Характеристика ґрунтових вод
Міністерство освіти Республіки Білорусь
Білоукраїнський національний технічний університет
На тему: "Характеристика ґрунтових вод"
Виконав: ст. гр. 112158 Сидоренко О.В.
Перевірив: Колпашніков Г.А.
Ґрунтові води - це підземні води першого від поверхні постійно існуючого водного горизонту, розташованого на першому водонепроникному шарі (глини). Грунтові води мають вільну водну поверхню, яка піднімається або опускається в залежності від опадів, що випали.
Ґрунтові підземні води заповнюють піски різної зерновості та кольору, і як правило ґрунтові води залягають близько до поверхні. Атмосферні опади, що випадають, завдяки легкій водопроникності пісків вільно просочуються і накопичуються в їх основі на глинистому ложі. Глибина залягання води в перших від поверхні пісках дуже різна – від 2-3м до 20-25м від поверхні.
Ґрунтові води, внаслідок мінливості порід їх вміщують (піски та супіски), а також виклинювання та заміщення пісків суглинистими породами, часто перебувають у складному взаємозв'язку між собою та з водами річок та озер.
Положення дзеркала води ґрунтових вод повністю визначається рельєфом місцевості, кількістю опадів, що випали, і сезоном року. У весняну та осінню пору року рівень води на 1-2м вищий, ніж у літні місяці. Значне зниження рівня спостерігається також у зимовий період, коли інфільтрація атмосферних опадів майже припиняється. Встановлено одинадцятирічна циклічність коливання рівня ґрунтових вод.
Грунтові води використовуються переважно колодязями завглибшки від 1-2 до 6-10м.
В умовах вологого клімату розвиваються інтенсивні процеси інфільтрації та підземного стоку, що супроводжуютьсявилуговуванням грунтів та гірських порід. При цьому легко розчинні солі - хлориди та сульфати - виносяться з порід та ґрунтів; в результаті тривалого водообміну формуються прісні Г. в., Мінералізовані лише за рахунок відносно мало розчинних солей (переважно гідрокарбонатів кальцію). В умовах посушливого теплого клімату (у сухих степах, напівпустелях та пустелях) внаслідок короткочасності випадання та малої кількості атмосферних опадів, а також слабкої дренованості місцевості підземний стік Г. ст. не розвивається; у видатковій частині балансу Р. в. переважає випаровування та відбувається їх засолення.
Поблизу річок, водойм, водосховищ тощо. ґрунтові води значною мірою опріснені і за якістю можу задовольняти норми питної води.
Поблизу звалищ, скотомогильників, різноманітних хімічних, радіоактивних поховань Г.В. ґрунтові води заражені, таким чином є показником чистоти ґрунтів, місцевості.
Відмінності умов формування ґрунтових вод зумовлюють зональність їхнього географічного розподілу, яка тісно пов'язана із зональністю клімату, ґрунтового та рослинного покриву. У лісових, лісостепових та степових районах поширені прісні (або слабомінералізовані) ґрунтові води; у межах сухих степів, напівпустель та пустель на рівнинах переважають солоні ґрунтові води, серед яких прісні води зустрічаються лише на окремих ділянках.
Грунтові води укладено в пухких і слабосцементованих породах (вода пластового типу) або заповнює тріщини в корі вивітрювання (вода тріщинного типу). Область живлення ґрунтових вод зазвичай збігається з областю її поширення. Для останніх характерні зональності широтна на рівнинних та вертикальна на високогірних областях.
Режим ґрунтових вод формується підвпливом фізико-географічних факторів (клімату, рельєфу, поверхневих вод та ін.).
Так як області живлення та поширення ґрунтових вод зазвичай збігаються. Внаслідок цього умови формування та режим ґрунтових вод мають характерні особливості, що відрізняють їх від глибших артезіанських вод: ґрунтові води чутливі до всіх атмосферних змін. Залежно від кількості атмосферних опадів, що випадають, поверхня ґрунтових вод зазнає сезонних коливань: у суху пору року вона знижується, у вологу — підвищується, змінюються також дебіт, хімічний склад і температура ґрунтових вод. Поблизу річок і водойм зміни рівня, витрати і хімічного складу ґрунтових вод визначаються характером гідравлічного зв'язку їх з поверхневими водами і режимом останніх. Величина стоку ґрунтових водр за багаторічний період приблизно дорівнює кількості води, що надійшла шляхом інфільтрації.
