Что такое водоносный горизонт определение
Классификация подземных водоносных горизонтов
При отсутствии на приусадебном участке центрального водопровода владельцы загородных домов вынуждены решать вопрос с водоснабжением самостоятельно. Использование подземных источников позволяет вести автономное существование с максимальным уровнем комфорта. Перед тем, как обустроить водозабор, частному застройщику важно иметь представление о расположении водоносных слоев, их характеристиках, методах поиска. В последующем это поможет определиться с выбором водоносного горизонта и постройкой соответствующего гидротехнического сооружения.
Классификация и особенности подземных вод
К подземным источникам относятся воды, располагающиеся в разных по своей структуре и глубине слоях земной коры. Как правило, водоносные горизонты находятся в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых пластов, способных аккумулировать влагу. Подпитываются они за счет талых вод, атмосферных осадков, просачивания воды из лож озер, русел рек и ручьев.
В зависимости от условий залегания поземных источников выделяют следующие их виды:
Почвенные воды — верховодка
Залегают в пределах метровой глубины, разливаясь в поверхностных слоях земли. В некоторых случаях верховодка может располагаться и гораздо ниже, но, не достигая горизонта грунтовых вод. Поскольку почвенные воды формируются из осадков и проникают в неглубокие слои их нельзя назвать полноценным водоносным слоем. Единственным достоинством данного горизонта является его легкая доступность.
Из недостатков верховодки можно выделить следующие:
ВНИМАНИЕ! Верховодку можно использовать только для полива и бытовых нужд. Без дополнительного кипячения вода совершенно непригодна для питья из-за своего микробиологического и химического состава.
Грунтовые воды
Как и верховодка, грунтовые воды относятся к первому водоносному горизонту. В отличие от первого вида такие источники располагаются на ближайшем от поверхности земли водоупорном слое, в рыхлых или трещинных породах. Сверху они не перекрываются водонепроницаемым пластом. Пополнение происходит за счет просачивания осадков, таяния снегов, вод из рек, ручьев, озер, оросительных каналов.
ВАЖНО! Объем ресурса грунтовых вод менее зависим от уровня осадков. Однако в период весеннего таяния и обильных дождей он растет. В период засухи происходит его истощение, степень пополнения которого очень сложно оценить. Этот факт необходимо учитывать при бурении скважин на воду или копки колодца.
Поскольку, грунтовые воды залегают глубже, то они в некоторой степени проходят частичную фильтрацию и очистку. На химический и бактериологический состав воды оказывают влияние толщина грунта и его состав. В связи с этим рекомендуется регулярно производить анализ проб воды в специализированных государственных лабораториях.
В целом для бытовых нужд вода, добытая из первого горизонта, годится во всех случаях, тогда как для питья не всегда. Все зависит от условий расположения водозабора и его глубины. Чем глубже находится водоносный слой, тем чище поднимаемая из него вода.
Межпластовые
Межпластовые водоносные слои или второй водоносный горизонт располагаются между двумя водоупорными пластами грунта и характеризуются большей стабильностью объема. Пополняется горизонт за счет инфильтрации грунтовых вод сквозь толщу слабопроницаемых пород. В зависимости от условий движения выделяют два типа подземных вод:
Глубина залегания такого ресурса в недрах земли составляет от 30 до 100 метров. Просачиваясь через мелкие поры, трещины и каверны влага подвергается естественной природной очистке. В большинстве случаев она соответствует нормам определенным СанПиНом.
ВАЖНО! В зависимости от пород, через которые проходит влага, может происходить ее насыщение растворенным железом, солями кальция и магния, а так же другими элементами. В результате чего их концентрация может превышать предельно допустимые показатели (ПДК), определенные санитарными правилами и нормами. При превышении ПДК потребуется дополнительное оборудование для очистки воды.
Артезианские
Артезианский водоносный горизонт находится в более глубоких подземных слоях. Встречается он в специфических геологических структурах:
Водоносный слой заключен в пористых или щелевых породах, находящихся между двумя водоупорными слоями (известняк, гранит, песчаник). Что делает пласт более защищенным от воздействия внешних факторов. Пополняется бассейн удаленно. Расстояние до источника подпитки может исчисляться десятками, а то и сотнями километров. Преодолевая такие расстояния, вода естественным путем очищается от примесей и загрязнений.
Глубина залегания артезианского горизонта от 100 до 1000 метров.
