Уровень грунтовых вод

Определить уровень залегания грунтовых вод могут многие компании, однако стоит это недешево. Если вы еще только выбираете участок, возить с собой бригаду каждый раз не имеет смысла. Как обнаружить высокие грунтовые воды самостоятельно без особых затрат?

В идеальном сценарии покупки дома или участка предыдущий владелец вручает вам вместе с документами карту грунтовых вод, и вы точно знаете, что же происходит под землей на вожделенных сотках. К сожалению, в реальности это бывает нечасто. Услуги геодезистов нынче недешевы и потому многие предпочитают обходиться без них.

Однако ни построить дом, ни установить столбы под забор, ни вырыть колодец, ни даже банально посадить кусты и деревья без знаний о глубине залегания грунтовых вод невозможно. Да и зачем вам участок, на котором нельзя установить ничего крупнее туалета, а хорошо растут только камыш и комариное поголовье?

Прежде, чем начинать активное освоение территории, воспользуйтесь несколькими простыми способами, которые позволят вам узнать, как глубоко залегает грунтовая вода на участке и, исходя из этого, выбрать тип фундамента, сорта растений или вовсе отказаться от приобретения территории.

Проверять глубину грунтовых вод нужно весной, после того как сошел снег, или поздней осенью, когда миновали затяжные дожди. В жаркое лето или морозную зиму уровень грунтовых вод будет минимален, и измерения не дадут точной картины.

Осмотр растительности на участке

Опытный садовод с первого взгляда на участок может определить, есть ли рядом с поверхностью земли грунтовые воды. Если участок уже засажен, то обратите внимание на наличие и состояние взрослых деревьев. Крупные яблони, например, не смогут выжить при поверхностном залегании воды, они просто «захлебнутся».

Если же земельный надел пока пустует, следующий список «поселенцев» должен вас насторожить:

• рогоз (расстояние от поверхности до воды менее 1 м);
• камыш, хвощ, ива, ольха, лабазник (от 1,5 до 3 м);
• полынь, солодка (до 5 м).

Также на то, что вода близко, могут указывать и растения, наклоненные в одну сторону, но растущие не рядом друг с другом. Впрочем, это может быть еще и признаком сильных ветров, так что ориентироваться только на этот признак не стоит.

Инспекция окрестных колодцев

Еще один быстрый способ узнать, как близко грунтовые воды – знакомство с соседями. Найдите рядом жилой дом, желательно не новостройку и подойдите с вопросом к хозяевам. За годы жизни на этой территории они точно узнали, есть ли здесь эта проблема и наверняка согласятся продемонстрировать вам колодец или рассказать о наличии воды в погребе весной.

Кстати, на участках где только начались фундаментные работы, чаще всего делают так называемые «технические колодцы» для строительных нужд. В них зеркало воды также отлично видно.

Наблюдение за животными и насекомыми

Явным признаком переувлажненности участка является обитание на нем комаров, лягушек, улиток или слизней. Если количество этих существ явно выше нормы – проблемы с избытком воды не заставят себя ждать. Внимательно осмотрите и грунт: если на участке нет мышиных нор и муравейников, значит, вода расположена очень близко к поверхности.

Говорят, что места скопления подземных вод любят кошки и избегают собаки, но едва ли это знание можно будет применить на пустом участке и в короткие сроки.

Есть и старинный способ обнаружения воды под землей, правда, все необходимое для проверки придется поискать. Снимите с земли верхний слой дерна, положите на грунт кусочек шерсти, сверху свежее куриное яйцо и накройте эту конструкцию глиняным горшком. Утром снимите горшок и осмотрите яйцо и шерсть: если роса на яйце – грунтовые воды близко, если только на шерсти – до них 2-3 метра, а если все сухое, то воды поблизости нет.

Бурение тестовых скважин

Самый простой и показательный способ – бурение скважин. Причем делать это нужно в нескольких точках участка, ведь грунтовые воды располагаются неравномерно. Возьмите обычный садовый бур и с его помощью сделайте 4-5 скважин глубиной 2-3 метра. Следующие несколько дней проверяйте их на наличие воды. Если дно скважин остается сухим, значит вы можете спокойно ставить фундамент для здания, делать подпол или яму в гараже. А вот если они заполнились водой, то придется искать альтернативные варианты строительства.

Контроль уровня влажности на участке

Если есть возможность, несколько дней понаблюдайте за участком в теплое время года. Туман, который каждый вечер образуется над травой при отсутствии рядом водоемов, обильная роса каждое утро, бурная, сочная зелень, не тускнеющая и не сохнущая даже жарким летом – все это говорит о высоких грунтовых водах на участке.

Конечно, все эти способы довольно условны, и перед началом капитального строительства лучше потратиться на профессиональное обследование. Ведь сэкономив на изучении уровня грунтовых вод, вы можете потерять гораздо большие деньги, когда фундамент вашего дома отправится в свободное плавание или заботливо выбранные деревья будут гибнуть одно за другим.

При строительстве очень важно учитывать множество факторов. Один из которых, определение уровня грунтовых вод. От полученного результата будет зависеть не только место расположения здания, но и его конфигурация. Близкое расположение источников к поверхности может стать причиной разрушения основания и т.д. В этой статье мы расскажем как определить уровень грунтовых вод на участке.

Что это

Водоносные слои

Грунтовые воды — это самый верхний слой жидкости, который залегает в земле. Источниками являются реки или озера, которые могут находиться поблизости. Еще одним наполнителем выступают осадки в виде дождя и снега. В различное время года уровень может колебаться. Например, в летний период при сильной засухе УГВ опускается до минимальной отметки, из-за чего пересыхают колодцы и ручьи. Их близкое расположение к поверхности может налагать такие ограничения при строительстве:

• невозможность организовать подвальное помещение или погреб;
• невозможность возведения уличного туалета;
• сложности при выборе типа и размера фундамента;
• ограничение на использование некоторых строительных материалов;
• разрастание плесени в доме;
• сложность прокладки коммуникаций в земле;
• высокая степень пучинистости грунта.

Схема расположения грунтовых вод

По уровню распределения выделяют 3 основных вида водоносных слоев:

• Верховодка. Может доходить до уровня менее чем 2 м от поверхности. Чаще всего наблюдается на территориях, где в составе почвы преобладает глина и суглинок.
• Межпластовый. Состоит из верховодки и других вод, которые прошли очистку через естественный фильтр. Обычно не обладает напором.
• Артезианский. Очень похож на предыдущий, но способен самостоятельно подниматься на поверхность, что обусловлено наличием внутреннего давления.

Последний вид встречается довольно редко, но может стать источником чистой питьевой воды без необходимости ее подъема глубинными насосами.

Способ бурения

Разведывательное бурение

Один из современных и простых способов определения уровня залегания верховодки осуществляется с применением обычного ручного бура. Дело в том что если пласт находится глубже 2 метров, тогда переживать не о чем и можно спокойно осуществлять строительство. А садовый бурильный станок отлично пробивается на такое расстояние. Для работы понадобится:

• ложковый бур;
• металлический или другой ровный прут;
• рулетка.

При наличии всего необходимого сверлится небольшая скважина. Важно углубиться более чем на 2 метра. При выполнении работы потребуется своевременно вынимать грунт, чтобы он не обсыпался. После достижения необходимой глубины следует прикрыть отверстие и оставить в таком состоянии на сутки. Прут размечается при помощи рулетки. Шаг можно выбрать такой, какой будет удобен лично вам. Он опускается на дно, вынимается и производится визуальная оценка жидкости. Эти действия стоит повторять в течение нескольких дней. Если показатели не меняются, тогда значение можно считать постоянным.

Такие действия лучше производить в весенний период. Именно в это время года происходит таяние снега и выпадают дожди, что позволяет достичь грунтовым водам максимального значения. Для более точного результата изготавливается несколько отверстий и производится замер.

Растения

Подскажут растения

Растения служат хорошим природным индикатором глубины залегания верхнего слоя грунтовых вод. Для того чтобы использовать этот метод, важно, чтобы участок уже некоторое время находился под паром. Этот период даст возможность растительности занять свою нишу. Обратить внимание следует на:

• Камыш. Если он есть на территории, которая выделена под застройку, тогда, скорее всего, пласт находится на глубине от 1 до 3 м.
• Рогоз. Представляет собой высокую болотную траву. Часто применяется для плетения различной утвари. Этот вид говорит о том, что до жидкости примерно 1 м.
• Полынь — представитель сложноцветных. Если она бурно растет, то пределы нахождения водоносного слоя от 3 до 5 м. На таком участке свободно можно вести постройки.
• Солодка способна пускать корневую систему на глубину до 5 м. Обычно она свидетельствует о том, что верхний порог вод может достигать 1,5 метра.
• Ежевика, малина — верховодка способна достигать 60 см на конкретном участке.
• Крыжовник, смородина и облепиха являются индикаторами залегания верховодки на уровне 1 м от поверхности.
• Если на участке уже не один год растут яблони и груши, тогда можно быть спокойными: вода находится на уровне 2 и более метров. Дело в том, что в противном случае такие деревья не выдерживают более долгого нахождения при меньшем залегании пласта воды. При разрастании корневой системы идет большее потребление кислорода, которого оказывается мало, и растение просто чахнет.
• Для вишни и сливы потребуется наличие воды на уровне более 1,5 метра.

