Что такое подземный водоносный горизонт

Водоносный горизонт

Водоносный горизонт или аквифер (англ. aquifer ) — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими переслаивающимися подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Из подземной прослойки водонапорной проницаемой горной породы или неконсолидированных материалов (гравий, песок, ил, глина) могут быть извлечены подземные воды с помощью скважины.

Слои частично состоят из рыхлых материалов: гравия, доломита, ила, известняка, мергеля или песка. Трещины или пустоты между слоями заполнены подземными водами. Горизонт ограничен либо двумя водоупорными пластами (обычно глиной), либо водоупорным пластом и зоной аэрации.

Содержание

Основные характеристики

Добыча воды

Для добычи воды из водоносных слоёв бурят скважины (буровые), которые являются составной частью водозаборных сооружений.

Поверхностные водоносные горизонты

Водоносные горизонты могут находиться на разной глубине. Те из них, что расположены ближе к поверхности, не только чаще других используются в качестве источников воды для потребления и ирригации, но и чаще пополняются дождями. Многие пустынные регионы имеют в своём составе известняковые холмы или горы, которые могут содержать грунтовые воды. Поверхностные водоносные горизонты, в которых добывается вода, имеются в отдельных частях гор Атлас в Северной Африке, на хребтах Ливан и Антиливан в Сирии, Израиле и Ливане, в части Сьерра-Невада и других горах на юго-западе США.

Чрезмерное использование может привести к снижению уровня грунтовых вод. Вдоль побережья некоторых стран, например Ливии и Израиля, рост населения и увеличившееся потребление воды привели к снижению уровня подземных вод и последующему их загрязнению солёной морской водой.

Типы аквиферов

Геологические материалы могут быть классифицированы как сцементирванные породы или неуплотнёные (свободные) отложения. Сцементированные породы могут быть образованы песчаником, сланцеватой глиной, гранитом и базальтом. Неуплотнённые породы содержат зернистые материалы как-то: песок, галечник, ил и глину. Четырьмя главными типами аквифера являются:

Движение подземных вод

Подземные воды в аллювиях находятся в поровом пространстве между частицами, а в уплотнённых породах — в трещинах. Количество воды, которое может вмещать аквифер зависит от его пористости, являющейся поровым пространством между зёрнами отложений или объёмом трещин в породе. Для движения воды в породе необходимо, чтобы поровые пространства были соединены между собой. Подземные воды движутся очень медленно внутри аквифера, и скорость движения зависит от размера пространств внутри грунта или породы, соединённости между собой этих пространств и градиента давления водной поверхности.

Проницаемость

Крупнозернистые отложения как песок и гравий обладают более высокой пористостью, чем мелкозернистые отложения как глина и ил, и лучшей соединённостью пор. Крупнозернистые материалы более проницаемы в виду того, что они обладают большими связанными пространствами или трещинами, позволяющими воде протекать.

В некоторых случаях поровые пространства могут быть заполнены мелкозернистыми отложениями, что уменьшает пористость и затрудняет движение воды, характеризуя аквифер слабопроницаемым. Очень важно уметь определять такие характеристики аквифера, как проницаемость для прогнозирования поведения подземных вод в аквифере.

Источник

Первый и второй водоносный горизонт, чем отличаются

Откуда берется вода. Из каких недр ее добывает человек, чтобы удовлетворить потребности.

Вода необходима для существования человека, снабжение ею в достаточном количестве стало одним из главных условий комфортной жизни.

В среднем. на одного человека в развитых странах ежедневно расходуется от 130 до 700 литров воды в сутки.

Минимум потребления отмечен в засушливых регионах с низким уровнем развития, но и там среднесуточное потребление воды на человека превышает 15 л.

Что такое подземные воды

В населенных пунктах, где отсутствует централизованное водоснабжение, в дачных поселках и т.д., проблему воды жителям приходится решать своими силами.

Для бытовых нужд, в этом случае, используют подземные воды.

К подземным, относятся воды, находящиеся в слоях земной коры, на различной глубине под поверхностью грунта.

В нижних слоях залегают:

Происхождением эти подземные воды обязаны:

Чтобы до них добраться, требуется глубокое и сверхглубокое бурение (примерная цена гидропломбы для колодцев), и, с точки зрения водоснабжения, интереса, они не представляют.