ИНТЕРЕСНО! Вогнутые и выгнутые геологические структуры, в пластах которых находятся артезианские водоносные слои, обуславливают постоянное статическое давление на горизонт. При бурении скважины уровень воды повышается, на много превышая уровень водоупорной кровли. В результате чего можно наблюдать фонтанирование.
К преимуществам артезианского горизонта относят:
Из недостатков можно выделить:
ВНИМАНИЕ! Согласно Закону Российской Федерации «О недрах» воды, находящиеся в артезианских водоносных горизонтах являются государственным стратегическим запасом.
Основные сооружения для добычи воды
В зависимости от расположения на участке водоносных горизонтов, их глубины, наличия средств, потребностей в воде и целей ее использования выбирают соответствующие способ добычи.
Колодцы
Для бытовых и сельскохозяйственных нужд используют колодцы глубиной до 5 метров. Для получения питьевой воды шахты углубляют до 10…15 метров. Это наиболее бюджетный и простой вариант обустройства водозабора. Наличие такого сооружения позволит решить вопросы:
ВНИМАНИЕ! Для питьевых целей воду из колодца можно употреблять исключительно после кипячения.
При копке шахты учитывайте объем воды, который способен выдать колодец. На нужды семьи в среднем берется объем порядка 250 литров. Рекомендуется для более легкой добычи воды использовать такое вспомогательное устройство как специальный водный насос.
Скважины
Для водоснабжения загородного дома используют в основном скважины на песок. В сравнении с артезианскими водозаборами, они менее затратны. К тому же их можно пробурить своими силами, не используя дорогостоящие машины.
Карта глубин в Московской области
Напорные слои
Под определением напорные воды имеются в виду глубоко залегающие водные жилы, как бы зажатые водоупорными слоями земной коры, что образует давление, создает напор. Это артезианские водоносные горизонты. Они присутствуют в тектонических разломах, даже образуют целые подземные бассейны, в некоторых местах имеются очаги выхода на поверхность, от этого зависит мощность напора водного потока. Когда артезианская скважина сделана, при повышенном напоре поток воды легко минует водоупорную кровлю и даже возможно фонтанирование из скважины.
Преимущества и недостатки
Преимущество в качестве воды, недостаток в том, что мероприятие требует больших затрат и поэтому пригодно только как вариант для большого поселения. Однако, для большого поселения такое сооружение будет менее затратно, поскольку в отличие от колодца, откуда придется качать воду электронасосом, здесь затраты энергии будут существенно меньше и скважина помимо удобства быстро себя окупит.
Безнапорные слои
Грунтовые воды, свободно разливающиеся по зазорам в почвенных слоях, глубже полутора метров, межпластовые воды, не имеют какого-либо напора, называются соответственно безнапорными водами, так как не сдавлены слоями горных пород. Только при залегании в виде линзообразных участков могут характеризоваться малым местным напором.
Они проходят по трещинам скальных участков земной коры, разливаются между почвами рыхло-зернистого типа. Наблюдаются в богатых водоносных участках нашей планеты, испещренных сеткой рек и ручьев.
Преимущества и недостатки
Необременительный доступ к таким водам наряду с ненадежностью этих источников в смысле санитарных норм делает оптимальным данный вид для использования как дополнительный. Также этот вариант будет уместен в случае, если речь идет о необходимости создания забора воды для нужд небольшого количества людей или же при недостатке средств дачного поселения, препятствиях в получении разрешения и регистрации артезианской скважины.
Главное же отличие напорных водоносных горизонтов от безнапорных заключается в том, что напорные воды могут образовывать точки выхода на поверхность, пробиваясь в виде ключей и родников, встречаясь чаще всего в разломах, оврагах, у подножий гор.
Способы определения глубины залегания
Там, где вода находится в ближайшем доступе, подойдет колодец, в местах же, где водоносные жилы залегают глубоко, лучшим вариантом будет скважина.
Колодец делается глубиной 10-15 м, тогда как скважина вбивается в почву на глубину существенно более чем 15 м, ее размер может доходить и до полусотни метров. Скважины сравнительно небольшой глубины можно поставить и своими силами, тогда как если речь идет о большей глубине 30-50 м, то здесь в ход идут уже буровые установки.
Скважина дает более качественную воду и является более стабильным источником акваресурса.
Колодец же более доступен, но дает менее качественную воду. К тому же, возможность добычи воды с помощью колодца есть не везде, тогда как поставить скважину будет более универсальным методом водозабора.
