Источники и причины появления грунтовых вод. Как найти грунтовые воды: определение уровня подъема

Приобретая землю под строительство, нужно обязательно обратить внимание на то, на каком уровне расположилась здесь грунтовая вода. Поскольку близкое расположение таких водоносных пластов чревато массой проблем как для будущей постройки, так и для самого хозяина.

Причём определить месторасположение всех коммуникаций на участке гораздо проще, чем выяснить уровень грунтовых вод на глазок. Для этого необходимо делать геодезическую экспертизу. А поэтому не стесняйтесь просить у бывших хозяев земли подобный документ. Иначе придётся потратиться дополнительно.

Важно: высокие грунтовые воды чаще всего пролегают в грунтах, расположенных по принципу спуска или на территориях, которые уже находятся в низине относительно всего посёлка. Близкое расположение водоёма к вашей земле также может свидетельствовать о возможном нахождении пласта с живительной влагой близко к поверхности.

Грунтовые воды - водоносные пласты толщиной от 1 до 10 метров, расположившиеся в недрах грунта. Чаще всего они служат источниками влаги для оборудования колодцев, скважин на участке.

Различают такие грунтовые воды:

• Артезианские пласты . Самый низкий слой водоносной жилы. Как правило, располагается на уровне от 25 метров и ниже от поверхности земли. В основном такая вода залегаем между пластами известняка и безнапорных жил. Артезианские пласты используют для оборудования скважин в частных владениях. Такие жилы не оказывают пагубного влияния на постройки и растительность на участке.
• Безнапорные грунтовые воды . Такой пласт располагается на отметке от 5 до 20 метров от уровня земли. Такие жилы не подвержены изменениям уровня воды в результате сезонных осадков. Динамика такого пласта остается неизменной. За счет безнапорной жилы происходит наполнение близлежащих к вашей территории водоёмов. Стоит знать, что безнапорные воды оказывают очень пагубное влияние на фундамент готового здания и все проложенные под землей коммуникации.
• Верховодка . Эти грунтовые воды являются самыми сложными в плане обустройства территории. Подобный пласт с жидкостью располагается, как правило, на уровне до 3 метров от поверхности грунта. Верховодные жилы очень пагубно влияют на садово-огородные насаждения на участке, и при этом затрагивают фундамент и коммуникации. Хотя все сугубо индивидуально для каждого куска земли.

Образование «вредной» верховодки

Возможно, некоторых интересует вопрос образования верховодного пласта. Стоит сказать, что подобные жилы образуются под воздействием выпадения сезонных осадков. В комплекс образования водоносного пласта также включается уровень промерзания грунта и его последующее пучение. Итак, образование пласта воды выглядит примерно так:

• Грунт имеет свойство замерзать и размерзаться в результате перепадов температур. Там где почва мерзнет и оттаивает, она становится более рыхлой. Через неё просачиваются осадки в виде дождя и снега.
• Затем нижний слой грунта, не подверженный замерзаниям, трамбуется в течение сотен лет, превращаясь в непроницаемый пласт. Это и есть дно водоносной жилы.
• Таким образом, вода скапливается в своеобразной камере, формируя направление своего движения под воздействием своей же силы.
• Позже, в зависимости от сезона, воды сожжет стекать по жилам в сторону водоема или просачиваться вверх почвы к растениям, испаряясь таким образом, через их питание. Именно поэтому летом на переувлажненных участках даже в жару зелень более сочная и насыщенная.

Негативное влияние воды на грунт

Высокий уровень грунтовых вод - это проблема, с которой можно и нужно бороться. Иначе затраты на обслуживание участка вырастут в разы.

Чем вредят близкорасположенные водоносные пласты:

• На суглинистых, песчаных и сланцевых почвах такие жилы способны постоянно размывать грунт, что приведет к проседанию фундамента, а впоследствии и стен дома. Возможно окончательное обрушивание всей конструкции.
• Кроме того, вышеназванные типы грунта под воздействием близрасположенных пластов с водой со временем могут преобразоваться в плывун. А это более сложная проблема, с которой практически невозможно справиться.
• Вся растительность в саду и огороде на купленной территории будет просто гнить, если уровень грунтовых вод будет слишком высоким. В этом случае придется прибегать к специальным ухищрениям вроде подъема грядок путем досыпа грунта. Деревья придётся спасать методом высадки на специальных земляных насыпях.