Источником воды для колодцев и скважин служат верхние водоносные горизонты.

А что вы знаете про смеситель для кухни с краном для питьевой воды? Прочитайте в полезной статье о том, какие модификации подобных аксессуаров для улучшения бытовых условий продаются в магазинах, и как правильно его выбрать.

Как сделать разводку отопления в частном доме своими руками прочитайте на этой странице.

Водоносным горизонтом или аквифером называют один или несколько контактирующих между собой слоев горных пород (преимущественно, осадочных), имеющих сходный состав и происхождение, с высокими показателями водопроницаемости.

Структура образующих водоносный горизонт пород – зернистая (рыхлая) или пористая с полостями и трещинами, соединенными между собой.

Поры и промежутки между зернами породы и определяют водопроницаемость –способность породы аккумулировать воду и обеспечивать ее движение.

В практике, водоносным горизонтом считают зону под поверхностью земли, способную обеспечить добычу воды в масштабах, имеющих практическое (экономическое, стратегическое, промышленное и т.д.) значение.

[note]Под водоносным горизонтом находится подошва – пласт горных пород с низким уровнем водопроницаемости. Такие породы – глину, гранит и др. называют водоупорами.[/note]

Сверху водоносный слой ограничен кровлей – другим пластом водоупора, или зоной аэрации – слоями грунта, вплоть до поверхности, в которых поровое пространство не заполнено водой.

Зона аэрации обеспечивает свободное проникновение воздуха и воды, выпадающей в виде осадков к водоносным слоям.

Откуда берется вода в земной коре

Вода в верхних водоносных горизонтах постоянно движется.

Пополняется она, за счет просачивания с поверхности атмосферных осадков – талых вод и дождей.

Другим источником пополнения служит инфильтрация (просачивание) воды сквозь материалы, из которых образованы ложа наземных водоемов – рек, озер и др.

Человек на свои нужды отбирает незначительную часть подземных вод.

Остальной объем стекает по подстилающим водоупорным слоям до мест выхода на поверхность, где образуются родники, питающие реки, озера, болота и моря.

Виды водоносных слоев

Прежде, чем начинать бурение собственной скважины, необходимо иметь представление о видах водоносных горизонтов и их особенностях.

На этом базируется грамотный выбор горизонта, который обеспечит скважины качественной водой в течение длительного времени.

В геологии водоносные слои делят по типу составляющих горных пород.

А вам известно, как правильно выбрать стиральную машину-автомат? По каким параметрам подобрать для себя сложную бытовую технику написано в полезной статье.

Как выбрать хороший смеситель для ванной прочитайте здесь.

В рыхлых породах вода накапливается в порах между частицами материала, в уплотненных — в полостях (кавернах) и трещинах, в водорастворимых (гипс) – в карстах.

Соответственно, для каждого из этих видов характерен собственный показатель водопроницаемости (наибольший у аллювиальных отложений), насыщенность водой и скорость ее движения

Типы по залеганию

В практике водоснабжения частного дома или садового участка значение имеет залегание водоносных слоев.

Первый горизонт

Первый водоносный горизонт ( нередко встречается название грунтовые воды или верховодка) образуется слоем водопроницаемых пород, залегающих под верхним слоем почвы.

Расположен он на глубине от 0,5 м ( в северной тундре) до 20-25 м в южных широтах.

Составляют первый горизонт, как правило, несцементированные (рыхлые) осадочные поры.

Толщина слоя, редко превышает 3-4 м.
Кровли над слоем нет, верхняя граница лежит в зоне аэрации, что обеспечивает прямую связь водоносного горизонта с поверхностью.

Практически, весь объем, горизонт получает за счет инфильтрации воды с поверхности почвы.

Это обусловило недостатки верховодки:

Насыщенность слоя водой, а, следовательно, и дебет источника имеет ярко выраженный сезонный характер и зависит от годового объема осадков.

В засушливые годы воды на первом горизонте может не остаться вовсе.

Это объясняется малой толщиной фильтрующего слоя грунта, который проходит вода до попадания на первый горизонт.

Этого недостаточно для очистки от химических примесей, попадающих в воду, в результате деятельности человека:

Кроме того, в воде первого горизонта повышена концентрация кислорода, что способствует развитию в ней микроорганизмов.