Что такое водоносный горизонт
Чем глубже пролегает водоносный горизонт, тем он старше. Самая древняя вода собралась под землей тысячелетия назад. Грунтовые воды самые молодые и регулярно обновляются за счет просачивания атмосферных осадков. Он питает все водоемы, в том числе моря и океаны.
Современная ситуация с грунтовыми водами
Грунтовые воды еще называют колодезными. За их счет происходит наполнение большинства колодцев на всей планете. До того, как люди научились управлять водой и транспортировать ее, от грунтовых горизонтов зависела жизнь цивилизаций. Поселения образовывались там, где они выходили на поверхность в виде рек, озер и родников. Они обеспечивали пропитание и перевозки.
Влияние человека было негативным. Чтобы понять, что загрязнение играет против людей, пришлось пройти через истощение рек и массовые эпидемии. Осуждать наших необразованных предков не приходится, ведь даже сейчас множество предприятий продолжают сбрасывать неочищенные отходы в водоемы. Сейчас на планете чистые реки и озера остались только в самых глухих районах, и только при условии, что они не имеют гидравлической связи с загрязненными регионами.
Воды для содержания всех сфер деятельности требуется больше с каждым годом. Чтобы обеспечить бесперебойное снабжение, ее концентрируют в искусственных водохранилищах. Она становится пригодной только после нескольких этапов очистки и дезинфекции.
Тотальное загрязнение мы еще сможем пережить. Новые способы обеззараживания воды позволяют восстанавливать и повторно использовать даже бытовые стоки. Более страшной проблемой становится масштабное пересыхание поверхностных водоемов и подземных водоносных пластов. Это связано с избыточным расходом воды и изменениями в природной среде.
Яркий российский пример обмелевшая Москва-река и Ока. Десятки озер превратились в болота. Чтобы поддерживать судоходные реки, приходится сооружать гидротехнические сооружения. Колодезные и буровые компании отмечают постепенное снижение уровня грунтовых вод. Услугу углубления колодцев заказывают все чаще. Вода перестает питать даже скважина глубже 40-50 метров.
Чем особенен второй водоносный горизонт
Первый водонос закрывает только зона выветривания, поэтому рано или поздно все с поверхности туда доходит. На следующем водоупорном этаже протекает второй пласт подземной воды. Сверху и снизу его изолируют водонепроницаемые пласты известняка, гранита или глины. Он намного чище грунтовой воды и эксплуатируется с помощью скважин.
Сейчас стало популярным снабжать пригородные жилые комплексы, дачные и коттеджные поселки с помощью скважин на известняк. Спрятанная во втором горизонте вода восстанавливается намного медленнее, чем грунтовая.
Вода в водоносном горизонте содержится не виде свободной подземной реке, а накапливаясь в пористых влагоемких породах. Межпластовые воды отличаются большей стабильностью, чем грунтовые. Максимальное влияние экзогенных факторов наблюдается только в местах выхода на поверхность или зонах интенсивного обмена с грунтовым горизонтом.
Характерные сезонные и годовые колебания отмечаются до глубины 50 метров. Глубже можно уловить только слабые изменения с многолетними циклами, которые могут и не быть связаны с ситуацией на поверхности. Локально второй водоносный слой уходит в глубину на 120-180 метров. Он находится в синей глине, песках, известняках и трещинах каменных пород. Вода свободно без напора перетекает в толще породы под действием сил гравитации, тектонических напряжений, землетрясений.
Напорные или артезианские горизонты
Незаконные артезианские скважины должны легализоваться или тампонироваться. Несанкционированная добыча опасна загрязнением глубоких водоносных горизонтов, которые пока что остаются свободными от пестицидов, микроорганизмов и прочих прелестей цивилизации.
Артезианские воды подвержены вертикальному зонированию. С углублением они повышают общую минерализацию и меняют химический состав. На едва достижимых расстояниях закрыты настоящие рассолы, которые могли образоваться впоследствии захоронения соленых морских вод.
Эксплуатация артезианских горизонтов уже привела к снижению верхнего значения. Под европейскими столицами проседание дошло до 120 метров. Это связано не только с объемами добычи, но и с промышленным отводом воды в строительной и горнодобывающей отрасли. В надежде на неограниченный природный ресурс страны с пустынным климатом начали активно разрабатывать подземные пласты. Среди песков появились ярко-зеленые круглые поля, которые так красиво выглядят на спутниковых фотографиях. Миллионы кубометров тратились на ирригацию, но всего за несколько лет стали проявляться последствия. Сейчас сухих заброшенных круглых угодий становится все больше.