Важно: определить близкий уровень воды к поверхности земли можно по уже имеющемуся на земле зданию. В этом случае дом будет отличаться осыпавшейся штукатуркой по углам, сложно открывающимися/закрывающимися окнами и дверями, трещинами на стеклах.

Все это свидетельство того, что фундамент и сам дом претерпевают деформацию в результате негативного воздействия влаги на фундамент.

Определяем уровень воды на участке

Первичная оценка участка на уровень грунтовых вод может быть проведена, что говорится, на глаз. Для этого сначала используют дедовские способы и примечают растительность:

• Так, если вы не знаете, как определить уровень грунтовых вод, то обращаем внимание на кустарники и траву на купленной земле. Там где грунтовые воды-верховодка расположены очень близко к поверхности, будут преобладать крапива, хвощ, мать-и-мачеха, осока, наперстянка и пр. То есть все влаголюбивые растения. При этом на первый взгляд территория может казаться не переувлажненной.
• Стоит присмотреться и к деревьям с кустарниками. Если воды расположились на грунте на глубине залегания до 5 метров, то вы увидите камыш, тополь, тростник и прочие подобные растения.
• Если вода залегла на уровне до 3 метров, то частыми растениями здесь будут полынь, солодка и пр.
• Стоит также знать, что вдоль водоносных жил всегда растут береза, верба, клен и ольха. Причём они всегда делают уклон в сторону жилы.
• Дубы всегда располагаются на пересечении жилы с водой.
• А можно определить близкорасположенные грунтовые воды и путем наблюдения за насекомыми. Так, большое скопление комаров и другой летающей «нечисти» присуще тем местам, где расположилась жила. То есть над ней всегда есть клубок насекомых в воздухе.
• Можно просто опросить соседей и полюбопытствовать об уровне воды в их колодцах и скважинах, а также о динамике изменения зеркала воды в связи с сезонами.
• Механическим способом определить уровень грунтовых вод на участке можно методом бурения. Для этого простым садовым шнеком нужно вынуть грунт на величину, равную глубине залегания воды. То есть бурить нужно в нескольких местах и до тех пор, пока не наткнетесь на воду. Исходя из полученных данных, делаем анализ глубины залегания водоносных пластов в грунте. При этом бурение нужно проводить исключительно ранней весной, когда пласт поднимается на максимально высокий уровень.

Важно: и все же лучшим решением для частного владения будет своевременное проведение геодезической экспертизы. Таким образом, удастся защитить постройку от возможных проблем.

Боремся с водой

Известно, что воды в почве требуют действий, направленных на их устранение. Иначе все труды по территории будут напрасными. Бороться с грунтовой водой нужно только способом её отведения. То есть оборудовать хорошую систему дренажа.

• Самым распространенным считается открытый дренаж. Используется в том случае, если грунтовые воды мешают насаждениям. Для этого в саду нужно выкопать специальные канавы для дренажа. Их глубина должна быть не менее 40 см, при этом они все должны смотреть в сторону уклона участка. На огороде между культурами роют канавки глубиной не более 10-15 см. Эта система отлично справится с отводом воды с огорода, но не является совершенной. Минус системы в том, что уход за садом и огородом усложнен, а конструкция дренажной системы может быть нарушена в результате ветров, домашних животных и пр.
• Можно использовать просто способ водопонижения на грунте. Для этого необходимо вырыть котлован, через дно которого будет уходить вода. То есть, уровень грунтовых вод будет снижаться за счет снижения уровня дна котлована. Но такой способ не подходит, если частицы грунта вымываются с водой. Узнать это можно также через бурение или проведение геодезического анализа почвы.
• Закрытая система дренирования. Используется в том случае, если уровень грунтовых вод мешает надежной и долговечной эксплуатации здания. Такая система отвода воды с территории скрыта от посторонних глаз, но при этом имеет существенный минус - быстрое заиливание. В такой системе главными составляющими являются траншеи по всему периметру участка, и уложенные в них гофрированные трубы с перфорацией. Вода будет попадать в рукава, и уходить по трубам в намеченное место.
• Можно использовать и более сложную установку для отведения воды с грунта. Здесь будут использоваться игло-фильтровая система и мощные насосы. Последний будет откачивать воду, и направлять её в систему отведения.