Важно! Использовать такую воду для питья можно только в случае регулярного проведения анализа в санитарных лабораториях!

Безопаснее, воздержаться от этого, и применять верховодку, исключительно, для технических целей и полива при помощи погружного насоса Малыш!

Практический совет!

Рассматривают неглубокое залегание первого водоносного горизонта и как достоинство.

Такой источник воды (скважина или колодец) требует минимальных затрат времени, сил и средств.

Второй уровень

Второй водоносный горизонт (межпластовые воды) залегает на глубине 30-100 м. Слой грунта на этом горизонте изолирован водоупорами сверху и снизу.

Составляют этот водоносный слой уплотненные отложения с накоплением воды в трещинах и кавернах.

Подпитка второго водяного горизонта идет за счет:

В результате, вода проходит тщательную природную очистку и в большинстве случаев, соответствует санитарным нормам для питья и приготовления пищи.

Замечание!

Употреблять межпластовые воды для питья можно только после анализа состава!

В зависимости от пород, образующих горизонт, может понадобиться фильтрация.

Кроме того, вода на своем пути растворяет элементы, содержащиеся в слоях грунта, в результате чего, предельно-допустимые концентрации металлов и других веществ могут оказаться превышены!

Источники, получающие воду со второго горизонта, практически, не подвержены сезонным колебаниям.

Дебет их стабилен в течение всего времени эксплуатации скважины.

Важно! При постоянном интенсивном заборе и малой насыщенности или мощности водоносного слоя дебет скважины может снизиться.

Такой режим с отбором «досуха» приводит к уменьшению срока эксплуатации источника!

Воды второго горизонта на большой глубине могут находиться под статическим давлением, в результате, пробуренная скважина (как сделать кессон) окажется напорной.

Артезианские скважины

Артезианский водоносный горизонт относится к межпластовым и отличается большой глубиной залегания, более 100 м, и надежной защищенностью от инфильтрации воды с поверхности несколькими пластами водоупорных пород.

Качество воды в таких слоях высокое, поскольку. источники подпитки находятся на значительном (иногда. в сотнях километров) удалении от мест залегания.

Вода, преодолевая такие расстояния в пористых горных породах, очищается от примесей.

При этом, растворяя часть веществ, содержащихся в грунтах, приобретает минерализацию, нередко с превышением предельно-допустимых концентраций.

Именно, поэтому, многие артезианские воды относятся к категории лечебных, использование которых для питья ограничено.

Образуются такие водоносные слои, чаще всего, в геологических структурах особой, вогнутой, формы – мульдах и флексурах.

Эта особенность и глубина залегания обуславливают статическое давление на горизонте, в результате чего, артезианские скважины – напорные.

Важно! Артезианские воды, как и большинство межпластовых считаются стратегическим резервом государства и попадают под действие Закона РФ «О недрах».

Для бурения артезианских скважин (посмотрите видео) и эксплуатации источников, обязательны соответствующие разрешения и лицензии.

Дебет артезианских скважин не зависит от сезонных и годовых колебаний влажности и количества осадков.

Срок эксплуатации такого источника составляет не менее 50 лет.

Производительность достаточна для водоснабжения не одного частного дома.

Характеристики источников

При выборе водоносного горизонта для устройства скважины, кроме его типа требуется учитывать основные характеристики:

Узнать их можно в геологоразведочных организациях района, а уточнить в процессе бурения.

Полезный совет

[note]Перед тем, как использовать добытую воду, обязательно сделайте исследование жидкости в медико-бактериологической лаборатории. Это убережет вас от многих неприятностей.[/note]

Источник

Способы определения залегания водоносного слоя для бурения скважины

Что такое водоносный слой

Водоносный пласт — это горизонтально расположенный в толще земли участок грунта, в полостях и трещинах которого движется вода. Именно для его поиска выполняют бурение, чтобы впоследствии иметь доступ к постоянно производительной скважине.

Все водоносные пласты можно характеризовать по таким параметрам:

Чем глубже гидрогеологический пласт, тем более постоянной будет его производительность.

Народные методики

Народные методы могут подходить только для поиска грунтовых, а не напорных водных ресурсов. Последние залегают слишком глубоко и не отражаются на природе с такой четкостью, как первые. А вот близко подходящие к поверхности водяные слои могут быть обнаружены даже без пробных бурений и сложных технологий, при этом не понадобится какое-то сложное устройство – для этого достаточно быть просто внимательным и терпеливым.