Что делается для смягчения человеческого фактора
Сейчас 50% землян страдают от дефицита питьевой воды. Через 20-30 лет их количество увеличится в 1,5 раза. Опасен и тот фактор, что больше половины болезней связаны именно с плохой водой. Это может привести к эпидемиям, которые унесут тысячи жизней. Учитывая, то что на бытовые цели тратится только 5-10% воды, то получается, что население пострадает из-за обогащения гигантов промышленности.
Способы определения залегания водоносного слоя для бурения скважины
Что такое водоносный слой
Водоносный пласт — это 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:
Чем глубже гидрогеологический пласт, тем более постоянной будет его производительность.
Народные методики
Народные методы могут подходить только для поиска грунтовых, а не напорных водных ресурсов. Последние залегают слишком глубоко и не отражаются на природе с такой четкостью, как первые. А вот близко подходящие к поверхности водяные слои могут быть обнаружены даже без пробных бурений и сложных технологий, при этом не понадобится какое-то сложное устройство – для этого достаточно быть просто внимательным и терпеливым.
Влажный воздух быстрее остывает над более влажным участком, следовательно, вы сможете увидеть легкий туман над местом, где в почве находится влага.
Все народные способы направлены на поиски более влажных мест на участке, где сказывается близость воды. Рассмотрим же эти способы поиска.
Для начала вам просто нужно внимательно посмотреть на свой участок в вечернее время суток, и природа подскажет вам ответы, где лучше всего разместить колодец. Влажный и теплый воздух будет быстрее остывать над более влажным участком, и вы сможете увидеть легкую туманную дымку над местом, где в почве присутствует влага.
Следите также за поведением ваших домашних питомцев. Например, кошки любят лежать в тех местах, где почва более влажная, в то время как собаки, наоборот, всячески избегают подобных мест. Вот на таком контрасте поведения внимательный хозяин может примерно выявить потенциально пригодные места для колодца.
Комары также могут служить неплохим детектором по наличию влаги. Эти насекомые любят кружиться в местах, где вода подступает близко к поверхности и выдают это место своим скоплением. Ведь без воды их существование невозможно.
Монтаж колодца в песчаном грунте или в грунте с хорошей проницаемостью.
Близко подступающие водные слои не нравятся не только людям, но и животным. Поэтому, если на каком-то участке нет ни нор мышей, ни колоний рыжих муравьев, это значит, что место для жилья животным не нравится, так как близкая вода подтапливает их жилье.
Наблюдение за растениями также подскажет внимательному глазу места с повышенной влажностью. В конце лета или в засушливую пору растения показывают своей внешностью о присутствии поблизости влаги. На тех участках, где она подходит близко, листва у растений более насыщенного зеленого цвета и в целом растения выглядят менее угнетенно.
Если есть возможность выбора, то лучше всего колодцы строить в тех местах, где грунт состоит из песка, гравия и других сыпучих и зернистых материалов. В этом случае приток воды будет более высоким, а качество ее выше. Глинистые почвы плохо пропускают влагу, а потому скорость наполнения колодца будет существенно ниже, как и качество воды, которая будет всегда слегка мутновата.
Исходя из всего вышесказанного, обращайте внимание на все приметы, которые подает природа для внимательного взгляда. Эти приметы помогут вам правильно использовать весь потенциал своей земли, с минимальными затратами финансов и работ
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;
Артезианскую скважину лучше бурить на несколько семей или домовладений, поскольку её дебит серьезно превышает потребности даже 3-5 человек.
Простые методы обнаружения
Но это все больше относится к наблюдательности, чем к собственно исследованию. В запасах народной мудрости можно найти и специальные опыты, помогающие в поиске места для колодца. Запомните их, возможно, они вам пригодятся.
Карта водоносных горизонтов
При проведении гидрогеологических исследований обязательно составляются специальные документы (в том числе карта глубин артезианских скважин, верховодки, межпластовых вод) по региону или местности. В дальнейшем это облегчает поиск источника и подбор оборудования для бурения.
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:
Такие схемы и документы можно отыскать в местных архивах населенного пункта. Если осваиваются новые, ранее незаселенные территории, для них составляются новые гидрогеологические карты.
Подготовительные работы перед бурением скважины
Первый этап подготовки – проведение геодезической разведки. Ее осуществляют несколькими способами:
Последний вариант – лучший, если предполагается пробурить мощную скважину, которая прослужит не один десяток лет.