В случае когда участок был вычищен еще до покупки, тогда можно поспрашивать у старожилов в отношении растительности и их опыта в строительных работах.

Другие способы определения

Один из простых способов – обращение в службу землеустройства, где смогут предоставить конкретные данные или хотя бы топографические карты, по которым можно определить возвышенности и низины. Кстати, в этом отношении можно провести самостоятельные наблюдения. Осмотритесь вокруг и оцените, находится ли территория на холме или в низине. Чем ниже уровень, тем больше вероятность того, что грунтовые воды будут находиться близко.

Можно определить по уровню воды в колодце

В случае когда по близости есть колодец, то уровень примерно можно оценить по нему. Для этого достаточно заглянуть в середину, опустить мерный шнур до зеркала воды, затем измерить расстояние. Но значение будет примерным в том случае, если источник наполняется подземной рекой, которая может из-за течения немного поднимать это значение. Также это не будет говорить о насыщенности грунта конкретно на вашем участке.

Борьба с грунтовыми водами

Участок с высокими грунтовыми водами

Если так случилось, что ситуация в вашей местности резко изменилась и по каким-то причинам грунтовые воды стали подступать все ближе к поверхности, есть несколько способов, которые помогут частично облегчить ситуацию:

• Организация живой изгороди. Для этого необходимо подобрать растения, которые очень любят влагу и имеют широкую крону, что будет способствовать достаточному уровню испарения. Например, можно использовать шиповник, боярышник, спирею, иву, облепиху, бузину. Организовав небольшой садик, можно значительно сократить уровень подтоплений.
• Открытая дренажная система Открытая дренажная система. По периметру участка выкапывается траншея. Ее глубина должна быть не менее 70 см. В некоторых случаях потребуется уйти глубже. Все будет зависеть от того, на каком уровне находится верховодка. Дно трамбуется и засыпается песком, который также хорошо уплотняется. Его слой должен достигать минимум 10 см. Таким же пластом настилается мелкий щебень. Излишки влаги будут уходить в этот дренаж. Вывести его можно как можно дальше от территории. Минусом такого решения является необходимость постоянной чистки каналов, чтобы они не заболочивались.
• Закрытая дренажная система. Подготавливаются траншеи подобным образом, как описано для предыдущего случая, но углубиться потребуется до 1,5–2 м. На песчано-гравийную подушку укладывается геотекстиль. В пластиковой или другой трубе диаметром от 200 мм делаются отверстия, чтобы она получилась перфорированной. Патрубки опускаются в траншею и снова накрываются геотекстилем. Сверху все засыпается грунтом.
• Колодец поможет в определенной мере решить трудность. Для этого необходимо будет выбрать самую низкую точку на участке и выкопать колодец максимально возможной глубины. Вся вода будет собираться туда.
• Иглофильтровальная установка Иглофильтровальная установка. Представляет собой коммерческий продукт. Это труба с иглофильтром на конце. Она соединяется с вакуумным коллектором и насосом. Откачка воды осуществляется в автоматическом режиме.
• Принудительная откачка. Для этих целей бурится несколько скважин в определенных местах до водоносного слоя. В середину устанавливаются центробежные насосы, которые производят откачку жидкости на поверхность. Далее осуществляется ее сброс в канализацию или дренажную систему.
• Вакуумная установка. Применяется в тех случаях, когда проницаемость грунта низкая. На поверхности устанавливаются резервуары. В них создается разреженное давление, которое заставляет воду подниматься в них. Отвод осуществляется, как и в предыдущем случае.

Кессон

При подъеме грунтовых вод важно побеспокоиться о защите источников чистой питьевой воды. Для скважин применяется установка кессона. Проводятся земельные работы до нижнего уровня водоупорного слоя. Устанавливается конструкция, которая будет отсекать попадание нежелательной жидкости внутрь. Для колодцев применяется способ внешней и внутренней гидроизоляции. По периметру выкапывается траншея и кольца обрабатываются специальным составом.

Теперь вы знаете основные способы, используя которые можно примерно определить уровень грунтовых вод. Если они будут на глубине менее 2,5 метров, тогда строительство на таком участке вести нежелательно.

Грунтовыми называют подземные воды, расположенные максимально близко к поверхности. Они залегают в верхнем слое грунта, который отделен от нижних водоупорным пластом из камня или глины. Поверхностный слой обладает водопроницаемостью – влага впитывается в почву и скапливается над пластом из пород, не пропускающих ее глубже.

Сведения об УГВ

Под уровнем грунтовых вод подразумевают глубину, на которой расположен полностью насыщенный водой слой водопроницаемых горных пород. УГВ постоянно колеблется, поскольку изменяется количество влаги в верхних слоях почвы. В продолжительные засушливые периоды она испаряется, когда тает снег или в дождливый сезон интенсивно скапливается.

В результате УГВ понижается или повышается, причем на свой максимальный уровень грунтовые воды выходят в период бурного таяния снегов, половодья, дождливой осенью, когда из-за прохладной погоды влага практически не испаряется, в отличие от лета, где дожди перемежаются с жаркими солнечными днями.

Определение УГВ требуется в различных случаях. Если речь идет о строительстве или высадке плодовых деревьев, кустарников, то важно знать, до какого уровня поднимаются воды при максимальном насыщении почвы влагой. В случае обустройства колодца необходима иная информация – требуется определить, до какого минимума опускается уровень, чтобы в засушливые периоды не остаться без воды в источнике.

Уровень грунтовых вод зависит от геологических особенностей местности и климата. В южных регионах он заметно ниже, чем в северных. Различаются ГВ следующих видов:

• Верховодье – глубина залегания 1,5-2,5 м, в засушливую погоду могут полностью пересыхать.
• Безнапорные (без гравитации) – слой, сформировавшийся над первым водонепроницаемым пластом горных пород.
• Артезианские – располагаются в толще грунта между двумя водонепроницаемыми пластами.

Зачем нужна информация об УГВ на участке

Сведения о глубине залегания вод важны для владельца участка, если планируется возведение каких-либо построек, высадка деревьев и кустарников.

Строительство. От УГВ зависит выбор фундаментного основания, глубина его залегания, способ гидроизоляции, принципы обустройства дренажа и т.д. Неправильно заложенный фундамент быстро разрушится из-за неравномерного проседания на грунте, размываемом при подъеме верхних вод. Это повлечет за собой разрушение всей постройки.

Высокий УГВ делает невозможным строительство подвала или погреба, смотровой ямы для автомобиля в гараже, так как постройке грозит заливание водой весной и осенью. Гидроизоляция и дренаж, способные защитить строение, требуют серьезных денежных затрат и не дают гарантии.

Водоснабжение. От того, на каком уровне залегает водонесущий пласт, зависит возможность обустройства источника воды для питья и хозяйственных нужд, а также выбор между колодцем и скважиной.

Локальное водоотведение и канализация. Глубина выгребной ямы, возможность обустройства и расположение поля фильтрации, фильтрующего колодца или траншей, согласно санитарным нормам, напрямую зависят от УГВ.

Садоводство и огородничество. Переувлажнение губительно для корневой системы плодовых деревьев и кустарников. Перед тем как разбить сад, следует убедиться, что при максимальном подъеме грунтовые воды располагаются на глубине более 1,5 м. Подтопление весенними паводками негативно сказывается и на выращивании культурных растений на грядках.

Способы определения УГВ

Владельцу участка крайне важно располагать информацией об УГВ, о минимальных и максимальных показателях в течение сезона. Но как определить уровень грунтовых вод на участке? Практикуется несколько способов решения этого вопроса.

Изучение архивов

Если земельный надел находится в обжитых местах, значит, велика вероятность того, что специалисты здесь уже проводили геологические изыскания. Результаты изысканий фиксируются в виде специальных схем и помещаются в архив. Поэтому есть смысл обратиться в местную организацию, которая занимается гидрогеологией и ведет мониторинг обстановки.

При этом следует учитывать, что изыскания такого плана велись в СССР, в рамках программы по детальному изучению геологии территорий страны. Масштаб карт таков, что информация об УГВ носит только общий характер, если рассматривать ее применительно к участку в несколько соток.

Сбор информации на месте

Опросив ближайших соседей по участку, можно собрать информацию, полезную для дальнейшего анализа. Важно узнать, на каком уровне располагается вода в скважинах и колодцах – это даст представление о зеркале грунтовых вод на территории. Учитывая рельеф на своем участке, можно приблизительно рассчитать параметры УГВ.

