Для чего нужна подземная вода

Сферы использования подземных вод

Подземные воды – воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в любом агрегатном состоянии. Относятся к возобновляемым полезным ископаемым.

Их общее количество оценивается в 60 млн км3. Применяются в различных сферах деятельности человека, в быту, для питья.

Где могут применяться?

Подземные воды составляют 30% от общих запасов воды на планете.

Их преимуществами является лучшая защищенность от загрязнения, чем у источников на поверхности планеты и они мало подвержены сезонным колебаниям.

В мировом масштабе их эксплуатация покрывает приблизительно 50% потребности в питьевой воде, 20% – в орошении и 40% нужд промышленности.

Сферы использования:

• для питья;
• промышленность;
• орошение;
• строительство;
• сырье для химической и пищевой промышленности;
• отопление и в качестве альтернативного возобновляемого источника энергии;
• лакокрасочное производство;
• медицинские цели – лечение с использованием минеральных вод.

Как человек использует?

Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.

В пищевой промышленности

По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.

Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.

В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.

В пищевой промышленности они применяется следующим образом:

• в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
• ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
• для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
• в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.

Для питья

Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.

Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.

В сельском хозяйстве

Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.

Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.

В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.

Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.

В медицине

В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.

Сферы использования:

• обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
• приготовление пищи и питьевые нужды;
• дезинфекция;
• изготовление лекарственных препаратов;
• получение дистиллята для обработки инструмента;
• лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.

В промышленности

В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.

В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.

В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.

Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.

Какой процент использования в России?

Процент использования подземных вод зависит от их разновидности и степени минерализации. Водоотбор из разведанных месторождений составляет 15,6% их общего запаса в России. Доля альтернативных источников в системе водоснабжения мегаполисов, крупных городов должна составлять не менее 30%.

Применение в России:

• питьевые и хозяйственные нужды – 15,97% от общего объема добычи;
• экономика, социальная сфера – 6,47%;
• потери воды – 1,2%;
• сброс воды при добыче полезных ископаемых – 4,3%.

В последние 20 лет количество подземных вод, использующихся для промышленных нужд, снижается в среднем на 0,60 млн м 3 /сутки. Но общий показатель их добычи не изменился.

То есть происходит увеличение потребления для питья и орошения, но снижение их использования в производстве. Это связано с более экономным и рациональным применением полезных ископаемых.

Заключение

Подземные воды – это собирательное название всех водоносных горизонтов.

Они различаются по минерализации, глубине залегания, наличию примесей органического и неорганического происхождения. Они применяются для питья, в лечебных и рекреационных целях.

Это стратегический вид ресурсов — единственный надежный источник питьевого водоснабжения населения на период техногенных и природных катастроф.

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