Что такое подземная вода определение

Подземные воды

Подзе́мные во́ды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

Содержание

Классификация

По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах.

В зависимости от залегания, характера пустот водовмещающих пород, подземные воды делятся на:

• поровые — залегают и циркулируют в четвертичных отложениях: в песках, галечниках и др. обломочных породах;
• трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках);
• карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

Запасы подземных вод

Подземные воды — часть водных ресурсов Земли; общие запасы подземных вод составляют свыше 60 млн км³. Подземные воды рассматриваются как полезное ископаемое. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации.

Исследование подземных вод

Разведка подземных вод

Для определения наличия подземной воды проводится разведка:

• бурятся опорные скважины с отбором керна,
• изучается керн и определяется относительный геологический возраст пород, их мощность (толщина),
• проводятся опытные откачки, определяются характеристики водоносного горизонта, оформляется инженерно-геологический отчет;
• по нескольким опорным скважинам составляются карты, разрезы, проводится предварительная оценка запасов полезных ископаемых (в данном случае, воды);

Происхождение подземных вод

Подземные воды имеют разное происхождение: одни из них образовались в результате проникновения талых и дождевых вод до первого водоупорного горизонта (то есть до глубины 1,5-2,0 м, которые образуют грунтовые воды, то есть так называемая верховодка); другие занимают более глубокие полости в земле.

Источник

Подземные воды — виды, классификация и основные источники

Разновидности подземных вод

Вода под землей с разной интенсивностью принимает участие в общем круговороте. Специалисты отмечают три зоны: верхнюю или свободного обмена, среднюю или замедленного водообмена, нижнюю, которая трудно поддается превращению. Виды подземных вод:

1. Свободная — находится в трещинах, полостях почв и горных пород. Их большая концентрация и потоки распространяют гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.
2. Капиллярная — вода, которая перемещается по расщелинам и каналам под действием капиллярных сил. Она может быть: стыковой, подвешенной, поднятой. Поднятая вода расположена выше свободной и образует капиллярную зону, что приводит к засолению почв.
3. Пленочная — обладает очень тонкой пленкой, которой обволакивает минеральные частицы. Вода перемещается в те места, где пленка тоньше.
4. Гигроскопическая — покрывает частицы минералов более толстой пленкой, а перемещаться жидкость начинает, когда переходит в газообразную форму.
5. Лед — твердое состояние воды при низких температурах. Представляет собой кристаллические частицы, из которых образуются большие скопления.
6. Кристаллизационная — жидкость, молекулы которой входят в минералы, а при дегидратации удаляются или переходят в другое состояние.

Кроме того, в состав подземной атмосферы вода может входить в газообразном состоянии и диссоциированном виде, из которого состоит структура минералов.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

• почвенные;
• верховодка;
• грунтовые;
• артезианские;
• минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

• сезонной неустойчивостью;
• ограниченным объемом расширения;
• резкими изменениями уровня.

В основном человек не использует ее для водоснабжения. При проведении открытых горных работ следует укрепить откосы для входа и выхода из траншей, соорудить дренажные скважины с применением водоотвода.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает. Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

• по химическому составу;
• уровню минерализации;
• способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

Существуют некоторые косвенные признаки: утром густой туман над участком, наличие множества насекомых, густая зеленая трава. Кроме того, часто животные роют ямы в местах расположения источников. Таким образом, для обнаружения месторождения подземной воды можно использовать разные методы.

Источник

Грунтовая

Вода на нашей планете присутствует в атмосфере, на поверхности Земли и в ее коре. Поверхностные (наземные) и подземные воды (ПВ) тесно связаны друг с другом и составляют гидросферу Земли.

Наземные располагаются в водохранилищах, озерах, морях, океанах, реках и ледниках. ПВ скрыты под поверхностью земли, связаны с породой или находятся в свободном, гравитационном состоянии, то есть могут перемещаться под действием силы тяжести.

Их подразделяют на грунтовые и межпластовые (артезианские).

Что это такое?

Грунтовыми называются ПВ, которые находятся в первом, начиная от поверхности земли, водоносном слое.

При этом порода, покрывающая водоносный слой сверху, называется водоупорной кровлей, а лежащая под ним – водоупорным ложем. Поверхность грунтовых вод называют горизонтом, зеркалом или скатертью. Грунтовые воды – основной источник для питья и технических нужд.