Изучение растительности

Некоторые виды растений свидетельствуют о близком к поверхности залегании вод, так как не выживают без постоянного увлажнения корневой системы. Индикаторами могут служить:

• Мать-и-мачеха (это растение бурно разрастается, если до воды около 1,5 м);
• Ива, тополь – около1-1,5 м;
• Конский щавель – 2-3 м;
• Ольха – около 3 м;
• Полынь – 4-5 м.

Инструментальные способы

Для определения УГВ используются различные способы нивелирования высот рельефа участка. Нивелирование бывает:

• Барометрическим. Для работы потребуется барометр – с его помощью измеряют давление на участке, где проводятся изыскания, а также на берегу ближайшего естественного водоема – на уровне воды. Разница в 1 мм по шкале свидетельствует о перепаде высоты в 12-13 метров.
• Геометрическим. Применяется нивелир и мерные рейки.
• Гидростатическим. Базируется на принципе сообщающихся сосудов, требует использования гидроуровня.

В интернет-магазинах можно встретить специальные приборы (китайского и российского производства) для поиска подземных вод. Но гидрогеологи предупреждают, что устройств, способных определять УГВ, не существует. Эхолокация дает возможность выявить наличие трещин в глубине горных пород, но эти трещины далеко не всегда заполнены водой.

Таким образом, использование таких «приборов» по эффективности сродни привлечению лозоходцев для поиска поземных вод при помощи специальных рамок.

Буровой способ

Максимально достоверным способом определения УГВ считается метод пробного бурения. Он заключается в следующем: в разных местах на участке выполняются скважины, после чего замеряют уровень воды, когда удается достичь водоносного слоя. Каждая скважина отмечается на плане, указывается дата ее бурения.

Параллельно с этим в рамки изысканий входит исследование керна – цилиндрического среза грунта, который вынимается из шурфа при бурении специальным устройством. Послойный срез позволяет точно определить физико-механические свойства грунта, что в первую очередь требуется учитывать, проектируя строительство сооружений на участке.

В течение некоторого времени необходимо регулярно проверять уровень воды в пробуренных шурфах, чтобы определить диапазон колебаний зеркала подземных вод. Чем больше пробных скважин, тем точнее измерения.

Выводы

Бурением шурфов с выемкой керна занимаются профессионалы, вкладывать деньги в их услуги есть смысл, если речь идет о постройке капитального дома, прокладке подземных коммуникаций, фильтрационных систем канализации и т.д. Народные методы определения УГВ имеют высокую погрешность, не стоит на них всерьез рассчитывать.

Чтобы на дачном участке определить пригодность грунта к высадке плодовых деревьев и кустарников, можно выполнить пробное бурение в нескольких точках, используя садовый бур. Глубина скважин должна составлять не менее 2 метров.

По уровню заполнения шурфов водой в конце весны и начале лета, осенью, можно судить, стоит ли использовать эту часть участка под сад. Важно, чтобы максимальная отметка УГВ была не выше 1,5 м, иначе деревья и кустарники будут болеть, их урожайность не сможет достичь высоких показателей.

Если исследование УГВ направлено на поиски источника водоснабжения, разведывают безнапорный слой на глубине от 3 метров. У тех вод, что залегают выше (верховодка), уровень сильно зависит от осадков, чистота воды низкая, так как она не успевает отфильтроваться, проходя через слои грунта.

Получив землю в собственность, рекомендуется вложить финансовые средства в геологоразведку на участке. Это обезопасит будущие постройки от разрушения, поможет найти источник с качественной питьевой водой. Народные методы применимы, если речь идет о поиске оптимального места под культурные посадки.

Подземные воды и грунтовые воды

Не все подземные воды – грунтовые. Отличие грунтовых вод от других видов подземной воды состоит в условиях их залегания в толще горных пород.

Название «подземные воды» говорит само за себя – это вода, которая находится в под землей, то есть в земной коре, в верхней ее части, причем находиться там она может в любом из своих агрегатных состояний – в виде жидкости, льда или газа.

Основные классы подземных вод

Подземная вода бывает разная. перечисли основные виды подземных вод.

Почвенная вода

Почвенная вода содержится в почве, заполняя промежутки между ее частицами, или поровое пространство. Почвенная вода может быть свободной (гравитационной) и подчиняться только силе тяжести, и связанной, то есть удерживаться силами молекулярного притяжения.

Грунтовая вода

Грунтовая вода и ее подвид, называемый верховодкой – это ближайший к поверхности земли водоносный горизонт, залегающий на первом водоупоре. (Водоупор, или водоупорный слой грунта — это почвенный слой, который практически не пропускает воду. Фильтрация сквозь водоупор или очень низкая, или же слой полностью водонепроницаем – например, толщи скальных грунтов). Грунтовая вода крайне непостоянна по многим факторам, и именно грунтовая вода влияет на условия строительства, диктует выбор фундамента и технологии при проектировании сооружений. Дальнейшая эксплуатация созданных руками человека построек также находится под неустанным влиянием меняющегося поведения грунтовой воды.

Межпластовая вода

Межпластовая вода – находится ниже грунтовой воды, под первым водоупором. Эта вода ограничена двумя водоупорными слоями и может находиться между ними под значительным давлением, заполняя водоносный горизонт полностью. Отличается от грунтовой воды большим постоянством своего уровня, и конечно, большей чистотой, причем чистота межпластовой воды может быть следствием не только фильтрации.

Артезианская вода

Артезианская вода – так же, как и межпластовая, заключена между слоями водоупоров и находится там под давлением, то есть относится к напорным водам. Глубина залегания артезианских вод – примерно от ста до тысячи метров. Различные геологические подземные структуры, мульды, впадины и т.п., располагают к образованию подземных озер – артезианских бассейнов. Когда такой бассейн вскрывается при бурении шурфов или скважин, артезианская вода под давлением поднимается выше своего водоносного пласта и может дать очень мощный фонтан.

Минеральная вода

Минеральная вода — интересна для строителя, наверное, только в одном случае, если ее источник окажется на участке, хотя и не вся эта вода полезна для человека. Минеральная вода – это вода, содержащая растворы солей, биологически активных веществ и микроэлементы. Состав минеральной воды, ее физика и химия — очень сложный, это система коллоидов и связанных и несвязанных газов, и вещества в этой системе могут находится как недиссоциированными, в виде молекул, так и в виде ионов.

Грунтовые воды

Грунтовые воды – это первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, находящийся на первом водоупоре. Поэтому поверхность этого слоя – свободна, за редкими исключениями. Иногда над потоками грунтовых вод встречаются участки плотных пород – водонепроницаемая кровля.

Залегают грунтовые воды недалеко от поверхности, и поэтому очень зависят от погоды на поверхности земли – от количества атмосферных осадков, движения поверхностных вод, уровня водоемов, все эти факторы влияют на питание подземной воды. Особенность и отличие грунтовой воды от других видов – она безнапорная. Верховодка, или скопления воды верхнего водонасыщенного грунтового слоя над водоупорами из глин и суглинков с малой фильтрацией – это разновидность грунтовой воды, проявляющаяся временно, по сезонам.

На грунтовую воду и непостоянство ее состава, поведения и мощности горизонта влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Горизонт грунтовой воды непостоянный, он зависит от свойств горных пород и их водосодержания, близости водоемов и рек, климата местности – температуры и влажности, связанных с испарением и т. далее.

Но серьезное и все более опасное влияние на грунтовую воду оказывает человеческая деятельность – мелиорация и гидротехническое строительство, подземные работы по добыче полезных ископаемых, нефти и газа. Не менее результативной в контексте опасности стала агротехника с применением минеральных удобрений, пестицидов и ядохимикатов, и конечно, промышленные стоки.

Грунтовая вода очень доступна, и если роют колодец или бурят скважину – то в большинстве случаев получают именно грунтовую воду. И свойства ее могут оказаться весьма негативны, поскольку эта водичка зависит от чистоты почвы и служит ее показателем. Все заражения от канализационных протечек, свалок, пестициды с полей, нефтепродукты и прочие результаты деятельности человека попадают в грунтовые воды.

Грунтовая вода и проблемы для строителей

Морозное пучение грунтов находится в прямой и непосредственной зависимости от присутствия грунтовой воды. Разрушения от сил морозного пучения могут быть огромны. При замерзании глинистые и суглинистые грунты получают питание в том числе и от нижнего водоносного горизонта, и в результате этого подсоса могут образовывать целые прослойки из льда.

Давление на подземные части сооружений может достигать огромных величин – 200 Мпа, или 3,2 тн/см2 далеко не предел. Сезонные подвижки грунтов на десятки сантиметров нередки. Возможные последствия действия сил морозного пучения, если их не предусмотрели или учли недостаточно, могут быть: выталкивание фундаментов из земли, затопление подвалов, разрушение дорожных покрытий, затопление и размывание траншей и котлованов и много еще разного негатива.

Кроме физического влияния, грунтовые воды способны разрушать фундаменты и химически, все зависит от степени их агрессивности. При проектировании эта агрессивность исследуется, проводятся как геологические, так и гидрологические изыскания.