• Считается, что нет непригодных для застройки участков. Поэтому если бороться с водой вы не можете по ряду причин, то есть смысл изменить проект дома с тем, чтобы он был более устойчив на переувлажненном грунте. В качестве альтернативы можно использовать фундамент на сваях или фундамент-плиту.
• Если все же решите проводить геодезический анализ, будьте готовы к большим затратам. Стоимость выполнения таких работ будет в пределах 500 у.е. за надел земли. Сумма может варьироваться в обе стороны в зависимости от типа грунта и сложности рельефа.
• Если принято решение обустраивать открытую систему дренажа, то все работы нужно проводить весной. В это время вода залегает выше всего, и её отведение будет более эффективным. При этом стоит знать, что копать траншеи нужно с низшей точки территории по направлению к высшей.
• Для большего удобства монтажа дренажной системы в продаже можно найти трубы, одна сторона которых выполнена в виде решётки. Это избавит от дополнительных работ.

Важно: все дренажные системы даже на кажущемся идеально ровном куске земли необходимо делать с учетом уклона в сторону отвода воды. Узнать направление уклона можно простой оценкой рельефа либо с применением геологической оценки территории.

Определение глубины залегания грунтовых вод необходимо, если требуется найти правильное место под колодец на участке. Для питья и хозяйственных нужд годятся именно грунтовые воды. Эти воды более доступны для добычи, так как располагаются в начальном водоносном горизонте от верхней границы земли. Глубина залегания воды очень важна, поскольку от нее зависит количественный параметр поступления вод и степень пропитывания влагой почвенного слоя. Как определить глубину залегания грунтовых вод — тема предстоящего разговора. Укажем на прямые и косвенные улики высокого поднятия воды, опишем процесс работы. Сначала выясним, какими грунтовые воды бывают и как характеризуются.

Классификация

Прежде чем определить глубину залегания воды, неплохо узнать, на какие разновидности делится вся вода, находящаяся под землей. То есть нужно знать отличительные особенности каждого вида вод.

Все воды под землей делят на 3 основные категории: грунтовые, межпластовые и верховодку. Самой поверхностной из них является верховодка. Их образование обязано фильтрации осадочной влаги (от снега и дождя), талых вод через почвенный слой. Чаще всего их расположение отмечается на 1-2 метровой глубине от границы земли. Со стороны санитарно-эпидемиологических требований их пригодность для питья крайне низка. Чтобы их использовать, требуется специальная водоподготовка. Поэтому их и не используют. Величина их объема невелика и чаще равняется количеству выпавших осадков.

Они имеют надежную защиту от загрязнения. Своему образованию эти воды обязаны фильтрации вод с поверхности и в какой-то мере — вод из природных источников (реки, пруды, озера) над поверхностью земли. Они залегают без напора. И водопроницаемые супеси и суглинки ими пропитываются. Такой вид воды безопасен и по своим органолептическим параметрам весьма благонадежен.

Наиболее глубокорасположенный слой (третий) — межпластовый напорный (бывает и безнапорным) водяной слой. Такие виды вод еще имеют другое название — артезианские. Они наиболее чисты и безопасны сточки зрения эпидемиологии и радиации. Поэтому они и ценятся настолько высоко. В тех местах, где под напором их пробивает на земную поверхность, расположены ключевые источники. Такие воды с каждой стороны окружают водонепроницаемые пласты.

Вернуться к оглавлению

Определение нахождения

В хозяйственных целях более всего востребованной считается грунтовая вода. На одном месте в природных условия она существует довольно продолжительно. Где просачивается наружу, появляются родники. Объем и уровень ее поднятия понять достаточно просто.

Но сразу оговоримся, что и первое, и второе зависимы от нескольких факторов (например, от атмосферных изменений и сезонности).

К примеру, их температура и уровень поднятия не являются неизменной величиной, а на протяжении времени меняются. Известно, что выше они поднимаются в дождь, а в сухую погоду опускаются ниже. Уровень меняется очень часто и в разные сезоны года.

Наибольший подъем отмечается в весенний период, зимой уровень понижается. В расчет берется и глубина промерзания почвы. Данные особенности актуальны в строительстве и в садово-огородном деле.

