Грунтові підземні води класифікація, властивості, умови залягання, Погріб-Підвал

Підземна галерея для збирання ґрунтових вод

Найбільші запаси води на землі, які можуть знаходитися не тільки в рідкому стані, але так само у вигляді льоду та пари, припадають на підземні та ґрунтові води. Вони або вільно циркулюють по тріщинах в пластах залягаючих порід, або знаходяться пов'язаному стані.

Водопроникність порід

Усі породи, що залягають у земній корі, відповідно до того, як вони взаємодіють з водою, ділять на три основні групи. До першої групи відносять водопроникні ґрунти, які, залежно від ступеня проникності, можуть поділятися на однорідні та напівпроникні.

Зрозуміло, що крізь товщу однорідної породи вода просочується найшвидше. Характерним прикладом такого ґрунту є крупнозернистий пісок, галечник, гравій. До напівпроникних пород можна віднести супіски, суглинки, леси, та біогенні ґрунти (торфи, сапропелі).

Коефіцієнти фільтрації порід

Є таке поняття, як вологоємність – це обсяг води, який здатний увібрати в себе той чи інший матеріал. Так ось водопроникні ґрунти можуть бути як вологоємними, так і взагалі не вбирати воду. Взяти, наприклад, галечник – він вільно пропускає воду, не насичуючи нею. А ось торф здатний увібрати до півтонни води на 1м3.

Що таке водостійкість пластів

У другій групі є водонепроникні породи, які або погано пропускають воду, або не дають їй ходу зовсім. Сюди відносяться великоуламкові і осадові грунти, що злежалися, і глини. Якщо ці вони пропускають вологу, то тільки за наявності в тілі пласта тріщин.

Зверніть увагу! Ступінь проникності цих порід залежить не від властивостей самого ґрунту, а від йогофізичного стану. Якщо пласт непроникного ґрунту, знаходиться під водопроникним шаром, то його називають водотривким. Завдяки властивостям пласта затримувати воду вона має можливість накопичуватися, в результаті чого утворюються водоносні горизонти.

У рівнинних місцевостях, ґрунти яких склалися за рахунок гірських осадових порід, водоносні та водотривкі пласти найчастіше чергуються. Це дозволяє людині будувати колодязі та бурити свердловини, вода в яких утримується на постійному рівні лише за рахунок водонепроникних пластів під ними.

Вода, що виходить на поверхню під тиском

У верхньому горизонті, який може сягати від 25-метрової до 350-метрової позначки, знаходяться прісні води. На рівні, що вважається середнім, що розташовується на глибині не менше 50м – а максимум це може бути 600м, залягають мінеральні води.

Ну а в нижньому горизонті, на відмітках від 400м до 3км, вода настільки сильно мінералізована, що доречніше було б порівняти її з розсолом.

Умови залягання вод під землею

Оскільки рівні, і, відповідно, умови залягання вод під землею зовсім різні, вони мають певну класифікацію.

Є ґрунтові води, якими верхній шар ґрунту насичується після дощу чи танення снігу — скоріше це навіть не вода, а мокра земля. Ця волога просто необхідна для рослин, і там, де її катастрофічно не вистачає, місцевість перетворюється на пустелю.

Води ґрунтові та верховодка

Далі йде верховодка (див. Грунтові води та верховодка: у чому відмінність). Це невеликі осередки з нестабільною кількістю води, що поповнюються виключно за рахунок ґрунтової вологи. Навіть протягом одного року верховодка може наповнюватися, а потім повністюзникати, що відбувається, коли мало дощів. Верхівка - це, звичайно, ще не ґрунтова вода, але господарям приватних будинків теж може зіпсувати чимало крові.

Ось чому тим, хто будує своїми руками, дуже важливо правильно встановити позначку залягання води і зробити це саме тоді, коли випадає найбільша кількість опадів (весна, осінь). Процес досить простий, і на нашому сайті знайдеться не одна інструкція визначення УГВ (див. Як дізнатися рівень грунтових вод на ділянці: інструкція).