Влияние грунтовых вод на бетон

Агрессивность грунтовых вод к бетону различают по типам, рассмотрим их ниже.

По общекислотному показателю

При водородном числе рН менее 4 агрессивность к бетону считают наибольшей, при значении рН более 6,5 – наименьшей. Но малая агрессивность воды вовсе не отменяет необходимости защиты бетона устройством гидроизоляции. Кроме того, имеется сильная зависимость влияния агрессии воды от видов бетона и его вяжущего, в том числе от марки цемента.

Выщелачивающие, магнезиальные и углекислотные воды

Все так или иначе разрушают бетон или способствуют процессу разрушения.

Сульфатные воды

Сульфатные воды относят к наиболее агрессивным к бетону. Ионы сульфатов проникают в бетон и реагируют с соединениями кальция. Образующиеся кристаллогидраты вызывают вспучивание и разрушение бетона.

Методы минимизации рисков от грунтовых вод

Но даже в тех случаях, когда имеется информация о неагрессивности грунтовых вод к бетону в данной местности, отмена устройства гидроизоляции подземных частей здания чревата хорошим уменьшением срока службы бетонных конструкций. Слишком большое влияние оказывают на природу, в том числе грунтовую воду и степень ее агрессии техногенные факторы. Возможность близкого строительства – это одна из причин подвижек грунта и как следствие, изменения поведения грунтовых вод. А химия и ее «накопление», в свою очередь, находится в прямой зависимости от близости сельскохозяйственных угодий.

Учет уровня грунтовых вод, а также сезонных изменений этого уровня – для частной стройки архиважен. Высокая грунтовая вода — это ограничение в выборе. От нее зависит если не вся, то огромная доля экономики индивидуального строителя. Без учета поведения и высоты грунтовой воды нельзя выбирать тип фундамента для дома, принимать решения о возможности устройства подвала и подвального помещения, устраивать погреба и канализационный септик. Дорожки, площадки и все благоустройство участка, включая и озеленение, также требуют на стадии проектирования серьезнейшего учета влияния грунтовой воды. Дело осложняется тем, что ее поведение находится в тесной связи со структурой и видами грунтов на участке. Воду и грунты надо изучать и рассматривать в комплексе.

Верховодка, как разновидность грунтовой воды, может создавать огромные проблемы, и не всегда сезонные. Если у вас песчаные грунты, а дом построен на высоком берегу реки, то сезонных верховодок вы можете и не заметить, вода уйдет быстро. Но если рядом озеро или река, и дом стоит на низком берегу, то даже при наличии песочка в основании участка вы будете на одном уровне с водоемом – как сообщающиеся сосуды, и в этом случае борьба с верховодкой вряд ли будет успешной, как и любая борьба с природой.

В случае, когда грунт – не песок, водоемы и реки далеко, но грунтовая вода очень высокая, ваш вариант – это создание эффективной дренажной системы. Каким будет ваш дренаж — кольцевым, пристенным, пластовым, самотечным или с использованием откачивающих насосов, решается индивидуально, и учесть надо многие факторы. Для этого надо иметь информацию о геологии участка.

В некоторых случаях дренаж не поможет, например, если вы находитесь в низине, а мелиорационного канала поблизости нет и воду отводить некуда. Также не всегда под первым водонесущим слоем оказывается безнапорный слой, в который возможно отвести верховодку, эффект от бурения скважины может быть и обратный – вы получите ключ или фонтан. В случаях, когда устройство дренажа не принесет результата, прибегают к устройству искусственных насыпей. Поднять участок на уровень, где грунтовые воды не достанут вас и ваш фундамент — затратное экономически, но иногда единственно верное решение. Каждый случай индивидуален, и решения хозяин принимает исходя из гидрогеологии своего участка.

Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод.

Узнать уровень грунтовой воды у себя на участке и отслеживать его изменения – с этими вопросами владельцы индивидуальных участков справляются самостоятельно. Весной и осенью обычно УГВ выше, чем зимой и летом, это связано с интенсивным снеготаянием, сезонностью атмосферных осадков, возможно с затяжными дождями в осенний период. Узнать уровень грунтовой воды можно, измерив его в колодце, шурфе или скважине, от водяного зеркала до поверхности грунта. Если пробить несколько скважин у себя на участке, по его границам, то несложно отследить сезонные изменения УГВ, а на полученных данных возможно принимать решения по строительству — начиная от выбора фундамента и систем водоотвода, и заканчивая планированием огородных посадок, разбивки сада, благоустройством, а также разработкой ландшафтного дизайна.

Грунтовые воды

Мне всегда было интересно, каким образом вода может находится под землёй, откуда она там берётся? Как формируются подземные реки, водоносные слои? И как так можно воткнуть гидрофор практически в любом месте земли и оттуда выкачать неограниченные кубометры воды?! Но этот интерес — как и желание быть космонавтом — никогда не провоцировал меня на действие, поиск ответов или чтение спецлитературы. И вот, спустя много лет начало строительства заставило меня, наконец, разобраться с этим вопросом! Я почувствовал не только праздный интерес, но и практическую необходимость удовлетворить своё любопытство. Теперь вот, делюсь с вами!

Теория

Для начала необходимо выяснить, что такое «подземные воды» в принципе. Подземные воды, судя из названия — это воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

• почвенные;

• грунтовые;

• межпластовые;

• артезианские;

• минеральные.

Перед тем, как перейти непосредственно к теме «Грунтовые воды», хочется написать пару слов об остальных видах.

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

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое.

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

Артезианские воды — напорные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Обычно эти воды залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

Минеральные воды — это воды, содержащие в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Это сложные растворы, в которых вещества содержатся в виде ионов, недиссоциированных молекул, газов, коллоидных частиц.

Теперь по теме.

Грунтовая вода — это вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность. Обычно над ней нет сплошной кровли из водонепроницаемых пород. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Грунтовые воды образуются за счёт насыщения атмосферными осадками, водами рек и озёр, притоком поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания,

испарения, температуры, и даже хозяй-

ственная деятельность человека (строи-

тельство гидротехнических и гидро-

мелиоративных сооружений, откачка

воды и нефти из недр, добыча полезных

ископаемых, удобрение сельскохозяйст-

венных земель, промстоки и др.).

Главная характерная особенность

грунтовых вод, отличающая их от более

глубоких артезианских вод — отсутствие

напора.

В грунтовых водах есть ещё

подвид, так называемая «верховодка» —

сезонное скопление вод в верхнем

водонасыщенном слое грунта над водо-

упорными глинистыми или суглинис-

тыми породами.

Вода и стройка

Грунтовые воды относительно легкодоступны, их очень часто используют как непосредственно в строительстве, так и в дальнейшем в водоснабжении дома. Роют под них колодцы, бурят скважины. Но есть у грунтовых вод и значительные негативные свойства, которые могут испортить вам настроение, если не подготовиться.

Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, и если рассматривать эти воды в качестве питьевых ресурсов — то нужно отметить, что именно эти воды подвержены многочисленным техногенным заражениям. Источником заражений могут являться возможные свалки, протечки канализационных систем, животноводческие фермы и загоны для скота и даже неудачно расположенная выгребная яма соседа. Если рядом сельхозполя, то пестициды и удобрения так или иначе попадут в грунтовые воды. Случаи аварийных разливов нефтепродуктов, думаю, даже упоминать не стоит…

Грунтовая вода зимой является первопричиной морозного пучения. Есть множество очевидных разрушительных проблем из-за наличия высокого уровня грунтовой воды (выталкивание из земли Архимедовыми силами герметичных ёмкостей (кессоны, подвалы), а если не вытолкнет, то нагрузит стенки значительными гидростатическими силами, размывание стенок котлованов и уменьшение несущей способности грунтов, затопление подвалов и т.д.). Кроме того грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы на молекулярном уровне. При возведении сооружений грунтовые воды исследуют на агрессивность. Различают следующие типы агрессивности:

• Общекислотная. Водородный показатель воды меньше 6. Повышается растворимость карбоната кальция. В зависимости от марки цемента и значений pH агрессивность воды различна: при pH < 4 наибольшая, при pH > 6,5 — наименьшая.

• Выщелачивающая. Вода содержит более 0,4—1,5 мг экв. гидрокарбоната. Проявляется в растворении карбоната кальция и выносе из бетона гидроксида кальция. Степень агрессивности воды определяется растворимостью карбоната кальция. Вынос гидроксида кальция увеличивается в присутствии хлорида магния, который вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя хорошо растворимый хлорид кальция.

• Магнезиальная. Вода содержит более 750 мг/л магния двухвалентного. Предел допустимой концентрации ионов магния зависит от марки цемента, условий, конструкции сооружения, содержания сульфатных ионов и изменяется в широких пределах: от 1,0 до 2,5 %.

• Сульфатная. Вода содержит свыше 250 мг/л сульфатных ионов. Присутствующие в воде в больших концентрациях сульфатные ионы, проникая в бетон, при кристаллизации образуют кристаллогидрат сульфата кальция, являющийся причиной вспучивания и разрушения бетона.