оценивают рельеф местности, близость природных водоемов; опрашивают соседей и старожил; пользуются справочной литературой; пытаются определить место бурения методом биолокации; приглашают специалистов по геодезии.
Разведывательное бурение – эффективный способ определения глубины будущей скважины
Если гидротехническое сооружение пробурили самостоятельно, получение паспорта невозможно и при эксплуатационных проблемах возникнут дополнительные трудности. Чтобы этого избежать, а также точно выяснить место бурения, глубину и потенциальную мощность источника, рекомендуется воспользоваться помощью специалистов по устройству и запуску гидротехнических сооружений.
Профессионалы выполнят полный комплекс работ, поделятся рекомендациями по эффективной эксплуатации. Источник прослужит долго и будет исправно снабжать водой, на какой бы глубине ни находился водоносный слой.
Как определить уровень воды при бурении
Зная народные методы и приметы, можно определять водоносный слой при бурении скважин на воду своими руками даже без специального оборудования. Опытные мастера рекомендуют обращать внимание на растительность в зоне проведения работ, поскольку в местах близкого расположения подземной влаги даже в засушливое время года обильно растет сочная, пышная зелень. Трактовать здесь результаты нужно следующим образом в зависимости от её разновидности:
Если на участке расположились растения с мощной корневой системой, значит, уровень водных ресурсов располагается глубоко. Если же у растительных культур небольшие корни, подземные пласты недалеко от поверхности земли.
Узнать глубины залегания воды для скважины можно по типу выбираемого песка при бурении. Если песчинки крупные, пласт удален на более чем 8 метров. Чем мельче крупинки, тем скорее мастер наткнется на водоносный горизонт.
Точные результаты от одних только наблюдений невозможны. Чтобы максимально правильно определить глубину залегания гидрогеологической точки, желательно обратиться к специалистам.
Типы и глубина скважин на воду в Московской области
Абиссинская скважина собирает воду из верхних слоев почвы. Глубина: до 8-10 м. Для создания источника в землю забивают трубы, соединенные резьбовыми секциями. На нижнем конце трубы находится фильтр с копьевидным наконечником.
Рисунок 3: Конструкция абиссинской скважины.
Скважины на песок собирают воду с уровня до 30 м. Подъем воды на поверхность происходит за счет погружного насоса. В абиссинских скважинах, в отличие от песчаных, используется насосная станция или поверхностный насос.
Скважина на песчаник собирает воду с уровня от 40 до 80 м. На этой отметке находятся вторые водоносные пески. Но в некоторых районах Московской области этот слой отсутствует. Песчаный пласт дает до 1500-2000 литров за час.
Рисунок 4: Конструкция песчаной скважины.
Артезианская скважина собирает воду из подземного известняка. Глубина скважины может быть от 30 и до 300 м. Уровень водоотдачи: 5000 и более литров за час. Срок службы: минимум 50-60 лет. Качество жидкости хорошее благодаря почвенной фильтрации.
Рисунок 5: Конструкция артезианской скважины.
Как узнать глубину уже пробуренной скважины
Для определения уровня расположения водоносного пласта можно использовать такие инструменты:
При бурении шахты источника важно отличать плывун от настоящего водоносного пласта. Первый имеет большое количество глины в забранной воде и сложен для бурения.
Требования к составу воды
Обустройство скважины с адаптером
Согласно санитарным нормам, питьевая вода не должна содержать взвешенных веществ, химических соединений и микроорганизмов выше предельно допустимых значений. Но полностью очищенная от примесей дистиллированная вода не усваивается организмом. Питьевая вода обязана иметь определенную степень минерализации.
С другой стороны, производители оборудования выдвигают требования и к технической, и к бытовой воде. Например, при использовании водонагревательного оборудования, стиральных и посудомоечных машин приветствуется применение максимально мягкой воды, то есть с минимальным содержанием минеральных солей. Только так удастся минимизировать выпадение осадка на водонагревательных спиралях бытовой техники.
Из-за различия в требованиях к питьевой и бытовой воде в коттеджах часто устанавливают комплекс оборудования для подготовки технической воды для всего дома и местные фильтры для очистки воды для питья.
Возможна и альтернативная ситуация, когда для очистки скважинной питьевой воды нормального качества ставят местные фильтры против накипи перед тем или иным оборудованием.
В любом случае рекомендованный метод очистки определяют по результатам анализа воды.