Подземные воды. урок 24

Физически связанная вода

Такая вода присуща преимущественно глинистым породам. Образование физически связанной воды обусловливается наличием у мелкодисперсных глинистых минералов, входящих в состав глинистых пород, поверхностной энергии. Наибольшее количество прочносвязанной воды называется максимальной гигроскопической влагоемкостью; в песчаных грунтах она не превышает 2%, а в глинистых достигает 20%.

Рыхлосвязанная вода образует периферическую часть водной пленки и называется пленочной. Она существует в породе при влагоемкости больше максимальной гигроскопической и перемещается от частиц с толстой пленкой к частицам с тонкой пленкой под действием молекулярных сил.

Рыхлосвязанная вода вместе с прочносвязанной, по А. Ф. Лебедеву, образует молекулярную воду. Максимальное количество молекулярной воды, удерживаемое данной породой в данных условиях, А. Ф. Лебедев назвал максимальной молекулярной влагоемкостью. Эта влагоемкость у глинистых пород примерно соответствует влажности нижнего предела пластичности.

Наличие в глинистой породе рыхлосвязанной воды придает ей ряд важных свойств: липкость, пластичность, набухание, усадку. Прочность и сжимаемость таких пород изменяются в зависимости от количества рыхлосвязанной воды: с увеличением ее содержания прочность пород уменьшается, а сжимаемость увеличивается.

Популярные способы поиска воды на участке

При желании поиск воды под скважину можно осуществить несколькими способами. Самые распространенные из них:

Использование глиняной посуды

Старинный метод определения присутствия воды предполагал использование глиняного горшка. Его сушили на солнце, затем переворачивали и устанавливали на землю над местом предполагаемого залегания водной жилы. Через некоторое время посуда запотевала изнутри, если под ней действительно располагалась вода. Сегодня этот способ несколько усовершенствован.

Нужно взять литр или два силикагеля, который является отличным влагопоглотителем. Его тщательно просушивают в духовке и насыпают в глиняный горшок. После чего посуду с гелем взвешивают на точных весах, лучше аптекарских. Затем заворачивают в ткань и закапывают на глубину примерно полметра в месте, где предполагается бурить скважину. Оставляют там на сутки, затем выкапывают и снова тщательно взвешивают.

Ни один и ни два водоносных пласта уже были найдены с помощью силикагеля

Чем больше влаги впиталось в гель, тем ближе вода. Можно на начальном этапе закопать несколько горшков и выбрать место с наиболее интенсивной отдачей воды. Вместо силикагеля может быть использован обычный кирпич, который так же просушивается и взвешивается.

Наблюдения — где растут растения?

Некоторые растения являются отличными индикаторами, указывающими на подземный водоем.

Растения подскажут, есть ли на участке вода

Например, береза, растущая над водотоком, будет небольшой высоты с узловатым, искривленным стволом. Ветви дерева, расположенные над ним, будут образовывать так называемые «ведьмины метелки». Близко расположенную к поверхности воду покажут заросли мокрицы, невысокого травянистого растения. Гравилат речной прямо указывает на расположенный под ним водоток. А вот сосна, с ее длинным стержневым корнем, говорит об обратном – на этом месте вода располагается достаточно глубоко.

Определение по перепаду высот

Этот метод можно использовать только в том случае, если неподалеку находится любой водоем или колодец. Понадобится обычный барометр-анероид, при помощи которого будет замеряться давление. Исходя из того, что на каждые 13 м перепада высот давление упадет примерно на 1 мм ртутного столба, можно попытаться определить глубину залегания подземных вод. Для этого нужно измерить давление в месте предполагаемой скважины и на берегу водоема. Перепад давления величиной, около половины мм рт. ст. свидетельствует, что глубина залегания водоносного пласта – 6 или 7 метров.

Наблюдения за природными явлениями

Почва, насыщенная подземной влагой, обязательно будет испарять ее

Ранним утром или вечером в конце очень жаркого летнего дня стоит обратить внимание на участок, где предполагается обустраивать скважину

Если над ним образовывается туман – вода там есть. Лучше всего если туман поднимается столбом или клубится, значит, влаги много и она достаточно близко. Так же следует знать, что водоупорные слои обычно повторяют рельеф местности. Таким образом, в котловинах и естественных впадинах, окруженных возвышенностями, вода обязательно будет. А вот на склонах и равнинах ее может и не быть.