• Углекислотная. Вода содержит свыше 3—4 мг/л углекислоты. Растворение карбоната кальция под воздействием растворённого диоксида углерода с образованием легкорастворимого гидрокарбоната кальция провоцирует процесс разрушения бетона.

Высокий уровень грунтовых вод — весьма нежелательное явление! Оно ограничивает возможности застройщиков в выборе типа фундамента, в принятии решения о наличии подвала или цокольного этажа, в назначении сроков начала строительства. Сооружение погреба и канализационного септика так же связаны с уровнем грунтовых вод. Высокий уровень грунтовых вод помешает вам и в обустройстве участка, его озеленении. И если у вас нет нормальной асфальтированной дороги к дому — то даже в этом вопросе грунтовая вода, а в частности верховодка, наверняка даст о себе знать дорожной распутицей.

Возможно ли повлиять на уровень грунтовых вод?

Если грунт песчаный, то проблем с верховодкой возникнуть не должно — вся вода уходит глубоко под землю. Однако, если у вас дом на низком берегу реки или озера, то песчаный грунт не поможет — вам придётся считаться с законом сообщающихся сосудов, который создаст под домом такой же уровень воды, как и в водоёме. В этом случае с грунтовыми водами лучше не начинать борьбу, победа будет не на вашей стороне.

Если же у вас не песчаный грунт и вы находитесь в некотором отдалении от водоёмов, и при этом у вас высокий уровень грунтовых вод, что тогда? Дренаж! Только дренаж может повлиять на уровень грунтовых вод на локальном участке. И то, если эта вода — верховодка. Т.е. если есть возможность отвести воду самотёком или насосом куда-то ещё ниже, чем находится ваш участок (мелиорационный канал, кювета вдоль дороги, дренажная канава, проходящая вдоль границ участков, овраг). Если же ваш участок находится в низине и мелиорационный канал местные власти копать не собираются — то возможно два варианта. Первый — выяснить глубину залегания грунтовых вод (не верховодки). В некоторых случаях, при удачной геологии, под водоупорным слоем может оказаться водонесущий слой, в который и можно отводить верховодку. Для этой цели бурят несколько скважин на расстоянии 15-20м диаметром 25-30см до этого водоносного слоя и засыпают их щебнем. Правда, есть вероятность, что водоносный слой находится под некоторым давлением и из скважины ударит ключ, в результате воды на участке только прибавится… Тогда скважину нужно плотно забить жирной глиной и забыть про такой способ. Второй вариант — просто насыпать кубометры земли, пока участок не поднимется на достаточно безопасный уровень от грунтовых вод.

И всё же, в большинстве случаев, есть возможность обойтись просто дренажём! Дренаж — отдельная широкая тема, которой обязательно будет посвящена статья.

Как узнать уровень грунтовых вод?

Уровень грунтовых вод определяется весной, когда он наиболее высокий, когда таяние зимнего снега происходит очень интенсивно. Высокий уровень этих вод может быть и осенью в следствие затяжных дождей. Уровень определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах или в скважинах. Можно пробурить несколько скважин диаметром 20-30см на участке и пронаблюдать этот уровень непосредственно в месте предполагаемой застройки. Вот, к примеру, несколько фото, сделанных на месте стротиельства: 1 и 2 фото — март, уровень грунтовых вод 30см; 3 фото — май, глубина скважины 1,8м, до воды не дошли; 4 фото — сентябрь, глубина скважины 2,5м, на дне появилась вода.

Что такое подземная вода: определение, характеристика и виды

Немалую часть водных запасов Земли составляют подземные бассейны, которые протекают в толще почвы и слоях горных пород. Огромные скопления подземных вод — озера, которые вымывают залежи пород и почву, образуя котлованы.

Значение грунтовой жидкости велико не только для природы, но и для человека. Поэтому исследователи проводят регулярные гидрологические наблюдения за ее состоянием и количеством, все глубже изучают, что такое подземная вода. Определение, классификация и остальные вопросы темы будут рассмотрены в статье.

Что такое подземная вода?

Подземная вода — это вода, располагающаяся в межслоевых пространствах горных пород, залегающих в верхнем слое земной коры. Такая вода может быть представлена в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом и газообразном. Чаще всего подземные воды — это тонны текучей жидкости. Вторые по распространенности — это глыбы ледников, которые сохранились еще с периода вечной мерзлоты.

Классификация

Подразделение подземных вод на классы зависит от условий их залегания:

• почвенные;
• грунтовые;
• межпластовые;
• минеральные;
• артезианские.

Помимо перечисленных видов, разделяются подземные воды на классы, зависящие от уровня слоя, в котором они расположены:

• Верхний горизонт — подземные воды пресного содержания. Как правило, их глубинное нахождение невелико: от 25 до 350 м.
• Средний горизонт — это место залегания минеральной или соленой жидкости на глубине от 50 до 600 метров.
• Нижний горизонт — глубина от 400 до 3000 метров. Вода с повышеным содержанием минералов.

Подземная вода, располагающаяся на больших глубинах, по возрасту может быть молодой, то есть недавно появившейся, или реликтовой. Последняя могла закладываться в подземных слоях вместе с грунтовыми породами, в которых она «размещена». Или же образовалась реликтовая подземная вода от многолетней мерзлоты: ледники таяли — жидкость скапливалась и сохранялась.

Почвенные воды

Почвенная вода — это жидкость, которая залегает в верхнем слое земной коры. Преимущественно она локализуется в пространственных пустотах между частичками почв.

Если понять, что такое подземная вода почвенного вида, становится очевидным тот факт, что эта разновидность жидкости самая полезная, поскольку ее поверхностное расположение не лишает ее всех минералов и химических элементов. Такая вода является одним из главных источников «питания» для сельскохозяйственных полей, лесных массивов и других агрокультур.

Эта разновидность жидкости не всегда может залегать горизонтально, зачастую ее очертания схожи с рельефом почвы. В верхнем слое земной коры влага не имеет «твердой опоры», поэтому она находится в подвешенном состоянии.

Избыточное количество почвенных вод наблюдается по весне, когда тает снег.

Грунтовая разновидность — это воды, которые располагаются на некоторых глубинах верхнего земного слоя. Глубины протекания жидкости могут иметь большие показатели, если это засушливая местность или пустыня. При умеренном климате с периодичным постоянством выпадения осадков, грунтовые воды залегают не так глубоко. А при избытке дождей или снега грунтовая жидкость может приводить к подтоплению местности. В некоторых местах эта разновидность вод выходит на поверхность почв и называется родником, ключом или источником.

Грунтовые воды пополняются благодаря выпавшим осадкам. Многие путают ее с артезианской, но последняя залегает глубже.

Избыточное количество жидкости может скапливаться в одном месте. В результате стоячего положения образуются из подземных вод болота, озера и пр.

Межпластовые

Что такое подземная вода межпластовой категории? Это, по сути, те же водоносные горизонты, что и грунтовые и почвенные, но только уровень их протекания глубже, чем у двух предыдущих.

Положительной особенностью межпластовых жидкостей является то, что они намного чище, поскольку залегают глубже. Кроме того, их состав и количество всегда колеблется в одном постоянном пределе, и если и происходят изменения, то незначительные.

Артезианские

Артезианские воды располагаются на глубинах, превышающих 100 метров и достигающих 1 км. Эта разновидность считается, да и является, самой пригодной для употребления в пищу. Поэтому на загородных участках часто практикуется бурение подземных скважин как источник водоснабжения жилых домов.

При бурении скважины артезианская вода фонтаном вырывается на поверхность, поскольку явлется напорной разновидностью подземных вод. Залегает в пустотах горных пород между водоупорными пластами земной коры.

Ориентиром для добычи артезианской воды являются определенные природные объекты, расположенные на поверхности: впадины, флексуры, мульды.

Минеральные

Минеральные — самые глубоководные и самые целебные и ценные для человеческого здоровья. В них повышенное содержание разнообразных минеральных элементов, концентрация которых постоянна.

Минеральные воды также имеют собственные классификации:

По назначению:

• столовая;
• лечебная;
• смешанная.

По преобладанию химических элементов:

• сероводородные;
• углекислые;
• железистые;
• йодные;
• бромные.

По степени минерализации: начиная от пресных и заканчивая водами с самой высокой концентрацией.

Классификация по назначению

Подземные воды используются в жизни человека. Их назначение бывает разным:

• питьевая — это вода, которая пригодна для употребления или в своем природном, нетронутом виде, или же после очистки;
• техническая — это жидкость, которая применяется в различных технологических, хозяйственных или промышленных отраслях.

Классификация по химическому составу

На химический состав подземных вод влияют те породы, которые прилегают в непосредственной близости к влаге. Выделяются следующие категории:

1. Пресные.
2. Слабоминерализованные.
3. Минерализованные.

