Первый от поверхности водоносный горизонт

Водоносный горизонт или водоносный горизонт (луговой водоносный горизонт) — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими промежуточными подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Грунтовые воды можно извлекать из подземного слоя водопроницаемой проницаемой породы или рыхлых масс (гравия, песка, ила, глины) с помощью скважины.

Слои частично сложены рыхлыми массами: гравием, доломитом, алевритом, известняком, мергелем или песком. Трещины или пустоты между слоями заполняются грунтовыми водами. Горизонт ограничен либо двумя непроницаемыми слоями (обычно глинистыми), либо непроницаемым слоем и зоной аэрации.

Основные характеристики

• Статический уровень или пьезометрический уровень скважины, пробуренной в определенном водоносном горизонте. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• Динамический уровень, отображаемый при заборе воды из скважины, например погружным насосом. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• Забор воды из водоносного горизонта или скважины измеряется в ил/с, м³/ч, м³/сутки, тыс м³/год.
• Коэффициент проводимости воды измеряется в м³/сутки;
• Скорость сброса статического уровня измеряется в метрах в год и показывает скорость падения уровня воды для данного водозабора;
• Годовая амплитуда колебаний уровня воды измеряется в метрах.
• Глубина дна водоносного слоя. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• Глубина верхней части водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.

Добыча воды

Для добычи воды из водоносных горизонтов бурят колодцы (скважины), являющиеся неотъемлемой частью водозаборных сооружений.

Поверхностные водоносные горизонты

Водоносные горизонты могут располагаться на разной глубине. Те, что расположены ближе к поверхности, не только чаще используются как источники воды для потребления и орошения, но и чаще наполняются дождями. Многие пустынные регионы содержат известняковые холмы или горы, которые могут содержать грунтовые воды. Поверхностные водоносные горизонты, производящие воду, встречаются в некоторых частях Атласских гор в Северной Африке, в Ливанских и Антиливанских районах Сирии, Израиля и Ливана, в некоторых частях Сьерра-Невады и других горах на юго-западе США.

Чрезмерное использование может привести к снижению уровня грунтовых вод. Вдоль побережья некоторых стран, таких как Ливия и Израиль, рост населения и увеличение потребления воды привели к падению уровня грунтовых вод и последующему загрязнению соленой морской воды.

Типы аквиферов

Геологические материалы можно классифицировать как сцементированные породы или рыхлые (рыхлые) отложения. Цементированными породами могут быть песчаник, сланец, гранит и базальт. Рыхлые породы содержат зернистые материалы, такие как песок, галька, ил и глина. Четыре основных типа водоносных горизонтов:

• аллювий (песок, галька и ил, отложенные реками),
• слои осадочных пород (уплотненные отложения),
• ледниковые отложения (неуплотненные отложения, созданные ледниками),
• вулканические метаморфические породы.

Движение подземных вод

Грунтовые воды в аллювии находятся в поровом пространстве между частицами, а в уплотненных породах — в трещинах. Количество воды, которое может содержать водоносный горизонт, зависит от его пористости, то есть порового пространства между зернами осадка или объема трещин в породе. Чтобы вода могла двигаться сквозь камни, поровые пространства должны быть соединены друг с другом. Грунтовые воды движутся внутри водоносного горизонта очень медленно, и скорость движения зависит от размера пространств внутри почвы или породы, связности этих пространств и градиента давления на поверхности воды.

Проницаемость

Крупнозернистые отложения, такие как песок и гравий, имеют более высокую пористость, чем мелкозернистые отложения, такие как глина и ил, и лучшую связанность пор. Крупнозернистые материалы более проницаемы, поскольку имеют большие сообщающиеся между собой пространства или трещины, через которые проходит вода.