Они имеют свои особенности, отличающие их от других видов подземных и верховых вод:

1. Значительны по площади и постоянны по времени. В отличие от верховодки существуют всегда, в любом сезоне.
2. Образуются за счет атмосферных осадков и водоемов (озер, рек, морей).
3. Подвержены загрязнению.
4. Их горизонт колеблется (имеет слабоволнистую поверхность) в зависимости от времени года и климатических условий. Обычно амплитуда колебаний не превышает 2,5-3,0 м. Но в исключительных условиях (в долинах горных рек, например) может достигать 10-15 м.
5. Зимой могут промерзать.
6. Заполняют водопроницаемый пласт не на полную толщину, поэтому не имеют напора. При бурении скважины или копании колодца зеркало останавливается на той глубине, на которой было при вскрытии.

Лишь в некоторых случаях при локальном расположении над ними водонепроницаемой кровли и повышенном уровне воды в соседних областях может создаваться небольшой напор, проявляющийся в виде ключей или родников.

Режим и состояние (химический состав, температура) грунтовых вод зависит от метеорологических условий (температуры, атмосферного давления, интенсивности испарения, атмосферных осадков) и состояния питающих их водоемов.

В полупустынях и пустынях – преимущественно соленые. При влажной погоде происходит растворение и вынос легкорастворимых солей (хлоридов и сульфатов) и опреснение. В сухое время, когда испарение преобладает, происходит засоление.

Отличия и сходства с подземными

Подземными называются все воды, расположенные в глубине земли. Грунтовые, как уже было сказано, располагаются в первом от поверхности грунта водоносном слое.

Подземные межпластовые воды отличаются от грунтовых следующими параметрами:

• глубиной залегания (межпластовые расположены ниже грунтовых);
• наличием избыточного давления – межпластовые находятся под давлением, грунтовые за редким исключением нет;
• физико-географическим режимом – межпластовые ПВ стабильны во времени (отсутствуют выраженные сезонные колебания глубины залегания), по температуре и составу, менее подвержены загрязнению, в связи с чем могут использоваться для питья без предварительной очистки.

В деталях разбираем отличия грунтовых и межпластовых подземных вод в этой статье.

Грунтовые воды классифицируются по местоположению (виду грунта, в котором находятся), агрессивности, минерализации и жесткости.

По местоположению

В зависимости от местоположения в земле грунтовые воды подразделяют на:

• пластового типа – располагаются в слабо сцементированных или рыхлых породах;
• трещинного – заполняют собой трещины в хорошо сцементированных породах;
• порового – находятся в порах породы.

Важной особенностью грунтовых вод является их легкодоступность, в связи с чем могут использоваться простые способы доступа к ним. В частности, копание колодцев.

По агрессивности

Агрессивность воды – это ее способность разрушать сооружения из бетона, металла и других материалов, а также отрицательно воздействовать на животный и растительный мир водоемов. Агрессивность обуславливается наличием некоторых химических элементов и соединений.

По их виду и количеству различают следующие типы:

Общекислотные. Параметром кислотности является уровень pH. Наибольшей агрессивностью обладает вода с pH меньше 4-х (кислая среда), наименьшей – с pH = 6,5.

Если pH меньше 6,5, в этом случае говорят об общекислотности.

Выщелачивающие. Характеризуются большим (более 0,4-1,5 мг экв.) содержанием гидрокарбонатов. Выносят из бетонных сооружений гидроксид кальция.

Сульфатные. Содержащиеся в них в большом количестве сульфатные ионы приводят к вспучиванию и разрушению бетона.

Углекислотные. Содержат значительное количество углекислоты, приводящей к растворению гидрокарбоната кальция и разрушению бетона.

По минерализации

Минерализация показывает общее количество растворенных в воде соединений. Определяется выпариванием 1 л воды с получением сухого остатка. По его величине и составу определяют минерализацию.

В зависимости от нее вода бывает:

• пресной,
• слабосолоноватой,
• солоноватой,
• сульфатной.

По жесткости

Жесткость обуславливается наличием ионов магния и кальция. Различают следующие виды жесткости:

По общей жесткости бывают очень мягкими, мягкими, умеренно жесткими, жесткими.

Классификация по уровню залегания

По уровню залегания различают верховодку, грунтовые и межпластовые (артезианские) воды.

Впоследствии «артезианскими» стали называть все межпластовые воды, находящиеся под избыточным давлением. Они расположены между водонепроницаемыми слоями, что и создает напор.

Как понять, что на участке – верховодка или грунтовые воды?

Верховодкой называются временные скопления атмосферных осадков в верхнем почвенном слое над грунтовыми водами.