Верховодка може виявитися досить близько

Ґрунтові води та верховодка є першою зоною аерації ґрунту. Під ними знаходяться ті самі ґрунтові підземні води, рівень яких так необхідно знати будівельникам. Найчастіше він стабільний, але у посушливі роки може і знижуватися, оскільки цей підземний басейн підживлюється рахунок поверхневих водойм і атмосферних опадів.
Відносна стабільність площ, зайнятих ґрунтовою водою, забезпечується за рахунок того, що під ними завжди знаходиться водотривкий пласт, який не пропускає воду далі вниз. Ця вода, до речі, ще називається гравітаційною, оскільки вона підпорядковується закону земного тяжіння.
За ґрунтову воду нерідко помилково приймають верхівку, що особливо часто трапляється з копачами колодязів. У ній зазвичай води небагато, і вона завжди дуже брудна. Якщо ви викопали неглибоку траншею, і в ній, як на фото зверху, з'явилася вода, можна не сумніватися, що то верхівка.

Будівництво при високому УГВ завдає багато проблем

Хоча людині, якій треба щось побудувати, від цього не легше. Доводиться думати не лише про те, як видалити воду на час будівництва, а й як уберегтифундамент будівлі від впливу вологи у майбутньому. Трапляється і так, що боротьба стає нерівною, і надто висока ціна питання змушує людину відмовитися від будівництва взагалі.

Води ґрунтові

Проблеми з ґрунтовими водами створюються за рахунок того, що вони не обмежені зверху водотривким пластом, а тому вода перебуває у постійному русі. Коли є інтенсивна притока з поверхні, вона без проблем піднімається вище. Немає припливу – рівень знижується.

Дно басейну з ґрунтовою водою, як правило, повторює рельєф поверхні землі. І там, де є височини, вода рухається у напрямку до нижчих ділянок з певною швидкістю – а це ще одна проблема. Напірні води створюють ще й додаткові навантаження на фундаменти будівель та споруд, шахти колодязів, стовбури свердловин та підземні комунікації.
Отже, знати не лише рівень, а й характер ґрунтових вод, будівельникам також дуже важливо. В основному вони користуються картами (див. Карта залягання ґрунтових вод як орієнтир при будівництві фундаменту), на яких, за результатами багаторічних спостережень, нанесені позначки залягання підземних вод.
Там, де подібні спостереження давно не проводилися, особливо коли йдеться про будівництво великих об'єктів, перед початком проектування проводиться гідрогеологічне дослідження грунту, яке здатне дати відповіді на всі питання, що цікавлять.

Кяриз: підземна споруда для виведення на поверхню ґрунтових вод

Так як особливості тієї чи іншої місцевості впливають на кількість підземної води, рівні її залягання в різних кліматичних зонах сильно відрізняються. У районах вічної мерзлоти, наприклад, УГВ, практично виходить на поверхню землі.
У посушливихмісцевостях, а також у багатьох передгірських районах, глибина залягання води під землею може сягати і 120м. Це, звичайно, крайність, але найчастіше, щоб дістати воду, яка так необхідна для поливу і зрошення землі, в Середній Азії, Криму, у Закавказзі, нерідко будують підземні споруди, звані кяризами.

Вони складаються з мережі підземних водопровідних галерей та вентиляційних каналів, протяжність яких може досягати кількох кілометрів. В середньому, один погонний метр такої галереї дає півлітра води за секунду. Ніяким натиском ця вода не має. На такій глибині вона досить чиста, але для пиття зазвичай не використовується.

Водоносні горизонти

Так як у природі водоносні шари чергуються з водотривкими, то під пластом, що утворює дно басейну з ґрунтовою водою, теж буде вода. Так як вона знаходиться між двома водотривкими пластами, цю воду називають міжпластової, а сам шар - водоносним горизонтом. У порівнянні з ґрунтовою водою, тут вода набагато чистіша, і зберігає постійний об'єм.