В некоторых случаях поровое пространство может быть заполнено мелкозернистыми отложениями, что снижает пористость и затрудняет движение воды, характеризуя водоносный горизонт как имеющий низкую проницаемость. Очень важно уметь определять такие свойства водоносного горизонта, как проницаемость, чтобы прогнозировать поведение грунтовых вод в водоносном горизонте.

Откуда берется водопроводная вода? Из каких глубин оно было извлечено для удовлетворения постоянно растущих потребностей человечества? В 21 веке достаточное количество воды является одним из основных условий комфортной жизни. Среднесуточное потребление воды на человека варьируется от 150 до 600 литров. Однако в засушливых районах этот показатель не превышает 15 литров.
Любой природный или искусственный водоем основан на подземных водоносных горизонтах. Именно свойства этих слоев на нашей планете определяют количество и качество воды, наполняющей колодец или скважину. Ученые давно изучили и подробно описали все слои пресной воды, обнаруженные в недрах нашей планеты. Стоит отметить, что на планете наблюдается неравномерное распределение таких слоев, в результате чего в некоторых регионах возникают трудности с доступом к питьевой воде.
Водоносный горизонт – это почва, в которой вода находится и может перемещаться по порам и трещинам. При бурении скважины очень важно найти именно тот горизонт, который гарантирует необходимый объем воды высокого качества. Такой водоносный слой заделывают водонепроницаемыми слоями, обычно глинистым грунтом.

Первый водоносный горизонт

Как известно, водоносные горизонты залегают в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых слоев, обладающих способностью накапливать влагу. Первый водоносный горизонт также называют расположенным водоносным горизонтом. Глубина его не превышает 0,5 м в северной тундре, но может достигать 20-25 м в южных широтах. Этот слой состоит из рыхлых (рыхлых) осадочных пород. Толщина слоя достигает 3-4 м. Цех не имеет крыши. Верхняя его граница расположена в зоне аэрации, в результате чего обеспечивается непосредственная связь водоносного горизонта с поверхностью. Практически весь свой объем горизонт получает за счет инфильтрации с земной поверхности. Единственное преимущество этого горизонта – его легкая доступность.
Из минусов стоит отметить:

• сезонность в наполнении этой команды
• прямая зависимость от количества осадков
• нестабильный характер, то есть во время засухи вода может полностью исчезнуть
• низкий уровень очистки воды. Небольшая толщина грунта препятствует полному удержанию химических и органических примесей, влияющих на качество жидкости
• загрязнение удобрениями, гербицидами и пестицидами, которые активно используются в сельском хозяйстве, а также продуктами со свалок и промышленными отходами.

Верходку можно использовать исключительно для орошения и хозяйственных нужд. Без длительного кипячения воду нельзя использовать для употребления в пищу.
При бурении скважины, опускающейся ниже первого водоносного горизонта, необходимо позаботиться о ее изоляции от проникновения воды с помощью системы концентрических обсадных труб.
Водоносный горизонт подземных вод находится в первом водоносном горизонте. Отличие заключается в расположении водонепроницаемого слоя ближе всего к земной поверхности, в рыхлых породах или трещинах. Он наполняется за счет осадков, таяния снега, воды рек, ручьев, озер и оросительных каналов.
Количество грунтовых вод в меньшей степени зависит от уровня осадков. Однако весной таяние снегов или обильные осадки увеличиваются. В засушливый сезон наблюдается истощение. Эту особенность необходимо учитывать перед бурением скважины или рытьем колодца.
Эту воду нельзя пить без кипячения.

Второй водоносный горизонт

Второй подземный водоносный горизонт или межпластовый слой расположен между двумя непроницаемыми слоями почвы. Громкость более стабильна. Заполнение горизонта происходит в результате инфильтрации подземных вод через низкопроницаемые породы. По характеру движения выделяют две категории подземных вод:

• циркулирует в рыхлых камнях (песок, галька, гравий)
• накапливается в трещиноватых горных породах (гранит, известняк, доломит).