От чего зависит количество?

Не все воды, что расположены под землей, являются грунтовыми. К ним относятся только те, что не высыхают и текут постоянным потоком.

Однако их объём и полноводность зависят от нескольких факторов:

• Осадки – чем больше дождя и снега, тем полноводнее поток. Мелкий и долгий грибной дождь запасает больше влаги, нежели мимолетный ливень.
• Местность – течение зависит от наклона поверхности, поэтому по склонам атмосферные осадки стекают в реки и озера.

  Равнины и впадины накапливают больше воды, так как она здесь задерживается и впитывается в землю.

• Растительный покров – в лесах грунтовые воды более полноводны, так как корни деревьев и кустарников задерживают влагу, способствуют её проникновению в нижние слои.

Залегание межпластовых источников чистой воды

Глубина залегания водоносного источника напорного или безнапорного может находиться на уровне десяти метров или глубже. Напорные воды образуются в прогибах коры или в пластах залегания горных пород, они наполняют скважины под давлением, иногда бьют фонтаном. Безнапорные слои более чистые и имеющие качественный химический состав найти тяжело, но именно безнапорные воды идеально подходят в качестве воды для хозяйственных целей.

Напорные воды, доступные для подачи в скважины, называют артезианские, они имеют постоянный химический и минеральный состав. Защищенные плотными слоями сверху и снизу артезианские источники, являющиеся полезными ископаемыми, не загрязнены бактериями и микробами, поэтому воду можно употреблять без предварительной очистки. Выявленные в межгрунтовых водах вредные примеси и микроорганизмы говорят о факте загрязнения грунтовыми водами.
Прорывая слои грунта артезианская вода, может вытекать на поверхность, образуя источники питьевой воды, без примесей и совершенно чистые в гигиеническом плане.

Межпластовые напорные воды в большом объеме имеют название артезианские бассейны. Вода из них используется для технических и бытовых целей.

Строение артезианского бассейна:

• Область поступления воды.
• Напорная часть.
• Сток.

Чем грунтовые воды отличаются от межпластовых

Земля накапливает и удерживает в пустотах и расщелинах подземные воды, пополняющие пресные водоемы, их накопления являются жизненно необходимыми для снабжения водой городов и сел.

Основные ресурсы пополнения подземных пресных бассейнов :

• Талые воды.
• Осадки.
• Реки.

Подземные бассейны рассматривают, как грунтовые и межпластовые.Места формирования пластов грунтовых вод:

• Области ледниковых шельфов.
• Междуречные массивы.
• Речные долины.
• Котловины и впадины в горах.
• Песчано-галечные слои рек, протекающих в горах.

Чем отличаются грунтовые источники от межпластовых

Поверхность земли составляют водоустойчивые и водопроницаемые осадочные породы, чередующиеся между собой и залегающие неравномерно, изгибами, горизонтально или вертикально.

Вода, просачивающаяся через водопроницаемую породу, например, песок, стекает на слой глины и скапливается там, образуя слой грунтовых вод, не закрытый сверху водонепроницаемой осадочной породой.

Медленнотекущие, просачивающиеся сквозь поры грунтовые воды образуют родники и пополняют колодцы.

Межпластовые слои воды накапливаются по-другому, медленно и долго, так как проникают в водонепроницаемые слои в местах, где плотный грунт выходит на поверхность. Чтобы добыть воду, залегающую в непроницаемых слоях, бурят скважины, через которые вода вытекает под напором. Межпластовые источники влаги залегают глубже, чем грунтовые и меньше подвержены загрязнению.

Межпластовые водоносные слои более постоянны и менее подвержены изменениям, чем грунтовые, они являются ценным источником питьевой артезианской воды, в особенности там, где они выбиваются на поверхность, образуя природные родники, вода из которых считается целебной.