Как правило, воды, залегающие в непосредственной близости с земной поверхностью, пресноводные. И чем глубже располагается влага, тем более минерализованный ее состав.

Как образовались подземные воды?

На образование подземных вод влияет несколько факторов.

1. Осадки. Выпавшие осадки в виде дождей или снега поглощаются почвой в размере 20 % от общего количества. Они формируют почвенную или грунтовую жидкость. Кроме того, эти две категории влаги участвуют в круговороте воды в природе.
2. Таяние ледников многолетней мерзлоты. Подземные воды образуют целые озера.
3. Есть еще ювенильные жидкости, которые образовались в застывшей магме. Это разновидность первичных вод.

Мониторинг подземных вод

Мониторинг подземных вод — важная необходимость, которая позволяет отследить не только ее качество, но и количество, и вообще, ее наличие.

Если качество воды исследуют лабораторно, обозревая изъятую пробу, то разведка наличия подразумевает следующие методы, друг с другом взаимосвязанные:

1. Первое — это проводится оценка местности на наличие предполагаемых подземных вод.
2. Второе — это производится замерение температурных показателей обнаруженной жидкости.
3. Далее применяется радоновый метод.
4. После производится бурение базовых скважин, сопровождаемых изъятием керна.
5. Выделенный керн отправляют на исследование: определяют его возраст, толщину и состав.
6. Из скважин откачивают некоторое количество подземных вод, чтобы определить их характеристики.
7. По базовым скважинам составляют карты залегания жидкости, оценивают ее качество и состояние.

Разведка подземных вод подразделяется на следующие типы:

1. Предварительная.
2. Детальная.
3. Эксплуатационная.

Проблемы загрязнения

Проблема загрязнения подземных вод очень актуальна на сегодняшний день. Ученые выделяют следующие способы загрязнения:

1. Химическое. Этот тип загрязнения очень распространен. Его глобальность зависит от того, что на Земле огромное количество сельскохозяйственных и промышленных предприятий, которые сбрасывают свои отходы в жидком и твердом (кристаллизованном) виде. Эти отходы очень быстро проникают в водонесущие горизонты.
2. Биологическое. Загрязненные стоки от хозяйственно-бытового использования, неисправные канализации — все это причины заражения подземных вод болезнетворными микроорганизмами.

Классификация по типу водонасыщенных грунтов

Различают следующие:

• поровые, то есть те, которые обосновались в песках;
• трещенные, те, что заполняют полости глыб горных пород и скал;
• карстовые, те, которые располагаются в известняковых породах или иных хрупких породах.

В зависимости от места расположения формируется и состав вод.

Запасы

Подземные воды расцениваются как полезное ископаемое, которое возобновимо и участвует в круговороте воды в природе. Общие запасы этой разновидности полезных ископаемых составляют 60 млн км3. Но, несмотря на то что показатели не маленькие, подземные воды подвержены загрязнению, а это существенно сказывается на качестве потребляемой жидкости.

Реки, озера, подземные воды, ледники, болота, моря, океаны — все это водные запасы Земли, которые так или иначе взаимосвязаны между собой. Влага, располагающаяся в слоях почвы, не только формирует подземный бассейн, но и влияет на формирование поверхностных водоемов.

Грунтовые воды пригодны для питья людей, следовательно сбережение их от загрязнения — одна и главных задач человечества.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В этой главе дается описание подземных вод по условиям их залегания в земной коре: верховодок, грунтовых, межпластовых и некоторых других вод. При этом следует сказать, что верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор горных пород делится на две зоны: верхнюю — зону аэрации и нижнюю — зону насыщения. На рис. 63 показано, как располагаются основные подземные воды в земле. Это фактически графическое изображение классификации подземных вод по условиям залегания.

Зона аэрации расположена между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. В этой зоне, непосредственно связанной с атмосферой и почвенным покровом, наблюдается просачивание атмосферных осадков из поверхностных вод вглубь, в сторону зоны насыщения. Поры горных пород в зоне аэрации лишь частично заполнены водой, остальная часть их занята воздухом. Зона аэрации играет важную роль в формировании подземных вод. Мощность, т. е. толщина зоны аэрации, колеблется от нуля в заболоченных низинах до нескольких сотен метров в горных районах с сильно расчлененным рельефом.

Непосредственно над поверхностью подземных вод располагается зона повышенной влажности — капиллярная кайма.

Зона насыщения горных пород расположена ниже уровня грунтовых вод. В этой зоне все поры, трещины, каверны и другие пустоты заполнены гравитационной водой.

Подземные воды в зоне насыщения циркулируют в виде верховодок, грунтовых, артезианских, трещинных и вод вечной мерзлоты.

Верховодки — это временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Верховодки образуются над локальными водоупорами

(или полуводоупорами), которыми могут быть линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует сводообразные водоносные горизонты. Чаще всего это бывает связано с периодом обильного снеготаяния, периодом дождей. В остальное время вода верховодок испаряется или просачивается (стекает) в нижележащие грунтовые воды.

Другой особенностью верховодок является возможность их образования даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верхней части толщи образуется верховодка. Через некоторое время эта вода рассасывается.

В целом для верховодок характерно: временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. В легко водопроницаемых породах, например песках, верховодки возникают сравнительно редко. Более типичны их появления в различных суглинках и лессовых породах.

Верховодки представляют значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и др.), они могут вызвать их подтопление, если заранее не было предусмотрено дренирование или гидроизоляция. В последнее время в результате значительных утечек воды из водонесущих коммуникаций (водопровод, бассейны и др.) отмечено появление горизонтов верховодок на территориях промышленных объектов и новых жилых районов, расположенных в зоне распространения лессовых пород. Это представляет серьезную опасность, так как грунты оснований снижают свою устойчивость, затрудняется эксплуатация зданий и сооружений.

При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным, хотя по определенным признакам изыскатели способны прогнозировать ее появление.

Грунтовые воды. Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности «выдержанном» водоупоре. Они характеризуются рядом признаков:

1. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, т. е. сверху они не перекрыты водоупорными слоями. Свободная поверхность грунтовых вод называется зеркалом (в разрезе уровень). Положение зеркала в какой-то мере отвечает рельефу данной местности. Глубина залегания уровня от поверхности различ-

на — от 1 до 50 м и более. Положение уровня по ряду причин непостоянно. Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называют ложем, а расстояние от водоупора до уровня подземных вод — мощностью водоносного слоя (рис. 64).

Грунтовые воды в силу наличия свободной поверхности без-напорны. Иногда они могут проявить так называемый местный напор, связанный с залеганием линзы глины в уровне зеркала (рис. 65).

• 2. Питание грунтовых вод происходит главным образом за счет атмосферных осадков, а также поступления воды из поверхностных водоемов и рек. Территория, на которой происходит питание, ориентировочно совпадает с площадью распространения грунтовых вод. Грунтовая вода открыта для проникновения в нее поверхностных вод, что приводит к изменению ее состава во времени и нередко к загрязнению различными вредными примесями.
• 3. Грунтовые воды находятся в непрерывном движении и, как правило, образуют потоки, которые направлены в сторону общего уклона водоупора. В отдельных случаях их залегание имеет форму грунтовых бассейнов (рис. 66), т. е. вода находится в неподвижном состоянии. Грунтовые потоки нередко выходят на поверхность, образуя родники или создавая локальную по площади заболоченность.
• 4. Количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят от геологических условий местности и климатических факторов. Зеркало грунтовых вод в целом в какой-то мере копирует рельеф земной поверхности в пределах их расположения. По степени минерализации воды преимущественно пресные, реже солоноватые и соленые, состав гидрокарбонатно-кальциевый, сульфатный и сульфатно-хлоридный.

Рис. 64. Грунтовая вода:

/ — уровень грунтовой воды (УГВ); 2—мощность грунтовой воды; 3 — ложе (водоупор); П — поверхность земли

Рис. 65. Схема возникновения местного напора:

• 1 — водоносный горизонт грунтовых вод;
• 2 —линза глины в толще песка; 3— зеркало грунтовой воды (уровень); 4 — водоупор;

Я—высота (величина) местного напора

Рис. 66. Формы залегания грунтовых вод:

1 — грунтовый поток; 2 — грунтовый бассейн; 3 — водоупор

Грунтовые воды имеют практически повсеместное распространение. В площадном распределении грунтовых вод имеется определенная зональность. Выделяют следующие четыре зоны.

Грунтовые воды речных долин. Глубина залегания изменяется от 1 см до 10—15 м. Вода залегает в аллювиальных отложениях, слабо минерализована, широко используется для водоснабжения.

Грунтовые воды ледниковых отложений. На европейской территории России ледниковые отложения представлены разнообразными обломочными породами, среди которых много водоносных слоев. Вода обильная, слабо минерализованная, широко используется для водоснабжения.

Грунтовые воды полупустынь и пустынь. Это районы с малым количеством атмосферных осадков (до 200 мм в год) и значительным испарением. Воды обычно мало, залегает она глубоко и имеет высокую минерализацию.