Глубина водоносных горизонтов второго слоя может варьироваться от 30 до 100 метров. В процессе просачивания через мелкие поры, трещины и полости вода подвергается естественной очистке. Чаще всего это соответствует нормам, прописанным в СанПиН.
В зависимости от типа горных пород, через которые просачивается жидкость, она будет насыщена растворенными солями железа, кальция или магния и другими веществами. В результате их количество может превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК), установленную санитарными правилами и нормами. В этом случае необходимо приобрести дополнительное оборудование для очистки воды.

Артезианский водоносный горизонт

Свойства водоносных горизонтов артезианского типа основаны на их глубине. Артезианский водоносный горизонт расположен в особых геологических структурах:

• депрессии
• впадины, представляющие собой мягкие тектонические впадины, напоминающие чашу или впадину
• излучины – коленообразные изгибы слоистых пород.

Этот слой залегает в порах или трещинах, расположенных между двумя непроницаемыми слоями (известняком, гранитом, песчаником). Следовательно, именно этот слой лучше всего защищен от внешних факторов. Слой заполняется снаружи. Источник питания может находиться на расстоянии десятков и даже сотен километров. Пройдя такие расстояния, вода естественным образом очищается от примесей и загрязняющих веществ.
Глубина водоносных горизонтов артезианского происхождения варьируется от 100 до 1000 метров.
Среди преимуществ артезианского горизонта стоит выделить:

• большой объем
• высокое качество и чистота
• пьется без дополнительной очистки
• стабильное неограниченное количество.

К недостаткам относятся:

• чрезмерная минерализация
• трудности с добычей полезных ископаемых
• высокая стоимость артезианской водозаборной установки.

Закон РФ «О недрах» гласит, что вода, находящаяся в артезианских водоносных горизонтах, представляет собой государственный стратегический резерв.

Сооружения для добычи воды

Способы добычи воды могут быть разными. Выбор метода зависит от расположения водоносных горизонтов на участке, их глубины, а также целей использования воды.
Колодец бытового и сельскохозяйственного назначения создается на глубине до 5 метров. Чтобы получить питьевую воду, глубина колодца должна быть от 10 до 15 метров. Колодец – самый дешевый и простой вариант создания водозабора.
Для питья воду из колодца используют исключительно после процедуры кипячения. При рытье шахты необходимо учитывать количество воды, которое может дать скважина.
Для питьевых целей стоит использовать второй водоносный горизонт. Скважины на нем дадут вам чистую питьевую воду. Для снабжения загородного дома водой лучше всего подходит ствол, заглубленный на 50 метров в горизонт песка под землей. Чистоту такой воды легко объяснить тем, что глина и песок, через которые вода поступает в водоносный горизонт, являются отличным природным фильтром.
Срок использования песчаных скважин ограничен истощением этого слоя воды или заиливанием скважины. Чаще всего такие скважины эксплуатируются ок. 8 — 10 лет. При этом артезианские водозаборы могут использоваться более полувека благодаря неограниченному объему водоносных горизонтов.
Песчаные колодцы чаще всего делают в загородных домах. Они более бюджетны.

Методы определения глубины залегания

Глубину водоносных горизонтов можно определить разными способами. Например, растения, нуждающиеся в избытке влаги, прекрасно показывают расположение водоносных слоев. Если во время засухи растения пышные и зеленые, значит, территория богата грунтовыми водами.
Также можно остановиться на разнообразных влаголюбивых растениях. Если на участке растет, например, камыш, это означает, что вода находится на глубине от одного до трех метров. При этом рогоз может вырасти на метр от поверхности водоносного горизонта. Черный тополь растет там, где глубина воды составляет от полуметра до трех метров. Береза ​​и ольха также являются индикаторами наличия водоносных горизонтов, но наличие сосны указывает на совершенно противоположную ситуацию.
Ручное бурение успешно используется для определения глубины водоносных горизонтов. Этот метод подходит для стран с мягкой почвой. Бур необходимо забить в землю и внимательно осматривать почву на каждом этапе углубления на предмет появления излишней влаги.
Если глубина колодца относительно небольшая, его можно установить самостоятельно. Но если речь идет о глубине 30-50 м, потребуются специальные буровые установки.