Уровни грунтовых вод

Скапливающаяся возле водоемов, под поверхностью земли, масса грунтовых вод образует так называемое зеркало или уровень. В дождливых горных районах с большим количеством осадков грунтовые воды близки к поверхности, в засушливых регионах, с малым количеством осадков и сильными испарениями, водоносные слои достаточно глубоко.

Ценным источником воды являются линзы, залегающие в слоях аэрации, выше основного водоносного слоя. Их основной недостаток – они легко загрязняются и требуют очистки.

Линзы скапливаются на песке или гравии, если при раскопке колодца нарушить этот слой, вся линза стечет вниз, и источник станет недоступным. Определение уровня грунтовых вод производят весной, замеряя его в пробных скважинах или колодцах.

Залегание межпластовых источников чистой воды

Глубина залегания водоносного источника напорного или безнапорного может находиться на уровне десяти метров или глубже.

Напорные воды образуются в прогибах коры или в пластах залегания горных пород, они наполняют скважины под давлением, иногда бьют фонтаном.

Безнапорные слои более чистые и имеющие качественный химический состав найти тяжело, но именно безнапорные воды идеально подходят в качестве воды для хозяйственных целей.

Напорные воды, доступные для подачи в скважины, называют артезианские, они имеют постоянный химический и минеральный состав.

Защищенные плотными слоями сверху и снизу артезианские источники, являющиеся полезными ископаемыми, не загрязнены бактериями и микробами, поэтому воду можно употреблять без предварительной очистки.

Выявленные в межгрунтовых водах вредные примеси и микроорганизмы говорят о факте загрязнения грунтовыми водами.

Прорывая слои грунта артезианская вода, может вытекать на поверхность, образуя источники питьевой воды, без примесей и совершенно чистые в гигиеническом плане.

Межпластовые напорные воды в большом объеме имеют название артезианские бассейны. Вода из них используется для технических и бытовых целей.

Строение артезианского бассейна:

• Область поступления воды.
• Напорная часть.
• Сток.

Различия межпластовых и грунтовых вод

Исходя из характеристик подземных водоносных слоев, получаем ответ на вопрос: в чем отличие межпластовых и грунтовых вод.

Основная разница между межпластовыми водами и грунтовыми:

1. Глубина залегания.
2. Устойчивость минерального состава.
3. Чистота.
4. Пригодность для питья и приготовления пищи.
5. Низкая температура.
6. Скорость перемещения.
7. Неизменный уровень.
8. Минерализация.

Отличие важное для жизнедеятельности человечества: межпластовые воды являются ценным источником минерализованной, питьевой воды, не требующей дополнительной очистки

Водоносный слой

Качество воды сильно зависит от водоносных жил различных по глубине. Поэтому от правильного выбора места будущего источника воды зависит срок службы колодца или скважины и качество питьевой воды. Подземные воды делятся на верховодку, грунтовые и межпластовые воды.

Верховки используют в качестве дополнительного источника воды для полива огорода. Но даже такое использование не всегда оправдано, так при перенасыщенности химическими препаратами, может наблюдаться обратный эффект – огород не даст ожидаемого урожая.

Грунтовые воды

Основным источником воды, которым может воспользоваться человек, являются грунтовые воды, залегающие на глубине до 10 м. Глубина нахождения грунтовых вод зависит во многом от рельефа. Поэтому в одном и том же районе могут быть разные уровни залегания.

Отсюда ответ на вопрос: Почему в 100 м от меня у соседа 5 колец, а мне надо делать 7. Грунтовые воды считаются постоянным водоносным слоем, но сильно зависят от регулярности осадков. И в засушливую погоду вода может “уйти”. Воду из такого слоя необходимо подвергать дополнительной очистке для последующего использования ее в качестве питьевой.

Чтобы понять, почему так происходит, необходимо проследить за процессом очистки воды.

Так, при выпадении осадков, влага просачивается через водопроницаемую породу, почти не встречая сопротивления на своем пути, поэтому степень ее очистки весьма незначительна.

Так образуется слой, который называется «Грунтовые воды».

Поскольку слои залегают неравномерно, и в некоторых местах их перепад весьма существенен, то могут появиться родники. Чем выше расположен родник, тем выше вероятность того, что наружу пробились грунтовые воды.