Грунтовые воды горных областей. В этих районах выпадает много атмосферных осадков, часть которых проникает в выветрелые и трещиноватые породы. Наибольшее количество грунтовых вод хорошего качества скапливается в отложениях предгорных наклонных равнин. Эта вода широко используется для водоснабжения.

Среди зональных располагаются незональные грунтовые воды, например болотные, карстовые и др. Большими аккумуляторами атмосферных осадков, паводковых и других вод являются болота. Уровень грунтовых вод в болотах всегда совпадает с поверхностью земли, что собственно и обусловливает заболоченность местности.

В практике строительства чаще всего приходится встречаться именно с грунтовыми водами и иногда верховодкой. Они создают большие трудности при производстве строительных работ (заливают котлованы, траншеи, создают опасность оползания и оплывин в бортах котлованов и т. д.) и мешают нормально эксплуатировать здания и сооружения.

Карты поверхности грунтовых вод (карты гидроизогипс). Для выявления характера поверхности (зеркала) грунтовых вод со-

ставляют карты гидроизогипс (рис. 67). Гидроизогипсами называют линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней грунтовых вод. Эти линии аналогичны горизонталям рельефа местности и подобно им отражают рельеф зеркала вод. Карты гидроизогипс необходимы при решении задач, связанных с проектированием водозаборов подземных вод, борьбой с подтоплением территорий и др. Для построения карты гидроизогипс замеряют уровни грунтовых вод в скважинах, расположенных обычно по сетке. Замеры уровней воды должны быть единовременными. Абсолютные отметки уровня подземных вод Ив в скважинах определяют по формуле

Ьп.з

где Ип з — абсолютная отметка поверхности земли; И — глубина залегания подземных вод от поверхности земли, м. Полученные абсолютные отметки надписывают над каждой скважиной и затем методом интерполяции строят гидроизогипсы. Сечение гидроизогипс (частоту их заложения) выбирают в зависимости от масштаба карты и густоты расположения точек замера от 0,5 до 10,0 м, чаще 0,5; 1,0 и 2,0 м.

С помощью карты гидроизогипс (совмещенной с топографической картой) можно выяснить направление и узнать скорость движения грунтового потока в любой точке, а также определить глубину залегания грунтовых вод (по разности отметок горизонталей и гидроизогипс).

Карта гидроизогипс позволяет установить характер связи грунтовых вод с поверхностными водами (реки, каналы, водохранилища). Эти воды могут питать грунтовые воды или, наоборот, подземная вода пополняет эти водоемы. Это необходимо знать при определении водопритоков к водозаборам.

Межпластовые подземные воды. Эти воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными (артезианскими).

Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой полностью или частично (рис. 68).

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных слоев в виде синклиналей или моноклиналей (рис. 69 и 70). Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных отметках, что и создает напор подземных вод. Напорных подземных горизонтов может быть несколько. Каждый из них имеет область питания там, где водоносные слои выходят на поверхность и имеют высокие отметки. Область питания, как правило, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод.

Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором — поднимается лишь до пьезометрического уровня.

Многие артезианские бассейны (например, Доно-Донецкая впадина) занимают огромные площади, содержат ряд водоносных горизонтов, являются важным источником питьевой и технической воды, обладают большой водообильностью, вода обычно хорошего качества.

Напорные воды встречаются не только в слоях, залегающих между двумя водоупорами, но и в массивах скальных, трещиноватых пород (трещинные воды), а также в карстовых пустотах (карстовые воды) и в вечной мерзлоте.

ш * • *

‘ •*

:;ф-

• •

: Т. УГВ

Рис. 68. Межпластовая ненапорная вода:

/— грунтовая вода; 2— первый водоупор; 3 — меж пластовая вода; 4 — водоупор;

П — поверхность земли

Рис. 69. Артезианская вода при моноклинальном залегании слоев:

/— водоупоры; 2—водоносный слой; 3— область питания водой; 4— буровая скважина;

5— пьезометрический уровень; 6 — поверхность земли; Н — высота (величина) напора воды

Артезианские воды обычно залегают на большой глубине и приурочены к синклинальным (прогнутым) геологическим структурам. При синклинальном залегании пластов создаются наиболее благоприятные условия для образования гидростатического напора. Напорные воды встречаются и при моноклинальном залегании водоносных пластов, если последние резко изменяют свою водопроницаемость или выклиниваются. Они могут быть приурочены также и к зонам тектонических нарушений и разломов.

Геологические структуры синклинального типа, содержащие один или несколько напорных водоносных горизонтов и занимающие значительные площади (до нескольких сотен тысяч квадратных километров), называют артезианскими бассейнами. При моноклинальном залегании слоев образуется артезианский склон.

Основные элементы артезианского бассейна (склона). В артезианских бассейнах выделяют три области: питания, напора (распространения) и разгрузки.

Выделение по площади артезианского бассейна трех областей условно. В последнее время установлена возможность медленного перетекания воды из напорного водоносного пласта в ниже- и вышезалегающие водоносные горизонты через разделяющие их относительно водоупорные слои, поэтому области разгрузки напорных вод, так же как и питания (при перетекании воды из ниже- и вышезалегающих водоносных горизонтов), могут занимать различные участки по площади артезианского бассейна.

Рис. 70. Артезианский бассейн (в условиях синклинального залегания слоев

пород):

• 1 — водоупор; 2 — водонапорный слой; 3— буровые скважины; 4— область питания водой;
• 5— пьезометрический уровень; 6 — поверхность земли; Н — высота (величина) напора воды

Разгрузка напорных вод возможна и искусственным путем через водозаборные скважины при их длительной эксплуатации. Работа водозаборов усиливает также процессы перетекания воды из одного водоносного горизонта в другой.

При использовании артезианских вод для водоснабжения наиболее перспективным считается самый верхний напорный горизонт, где обычно залегают слабоминерализованные (пресные) воды. Химический состав и минерализация артезианских вод изменяются с глубиной.

Карты пьезометрической поверхности напорных вод (карты гидроизопьез). Линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками пьезометрического уровня, называют гидроизопьезами (или пьезогипсами). Карта гидроизопьез — совокупность таких линий, и строится она методом интерполяции отметок, т. е. аналогично карте гидроизогипс. Если напорных водоносных горизонтов несколько, для каждого из них на карте наносится своя система гидроизопьез.

С помощью карты гидроизопьез решают ряд практических задач, связанных с использованием артезианских вод для водоснабжения, с организацией защиты от них при вскрытии строительными котлованами кровли напорного пласта и т. д. По карте гидроизопьез изучают условия формирования потоков артезианских вод, определяют направление их движения, выделяют участки возможного самоизлияния, устанавливают гидравлическую связь напорных вод с реками и др.

Подземные воды в трещиноватых и закарстованных породах. Трещинные воды — это подземные воды, циркулирующие в трещи-

новатых горных породах. Перемещаются они по системе взаимосвязанных трещин и образуют единую гидравлическую систему.

В зависимости от условий залегания трещинные воды могут быть грунтовыми, межпластовыми, жильными.

Трещинно-грунтовые воды развиты в верхней трещиноватой зоне кристаллических массивов (до глубины 80—100 м) (рис. 71). Питаются они в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков и отличаются значительными колебаниями уровня подземных вод во времени. Площади их питания совпадают с площадями распространения. Глубина залегания трещинно-грунтовых вод возрастает от долин к водоразделам (от нескольких метров до 80 м и более). Водоупором трещинно-грунтовых вод служат монолитные нетрещиноватые скальные породы. Водообильность трещинно-грунтовых вод определяется условиями их питания и степенью трещиноватости горных пород.

Трещинно-грунтовые воды обычно расположены в зоне активного водообмена, поэтому в большинстве случаев они пресные, гидрокарбонатно-кальциевого состава.

Межпластовые трещинные воды циркулируют в артезианских бассейнах, водоносные горизонты которых представлены трещиноватыми горными породами.

Трещинно-жильные воды развиты локально, исключительно в зонах тектонических нарушений с крупными трещинами. Это линейно вытянутые узкие водные потоки (жилы), уходящие в глубину на несколько сот метров, поэтому они часто имеют повышенную температуру. Для трещинно-жильных вод характерен напорный режим. Как правило, они отличаются значительной водообильностью, нередко разгружаются на поверхности земли и образуют мощные родники, которые используют для водоснабже-

Рис. 71. Залегание трещинно-грунтовых вод:

1 — скважины; 2—трещины в скальных породах; 3— трещины, заполненные водой

ния. Трещинно-жильные воды получают питание за счет трещинно-грунтовых вод, разгрузки глубокозалегающих напорных водоносных горизонтов и других источников.

При строительстве подземных водопроводно-канализационных, гидротехнических, гражданских сооружений (трубопроводы, тоннели и др.), хранилищ отходов в горно-складчатых областях необходимо принимать меры, предотвращающие внезапный прорыв водообильных трещинно-жильных вод.

