Колодцы и скважины: какие бывают водоносные слои

Межпластовые воды

Возникновение межпластовых вод возможно при особом геологическом строении региона, где водоносные слои чередуются с породами-водоупорами. Самые распространенные водоупоры – глина, известняк, доломит. Такой «слоеный пирог» образуется на месте древних озер и морей.

Водоносные горизонты, расположенные между водоупорами, насыщены межпластовыми водами. Таких горизонтов может быть несколько.

Межпластовые имеют разновидности:

• Безнапорные – давление в водоносном слое аналогичное атмосферному. Это слои с неполным насыщением водой. Встречаются редко.
• Артезианские – вода находится под давлением. Приурочены к прогибам земной коры большой площади. Вскрытые скважинами воды изливаются или фонтанируют. Территория развития артезианских вод называется артезианским бассейном. Крупнейший в мире артезианский бассейн расположен в Западной Сибири (Россия).
• Минеральные – лечебные воды, содержащие различные соли. Как правило, распространены в пределах артезианских бассейнов. В зависимости от содержания соли выделяются виды минеральных вод.

Для минеральных вод характерны соединения железа, мышьяка, марганца, цинка, брома, йода. Встречаются воды, насыщенные радоном, сероводородом. Минеральные воды могут быть термальными.

• Термальные – минеральные воды с температурой выше 20°С. Типы термальных вод: субтермальные (теплые) 20-37°С, термальные 37-42°С, гипотермальные (горячие) более 42°С.
• Геотермальные – характерны для областей современного вулканизма и артезианских бассейнов предгорий и межгорных котловин (Исландия, Камчатка, Курильские острова, Япония, США, Италия и другие). Способ применения зависит от температуры воды.

Основная проблема применения геотермальных вод – высокое содержание солей, что приводит к порче оборудования.

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.
• Грунтовые.
• Межпластовые.
• Артезианские.

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:

• Объем почвенных вод носит сезонный характер и связан с количеством осадков.
• Нестабильность слоя – его насыщенность зависит от количества осадков выпавших за год. В периоды засухи вода может исчезать.
• Низкая очистка воды. Малая толщина почвы не позволяет полноценно задерживать химические и органические примеси, влияющие на качество жидкости.
• Высокая вероятность загрязнения удобрениями, гербицидами и пестицидами, применяемыми в сельском хозяйстве, продуктами из полигонов по сбору мусора и промышленными выбросами.

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.

• Глубина залегания данного водоносного слоя составляет от 7 до 30 метров.
• Толщина пласта от 1 до 3 метров.

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:

1. Циркулирующие в рыхлых породах (песчаные, галечные, гравийные).
2. Аккумулирующиеся в скальных трещиноватых пластах (гранитных, известняковых, доломитовых).

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.

Артезианские

Артезианский водоносный горизонт находится в более глубоких подземных слоях. Встречается он в специфических геологических структурах:

• Впадинах.
• Мульдах (пологие тектонические прогибы в форме чаши или корыта)
• Флексурах (коленообразные изгибы слоистых пород).

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.

К преимуществам артезианского горизонта относят:

• Большие запасы.
• Высокое качество и чистоту.
• Пригодность для питья без дополнительной очистки
• Стабильный не лимитируемый объем.

Из недостатков можно выделить:

• Чрезмерная минерализация.
• Сложность добычи.
• Дороговизна устройства артезианского водозабора.

Фундаменты и вода

При строительстве нужно учитывать как УГВ, так и состав воды и грунта. Наиболее важными параметрами, влияющими на тип конструкции фундамента и применяемые материалы, являются соотношение УГВ и глубины промерзания, а также химические свойства воды.

Определение глубины залегания

Многим людям, проживающим в средней полосе России, знакомо такое явление, как морозное пучение грунтов. Оно вызвано замерзанием влаги в порах и капиллярах суглинков и супесей. Песок и скальные грунты к пучению не склонны. Силы морозного пучения способны разрушить неправильно заложенный фундамент.