• Проведём монтаж электрооборудования и систем автоматизации скважин и колодцев
• Установим все трубопроводы и подачу воды в дом
• Сделаем расчёт системы водоочистки, установим и настроим.
• Проведём бесплатные консультации по выбору насосов, систем очистки и смягчения воды 

Смотрите цены на колодцы

Совет эксперта: В некоторых местностях вода из этого слоя настолько загрязнена, что качественная очистка в домашних условиях просто невозможна. Поэтому, только проверка воды в лаборатории поможет выяснить загрязненность водоносного слоя, и, при необходимости, подобрать оптимальный вариант фильтрующей системы.

Более чистая вода находится в межпластовом слое, глубина залегания которого от 10 до 100 м.

Особенность слоя в том, что отсюда мы получаем воду готовую для питья без дополнительной очистки, т.к. слой защищен с двух сторон водоупорными слоями. Межпластовые воды накапливаются медленно, так как расположены на большей глубине, и поэтому очищаются более эффективно.

Этому способствует не только большой слой, но и высокая плотность грунта. Водоупорный слой не только надежно отделяет межпластовые воды от грунтовых, но и через него часть влаги все же просачивается, при этом эффективно очищаясь. Основная масса воды попадает в межпластовое пространство в тех местах, где пласт выходит на поверхность.

Чем дальше от этого места выполняется забор воды, тем она чище.

Источником расположенных в низинах родников чаще всего являются межпластовые воды.Нередко межпластовые воды насыщаются минералами, которые принесут пользу человеку только при умеренном их потреблении в организм. Насыщенную минералами воду нельзя постоянно пить, и готовить из нее пищу.

Сравнительный анализ межпластовых и грунтовых вод

Благодаря сравнительной таблице можно более четко увидеть разницу между грунтовой и межпластовой водой.

Фактор	Грунтовые воды	Межпластовые воды
Глубина залегания	Менее 10 м	От 10 до 100 м
Использование	В качестве технической воды	В качестве питьевой воды
Уровень воды	Зависит от осадков	Не зависит от осадков, за исключением тех случаев, когда нет верхнего водоупорного слоя
Может ли выходить под напором	Нет	Да

Если вы хотите установить скважину в Солнечногорском районе или колодец в Солнечногорске, то необходимо искать межпластовые воды.

Наша компания обладает внушительным опытом обустройства колодцев и скважин, который был накоплен в ходе более чем 15-ти летней практической деятельности.

Уточнить интересующие вас вопросы и договорится о сотрудничестве можно позвонив по телефону +8 (499) 755-64-44.

Химический состав подземных вод

Подземные воды представляют собой природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов, а также микроорганизмы. Сумма растворенных в воде веществ, исключая газы, определяет её минерализацию (выражаемую в г/л или мг/л).

По степени минерализации подземные воды подразделяют (по классификации В. И. Вернадского) на следующие группы:

• пресные — воды с минерализацией до 1 г/л,
• солоноватые — от 1 до 10 г/л,
• солёные — от 10 до 50 г/л,
• подземные рассолы — более 50 г/л (в ряде классификаций принято значение 36 г/л, соответствующее средней солёности вод Мирового океана).

В основу классификации подземных вод по химическому составу положено соотношение наиболее распространенных в и их составе анионов (HCO-, SO₄2-, Cl-) и катионов (Ca2+, Mg2+, Na+). При описании химических типов вод сначала указывается анионный состав, при этом анионы указываются в порядке убывания; затем в аналогичном порядке приводится состав катионов.

Минерализация и химический состав подземных вод зависит от сочетания ряда факторов: происхождения вод, взаимодействия подземных вод с вмещающими породами, условий водообмена. Рассмотрим влияние этих факторов.

