Откуда берется вода? Из каких глубин человек ее достает для удовлетворения потребностей.
Вода необходима для существования человека; снабжение его в достаточном количестве стало одним из главных условий комфортной жизни.
В среднем один человек в развитых странах потребляет от 130 до 700 литров воды в день.
Минимальное потребление наблюдается в засушливых районах с низким уровнем застройки, но и там среднесуточное потребление воды на человека превышает 15 литров.
Что такое подземные воды
В селах, где нет централизованного водоснабжения, в дачных поселках и так далее, жителям приходится решать проблему с водой самостоятельно.
В этом случае подземные воды используются для бытовых нужд.
Подземные воды включают воды, расположенные в слоях земной коры на различной глубине под поверхностью Земли.
Нижние слои содержат:
- старый магматогенный,
- метаморфоза,
- седиментогенные подземные воды.
Происхождение этих подземных вод обусловлено:
- вулканическая деятельность (магматогенная),
- процессы с изменением горных пород (метаморфические),
- опускание илистых слоев древних морей и выдавливание из них остатков воды под тяжестью образовавшихся позднее слоев (седиментогенный).
Чтобы добраться до них, необходимо глубокое и сверхглубокое бурение (примерная цена гидрозатвора для скважин), а с точки зрения водоснабжения они не представляют интереса.
Источником воды для колодцев и скважин являются верхние водоносные горизонты.
Водоносный горизонт или водоносный горизонт — это один или несколько слоев горных пород (преимущественно осадочных), соприкасающихся друг с другом, схожего состава и происхождения, обладающих высокой водопроницаемостью.
Структура пород, образующих водоносный горизонт, зернистая (рыхлая) или пористая с полостями и трещинами, соединенными между собой.
Поры и пространства между зернами породы определяют водопроницаемость – способность породы собирать воду и обеспечивать ее движение.
На практике под водоносным горизонтом понимают зону под поверхностью земли, которая может обеспечить добычу воды в масштабах практического (экономического, стратегического, промышленного и т д.) значения.
Сверху водоносный горизонт ограничен кровлей – еще одним слоем водоносного горизонта, либо зоной аэрации – слоем грунта, вплоть до поверхности, где поровое пространство не заполнено водой.
Зона аэрации обеспечивает свободное проникновение воздуха и воды, выпадающей в виде осадков в водоносные горизонты.
Откуда берется вода в земной коре
Вода в верхних водоносных горизонтах постоянно движется.
Он пополняется за счет осадков с поверхности – талых вод и дождей.
Другим источником питания является инфильтрация (просачивание) воды через материалы, из которых сформированы русла наземных водоемов – рек, озер и т д.
Небольшую часть подземных вод люди берут для своих нужд.
Остальной объем стекает по нижележащим непроницаемым слоям к местам выхода на поверхность, где образуются родники, питающие реки, озера, болота и моря.
Виды водоносных слоев
Прежде чем приступить к бурению собственной скважины, необходимо иметь представление о типах водоносных горизонтов и их характеристиках.
Это основа грамотного выбора горизонта, который будет обеспечивать скважины качественной водой в течение длительного времени.
В геологии водоносные горизонты разделяются по типу содержащихся в них горных пород.
К ним относятся:
- Аллювий — рыхлая (зернистая) осадочная порода, образовавшаяся в результате отложения в водных потоках.В их состав входит песок, галька, гравий и ил.
- Ледниковые отложения – это рыхлые слои горных пород, образованные и перемещенные ледниками.
- Уплотненные отложения – это слои осадочных пород, подвергающиеся давлению со стороны верхних слоев.
- Метаморфические (трещинистые) вулканические породы.
В рыхлых породах вода собирается в порах между частицами материала, в уплотненных породах — в пустотах (полостях) и трещинах, в водорастворимых породах (гипсе) — в карсте.
Соответственно, каждый из этих типов характеризуется своим показателем водопроницаемости (наивысший в россыпных отложениях), водонасыщенности и скорости движения
Типы по залеганию
В практике водоснабжения частного дома или садового участка немаловажное значение имеет наличие водоносных горизонтов.
Первый горизонт
Первый водоносный горизонт (часто называемый грунтовыми водами или окунями) образован слоем проницаемых пород, лежащим под верхним слоем почвы.
Залегает на глубине от 0,5 м (в северной тундре) до 20-25 м в южных широтах.
Первый горизонт обычно состоит из рыхлых (рыхлых) осадочных пор.
Мощность слоя редко превышает 3-4 м.
Потолок над слоем отсутствует, верхняя граница находится в зоне аэрации, что обеспечивает непосредственную связь водоносного горизонта с поверхностью.
Почти весь объем горизонта достигается за счет инфильтрации воды с земной поверхности.