Если есть такие грунты на участке, следует определить два параметра: глубину промерзания в вашей местности и УГВ. Если грунтовые воды располагаются ниже глубины промерзания, подошва фундамента может находиться выше ее, насколько это позволяет несущая способность грунтов по отношению к весу вашего дома. При высоком УГВ существует несколько решений:

1. Подошву фундамента можно расположить на 20 см ниже глубины промерзания. Такое решение применимо для тяжелых зданий, что связано с большей несущей способностью нижележащих слоев.
2. Можно понизить уровень воды, сделав дренаж участка и водоотведение в ливневую канализацию. Эта мера хорошо себя зарекомендовала там, где такая канализация есть или ее легко соорудить.
3. Повысить уровень участка при помощи щебня и песка так, чтобы УГВ оказался ниже уровня промерзания. Вынужденная и дорогостоящая мера, но безальтернативная там, где участок находится в низине.
4. Провести утепление грунта около дома при помощи теплоизоляционных плит, а недостаточную несущую способность компенсировать шириной подошвы, вплоть до залива единой монолитной подушки.

Бетон для агрессивных сред

Полной защиты от химической агрессии пока не придумали, иначе все железобетонные конструкции стояли бы вечно. Но некоторые мероприятия помогут продлить срок службы вашего подземного сооружения. Они призваны защитить конструкцию от проникновения влаги и снизить негативное воздействие последней, если она все-таки просочилась внутрь.

Уделяйте внимание плотности бетона. Важен не только правильный замес, но и вибрация

Уложенный бетон не должен иметь пор и трещин.
Не используйте известняковый щебень, если вы обладатель кислых грунтов. Замешивайте бетон на гранитном, он хоть и дороже, но влиянию кислоты подвержен куда меньше.
Хорошая гидроизоляция фундамента — залог его долгой службы. Тщательно изолированные стены фундамента не намокают. Гидроизоляционные мероприятия лучше начинать с основания в виде стяжки, которое следует обработать битумной мастикой. Так вы добьетесь большей герметичности.
Если вам не повезло, и ваш участок «богат» солями серной кислоты — сульфатами, для вас есть решение. Оно заключается в цементе. В настоящее время выпускается четыре разновидности сульфатостойкого цемента. В нем сведено к минимуму содержание железа и алюминия, поэтому бетоны на таких цементах не разрушаются даже в морской воде. Стоимость его от 300 рублей за мешок, что не сильно дороже обычного портландцемента.

Если же вы хотите дом с подвалом, попробуйте все-таки избавиться от излишка ГВ на участке. Как бы тщательно вы ни оберегали ваш фундамент, поверьте, вода дырку найдет.

Недостатки грунтовых вод

У грунтовых вод есть и свои недостатки, например:

• различные микроорганизмы (и патогенные тоже) в составе воды;
• жесткость. Это влияет на уменьшение просвета труб, по которым подается вода, так как на них откладываются специфические отложения;
• мутность, из-за того, что в составе воды есть определенные частицы;
• примеси в грунтовых водах различных веществ, микроорганизмов, солей и газов. Все они способны изменить не только цвет, но еще вкус воды, ее запах;
• большой процент минеральных веществ. Он изменяет вкус воды, поэтому появляется металлический привкус;
• просачивание в грунтовые воды нитратов, аммиака. Они очень опасны для здоровья человека.

Чтоб вода стала намного качественней, необходимо ее тщательно обработать. Это поможет избавить ее от различных загрязнений.

Разновидности вод

Виды грунтовых вод: безнапорные и напорные.