При отсутствии на своем участке центрального водоснабжения владельцы загородных домов вынуждены решать проблему водоснабжения самостоятельно. Использование подземных источников позволяет вести автономное существование с максимальным уровнем комфорта. Прежде чем строить водозабор, частному застройщику важно иметь представление о расположении водоносных горизонтов, их характеристиках и методах поиска. В дальнейшем это поможет определиться с выбором водоносного горизонта и строительством соответствующего гидротехнического сооружения.

Классификация и особенности подземных вод

К подземным источникам относятся воды, расположенные в слоях земной коры различного строения и глубины. Водоносные горизонты обычно встречаются в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых слоев, способных собирать влагу. Их питание осуществляется за счет талых вод, атмосферных осадков и просачивания вод из озер, русел рек и ручьев.

В зависимости от условий возникновения наземных источников различают следующие виды:

Почвенные воды, верховодка

Они залегают в пределах метра глубины и распространяются в поверхностных слоях земли. В некоторых случаях стоячие воды могут залегать значительно ниже, но не доходя до горизонта грунтовых вод. Поскольку грунтовые воды образуются из атмосферных осадков и проникают в неглубокие слои, их нельзя назвать полноценным водоносным горизонтом. Единственное преимущество этого горизонта – его легкая доступность.

К недостаткам верховки можно отнести следующее:

• Объем почвенной воды носит сезонный характер и зависит от количества осадков.
• Неустойчивость слоя – его насыщенность зависит от количества осадков, выпадающих в течение года. В периоды засухи вода может исчезнуть.
• Небольшая очистка воды. Небольшая толщина грунта не позволяет ему полностью удерживать химические и органические примеси, влияющие на качество жидкости.
• Высокая вероятность загрязнения удобрениями, гербицидами и пестицидами, используемыми в сельском хозяйстве, продуктами со свалок и промышленными выбросами.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! Верходку можно использовать только для полива и хозяйственных нужд. Без дальнейшего кипячения вода совершенно непригодна для питья по своему микробиологическому и химическому составу.

Грунтовые воды

Как и застойная вода, грунтовые воды относятся к первому водоносному горизонту. В отличие от первого типа такие источники располагаются на ближайшем к земной поверхности водонепроницаемом слое, в рыхлых или трещиноватых горных породах. Они не покрыты сверху водонепроницаемым слоем. Пополнение происходит за счет осадков, таяния снегов и воды из рек, ручьев, озер и оросительных каналов.

• Глубина этого водоносного горизонта варьируется от 7 до 30 метров.
• Толщина слоя от 1 до 3 метров.

ВАЖНЫЙ! Объем ресурсов подземных вод в меньшей степени зависит от уровня осадков. Однако он растет во время весенней оттепели и обильных дождей. В засушливый период он истощается, степень пополнения которого оценить очень сложно. Этот факт необходимо учитывать при бурении скважин на воду или рытье колодца.

Поскольку грунтовые воды залегают глубже, они в определенной степени подвергаются частичной фильтрации и очистке. На химический и бактериологический состав воды влияют мощность почвы и ее состав. В связи с этим рекомендуется регулярно анализировать пробы воды в специализированных государственных лабораториях.

В целом вода, полученная из первого горизонта, во всех случаях пригодна для бытового использования, но не всегда для питья. Все зависит от места водозабора и его глубины. Чем глубже водоносный горизонт, тем чище вода, поднимающаяся из него.