Например, для садоводов будет важен факт близости залегания вод к поверхности, так как на таком участке плодовые кустарники и деревья не высаживают. Для такого случая проверка уровня подземных вод делается так: выкапывают яму глубиной полтора метра и ждут. Если в углублении собирается вода, то растительность сажать нельзя в этом месте. В противном случае их корневая система будет загублена и деревья погибнут. Строительство дома тоже предусматривает более глубокое нахождение подземных вод.

Зоной аэрации именуют промежуток между поверхностью и зеркалом вод под землей. Данное расстояние зависит от рельефа территории, условий климата, типа горных пород.

Лекция № 7

Подземные воды образуются путем просачивания воды, выпадающей в виде осадков (инфильтрационные), иногда подземные воды образуются из воды, содержащейся в магме (ювенильные), седиментационные, подземные воды захваченные с поверхности образующимися горными породами и возрожденные (образовались при метаморфизме минералов и горных пород. Подземные воды классифицируются по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные и по условиям залегания – верховодка, грунтовые и межпластовые.

Верховодкой называют временные скопления вод в самых верхних слоях земной коры над локальными водоупорами или полуводоупорами (линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород). В период снеготаяния и обильных дождей при инфильтрации вода временно задерживается и образует водоносный горизонт. Верховодка представляет для городских территорий значительную опасность. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и т.д.), она может вызвать их подтопление. В последнее время в результате значительных утечек воды (водопровод) отмечено появление горизонтов верховодок на территориях промышленных объектов и жилых районов.

Грунтовыми водами называют подземные воды, залегающие на первом от поверхности водоупоре. Грунтовые воды имеют свободную поверхность называемую зеркалом. Питание грунтовых вод происходит за счет атмосферных осадков и поступления воды из поверхностных водоемов и рек. Грунтовая вода открыта для проникновения в нее поверхностных вод, что приводит к изменению ее состава и загрязнению вредными примесями. Грунтовые воды находятся в движении и образуют потоки, что не редко приводит к суффозии.

Межпластовыми водами называют подземные воды, залегающие между двумя водоупорами. По условиям залегания эти воды могут быть безнапорными и напорными, то есть артезианскими.

С течением времени происходят изменения положения уровня и характера поверхности грунтовых вод, их температуры и химического состава. Совокупность этих изменений носит название режима грунтовых вод. Его изучение является важнейшей задачей, так как количественное и качественное изменение грунтовых вод существенно сказываются на условиях строительства и эксплуатации сооружений и должно сказываться на проектировании. Причинами колебаний уровня грунтовых вод являются:

1 метеорологические факторы (атмосферные осадки);

2 гидрологические условия (влияние рек и водохранилищ);

3 колебание земной коры;

4 строительная деятельность человека (утечки из водопроводных и канализационных систем, уменьшение испарения воды вследствие застройки, различные откачки из колодцев и скважин).

Для наблюдения за уровнем грунтовых вод используют буровые скважины, выполненные в необходимых местах одиночно или расположенные в определенном порядке.

В каждой скважине определяют глубину появления воды относительно поверхности земли, которая затем пересчитывается на абсолютной отметке. Для определения глубины залегания уровня используют:

1 мерную рейку (при небольших глубинах);

2 мерные тросы, на концах которых подвешены поплавки, хлопушки, свистки);

3 уровнеизмерители с электрическими цепями;

4 поплавковые измерители.

– это гравитационные подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта, располагающегося на региональном водоупоре.

Образуются главным образом за счет инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков и вод рек, озер, водохранилищ, оросительных каналов. В районах речных долин запасы грунтовых вод пополняются восходящими водами более глубоких горизонтов (например, водами артезианских бассейнов), а также за счет конденсации водяных паров.

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.

Зональность грунтовых вод

Различия условий формирования грунтовых вод обусловливают зональность их географического распределения, которая тесно связана с зональностью климата, почвенного и растительного покрова. В лесных, лесостепных и степных районах распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовыt вод; в пределах сухих степей, полупустынь и пустынь на равнинах преобладают соленые грунтовые воды, среди которых пресные воды встречаются лишь на отдельных участках. Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).

Применение грунтовых вод

Грунтовые воды в силу относительно слабой защищенности от загрязнения имеют ограниченное применение как источники водообеспечения промышленных предприятий и городов. Однако для водоснабжения поселков и населенных пунктов в сельской местности их роль достаточно велика. По величине антропогенного воздействия на грунтовые воды различают естественный, слабонарушенный, нарушенный, сильнонарушенный и искусственный режимы грунтовых вод. Искусственный режим формируется преимущественно под влиянием техногенных факторов (интенсивная эксплуатация грунтовых вод, орошение земель в аридной зоне). Естественные многолетние изменения режима грунтовых вод во многих случаях могут быть причиной активизации оползневой деятельности, карстово-суффозионных процессов, регионального подтопления территории, угнетения наземных экосистем и др.

Для изучения закономерностей и механизмов формирования и прогноза режима грунтовых вод в России организована государственная и ведомственная службы его изучения и прогноза (гидрогеологический мониторинг). Разработана нормативно-методическая база ведения мониторинга и методы сезонных и долгосрочных прогнозов.

Источники: Общая гидрогеология. Климентов П.П. -М., 1980; Изучение, прогноз и картирование режима грунтовых вод. Семенов С. -М., 1980; Гидрогеология. Саваренский Ф.П. -М., 1935.

Классификация подземных вод по происхождению

1) Инфильтрационные – образуются за счет просачивания атмосферных осадков (как правило, пресные и холодные)

2) Конденсационные – образуются за счет конденсации атмосферной влаги на рыхлых грубообломочных отложениях, этот процесс возможен вблизи крупных водоемов (как правило, ультрапресные и холодные)

3) Седиментационные – образуются в результате диагенеза морских осадков (как правило, холодные и рассолы)

4) Ювенильные или магматические - поступают в земную кору из магмы (как правило, горячие и термальные)

Физическое состояние подземной воды

1. Парообразная (передвигается в пустотах горных пород от мест с большей упругостью пара к местам с меньшей упругостью пара).

2. Твердая (лед) – встречается в местах распространения вечной мерзлоты

3.1. Прочносвязанная

а) Кристаллизационная – входит в состав кристаллической решетки в виде молекул H 2 O. Пример (СaSO 4 2H 2 O). При нагревании выше 107 0 С она освобождается.

б) Конституционная – входящие в состав минералов ионы Н + и ОН - . Выделение воды возможно при полном разрушении минералов.

в) Гигроскопическая – одномолекулярная пленка на поверхности частиц, адсорбируется из воздуха (плотность 1.5 г/см 3 , температура замерзания (-78 0 С))

Вся прочносвязанная вода не доступна растениям и неподвижна.. ОНящие в состав минералов ионы Нвиде молекул большей упрогостью пара к местам с меньшей упругостью парарупных водоемов

3.2. Рыхлосвязанная

а) Пленочная удерживается молекулярными силами, образует пленку поверх гигроскопической. Движение происходит от мест с толстой пленкой к местам с тонкой пленкой. Эта влага малоподвижна и труднодоступна для растений

б) Капиллярная - среднедоступная влага для растений, удерживается капиллярными силами

3.3. Гравитационная – перемещается под действием силы тяжести в крупнопористых породах.

а) Почвенные воды

б) Верховодка - временные водоносные горизонты, образуются в зоне аэрации на линзах водонепроницаемых горных пород. Они используются для сельского водоснабжения, ненадежны и часто загрязнены

в) Грунтовые воды – первый региональный водоносный горизонт на первом водоупорном горизонте со свободной верхней открытой поверхности. Уровень грунтовых вод (УГВ) – это уровень, на котором устанавливается вода в скважинах и колодцах. УГВ меняется по годам и сезонам и зависит от количества атмосферных осадков. Расстояние от поверхности до УГВ называется зона аэрации. Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка - в реки. Грунтовые воды – источник сельского водоснабжения.

г) Межпластовые ненапорные воды – залегают между двумя водоупорными горизонтами, не заполняя при этом полностью всей мощности горизонта.

д) Артезианские напорные воды - подземные воды, обладающие гидростатическим напором – при вскрытии водоносного горизонта вода поднимается выше кровли водоносного пласта. Линию, соединяющую отметки установившегося напорного уровня называют пьезометрическим уровнем. Пресные воды используются для центрального водоснабжения и орошения.

Классификация подземных вод по температурному режиму

1) Холодные (до 20 0 С)

2) Теплые (20-42 0 С)

3) Горячие или термальные (более 42 0 С)

Классификация подземных вод по минерализации

1) пресные (до 1г/л)

2) солоноватые (1-10г/л)

3) соленые (10-50г/л)

4) рассолы (более 50г/л)