение между поверхностным и межпластовым, служат источником питания тех и других и сами от них зависят.

В одной из деревень хозяин участка решил пробурить скважину «на песок». Участок был куплен не так давно и переведен из категории земель сельхозназначения в категорию ИЖС. После бурения из скважины пошла вода, но для питья и полива огорода она не годилась: содержание солей превышало все пределы и по степени минерализации вода подходила под понятие «лечебная». Недалеко была зона разгрузки пласта минеральной воды, но хозяин этого не учел. Как оказалось, ошибся он всего на два метра.

Определение расположения водоносных слоев

Сразу начинать сооружение колодца / скважины, не зная места залегания воды – потратить попусту время, силы, немалые деньги. Предварительное исследование необходимо обязательно.

Самый простой вариант – поинтересоваться залеганием слоя воды на соседских участках. Значительный перепад глубины относительно ближайших колодцев / скважин вряд ли возможен. По соседским колодцам можно узнать и сезонные колебания уровня воды – на стенках остаются соответствующие отметины.

Также можно воспользоваться картографическими данными. Для более-менее населенных мест карты, обозначающие наличие и глубину залегания слоев грунтовых вод уже созданы, территория поделена на гидрологические районы.

Барометрическое исследование

Если место предполагаемого расположения скважины находится вблизи природного водоема, с большой долей вероятности вода на участке будет, а ее расположение можно определить с помощью барометра. Из его показаний на берегу водоема вычитают данные, полученные в выбранной точке участка. Т.к. изменение на 1 мм соответствует перепаду высоты в 1 м, то результат умножают на 100. Т.е. разница в 0,5 мм будет свидетельствовать о нахождении водоносного слоя примерно на 5 метрах. Однако такой вариант подходит только для определения места под скважину на песок/колодец, найти глубоко расположенные артезианские воды так не удастся.

Народные способы

Если предыдущие способы ничего не дали, можно прибегнуть к народным рецептам поиска воды. Они как всегда просты, не требуют финансовых затрат, но и их точность под большим вопросом. Максимум, на что они могут указать – факт наличия водоносного слоя в принципе и его весьма примерную глубину залегания. Для уточнения данных не обойтись без бурения.

Определить, что вода на участке есть относительно неглубоко, можно, к примеру, используя упаковку силикагеля. Ее помещают в глиняную неглазурированную емкость, оборачивают тканью, закапывают в грунт минимум на сутки. Если силикагель значительно изменил объем / массу, вода поблизости есть, стоит заняться более точными исследованиями глубины ее расположения.

Наблюдение за природой

Т.к. насыщенной жидкостью почве свойственно испарять ее, на близость залегания грунтовых вод указывает туман над участком в жаркую летнюю погоду ранним утром/поздним вечером. Помимо этого на водоносные грунты указывают:

• Столбы насекомых вечером;
• Пышная сочная растительность (виды, любящие влажные почвы);
• Обилие мха;
• Обильное выпадение росы утром.

Некоторые растения указывают на более конкретную глубину залегания водоносного слоя:

• Рогоз – менее 1 м;
• Песчаный камыш 1-3 м;
• Тополь (черный) – 0, 5 – 3 м;
• Тростник, лох – 1-5 м;
• Полынь – 3-7 м;
• Люцерна, солодка – 2-10 м.

Перечисленные выше способы поиска воды очень приблизительны, имеют высокую вероятность ошибок. Они могут определить целесообразность разведывательного бурения, дать только общий ответ на вопрос, есть ли вообще вода в этом месте, указать крайне расплывчатые границы ее залегания. Абсолютно точно определить все характеристики водоносного слоя можно только бурением.

Как выбрать участок для бурения

Для водоснабжения дачного участка или загородного обычно
используют два верхних водоносных горизонта, которые предполагают скважину
глубиной от 10 до 20 метров. Для бурения такой скважины требуется выбрать подходящее
место на участке. Здесь есть несколько простых правил.

Во-первых, нельзя размещать скважину в низине — после
сильных дождей она будет постоянно подтапливаться, в воду попадут различные
виды вредных и опасных для здоровья бактерий. Кроме этого, сам ствол колодца
начнет быстро заиливаться. Лучше всего выбрать ровную площадку.

Во-вторых, скважину желательно разместить на некотором
удалении от строений, фундаментов зданий, корней деревьев. Для удобного полива
специалисты рекомендуют бурить на средней линии участка в двух-трех метрах от
забора, в этом случае обеспечивается максимальный охват с помощью
поливочного шланга. Когда закончится дачная амнистия?

Важный момент — желательно, чтобы на участок для скважины
могла свободно заехать буровая машина. Если выбрать «закуток» за баней, то
грузовик с нормальным буром придется сменить на маленький аппарат, у которого весьма
ограниченные возможности. В идеале размеры сектора для бурильных работ должны
составлять десять метров в длину и четыре в ширину.

В-третьих, для бурения глубокой шахты часто требуется много
воды. Если заранее не договориться с соседями, то дополнительную воду для
бурильщиков придется подвозить в бочках или канистрах. Иногда на первоначальную
промывку новорожденной скважины нужно несколько кубометров воды.

Примеры подземных вод

Выходы подземных вод весьма многочисленны и разнообразны. На земную поверхность могут проступать: грунтовые, трещинные, межпластовые, карстовые, межмерзлотные, надмерзлотные и подмерзлотные воды. Наибольшее количество воды создают источники, связанные с карстовыми и трещинными породами. 

В зонах активного вулканизма подземные воды образуют:

1. Береговые термы, отличающиеся высокой минерализацией, расположенные вблизи берегов океанов или морей.
2. Фумаролы — вулканические воды в виде парогазовых струй либо выделений газов из трещин и каналов в жерлах, а также на внутренних стенках и внешних склонах вулканов.
3. Гейзеры — это родники, с определенной периодичностью выбрасывающие пар и воду. Подобное извержение происходит в результате давления, после которого канал гейзера открывается, и вода с паром выходят в виде фонтана с температурой до 185°С.

Родники — это естественный выход подземных вод на земную поверхность.

В строении родников различают:

• жерло — место изливания воды;
• родниковую воронку, иногда образующую небольшой водоем, изливающийся дальше;
• ключ, дающий начало ручьям и рекам.

Родники принято классифицировать по ряду признаков.

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

Разница между водоносными горизонтами и водоносными горизонтами

Водоносные горизонты – это насыщенные зоны подповерхностного слоя, которые обеспечивают достаточное количество воды для источников и колодцев. Аквитард – это зона внутри земной коры, которая препятствует перетоку воды из одного водоносного горизонта в другой. Аквитард состоит из непористых пород или глины, которые обладают низкой гидравлической проводимостью. Непроницаемый аквитард называется аквифугой или аквитудой. В горных районах водоносные горизонты представляют собой неуплотненный аллювий, состоящий из горизонтальных слоев, состоящих из многочисленных материалов, отложенных водой. В поперечном сечении аллювий выглядит как чередующийся слой крупных и мелких материалов.