Это привело к недостаткам стоячей воды:
- Нестабильность.Насыщенность слоя водой, а следовательно, и скорость стока к истоку имеют ярко выраженный сезонный характер и зависят от годового объема осадков.
В засушливые годы в первом горизонте воды может не остаться.
Комментарий! Из-за небольшой глубины первый водоносный горизонт в северных широтах может оказаться в зоне промерзания грунта, что сделает невозможным забор воды круглый год (о том, как подать воду в баню, читайте здесь).
- Низкое качество.
- Анализы воды (польза или вред родниковой воды), которые обязательны перед началом эксплуатации источника, показывают, что родниковая вода часто содержит вещества, вредные для здоровья человека.Это объясняется небольшой толщиной фильтрующего слоя почвы, через который проходит вода, не дойдя до первого горизонта.
Этого недостаточно для удаления химических примесей, попадающих в воду в результате деятельности человека:
- промышленные выбросы,
- удобрения,
- инсектициды и гербициды, используемые в сельском хозяйстве и на собственных приусадебных участках,
- продукция из пунктов сбора бытовых отходов и т.д.
Кроме того, в воде первого горизонта повышается концентрация кислорода, что способствует развитию в ней микроорганизмов.
Важно! Такую воду можно использовать для питья только при условии регулярного ее анализа в санитарных лабораториях!
Практические советы!
При бурении скважины глубже первого водоносного горизонта она надежно изолируется от проникновения воды под давлением системой концентрических обсадных труб.
Неглубокое расположение первого водоносного горизонта также считается преимуществом.
Такой источник воды (колодец или скважина) требует минимум времени, сил и средств.
Второй уровень
Второй водоносный горизонт (межпластовые воды) залегает на глубине 30-100 м. Слой почвы на этом горизонте изолирован водоупорами сверху и снизу.
Этот водоносный горизонт состоит из уплотненных отложений со скоплением воды в трещинах и пещерах.
Пополнение второго водного горизонта происходит за счет:
- Инфильтрация грунтовых вод через слои слабой проницаемости;
- Проникновение воды с поверхности почвы или грунтовых вод через проницаемые слои на определенных участках.
В результате вода проходит тщательную естественную очистку и в большинстве случаев соответствует санитарным нормам для питья и приготовления пищи.
Использовать межпластовую воду для питья можно только после анализа ее состава!
В зависимости от пород, составляющих горизонт, может потребоваться фильтрация.
Кроме того, вода, поднимаясь вверх, растворяет элементы, находящиеся в слоях почвы, в результате чего могут быть превышены предельно допустимые концентрации металлов и других веществ!
Источники, получающие воду из второго горизонта, практически не подвержены сезонным колебаниям.
Их дебит стабилен на протяжении всего срока эксплуатации скважины.
Важно! При постоянном интенсивном отборе и низкой насыщенности или мощности водоносного горизонта дебит скважины может снизиться.
Такой режим «сухой» селекции приводит к сокращению срока службы источника!
Вода во втором горизонте на больших глубинах может находиться под статическим давлением, в результате пробуренная скважина (как сделать кессон) окажется напорной.
Артезианские скважины
Артезианский водоносный горизонт относится к межпластовому водоносному горизонту и отличается большой глубиной, более 100 м, и надежной защитой от проникновения воды с поверхности несколькими слоями непроницаемых пород.
Качество воды в таких слоях высокое, поскольку источники питания расположены на значительном (иногда сотнях километров) расстоянии от участков.
Вода, преодолевающая такие расстояния в пористых породах, очищается от примесей.
При этом, растворяя часть присутствующих в почве веществ, она приобретает минерализацию, зачастую превышающую предельно допустимые концентрации.
Именно поэтому многие артезианские воды относят к лечебным, использование которых для питья ограничено.
Такие водоносные горизонты чаще всего образуются в геологических структурах особой, вогнутой формы – впадинах и излучинах.
Эта особенность и глубина залегания определяют статическое давление на горизонте, в результате чего артезианские скважины являются напорными.
Важно! Артезианские воды, как и большинство межпластовых вод, считаются стратегическим резервом государства и подпадают под действие закона РФ «О недрах».
Для бурения артезианских скважин (см видео) и эксплуатации источников необходимы соответствующие разрешения и лицензии.
Производительность артезианских скважин не зависит от сезонных и годовых колебаний влажности и количества осадков.
Срок службы такого источника составляет не менее 50 лет.
Производительности достаточно для подачи воды более чем в один частный дом.
Характеристики источников
При выборе водоносного горизонта для строительства колодца помимо типа необходимо учитывать основные характеристики:
- Толщина – толщина водоносного горизонта;
- Глубина подошвы;
- Характер рас;
- Коэффициент фильтрации и насыщенность, определяющие фактический дебит скважины.
Найти их можно в геологоразведочных организациях региона, и уточнить в процессе бурения.