Если вы намерены найти воду на приусадебном участке, то необходимо определить, что именно вы будете искать, так как существует несколько видов грунтовых вод:

1. Грунтовые безнапорные воды. Они образуются за счет того, что верхний слой почвы пропитывается водой из выпавших осадков или находящегося поблизости естественного водоема.
2. Грунтовые напорные воды. Эта разновидность залегает намного глубже и пролегает между водонепроницаемыми слоями грунта (обычно это глина). Благодаря изогнутой форме таких слоев (линзы) межпластовые воды собираются с большой территории и находятся под давлением. Такие подземные озера могут достигать площадей в несколько квадратных километров и впитывать в себя огромную массу воды.
3. Верховодка. Эта вода скапливается в самом грунте, в его верхних слоях, и наполненность таких запасов напрямую зависит от выпавших осадков.

Схема всех трех видов расположения грунтовых вод показана на рисунке, который дает хорошее представление о том, как и где может располагаться водный ресурс вашего района.

Глиняная посуда для определения водоносного слоя

В древности на предполагаемом месте протекания грунтовых вод устанавливали высушенный глиняный горшок, располагая его вверх дном. Скопление внутри него влаги свидетельствовало о наличии подземного русла.

Современная методика предусматривает использование гранул силикагеля — материала с хорошими впитывающими свойствами. 1-2 л вещества помещают в духовку для просушки, а затем укладывают в горшок. Завязанную полотном емкость взвешивают и закапывают на сутки на глубине 1,5-2 м, после чего снова проверяют на точных весах. Чем большим оказывается вес состава, тем вероятность близкой воды увеличивается и появляется возможность обустроить скважину.

Почвенные воды

Почвенная вода — это жидкость, которая залегает в верхнем слое земной коры. Преимущественно она локализуется в пространственных пустотах между частичками почв.

Если понять, что такое подземная вода почвенного вида, становится очевидным тот факт, что эта разновидность жидкости самая полезная, поскольку ее поверхностное расположение не лишает ее всех минералов и химических элементов. Такая вода является одним из главных источников «питания» для сельскохозяйственных полей, лесных массивов и других агрокультур.

Эта разновидность жидкости не всегда может залегать горизонтально, зачастую ее очертания схожи с рельефом почвы. В верхнем слое земной коры влага не имеет «твердой опоры», поэтому она находится в подвешенном состоянии.

Избыточное количество почвенных вод наблюдается по весне, когда тает снег.

Поверхностные воды

Различают следующие категории поверхностных вод:

• болота;
• моря;
• озера;
• реки;
• иные водоемы и водостоки.

Расположенные на суше поверхностные воды характеризуются течением. Они временно либо постоянно находятся в поверхностных водных объектах.

Природный водный поток называется рекой. Текут реки в выработанном ими углублении (естественном русле). Питаются реки за счет подземного или поверхностного стока. Крупные реки с разветвленными притоками образует речную систему. Та часть поверхности суши, с которой река собирает воды, называется водосборной площадью, а водосборная площадь вместе с верхними слоями почвы – речным бассейном. Реки распространены по поверхности планеты неравномерно.

Моря являются частью Мирового океана. Характеризуются обособленным положением по отношению к океанам и замедленным водообменом, объясняющимся ограниченной связью с открытой частью. Интересный факт: в Библии морями называли любые водные пространства – океаны, моря, заливы, озера.

Болотами называют участки суши, характеризующиеся повышенным увлажнением. На этих территориях обычно почва обладает повышенной кислотностью и низкой плодородностью.

Озера также относятся к категории поверхностных вод. Озеро – водоем естественного происхождения. Это углубление в суше, в которое вода стекает и там скапливается. Частью Мирового океана озера не являются. К поверхностным водам также относятся более мелкие водоемы – лиманы, ручьи, водохранилища и прочие. Воды суш (так по-другому называют поверхностные воды) могут быть как пресными, так и солеными.

Характеристика грунтовых вод

Поверхность грунтовых вод является свободной, т.к. грунтовые воды обычно безнапорные. На отдельных участках, где все же имеется местное водонепроницаемое перекрытие, грунтовые воды приобретают местный напор. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают. Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод отличаются от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям. В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков и глубины залегания грунтовых вод их поверхность испытывает сезонные и многолетние колебания. Величины сезонных и многолетних амплитуд колебаний уровней грунтовых вод могут достигать 20 и более метров, что необходимо учитывать при строительстве различного рода объектов. Вблизи рек и водоемов изменения уровня, расхода и химического состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом последних. Величина стока грунтовых вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путем инфильтрации.