Происхождение вод. Инфильтрационные воды, образующиеся за счет поступления с поверхности, обычно имеют низкую минерализацию, по составу преимущественно гидрокарбонатные кальциевые и магниевые, обогащённые кислородом. Конденсационные воды пресные. Седиментационные воды, образованные за счёт захоронения древних вод морского происхождения, обычно наследуют особенности состава последних – они хлоридные натриевые или хлоридные кальциево-натриевые; захороненные воды ледниковых отложений ультрапресные. Состав эндогенных вод (и вод, развитых в зоне влияния потоков эндогенных флюидов) обладает большим разнообразием. Содержащиеся в их составе летучие компоненты (CO₂, HCl, H₂S и др.) придают им высокую агрессивность, способствующую выщелачиванию вмещающих пород и формированию сложного химического состава вод (например, известная группа Кавказских минеральных вод — «Ессентуки», «Новотерская» и др., связанных с областью внедрения неогеновых магматических пород).

Взаимодействие с вмещающими породами. Воды, фильтруясь через толщи пород, растворяют их, обогащаясь рядом элементов. Так при растворении соленосных толщ сложенных галитом (NaCl) воды приобретают хлоридный натриевый состав; при фильтрации через известняки — гидрокарбонатный кальциевый и т.д.

Условия водообмена определяют интенсивность участия подземных вод в гидрологическом цикле. В зоне интенсивного водообмена, где интенсивно протекают процессы круговорота вод («разбавление» вновь поступающими пресными инфильтрационными водами, разгрузка водоносных горизонтов родниками, относительно недолгое время взаимодействия с вмещающими породами) воды чаще гидрокарбонатные, богатые кислородом и азотом (газами воздушного происхождения), с низкой минерализацией. Зоне замедленного водообмена свойственны солоноватые воды многокомпонентного состава. Зона весьма замедленного водообмена, соответствующая нижней части артезианских бассейнов, представлена преимущественно солёными водами и рассолами (с минерализацией до 600 г/л), содержащим углеводородные газы и сероводород. В бассейнах Восточно-Европейской платформы мощность зоны пресных подземных вод варьирует от 25 до 350 м, солёных вод — от 50 до 600 м, рассолов — от 400 до 3000 м. 

Межпластовые и грунтовые воды

И те, и другие относятся к подземным водам, но вот межпластовые залегают глубже и отделены от поверхности водонепроницаемым слоем земной коры. Вода, которая выпадает на поверхность в виде снега или дождя, проникает сквозь верхние слои земли и, просачиваясь сквозь песок или глину, очищается, а потом пополняет собой родники и колодцы. Это и есть грунтовые воды. Места, где они скапливаются:

• Речные долины.
• Галечно-песчаные слои рек.
• Котловины и впадины.
• Междуречные массивы.

В отношении же межпластовых вод можно сказать, что у них очистка происходит более глубокая, т. к. им необходимо просочиться через плотный грунт. Процесс это долгий, поэтому при их скоплении такие воды часто находятся под давлением, соответственно, если проделать к ним скважину, вода может выходить наружу под напором.

Так образуются ключи и родники. Они считаются наиболее чистыми, т. к. до этих вод через труднодоступный слой вредные вещества почти не доходят.

В какой форме бывает вода под землёй?

Вода в недрах земной коры бывает:

• парообразной — находится в воздухе, заполняющем трещины горных пород;
• гигроскопической — образуется при адсорбции молекул водяного пара поверхностью минеральных частиц горных пород. Гигроскопическая вода образует тонкую плёнку на поверхности горных пород и удерживается молекулярными и электрическими силами;
• плёночной — образует более толстую плёнку поверх гигроскопической воды и вокруг частиц горных пород. Она может перемещаться от большей концентрации воды к меньшей, от частицы к частице, пока плёнка на них не станет одинаковой толщины;
• капиллярной — заполняет тонкие трещины и поры, удерживаясь при помощи силы поверхностного натяжения. Капиллярная вода поднимается вверх над поверхностью грунтовых вод, её используют растения для почвенного питания;
• свободной (капельножидкая) гравитационной. Свободно передвигается по пустотам, трещинам и порам под влиянием силы тяжести. Она делится на воду, полностью заполняющую поры и трещины в горных породах, образующую горизонт подземных вод и воду, просачивающуюся сверху вниз в зоне аэрации — в зоне, расположенной выше грунтовых вод, где в горных породах находится воздух;
• твёрдой (в виде льда). Образуется при отрицательных температурах горных пород. Лёд может находиться в литосфере в виде отдельных кристаллов, в виде плёнки или прослоек. Особенно много льда в областях распространения “многолетней мерзлоты“ — на Аляске и в северной части Сибири;
• кристаллизационной — является частью кристаллических решёток горных пород.