Карстовые воды. Подземные воды, которые циркулируют по трещинам и пустотам карстового происхождения, называют карстовыми, или трещинно-карстовыми.

Степень и характер закарстованности горных пород определяют основные черты карстовых вод (глубину развития, интенсивность движения, гидравлическое состояние, водообильность и т. д.).

Карстовые воды отличаются от трещинных вод более интенсивным движением, особенно в верхней зоне массива закарсто-ванных пород, непостоянством химического состава, резким изменением водообильности на сравнительно небольших расстояниях.

Подземные воды вечной мерзлоты. Подземные воды в районах многолетней мерзлоты (Сибирь, Крайний Север, Дальний Восток и др.) контактируют или непосредственно содержатся в толще многолетнемерзлых пород. Подземные воды представлены над-мерзлотными, межмерзлотными и подмерзлотными водами.

Надмерзлотные воды подразделяют на воды сезонно-талого (деятельного) слоя и воды надмерзлотных таликов речных долин и озерных впадин. Подстилающим водоупором для них служит многолетнемерзлая толща, пустоты, трещины, поры которой постоянно заполнены льдом. Надмерзлотные воды образуют безнапорные горизонты типа верховодки и грунтовых вод. Питание они получают за счет инфильтрации осадков, таяния снежников и ледников, а также подпитывания в результате разгрузки подмерзлотных вод.

В первой половине зимы надмерзлотные воды деятельного слоя промерзают, и поскольку в этот период они залегают между двумя водоупорными слоями (снизу — толща многолетнемерзлых пород, сверху — горизонт сезонного промерзания), то развивают значительное давление и становятся напорными. По величине минерализации воды пресные и летом могут использоваться для водоснабжения, однако количество (запасы) их незначительно, а санитарно-техническое состояние не всегда удовлетворительно.

Надмерзлотные воды в зоне таликов под влиянием переноса тепла реками и озерами зимой обычно не промерзают и имеют постоянный сток. Это воды пресные, очень холодные (температура 0,5—5 °С), используются для водоснабжения.

Межмерзлотные воды содержатся внутри толщи многолетней мерзлоты как в твердой (лед), так и в жидкой фазе (зона прерывистых и сквозных таликов). Межмерзлотные воды в жидкой фазе обычно напорны. Распространены они не повсеместно и залегают в пределах таликов преимущественно в долинах рек. Постоянная циркуляция, отчасти высокая минерализация, предохраняет их от замерзания. Гидравлически межмерзлотные воды связаны как с вышезалегающими надмерзлотными, так и с ниже-залегающими подмерзлотными водами. Запасы межмерзлотных вод непостоянны и к концу зимы значительно сокращаются.

Подмерзлотные воды циркулируют ниже многолетнемерзлотной толщи, поэтому встречаются только в жидкой фазе. Воды напорны, величина напора над кровлей нередко достигает нескольких сотен метров. По условиям циркуляции подмерзлотные воды аналогичны напорным водам в районах с умеренным климатом. Запасы подмерзлотных вод значительны. Водообильность высокая, особенно карстовых подмерзлотных вод. Минерализация вод разная (от пресных до рассолов). В районах с небольшой мощностью многолетнемерзлых пород (южные районы Восточной Сибири и Дальнего Востока) подмерзлотные воды широко эксплуатируются и имеют важнейшее значение для водоснабжения.

Как определить уровень грунтовых вод

Уровень грунтовых вод представляет собой рубеж под землей, ниже которого находится водоносный слой. Осадки в виде дождя или снега попадают под землю и спускаются до УГВ в том месте, где жидкость останавливается и располагается предел заполнения водой почвы.

Схема залегания подземных вод.

В зависимости от того, каковы особенности местности, глубина предела заполнения грунта водой может быть различная. Так, если ваш участок расположен в холмистой местности, то предел залегания грунтовых вод может находиться на уровне 100 м, тогда как в районах с болотистым грунтом подземные источники располагаются не более чем на 2 м в глубину.

Показатель уровня принято считать динамическим критерием, его глубина может меняться на несколько метров в соответствии с временем года и количеством осадков, которые выпали.

Важно! Ввиду того что в зимний период присутствует низкая температура и количество осадков сводится к минимуму, уровень залегания водоносного слоя самый низкий.

Виды грунтовых вод

Водяной пласт, который расположен ближе всего к поверхности земли, и есть грунтовые воды. Отделены они прослойкой из камня от нижних подземных вод. В науке выделяют несколько их типов, таких как:

Верхние воды располагаются на глубине в несколько метров.

1. Верхние воды, которые располагаются на глубине в несколько метров. Этот водоносный слой может исчезнуть во время засухи или заморозков. Как правило, в местах склонов верховодка отсутствует.
2. Безнапорный слой воды, уровень нахождения которого зависит от количества выпадающих осадков атмосферы. Его глубина не меняется ввиду отсутствия напора. Данные грунтовые воды имеют влияние на процесс возведения построек. Узнать уровень грунтовых вод можно по этому слою.
3. Артезианские грунтовые течения находятся в промежутке между несколькими водоупорными пластами почвы.

Важно! Пробивая верхний пласт, можно обеспечить подъем воды на поверхность, организовав таким образом скважину.

Все о кровле крыш своими руками — kryshikrovli.ru.

Определение положения

Понять уровень грунтовых вод можно несколькими способами. Однако независимо от того, какой способ вы выберете, узнать уровень наиболее точно можно в период таяния снега, а именно ранней весной. В это время года самый высокий уровень грунтовых вод.

Большинство дачников придерживается мнения, что самым легким, но в то же время результативным вариантом определения, на какой глубине находятся грунтовые воды, является анализ уровня воды в ближайшем колодце. Как известно, скважины наполняются водой из грунта, поэтому, измерив расстояние от верха колодца до начала уровня воды, можно легко узнать глубину нахождения грунтовых вод. Лучше всего проводить подобные замеры в нескольких колодцах, это позволит определить уровень воды максимально точно. Для того чтобы таким способом выполнить замеры, понадобятся:

Измерение грунтовых вод.

• моток веревки;
• груз;
• рулетка строительная.

Привяжите груз к концу веревки и спустите ее в колодец. Когда груз коснется поверхности воды и веревка натянется, следует прочертить отметку на другом конце веревки, на уровне верха колодца. Полученный отрезок замеряется рулеткой.

Во время возведения различного вида построек очень часто возникает вопрос, как узнать уровень глубины грунтовых вод, поскольку они непосредственно влияют на выбор типа фундамента. Для того чтобы понять, насколько глубоко под поверхностью земли расположены водоносные слои, выполняют бурение пробных скважин. Это довольно несложный способ, для которого из инструментов помимо строительного бура больше ничего не понадобится. Сами работы предполагают:

1. Бурение по периметру строительного участка нескольких скважин глубиной в несколько метров.
2. Приостановление строительных работ на несколько дней, чтобы проследить, появится ли вода в скважинах. Если скважины остаются пустыми, это свидетельствует о том, что грунтовые воды расположены довольно глубоко, чтобы доставить неприятности во время строительства.

Природные показатели

Грунтовые воды могут находиться всего в нескольких метрах от поверхности.

Существуют также народные методы, по которым можно определить, где на участке находится водоносный слой и на какой глубине под землей он расположен. Для этого необходимо осмотреть свои владения. Если даже в сильный зной, который высушивает почву, в вашем дворе произрастает обильная зеленая растительность, а по вечерам во дворе собирается туман, особенно когда поблизости нет водоемов, это говорит о том, что грунтовые воды расположены близко к поверхности земли. Обильная утренняя роса также свидетельствует о близком расположении к поверхности грунтовых вод.

Сигнализируют о расположении грунтовых вод животные и насекомые. Как правило, маленькие мухи, комары и жучки скапливаются в местах с повышенной влажностью. Кошки ложатся в тех местах, где близко расположен водоносный слой, тогда как собаки, напротив, стараются избегать таких участков. Мыши не будут рыть свои норы в местах с влажным грунтом, и на участках, где водоносный слой расположен высоко, отсутствуют и муравейники.

Если вы желаете немного осушить участок и при этом установили, что подземные воды расположены достаточно близко к поверхности, то можно организовать на территории несколько колодцев и в наиболее низких участках выкопать ров шириной в 40 см.

Садоводы утверждают, что некоторые виды растений являются своеобразными знаками, которые помогают понять, глубоко ли расположены подземные воды. Если на территории вашего участка растут щавель, крапива, осока, камыши, это свидетельствует о том, что водные ресурсы находятся максимум на глубине 3 м от поверхности земли. Если на вашем дачном участке растет полынь, то подземные воды находятся не менее чем в 4-5 м.

Определить, насколько глубоко расположен водоносный слой, можно многими способами. Несмотря на то что большинство из них не даст точных результатов, вы все же сможете сформировать представление, как глубоко расположены грунтовые воды на территории вашего участка. Если необходимы точные результаты, то всегда можно заказать специальную экспертизу, которую проводят геологи.