Верховодка образуется после дождей или снеготаяния, и накапливается над плохо водопроводящим грунтом – глиной, суглинками, плотными породами. В последующие дни она частью испаряется, частью проникает в нижележащие слои.

Признаки, которые характерны для верховодки:

• малая мощность и небольшая площадь водного слоя;
• наличие на участке глины, суглинков или других пород, плохо пропускающих воду. В легко водопроницаемых породах, таких как песок, верховодка не собирается;
• сильная зависимость от сезонности (летом и зимой верховодка обычно исчезает, весной и осенью появляется);
• зависимость от влажности климата (появляется во влажный период, исчезает в сухой).

Как определить уровень на участке?

Существуют следующие способы определения:

1. Проверка горизонта в ближайших колодцах.
2. Обращение в службу землеустройства, где должны иметься карты ПВ.
3. Бурение шурфов. Бурить нужно в разных местах участка с выниманием грунта. Глубина шурфов должна быть не менее 2-х метров.

Проверять уровень нужно через сутки после бурения в течение нескольких дней. Лучшее время для проверки – весна после схода снега или поздняя осенью, когда минуют дожди. Летом и зимой уровень бывает минимальным.

Изучение растительности на участке. Маркером неглубокого залегания воды может служить ярко-зеленый цвет растительности, а также наличие некоторых растений. В частности, рогоза (его присутствие говорит, что до зеркала около 1 м), полыни (3-5 м), солодки (1,5 м). Обильная роса на растениях также сообщает о близкой к поверхности земли воде.

Наблюдение за насекомыми и животными. Наличие большого количества комаров, слизней, улиток, лягушек говорит о повышенной влажности. Отсутствие муравейников и мышиных нор – довольно красноречивое свидетельство того, что ПВ расположены близко к поверхности.

Как определить уровень можно узнать тут, а о высоком показателе грунтовых вод читайте здесь.

Как повысить или понизить уровень?

Уровень грунтовых вод колеблется в широких пределах – от 2-3 до 30 м. Его высокое положение приводит к заболачиванию почвы, ухудшению условий произрастания культурных растений, быстрому разрушению подземных конструкций строений. С этим борются понижением горизонта грунтовых ПВ.

Понижение

Есть два способа понизить уровень грунтовых вод:

• дренировать участок;
• выкопать водоем.

Классическая схема дренажа предусматривает устраивание дренажной канавы по периметру участка, с уложенными в ней пластмассовыми или асбестоцементными дренажными трубами.

Затем канава заполняется гравием, песком и грунтом. По ней избыток верховодки выводится за пределы участка.

О технологиях укладки труб читайте здесь, а о том какие еще способы понижения грунтовых вод существуют ищите информацию тут.

Повышение

К искусственному повышению грунтовых вод обычно не прибегают. Но если рассмотреть эту возможность чисто гипотетически, то самым эффективным способом поднять их уровень является сооружение водохранилищ.

Например, после строительства Цимлянского водохранилища уровень грунтовых вод на прилегающих к нему территориях поднялся на 5-7 м.

Как защитить постройки?

Наилучшим способом защиты строений при высоком уровне грунтовых вод является гидроизоляция их фундаментов.

Технология классической гидроизоляции практически не изменилась с давних пор. Наружная поверхность фундамента покрывается разогретым битумом.

На него укладываются два слоя промазанного им же рубероида. Сверху наносится еще один слой битума. Под бетонированное дно подвальных помещений также следует уложить 2-3 слоя рубероида на подложку из песка.

Эффективность гидроизоляция возрастает при сочетании ее с дренажом. А именно, по периметру постройки на расстоянии 1,5 м от фундамента устраивается дренажная канава с перфорированными трубами и гравием.

С этой канавой соединяются трубы ливневой канализации. В сторону пониженной части участка выкапывается еще одна канава, один конец которой соединяется с системой дренажа, а другой – с дренажным колодцем, натуральным или искусственным водоемом, или просто пониженным местом, подходящим для водоотвода.

Читайте в нашей статье подробно о проникающей гидроизоляции от грунтовых вод.

Все секреты гидроизоляции фундамента расскажет автор видео-ролика:

Заключение

Изучением происхождения, состава, условий движения и распространения ПВ занимается гидрология. Вода является не только природным веществом, но и полезным ископаемым, которое нуждается в изучении и бережном использовании.

Это тем более важно в наше время, тогда проблема состоит не столько в недостатке воды, сколько в ее все ухудшающемся качестве из-за антропогенного фактора.

Источник