Влажный воздух быстрее остывает над более влажным участком, следовательно, вы сможете увидеть легкий туман над местом, где в почве находится влага.

Все народные способы направлены на поиски более влажных мест на участке, где сказывается близость воды. Рассмотрим же эти способы поиска.

Для начала вам просто нужно внимательно посмотреть на свой участок в вечернее время суток, и природа подскажет вам ответы, где лучше всего разместить колодец. Влажный и теплый воздух будет быстрее остывать над более влажным участком, и вы сможете увидеть легкую туманную дымку над местом, где в почве присутствует влага.

Следите также за поведением ваших домашних питомцев. Например, кошки любят лежать в тех местах, где почва более влажная, в то время как собаки, наоборот, всячески избегают подобных мест. Вот на таком контрасте поведения внимательный хозяин может примерно выявить потенциально пригодные места для колодца.

Комары также могут служить неплохим детектором по наличию влаги. Эти насекомые любят кружиться в местах, где вода подступает близко к поверхности и выдают это место своим скоплением. Ведь без воды их существование невозможно.

Монтаж колодца в песчаном грунте или в грунте с хорошей проницаемостью.

Близко подступающие водные слои не нравятся не только людям, но и животным. Поэтому, если на каком-то участке нет ни нор мышей, ни колоний рыжих муравьев, это значит, что место для жилья животным не нравится, так как близкая вода подтапливает их жилье.

Наблюдение за растениями также подскажет внимательному глазу места с повышенной влажностью. В конце лета или в засушливую пору растения показывают своей внешностью о присутствии поблизости влаги. На тех участках, где она подходит близко, листва у растений более насыщенного зеленого цвета и в целом растения выглядят менее угнетенно.

Если есть возможность выбора, то лучше всего колодцы строить в тех местах, где грунт состоит из песка, гравия и других сыпучих и зернистых материалов. В этом случае приток воды будет более высоким, а качество ее выше. Глинистые почвы плохо пропускают влагу, а потому скорость наполнения колодца будет существенно ниже, как и качество воды, которая будет всегда слегка мутновата.

Исходя из всего вышесказанного, обращайте внимание на все приметы, которые подает природа для внимательного взгляда. Эти приметы помогут вам правильно использовать весь потенциал своей земли, с минимальными затратами финансов и работ

Виды водоносных слоев

В первую очередь гидрогеологические горизонты делят на два вида — безнапорные и напорные. Первые располагаются максимально близко к поверхности земли и имеют нестабильную производительность. Вторые — локализуются гораздо глубже. Не зависят от количества атмосферных осадков или температуры воздуха.

Что касается глубины расположения водоносных горизонтов, то их классифицируют по мере углубления/отдаления от поверхности земли;

Артезианскую скважину лучше бурить на несколько семей или домовладений, поскольку её дебит серьезно превышает потребности даже 3-5 человек.

Простые методы обнаружения

Но это все больше относится к наблюдательности, чем к собственно исследованию. В запасах народной мудрости можно найти и специальные опыты, помогающие в поиске места для колодца. Запомните их, возможно, они вам пригодятся.

Карта водоносных горизонтов

При проведении гидрогеологических исследований обязательно составляются специальные документы (в том числе карта глубин артезианских скважин, верховодки, межпластовых вод) по региону или местности. В дальнейшем это облегчает поиск источника и подбор оборудования для бурения.

Каждая карта содержит информацию о типах грунтовых вод, схемах и глубине их залегания. Также сюда включены обозначения водоупоров и всех почвенных слоев, направление свободных потоков.

Самые популярные гидрогеологические карты:

Такие схемы и документы можно отыскать в местных архивах населенного пункта. Если осваиваются новые, ранее незаселенные территории, для них составляются новые гидрогеологические карты.

Подготовительные работы перед бурением скважины

Первый этап подготовки – проведение геодезической разведки. Ее осуществляют несколькими способами:

Последний вариант – лучший, если предполагается пробурить мощную скважину, которая прослужит не один десяток лет.

оценивают рельеф местности, близость природных водоемов; опрашивают соседей и старожил; пользуются справочной литературой; пытаются определить место бурения методом биолокации; приглашают специалистов по геодезии.