Межпластовые

Межпластовые водоносные горизонты или второй водоносный горизонт залегают между двумя непроницаемыми слоями грунта и характеризуются большей объемной стабильностью. Горизонт наполняется за счет инфильтрации подземных вод через толщу пород с низкой проницаемостью. В зависимости от условий движения различают два типа грунтовых вод:

1. Циркулирует в рыхлых камнях (песок, галька, гравий).
2. Накапливается в трещиноватых горных породах (гранит, известняк, доломит).

Глубина залегания такого ресурса в недрах земли варьируется от 30 до 100 метров. Влага, просачивающаяся через мелкие поры, трещины и полости, подвергается естественной очистке. В большинстве случаев он соответствует нормам, определенным СанПиН.

ВАЖНЫЙ! В зависимости от горных пород, через которые проходит влага, она может насыщаться растворенными солями железа, кальция и магния, а также другими элементами. В результате их концентрация может превышать предельно допустимые значения (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. Он встречается в конкретных геологических структурах:

• Депрессии.
• Мулда (пологие тектонические впадины в форме чаши или желоба)
• Изгибы (коленообразные изгибы слоистых пород).

Водоносный горизонт заключен в поры или трещины, залегающие между двумя непроницаемыми слоями (известняк, гранит, песчаник). Что делает водоем более защищенным от внешних факторов. Бассейн пополняется снаружи. Расстояние до источника зарядки может составлять десятки и даже сотни километров. Преодолевая такие расстояния, вода естественным образом очищается от примесей и загрязняющих веществ.

Глубина артезианского горизонта от 100 до 1000 метров.

ИНТЕРЕСНЫЙ! Вогнутые и выпуклые геологические структуры, в слоях которых находятся артезианские водоносные горизонты, обусловливают постоянное статическое давление в горизонте. Когда буришь скважину, уровень воды поднимается, намного выше уровня водонепроницаемой крыши. В результате может наблюдаться каскадирование.

К преимуществам артезианского горизонта относятся:

• Большие резервы.
• Высокое качество и чистота.
• Пить без дополнительной очистки
• Стабильный, неограниченный объем.

К недостаткам относятся:

• Чрезмерная минерализация.
• Трудности с восстановлением.
• Высокая стоимость установки артезианского водозабора.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! Согласно Закону РФ «О недрах», воды, находящиеся в артезианских водоносных горизонтах, являются государственным стратегическим резервом.

Основные сооружения для добычи воды

В зависимости от расположения водоносных горизонтов на участке, их глубины, наличия средств, потребности в воде и целей ее использования выбирается соответствующий метод добычи.

Колодцы

Для бытовых и сельскохозяйственных нужд используются колодцы глубиной до 5 метров. Для получения питьевой воды шахты углубляют на 10…15 метров. Это самый бюджетный и простой вариант обустройства водозабора. Наличие такой конструкции позволит решить следующие проблемы:

• при поливе сада;
• с наличием воды для технических и бытовых нужд;

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! В питьевых целях воду из колодца можно употреблять только после кипячения.
При рытье шахты учитывайте количество воды, которое может произвести колодец. Для нужд семьи средний объем составляет около 250 литров. Для более легкого забора воды рекомендуется использовать вспомогательное устройство, например, специальный водяной насос.

Скважины

Только колодцы дают чистую питьевую воду. Ствол, уходящий глубоко (до 50 метров) в песчаный горизонт под землей, будет самым оптимальным вариантом обеспечения загородного дома водой. Чистота поднимающейся на поверхность влаги объясняется тем, что суглинки и песок, через которые она попадает в водоносный горизонт, действуют как прекрасный фильтр.

• Срок службы песчаных скважин ограничен из-за истощения этого водного горизонта или заиления скважины. Как правило, такие конструкции служат в среднем 8…10 лет.
• Артезианские водозаборы служат до 50 и более лет, поскольку объем водоносных горизонтов неограничен. Вода у них высокого качества.

Для подачи воды в загородный дом используют преимущественно песчаные скважины. По сравнению с артезианским водозабором они дешевле. Кроме того, их можно просверлить самостоятельно, не используя дорогие станки.