Как определить уровень грунтовых вод на участке

Уровень залегания грунтовых вод является очень важным фактором в первую очередь при строительстве дома

На этот показатель следует обязательно обращать внимание, выбирая тип фундамента, планируя обустройство цоколя и подвала. Уровень грунтовых вод, сокращенно УГВ, важен и для садоводов

Так как же определить уровень грунтовых вод?

Мы подробно писали, как бороться с грунтовыми водами. Но лучше с самого начала выяснить все особенности вашего участка, чтобы постараться максимально предотвратить возникновение этой проблемы. Давайте сначала разберёмся, что же такое грунтовые воды. Под ними понимается подземный водоносный слой, располагающийся не слишком глубоко.

Выделяют три вида грунтовых вод:

1. Артезианские воды. Самый нижний и чистый слой, при строительстве обычно никаких хлопот не доставляет, так как располагается на большой глубине.
2. Безнапорные воды. Почвенные, располагаются выше артезианских, на водонепроницаемом пласте. Могут образовываться в случае фильтрации поверхностных вод, уровень зависит от осадков. Глубина данного слоя не изменяется, так как напора нет, отсюда и название.
3. Верховодка. Глубина этого слоя составляет всего несколько метров, во время засухи и сильных морозов зимой он может вообще исчезнуть. В основном верховодка появляется на суглинистых или глинистых участках, а на склонах обычно отсутствует.

Важно! Измерять уровень грунтовых вод следует осенью или весной, сразу после таяния снега и обильных дождей. Зимой в морозы уровень воды под землёй будет минимальный и точной картины вы не получите

Как и летом, после продолжительной жары и засухи. Как говорят опытные строители — лучше подготовиться к самому худшему и замерить действительно максимально высокий уровень грунтовых вод на своём участке в период, когда осадков много.

Простой, но при этом достаточно надёжный способ определить, насколько глубоко залегают грунтовые воды — воспользоваться колодцем. Посмотрите на эти два снимка, и вы сразу поймёте, где грунтовые воды ушли глубоко, а где находятся ближе к поверхности. Для точности можно измерить глубину до поверхности воды в колодце с помощью мотка верёвки, строительной рулетки и груза, это просто. Лучше всего осмотреть несколько расположенных рядом колодцев, пройтись по соседям, изучать уровень воды в течение нескольких дней.

Если колодцев на вашем и соседних участках просто нет, что ж, целесообразно воспользоваться строительным буром. Следует пробурить сразу несколько скважин глубиной не меньше двух-трёх метров по периметру будущей стройплощадки и огорода

Обратите особое внимание на низинные участки, ведь именно там слой подземных вод обычно поднимается выше всего

За скважинами тоже придётся проследить несколько дней, чтобы выяснить — поднялись ли воды, насколько высоко, как изменяется их уровень. Скважины остались пустыми — успокойтесь, стройте спокойно, вероятнее всего, грунтовые воды вам не помешают в процессе проживания в новом доме.

Опытным дачникам, которые привыкли доверять народным, проверенным приметам, зачастую не нужно заглядывать в колодец или бурить скважины, чтобы узнать, насколько глубоко залегают грунтовые воды. Об этом могут рассказать растения, имеющиеся на участке. Если у вас растёт рогоз, то до грунтовых вод не больше метра, камыш — до трёх метров, солодка — от полутора до пяти метров, а если полынь — от трёх до пяти метров.