Найбільш значні запаси ґрунтових вод зосереджені в алювіальних відкладах річкових долин, в конусах виносу передгірних областей, а також у неглибоко залягають масивах тріщинуватих і закарстованих вапняків (рідше в тріщинуватих вивержених породах).
Ґрунтові води з огляду на легку доступність мають велике значення для народного господарства як джерела водопостачання промислових підприємств, міст, селищ, населених пунктів у сільській місцевості тощо.
Будівництво часто ведуть в умовах, коли ґрунтові води зустрічаються на глибині 1-2 м від поверхні. У цих випадках ґрунт, придатний для відсипання основи, та підошва споруди виявляються під рівнем ґрунтових вод. Якщо немає можливості зменшити цей рівень, то надалі можуть виникнути серйозні помилки.
Майданчик для фундаменту, що знаходиться підрівнем ґрунтових вод, вже в процесі виїмки ґрунту буває затоптана та розмита; ґрунт стає пухким, втрачає свої первісні властивості, у тому числі несучу здатність. Вихідна розрахункова площа порушеного ґрунту вже не буде достатньою, виникнуть непередбачені просідання, які фундамент не витримає, а також тріщини, руйнування.
Перед проектуванням фундаменту необхідно отримати інформацію про склад ґрунту: не менш важливо мати точні дані про рівень ґрунтових вод, їх обсяг. Припускається помилки той, хто нехтує такою інформацією, відсутність якої призводить до різних пошкоджень.
Шари ґрунту мають неоднакову водопроникність. У таких шарах вода перебуває у стані спокою часом високому рівні. Ґрунтові води, що накопичилися, не мають стоку і надають різний за величиною тиск на конструкції, фундаменти, занурені в ґрунт. Наприклад, на 1 м2 підлоги підвалу, «зануреної» на 1 м у ґрунтову воду, діє знизу вгору сила в 1 т. Щоб протидіяти їй, необхідно укласти бетонну плиту завтовшки близько 0,46 м. Ця небезпечна особливість ґрунтових вод далеко не всім відома тому іноді не звертають на неї належної уваги.
Перед початком будівництва слід визначити заздалегідь не тільки рівень ґрунтових вод, а й інші небезпечні властивості. Зустрічаються ґрунтові води, в яких розчинені сульфати, солі та інші хімічні речовини, наприклад, органічні кислоти, вугільна кислота; нерідко у них містяться різні луги.
Для оцінки можливого максимального забруднення ґрунтових вод нейтральними забруднювачами, які не сорбуються ґрунтами та породами зони аерації, слід скористатися найпростішою моделлю перенесення забруднення води – моделлю поршневого витіснення, коли інтенсивність рухуфронту інфільтрується вологи через захисну зону збігається з інтенсивністю міграції забруднення води. Ступінь захищеності грунтових вод визначатиметься часом досягнення фронтом вологи, що інфільтрується (tз) рівня грунтових вод, для цього використовуємо наступне вираження, замінивши в ньому недолік насичення порід на їх природну вологість:
де W - інфільтраційне харчування ґрунтових вод, м/рік; θ – природна вологість порід; М – потужність зони аерації – глибина залягання ґрунтових вод (м).
- надзвичайно слабко захищені ґрунтові води (tз = 0-5 років);
- слабко захищені ґрунтові води (tз = 5-10 років);
- Середньо захищені грунтові води (tз = 10-25 років);
- умовно захищені ґрунтові води (tз = 25-50 років);
- захищені ґрунтові води (tз 50 років).
Грунтові води формуються в основному з вод атмосферних опадів, що випадають на земну поверхню і проникають (інфільтрують) в землю на деяку глибину, і з вод з боліт, річок, озер і водосховищ, що також просочуються в землю. Кількість вологи, що проганяється таким чином у ґрунт, становить за даними А.Ф.Лебедєва, 15-20% загальної кількості атмосферних опадів.
Проникнення вод у ґрунти (водопроникність), що складають земну кору, залежить від фізичних властивостей цих ґрунтів. Щодо водопроникності ґрунти поділяються на три основні групи: водопроникні, напівпроникні та водонепроникні або водотривкі.