Оскільки водоносний горизонт є джерелом питної води, то саме в нього повинна заглиблюватися донна частина колодязя або свердловини. Щоб збудувати водозабір на першому від поверхні землі водоносному горизонті, жодних офіційних дозволів не потрібно — і тільки свердловини на глибших рівнях мають ліцензуватися.
Міжпластові води частіше бувають напірними, ніж ґрунтові, так як вони повністю заповнюють простір між двома водотривкими пластами. Саме тому, коли бурильники розкривають водоносний шар, вода під тиском мимоволі виливається поверхню.

Набагато більше води містять у собі вапнякові пласти, але вони залягаютьнабагато глибше. Саме вапняк є джерелом води для артезіанських свердловин. У ній практично немає піску, зате розчинено багато заліза, тому вода, що видобувається з артезіанських водозаборів, проходить обов'язкове очищення на станціях знезалізнення.

Мінералізація підземних вод

Як уже було сказано, в земній корі, поряд з водопроникними та водотривкими ґрунтами, присутні й ґрунти розчинні. Саме солі калію, натрій, а також кальцій, що міститься у вапняку та гіпсі, насичують воду різною мірою, і роблять її мінеральною.

В одному літрі прісної води міститься не більше 1г солей, в слабомінералізованій воді, їх максимум 35г. І лише вода, в якій є 35-50г солей на літр, називається мінеральною. За складом такі води можуть бути залізистими, лужними або вуглекислими, і більшість з них дають лікувальний ефект.

Температура міжпластових вод, теж може бути різною. Якщо вона не перевищує +20 градусів, то вважається холодною, все гаряче називається термальною водою. А температура, уявіть собі, може сягати аж до +1000 градусів.
У термальних водах, крім високого вмісту солей і кислот, нерідко є радіоактивні елементи, а також деякі елементи з таблиці Менделєєва, які на землі зустрічаються вкрай рідко. Підземні води часто знаходять природний вихід на поверхню, утворюючи цим джерела.
Найчастіше, звичайно, це ґрунтові води. Так підземні басейни скидають надлишки води — а джерела є так званими точками розвантаження. Але трапляється, що вода виходить на поверхню і з глибших шарів. Прикладом цього є природні термальні джерела, і навіть гарячі гейзери, яких так багатоКамчатка, в Японії, Ісландії.

Природне джерело термальної води

Води підземного походження мають велике значення. Вони не тільки живлять природні водойми та рослини, але й широко застосовуються людиною. Крім того, що вода використовується для питних та лікувальних потреб, вона забезпечує виробничі процеси. З неї також видобуваються деякі метали, борна кислота, йод.

Термальні води нерідко використовуються як теплове джерело – тобто для отримання електроенергії. Хоча, звичайно, таке джерело не може забезпечити великого обсягу.

Висновок

Усі підземні води – навіть глибинні, а не лише поверхневі, схильні до забруднення, яке походить від господарської діяльності людини. Якщо забруднена річка, можна не сумніватися, що частина шкідливих речовин і сполук просочиться під землю, оскільки між глибинними і поверхневими водами є взаємозв'язок.

Що тільки не потрапляє з милості людини в підземні води: цинк, ртуть, кадмій, свинець, азотні сполуки – і це, як ви знаєте, далеко не повний список. А вогнища забруднення простягаються на сотні кілометрів, що насамперед впливає на якість питної води.

Стічні води - прямо в річку

Отже, заходи щодо охорони підземних вод мають першорядне значення. Запаси води під землею величезні, але вони поповнюються повільно, тому важливо стежити ще й за правильним їх витрачанням. Якщо відкачувати у великих кількостях воду в ґрунті, це може призвести до суффозії ґрунту, і як наслідок, до утворення провалів.

Отже, не варто займатися самодіяльністю, і бездумно орудувати насосом, намагаючись позбутися ґрунтових вод. Данийпитання, що вимагає ретельного вивчення і грамотного підходу, яким є правильний вибір конструкції фундаменту, якісна гідроізоляція конструкцій, і, звичайно ж, дренаж.