На влажных участках отлично растут ивы, смородины, ольха, лабазник

Если несколько деревьев на участке имеют наклон в одну сторону — это тоже признак высокого уровня водоносного слоя, нужно обратить на это внимание

На участках с высокими грунтовыми водами не редки туманы по вечерам, даже если рядом нет водоёма. О близких подземных водах может свидетельствовать и частая роса по утрам. На влажных участках также обычно много мелких мух и комаров, а вот мышиных нор и муравейников нет.

Есть и такой старинный, но как утверждают пользователи, достаточно надёжный и проверенный годами метод определения УГВ. Нужно взять очень свежее яйцо, желательно только что снесённое. С земли снимают верхний слой, кладут кусок шерсти, сверху него яйцо, а затем накрывают всё глиняным горшком. После засыпают предварительно убранной землёй. Уже на следующий день горшок отрывают и поднимают. Если шерсть стала влажной, а яйцо сухое — грунтовые воды глубоко. Если всё сухо — воды вообще нет. А вот если на яйце образовалась роса — подземные воды у вас близко к поверхности.

Не верите народным методам и хотите получить максимально точные показатели по уровню грунтовых вод и состоянию участка вообще? Заказывайте геологические изыскания, обращайтесь к профессионалам.

Первый водоносный горизонт

Как известно, водоносные горизонты пролегают в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых пластов, которые имеют способность накапливать влагу. Первый водоносный горизонт еще называют верховодкой. Глубина его залегания не превышает 0,5 м в северной тундре, однако может достигать 20-25 м в южных широтах. Состоит этот слой из несцементированных (рыхлых) осадочных пород. В толщину слой достигает 3-4 м. Верховодка не имеет кровли. Ее верхняя граница расположена в области аэрации, вследствие чего обеспечивается непосредственная связь водоносного горизонта с поверхностью. Почти весь объем горизонт получает путем инфильтрации с поверхности почвы. Единственное достоинство этого горизонта состоит в его легкой доступности. Из минусов стоит отметить:

• сезонность наполнения данного слоя
• прямая зависимость от количества осадков
• нестабильный характер, то есть во время засухи вода может полностью исчезнуть
• низкий уровень очистки воды. Незначительная толщина почвы мешает полноценной задержке химических и органических примесей, которые оказывают влияние на качество жидкости
• загрязнение удобрениями, гербицидами и пестицидами, которые активно используют в сельском хозяйстве, а также продуктами из мусорных полигонов и промышленными отходами.

Верховодка может быть использована исключительно для полива и бытовых нужд. Без длительного кипячения вода не должна использоваться для употребления в пищу. Во время бурения скважины, которая опускается ниже первого водоносного горизонта, нужно позаботиться о тщательной изоляции от попадания верховодки при помощи системы концентрических обсадных труб. Грунтовый водоносный горизонт находится в первом водоносном горизонте. Его отличие заключается в расположении на ближайшем от поверхности земли водоупорном слое, в рыхлых или трещинных породах. Наполняет он вследствие просачивания осадков, таяния снегов, вод из рек, ручьев, озер, оросительных каналов. Количество грунтовых вод меньше зависит от уровня осадков. Тем не менее, во время весеннего таяния снега или обильных дождей оно повышается. В сухое время года наблюдается его истощение

Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание перед бурением скважины или копки колодца. Для питья такая вода не пригодна без кипячения

Грунтовые воды

Грунтовая разновидность — это воды, которые располагаются на некоторых глубинах верхнего земного слоя. Глубины протекания жидкости могут иметь большие показатели, если это засушливая местность или пустыня. При умеренном климате с периодичным постоянством выпадения осадков, грунтовые воды залегают не так глубоко. А при избытке дождей или снега грунтовая жидкость может приводить к подтоплению местности. В некоторых местах эта разновидность вод выходит на поверхность почв и называется родником, ключом или источником.

Грунтовые воды пополняются благодаря выпавшим осадкам. Многие путают ее с артезианской, но последняя залегает глубже.

Избыточное количество жидкости может скапливаться в одном месте. В результате стоячего положения образуются из подземных вод болота, озера и пр.