Разведывательное бурение – эффективный способ определения глубины будущей скважины

Если гидротехническое сооружение пробурили самостоятельно, получение паспорта невозможно и при эксплуатационных проблемах возникнут дополнительные трудности. Чтобы этого избежать, а также точно выяснить место бурения, глубину и потенциальную мощность источника, рекомендуется воспользоваться помощью специалистов по устройству и запуску гидротехнических сооружений.

Профессионалы выполнят полный комплекс работ, поделятся рекомендациями по эффективной эксплуатации. Источник прослужит долго и будет исправно снабжать водой, на какой бы глубине ни находился водоносный слой.

Как определить уровень воды при бурении

Зная народные методы и приметы, можно определять водоносный слой при бурении скважин на воду своими руками даже без специального оборудования. Опытные мастера рекомендуют обращать внимание на растительность в зоне проведения работ, поскольку в местах близкого расположения подземной влаги даже в засушливое время года обильно растет сочная, пышная зелень. Трактовать здесь результаты нужно следующим образом в зависимости от её разновидности:

Если на участке расположились растения с мощной корневой системой, значит, уровень водных ресурсов располагается глубоко. Если же у растительных культур небольшие корни, подземные пласты недалеко от поверхности земли.

Узнать глубины залегания воды для скважины можно по типу выбираемого песка при бурении. Если песчинки крупные, пласт удален на более чем 8 метров. Чем мельче крупинки, тем скорее мастер наткнется на водоносный горизонт.

Точные результаты от одних только наблюдений невозможны. Чтобы максимально правильно определить глубину залегания гидрогеологической точки, желательно обратиться к специалистам.

Типы и глубина скважин на воду в Московской области

Абиссинская скважина собирает воду из верхних слоев почвы. Глубина: до 8-10 м. Для создания источника в землю забивают трубы, соединенные резьбовыми секциями. На нижнем конце трубы находится фильтр с копьевидным наконечником.

Рисунок 3: Конструкция абиссинской скважины.

Скважины на песок собирают воду с уровня до 30 м. Подъем воды на поверхность происходит за счет погружного насоса. В абиссинских скважинах, в отличие от песчаных, используется насосная станция или поверхностный насос.

Скважина на песчаник собирает воду с уровня от 40 до 80 м. На этой отметке находятся вторые водоносные пески. Но в некоторых районах Московской области этот слой отсутствует. Песчаный пласт дает до 1500-2000 литров за час.

Рисунок 4: Конструкция песчаной скважины.

Артезианская скважина собирает воду из подземного известняка. Глубина скважины может быть от 30 и до 300 м. Уровень водоотдачи: 5000 и более литров за час. Срок службы: минимум 50-60 лет. Качество жидкости хорошее благодаря почвенной фильтрации.

Рисунок 5: Конструкция артезианской скважины.

Как узнать глубину уже пробуренной скважины

Для определения уровня расположения водоносного пласта можно использовать такие инструменты:

При бурении шахты источника важно отличать плывун от настоящего водоносного пласта. Первый имеет большое количество глины в забранной воде и сложен для бурения.

Требования к составу воды

Обустройство скважины с адаптером
Согласно санитарным нормам, питьевая вода не должна содержать взвешенных веществ, химических соединений и микроорганизмов выше предельно допустимых значений. Но полностью очищенная от примесей дистиллированная вода не усваивается организмом. Питьевая вода обязана иметь определенную степень минерализации.

С другой стороны, производители оборудования выдвигают требования и к технической, и к бытовой воде. Например, при использовании водонагревательного оборудования, стиральных и посудомоечных машин приветствуется применение максимально мягкой воды, то есть с минимальным содержанием минеральных солей. Только так удастся минимизировать выпадение осадка на водонагревательных спиралях бытовой техники.

Из-за различия в требованиях к питьевой и бытовой воде в коттеджах часто устанавливают комплекс оборудования для подготовки технической воды для всего дома и местные фильтры для очистки воды для питья.

Возможна и альтернативная ситуация, когда для очистки скважинной питьевой воды нормального качества ставят местные фильтры против накипи перед тем или иным оборудованием.

В любом случае рекомендованный метод очистки определяют по результатам анализа воды.

Источник