Карта глубин в Московской области

Напорные слои

Под определением напорной воды понимаются глубокозалегающие водные жилы, как бы сжимаемые водоупорными слоями земной коры, создающие давление и создающие напор. Это артезианские водоносные горизонты. Они присутствуют в тектонических разломах и даже образуют целые подземные котловины; в некоторых местах имеются карманы с выходом на поверхность, от этого зависит сила потока воды. При создании артезианской скважины с повышенным давлением поток воды легко огибает водонепроницаемую крышу и даже возможно хлынуть из скважины.

Преимущества и недостатки

Преимущество – качество воды, недостаток – дороговизна и поэтому подходит только в качестве альтернативы для большого населенного пункта. Но для крупного населенного пункта такое сооружение будет более доступным, так как в отличие от колодца, из которого приходится качать воду электронасосом, здесь энергозатраты будут значительно меньше и колодец, помимо удобства, быстро заплатить за себя.

Безнапорные слои

Грунтовые воды, свободно текущие через трещины в слоях грунта глубиной более полутора метров, межпластовые воды, не имеют напора и называются свободнотекущими, так как не сжимаются слоями горных пород. Только когда они встречаются в виде чечевицеобразных участков, они могут характеризоваться низким локальным давлением.

Они проходят через трещины в каменистых участках земной коры и разливаются между рыхлыми грунтами. Их наблюдали в богатых водоносных районах нашей планеты, испещренных сетью рек и ручьев.

Преимущества и недостатки

Легкий доступ к такой воде, а также ненадежность этих источников с точки зрения санитарных норм делает этот тип оптимальным для использования в качестве добавки. Этот вариант также будет уместен, если речь идет о необходимости создания водозабора для нужд небольшого количества людей или при недостатке средств на дачный поселок, препятствиях для получения разрешения и регистрации артезианской скважины хорошо.

Основное отличие напорных водоносных горизонтов от безнапорных состоит в том, что напорные воды могут образовывать выходы на поверхность, прорываться в виде родников и родников, которые чаще всего встречаются в разломах, оврагах и у подножия гор.

Способы определения глубины залегания

1. Растения, требующие избытка влаги, являются отличными индикаторами расположения водоносных горизонтов. Даже в периоды сильной засухи, произрастая в местах, богатых грунтовыми водами, они сохраняют пышность и насыщенный зеленый цвет.
2. Глубина водоносных жил определяется разнообразием этих влаголюбивых растений. Например, наличие камыша указывает на то, что вода может находиться на глубине от одного до трех метров, заросли рогоза указывают на наличие грунтовых вод на глубине одного метра, черный тополь предполагает наличие воды на глубине от полуметра до трех. Полынь растет в местах, где водоносные горизонты проходят в глубину от трех до семи метров, а люцерна вырастает до десяти метров. Индикаторами наличия водоносных горизонтов могут быть также березы и ольха, тогда как сосны указывают на совершенно противоположную ситуацию.
3. Для определения глубины залегания водоносных горизонтов успешно применяется ручное бурение. Этот метод хорош для стран с мягкой почвой. Бур вводят в землю и последовательно на каждом этапе углубления проверяют почву на влажность.

Там, где есть вода, подойдет колодец, но в местах, где водоносные горизонты глубокие, лучшим вариантом будет колодец.

Колодец делают глубиной 10-15 м, при этом колодец забивают в землю на глубину значительно более 15 м, его размеры могут достигать пятидесяти метров. Скважины сравнительно небольшой глубины можно монтировать самостоятельно, а если речь идет о большей глубине – 30-50 м, то используются буровые установки.

Колодец производит воду более высокого качества и является более стабильным источником водных ресурсов.

Колодец более доступен, но дает воду более низкого качества. Кроме того, не везде имеется возможность добычи воды с помощью колодца, а установка колодца была бы более универсальным способом забора воды.