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.

Например, подземные источники в Мюнхене покрывают 100% потребности города в питьевой воде. В прочих мегаполисах этот показатель варьируется от 11 до 48%.

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 штате Калифорния 85% воды, получаемой из подземных горизонтов, уходит на полив 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.

Подземные воды как полезные ископаемые

Подземные воды являются полезным ископаемым. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации. Участки водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора подземных вод, отвечающих установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называются месторождениями подземных вод.

По характеру использования подземные воды подразделяются на хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные воды и термальные воды. К водам хозяйственно-питьевого типа, используемым для водоснабжения, относят пресные воды, отвечающие кондициям (с определёнными вкусовыми качествами, не содержащие вредных для здоровья человека веществ и микроорганизмов). Промышленные воды с повышенным содержанием отдельных химических элементов (I, Br, В и др.) представляют интерес в качестве источника этих элементов, а также используются в некоторых областях промышленности.

Особую группу составляют минеральные воды. Эти воды обладают повышенным содержанием биологически активных минеральных (реже органических) компонентов или специфическими свойствами (температура, радиоактивность и др.), благодаря которым оказывают на организм человека лечебное действие.

К особой категории относятся также месторождения гипертермальных вод (с температурой до 100С и выше), связанные с областями современного вулканизма (Камчатка, Курильские острова и др.). Горячие воды таких месторождений используются геотермальными электростанциями и для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов. При этом проблемой эксплуатации этих вод является их высокая минерализация и газонасыщенность, определяющие высокую химическую активность вод и интенсивное выпадение солей при охлаждении.

Для эксплуатации естественных источников и вод из глубоко залегающих водоносных горизонтов проводится каптаж. Каптаж (франц. captage, от лат. capto — ловлю, хватаю) — комплекс инженерно-технических мероприятий, обеспечивающий вскрытие подземных вод (а также нефти и газа), вывод их на поверхность и возможность эксплуатации. Простейшим типом каптажных сооружений является колодец, вскрывающий подземные воды неглубоко залегающих водоносных горизонтов.

Влияние на строительство

Проектирование любых сооружений, предполагающих заливку фундамента, всегда должно начинаться с измерения уровня залегания грунтовых вод. Чем выше их расположение, тем меньше грунт способен выдерживать несущие опоры. Если залегание подземного водоносного слоя находится на глубине меньше 2 метров, то это считается высоким уровнем грунтовых вод. При таком их расположении от строительства, требующего обустройства котлована или траншеи, стоит отказаться.

Схема пробной скважины для определения уровня грунтовых вод.

Также избегать строительства стоит, если при высоком уровне грунтовых вод между поверхностью земли и водоносным слоем находится песчаная почва с илистой примесью. Попадание влаги в слои песчаной породы приведет к изменению грунта (он начнет «плавать»), что пагубно скажется на способности несущих конструкций выдерживать нагрузки, создаваемые самим зданием. Если же на этом уровне расположен пласт глинистого сланца, то попадание в него воды приведет к его размягчению, из-за чего потеряется устойчивость почвы, что неминуемо будет способствовать искривлению уровня фундамента.

В любом случае, при наличии подобных проблем, стоимость застройки будет неоправданно высокой. Дело в том, что подземные воды постоянно будут заливать вырытый котлован, даже при наличии качественной гидроизоляции и дренажа, что не позволит произвести заливку фундамента. Такие меры лишь на короткий срок обеспечат необходимый эффект, но сами грунтовые воды не исчезнут и, по прошествии небольшого промежутка времени, снова восстановят свой первоначальный уровень.

Уровень подземного водоносного слоя обуславливает ограничение в виде выбора фундамента, его глубины, размера и сроков строительства. Помимо этих показателей, уровень подземного водоносного слоя накладывает ограничения на выбор материалов для застройки и их технических характеристик (плотность, прочность, водонепроницаемость и т.д.). Решение об обустройстве цоколей и подвалов тоже напрямую зависит от уровня грунтовых вод.

Схема понижения грунтовых вод.

Поэтому в строительстве принята норма расстояния от основания фундамента до залегающих грунтовых вод, равная 0,5 метра и выше. Это позволит обустроить все несущие конструкции согласно нормам и гарантирует надежность эксплуатации построенного здания. Если расчет был выполнен без учета этой нормы, то произойдет неравномерное пучение грунта, следствием чего станет перекос фундамента, который вызовет появление трещин в конструкциях, что может привести к их обрушению. Именно поэтому уровень грунтовых вод необходимо определять еще на стадии проектирования здания.

Определение уровня

Существует несколько способов, как определить уровень грунтовых вод. Но есть общее правило: измерения нужно проводить ранней весной, сразу же после того, как растает снег, потому что в этот период залегания грунтовых вод находятся на максимуме.

Самый простой, но в то же время самый точный и эффективный способ — определить его по уровню воды в находящихся рядом с участком колодцах. Вода в глубине колодца поступает только из грунтовых вод, поэтому по расстоянию от верха колодца до зеркала воды можно с точностью определить, на каком расстоянии от поверхности они находятся. Для более точной картины лучше такие замеры выполнить не в одном, а в 2-3 колодцах.

Второй способ, который часто применяют при строительстве частных домов, особенно если поблизости нет вырытых колодцев, — бурение пробных скважин. При этом способе в качестве рабочего инструмента используют обычный садовый бур. Этим буром по периметру строительного участка бурят 3-4 пробных скважины на глубину 2-2,5 м. Если на протяжении 1-2 дней в этих скважинах не появляется вода, то это означает, что она находится достаточно глубоко, при строительстве ее можно не опасаться.

Схема основных типов грунтовых вод.

Есть и старинные способы. Например, клочок шерсти нужно хорошо промыть и высушить. Затем нужно взять этот клочок, сырое куриное яйцо (обязательно свежеснесенное, еще теплое) и глиняный горшок.

В выбранном на участке месте нужно аккуратно снять дерн, на дно образовавшейся ямки положить шерсть, на шерсть положить яйцо и накрыть их перевернутым глиняным горшком. Сверху горшок нужно аккуратно накрыть куском снятого дерна.

Результаты этот своеобразный индикатор покажет на следующее утро, как только взойдет солнце

Нужно убрать дерн, аккуратно снять горшок и обратить внимание на образовавшуюся под ним росу. Если роса есть не только на шерсти, но и на яйце, то можете быть уверены, что до воды в этом месте не очень глубоко

Если роса образовалась только на шерсти, а на яйце ее нет, то она находится на порядочной глубине. Если же в результате и шерсть, и яйцо остались сухими, то вода в этом месте находится очень глубоко, если она здесь есть.

Определить, что грунтовые воды находятся близко, можно и без проведения земляных работ на участке. Достаточно просто осмотреть его внимательно. Если в засуху на вашем участке растет густая зелено-изумрудная трава или много мха, а по вечерам над своим участком вы постоянно видите туманы, хотя вблизи участка нет реки или озера, то с большой вероятностью можно утверждать, что воды стоят высоко.

Можно также определиться и по растущим на участке растениям. Если среди них преобладают болиголов, крапива, конский щавель, наперстянка, осока, камыш, то от поверхности грунта до воды наверняка не более 3 м. А если преобладают полынь или солодка, то меньше чем через 4-5 м влагу вы не найдете.

Итак, способов определения глубины залегания грунтовых вод существует много. Не все они одинаково точны, но общее представление о водоносных слоях на своем участке вы с их помощью можете составить. Если вы хотите знать точную картину, то закажите специальное геологическое обследования вашего участка. Ведь точную карту подземных вод можно составить только с помощью выполненного профессионалами бурения скважин.

Характеристики и свойства подземных вод

Различают безнапорные водоносные горизонты, ограниченные пластом водонепроницаемых пород снизу и называемые грунтовыми водами, и напорные, расположенные между двумя водоупорными пластами. Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов:

• поровые, залегающие в песках;
• трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;
• карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах.

Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы.