Санитарно-гигиеническая характеристика водоисточников. Подземные воды: понятие, уровень и охрана грунтовых вод

Комментариев:

Вода является источником жизни на Земле, без нее трудно представить себе деятельность современного человека. Вода используется для разных целей: питьевых и хозяйственных нужд, водопоя скота. Те, кто проживает в частном секторе вдали от города, знают, что основными источниками питьевой воды являются колодцы, скважины или каптажи. В том или ином случае проводить воду необходимо собственными силами. Большое значение имеет определение точного расположения водоносной жилы. Расположение водоносных жил различается по глубине, от этого во многом зависит качество воды.

Каждый уровень водоноса имеет свои особенности. В зависимости от этого, различают несколько типов подземных жил: верховодку, грунтовые и межпластовые воды. Последние делятся на напорные и безнапорные. Они наиболее чистые, но, в тоже время, до них труднее всего добраться. Гидрогеологические особенности важны не только при проведении водопровода, но и в строительном деле. При этом большое значение имеет уровень стояния грунтовых вод. Рассмотрим более подробно, чем отличаются между собой верховодка, грунтовые и межпластовые воды, какова их глубина залегания.

Водоносные слои земли

В толще земли имеется несколько водоносных слоев. Вода скапливается в земле благодаря наличию водоупорных пластов. Последние образованы, в большей степени, глиной. Глина практически не пропускает воду, защищая тем самым водоносные горизонты от загрязнения. Реже в водоупорном пласте можно встретить камни. Интересен тот факт, что между глиняными пластами практически всегда находятся слои, образованные песком. Известно, что песок удерживает влагу (воду), в результате чего вода скапливается и тем самым образует водоносные недра земли. Необходимо знать, что водоносные слои могут быть защищены водоупорными пластами с обеих сторон или только с одной.

Самый глубокий водоносный пласт, который используется в современное время для водопотребления, образован артезианскими водами. Он может располагаться на глубине более 100 метров. Артезианские воды залегают не в толще песка, а в пласте, образованном известняком. Благодаря этому они имеют особый химический состав. Существуют и более доступные водоносные слои. К ним относится верховодка. Большое значение имеет то, что она не защищена сверху водоупорным слоем, поэтому не пригодна для питьевых нужд. Водоносные слои в одних участках местности могут быть тонкими, а в других – очень большими. Это наблюдается в результате излома водоупорных пластов. Такие участки имеют большой дебит.

Верховодка и ее особенности

Самый первый водоносный слой называется верховодкой. Свое название такая вода получила благодаря тому, что слой расположен очень близко к поверхности. Глубина, на которой она может обнаруживаться, составляет от 1 до 4 метров. Верховодка относится к безнапорным подземным водам. Такая вода есть не везде, поэтому представляет собой непостоянный водоносный слой. Верховодка образуется в результате фильтрования поверхностных вод или осадков через почву. В силу этого она не нашла широкого применения для питьевых нужд. Причин тому несколько:

низкий дебит и его непостоянство;
наличие большого количества загрязняющих веществ;
невозможность в полной степени обеспечивать нужды населения.

Верховодка образуется периодически. Это зависит от наличия осадков, паводков. В теплое время года (летом) найти данный источник воды очень сложно. Нередко она располагается на первом водоупорном слое, поэтому при выходе этого пласта может образоваться заболоченный участок. Вода этого водоносного слоя характеризуется тем, что является пресной, имеет низкую минерализацию. Кроме того, она загрязнена органическими веществами. В ряде случаев в ней содержится много железа. Она может быть пригодна для хозяйственных нужд в качестве дополнительного источника воды для полива или орошения растений.

Характеристика грунтовых вод

Определение уровня стояния грунтовых вод в частном строительстве наблюдается очень часто. Именно они чаще всего используются для водоснабжения жилого сектора. Для забора грунтовых вод строятся колодцы или каптажи. Скважины же чаще бурятся для межпластовых вод. Грунтовые воды образуют первый постоянный водоносный горизонт, который лежит на первом водоупорном слое земли. Они являются безнапорными. Это свидетельствует о том, что сверху они не защищены водоупорными породами грунта, а сам пласт земли при этом остается заполненным наполовину.

Они распространены практически повсеместно, в отличие от верховодки. Важно, что грунтовые воды во многом зависят от осадков, поэтому их дебит может меняться в зависимости от времени года. Весной и осенью он больше, нежели летом и зимой. Уровень этого слоя повторяет конфигурацию рельефа, поэтому на разных территориях толщина данного слоя разная. Вода, которая скапливается в аллювиальных недрах, широко используется для питья. Грунтовые воды залегают на уровне от нескольких метров до десятков. Химический состав и минерализация определяются расположением слоя. Если вблизи имеются поверхностные источники (реки, озера) с пресной водой, то подземные слои могут использоваться для питьевых нужд, стирки и других целей. Но при этом требуется их очистка (кипячение или фильтрование).

Межпластовые водоносные слои

При выборе водоносного слоя для будущего колодца или скважины необходимо знать, что межпластовые воды являются более качественными (чистыми) в отличие от грунтовых.

Межпластовые воды характеризуются тем, что они окружены сверху и снизу водоупорными слоями.

Глубина, на которой их можно обнаружить, составляет от 10 и более метров. Различают безнапорные и напорные межпластовые воды. Первые распространены не так широко, их очень трудно найти. Они встречаются в слоистых осадках, вверху геологического разреза. По своему химическому составу они более сбалансированные и чистые, поэтому используются для водоснабжения.

Наибольшую популярность имеют напорные воды, именуемые артезианскими. Установлено, что их химический состав постоянен. Они богаты различными минералами. Такую воду можно пить даже без предварительной обработки. Защита этого водоносного слоя осуществляется сверху и снизу. Их дебит всегда большой, и он постоянен. Глубина их расположения составляет около 100 метров и больше. Именно для получения артезианской воды производят бурение скважины. Артезианские воды относятся к полезным ископаемым, представляющим большую ценность.

Как зависит качество воды от глубины водоносного горизонта?

При расположении водоносных слоев считается, что качество воды улучшается по мере увеличения глубины. Это на самом деле так. В ходе частного строительства колодцев или скважин первая вода начинает появляться уже на глубине 2-3 метров от поверхности. Это вода первого водоносного горизонта. Она загрязнена химическими веществами, органикой, которая поступает с поверхности. Большое значение имеют сточные воды, которые легко проникают в первый водоносный горизонт. При возведении колодца оптимальная глубина копания составляет 15-20 метров.

Здесь залегают грунтовые воды и межпластовые. Для обнаружения артезианской жилы нужно копать дальше. При этом лучше использовать бурение. Таким образом, залегание водоносных горизонтов имеет огромное значение для водоснабжения населения. Многие регионы испытывают нехватку чистой воды, что служит поводом для поиска новых источников.

С целью водоснабжения могут быть использованы подземные воды, открытые водоемы и атмосферные воды.
1. Подземные воды
Подземные воды образуются главным образом за счет фильтрации атмосферных осадков через почву; небольшая часть их образуется в результате фильтрации воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и т. д.) через русло.

Накопление и движение подземных вод зависят от строения пород, которые по отношению к воде разделяются на водоупорные (водонепроницаемые) и водопроницаемые. Водоупорными породами являются гранит, глина, известняк; к водопроницаемым относятся песок, гравий, галечник, трещиноватые породы. Вода заполняет поры и трещины этих пород. Подземные воды по условиям залегания делятся на почвенные, грунтовые и межпластовые.

а) Почвенные воды (поверхностные или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте, не имеют защиты в виде водоупорного слоя, поэтому состав их резко меняется в зависимости от гидрометеорологических условий. Больше всего их накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают. Они легко подвергаются загрязнению, так как находятся в зоне просачивания атмосферных вод и поэтому использовать их с целью водоснабжения не следует.

б) Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху и поэтому между ними и поверхностными водами происходит водообмен. Грунтовые воды безнапорные, их уровень в колодце устанавливается на уровне подземного слоя воды. Образуются они за счет просачивания атмосферных осадков и уровень воды подвержен большим колебаниям в различные годы и сезоны. Грунтовые воды отличаются более или менее постоянным составом и лучшим качеством, чем поверхностные. Фильтруясь через довольно значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. Глубина их залегания в различных местностях колеблется от 2 м до нескольких десятков. Грунтовые воды являются распространенным источником водоснабжения в сельских местностях.

Среди вод суши наибольшие запасы приходятся на подземные воды, общие запасы которых составляют 60 млн км 3 . Подземные воды могут находиться в жидком, твердом, парообразном состоянии. Они располагаются в почве и в горных породах верхней части земной коры.

Способность горных пород пропускать воду зависит от размеров и количества пор, пустот, трещин.

По отношению к воде все горные породы подразделяют на три группы: водопроницаемые (хорошо пропускают воду), водонепроницаемые (задерживают воду) и растворимые.

Растворимые породы - это калийная и поваренная соли, гипс, известняк. Когда подземные воды растворяют их, на глубине образуются большие пустоты, пещеры, воронки, колодцы (это явление называется карстом).

Водопроницаемые породы можно подразделить на две категории: проницаемые во всей их массе (однородно проницаемые) и относительно проницаемые (полупроницаемые). Примерами хорошо проницаемых горных пород служат галечники, гравий, песок. К полупроницаемым относятся мелкозернистый песок, торф и др.

Кроме этого, водопроницаемые породы могут быть влагоемкими и не влагоемкими.

Невлагоемкие породы - это горные породы, которые свободно пропускают воду, не насыщаясь ею. Это, например, пески, галечник и др.

Влагоемкие - это горные породы, которые удерживают в себе какое-то количество воды (например, один кубический метр торфа удерживает свыше 500 л воды).

К водонепроницаемым горным породам относятся глины, массивные кристаллические и осадочные породы. Однако эти породы могут быть разбиты трещинами и в естественных условиях стать проницаемыми.

Слои водонепроницаемых пород, над которыми залегают водоносные породы, называют водоупорными.

На водоупорных породах просачивающаяся вниз вода задерживается и заполняет промежутки между частицами вышележащей водопроницаемой породы, образуя водоносный горизонт.

Слои водопроницаемых пород, которые содержат воду, называются водоносными.

На равнинах, сложенных осадочными горными породами, обычно чередуются водопроницаемые слои и водоупорные.

Подземные воды залегают слоями (рис. 1). Их можно разделить на три горизонта:

Верхний горизонт — это пресные воды, залегающие на глубине от 25 до 350 м.
Средний горизонт - воды, залегающие на глубине от 50 до 600 м. Они обычно минеральные, или соленые.
Нижний горизонт — вода, нередко погребенная, в высокой степени минерализованная, представлена рассолами. Залегает на глубине от 400 до 3000 м.

Глубокие горизонты вод могут быть ювенильным и (магматического происхождения) или реликтовыми. Вода нижних горизонтов в большинстве случаев образовалась в период формирования заключающих их осадочных пород.

По условиям залегания подземные воды подразделяют на почвенные, верховодку и воды насыщения — грунтовые и межпластовые (рис. 2).

Почвенные воды и верховодка

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы. Они необходимы для нормальной жизни растений.

Верховодка залегает неглубоко, существует временно, малообильна. В наших климатических условиях она появляется весной после таяния снега, иногда осенью.

Рис. 1. Слои подземных вод

Рис. 2. Виды вод по условиям

Грунтовые воды

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. Поверхность грунтовых вод называется зеркалом грунтовых вод. Расстояние от зеркала грунтовых вод до водоупорного слоя называют мощностью водоупорного слоя.

Грунтовые воды питаются просочившимися атмосферными осадками, водами рек, озер, водохранилищ.

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.

Так как глубина залегания грунтовых вод определяется прежде всего климатическими условиями, в разных природных зонах она различна. Так, в тундре уровень грунтовых вод практически совпадает с поверхностью, а в полупустынях находится на глубине 60-100 м, причем не повсеместно, и эти воды не обладают достаточным напором.

Большое влияние на глубину залегания грунтовых вод оказывает степень расчлененности рельефа территории. Чем она сильнее, тем глубже находятся грунтовые воды.

Грунтовые воды значительно подвержены загрязнению.

Межпластовые воды

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.

Особую группу подземных вод составляют напорные межпластовые воды. Они полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

Вскрытые скважинами и поднимающиеся вверх, они изливаются на поверхность или фонтанируют. Так устроены артезианские колодцы (рис. 3).

Рис. 3. Артезианский колодец

Химический состав подземных вод неодинаков и зависит от растворяемости прилегающих пород. По химическому составу различают пресные (до 1 г солей на 1 л воды), слабоминерализованные (до 35 г солей на 1 л воды) и минерализованные (до 50 г солей на 1 л воды) подземные воды. При этом верхние горизонты подземных вод обычно пресные или слабоминерализованые, а нижние горизонты могут быть сильноминерализованными. Минеральные воды по своему составу могут быть углекислыми, щелочными, железистыми и т. д. Многие из них имеют лечебное значение.

Температура подземных вод

По температуре подземные воды подразделяются на холодные (до +20 °С) и термальные (от +20 до +1000 °С). Термальные воды обычно отличаются высоким содержанием различных солей, кислот, металлов, радиоактивных и редкоземельных элементов.

Естественные выходы подземных вод (обычно грунтовых) на поверхность земли называется источниками (родниками, ключами). Они образуются обычно в пониженных местах, где земную поверхность пересекают водоносные горизонты.

Источники бывают холодными (с температурой воды не выше 20 °С), теплыми (от 20 до 37 °С) и горячими, или термальными (свыше 37 °С). Периодически фонтанирующие горячие источники называются гейзерами. Они находятся в областях недавнего или современного вулканизма (Исландия, Камчатка, Новая Зеландия, Япония).

Значение и охрана подземных вод

Подземные воды имеют большое значение в природе: являются важнейшим источником питания , болот; растворяют различные вещества в породах и переносят их; при их участии формируются карстовые и оползневые формы рельефа; при близком залегании к поверхности могут вызывать процессы заболачивания; снабжают растения влагой и растворенными в них элементами питания и т. д. Они широко используются человеком: являются источниками чистой питьевой воды; применяются для лечения целого ряда заболеваний человека; обеспечивают производственный процесс водными ресурсами; используются для орошения полей; из термальных вод получают большое количество различных химических веществ (йод, гауберову соль, борную кислоту, различные металлы); тепловая энергия подземных вод может служить для обогрева зданий, теплиц, получения электроэнергии и др.

На сегодняшний день во многих регионах состояние подземных вод оценивается как критическое и имеющее опасную тенденцию дальнейшего ухудшения. Несмотря на то что запасы подземных вод велики, возобновляются они крайне медленно, и это необходимо учитывать при их расходовании. Не менее важна и охрана подземных вод от загрязнений.

Подземные воды (причем не только поверхностные, но и глубинные) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека: от предприятий гор но-добываю щей промышленности, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, населенных пунктов и др. Среди загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров. Происходит ухудшение качества питьевой воды.

Подробная информация о грунтовых и межпластовых водах, чем они отличаются, в чём их особенность и на какой слой лучше копать

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

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

Грунтовые воды

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

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

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

Так, при выпадении осадков, влага просачивается через водопроницаемую породу, почти не встречая сопротивления на своем пути, поэтому степень ее очистки весьма незначительна. Нельзя сказать, что вода совсем неочищенная, но проходит только грубая фильтрация, во время которой в грунте остаются только крупные частицы, а всё, что растворилось в воде, остается в ней. Так образуется слой, который называется «Грунтовые воды».

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

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

Межпластовые воды

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

Особенность слоя в том, что отсюда мы получаем воду готовую для питья без дополнительной очистки, т.к. слой защищен с двух сторон водоупорными слоями. Межпластовые воды накапливаются медленно, так как расположены на большей глубине, и поэтому очищаются более эффективно. Этому способствует не только большой слой, но и высокая плотность грунта. Водоупорный слой не только надежно отделяет межпластовые воды от грунтовых, но и через него часть влаги все же просачивается, при этом эффективно очищаясь. Основная масса воды попадает в межпластовое пространство в тех местах, где пласт выходит на поверхность. Чем дальше от этого места выполняется забор воды, тем она чище.

Еще одним фактором, влияющим на то, что этот водоносный слой не пополняется быстро, является создаваемое в нем избыточное давление. Особенно это чувствуется, когда скважина обустроена в низине. В таком случае вода даже может фонтанировать.

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

Сравнительный анализ межпластовых и грунтовых вод

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

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

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

Как заказать колодец или скважину у нас

Наша компания обладает внушительным опытом обустройства колодцев и скважин, который был накоплен в ходе более чем 15-ти летней практической деятельности. Для проведения работ привлекается современная техника и квалифицированный персонал, используются качественные материалы и надежное оборудование, а само обустройство колодцев и скважин проводится в строгом соответствии с техническими стандартами.

Как-то на уроке географии учитель вызвал меня к доске и предложил нарисовать схему распределения воды в природе Земли . Я, слегка обидевшись на такое лёгкое задание, набросал рисунок планеты, обозначил части Мирового океана и принялся перечислять названия крупнейших морей, рек и озёр. «Всё?» – спросил учитель, когда я закончил. Я поднапрягся и вспомнил несколько водоёмов поменьше. Учитель продолжал вопросительно на меня смотреть. Я, покраснев, ляпнул про лужи и очень кстати вспомнил об атмосферной влаге. Учитель вздохнул и поставил мне четвёрку. «Ты совсем забыл про подземные воды », – объяснил он мою оценку. Конечно, сегодня я бы ответил на его задание совершенно иначе.

Общие сведения о подземных водах

Подземные воды – это часть гидросферы Земли, находящаяся в поверхностных слоях её коры . Несмотря на свою подземную природу, они встречаются в жидком, твёрдом и газообразном состояниях. По характеру залегания и циркуляции подземные воды делятся на поровые (в обломочных породах вроде песка), жильные (в скальных породах) и карстовые (в растворимых породах – известняках, гипсах и так далее).

По месту залегания подземные воды имеют следующую классификацию:

почвенные;
грунтовые;
межпластовые;
артезианские;
минеральные.

Что такое грунтовые воды

Грунтовые воды считаются водами первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта (почвенные его не образуют). Как правило, грунтовые воды свободны и не имеют над собой непроницаемого слоя. Уровень этих вод постоянно колеблется из-за множества факторов: объёма выпадающих осадков, климатических условий (засуха их иссушает, а сильные морозы вполне способны вызвать промерзание), хозяйственная деятельность человека и так далее.

Что такое межпластовые воды и чем они отличаются от грунтовых

Межпластовые воды - «второй» этаж подземного водоносного горизонта . Их уровень более постоянен, нежели у грунтовых вод . Поскольку межпластовые воды «сжаты» сверху и снизу другими слоями, они находятся под давлением, иногда довольно значительным.

Можно выделить три основные различия межпластовых и грунтовых вод:

расположением (грунтовые находятся ближе к поверхности);
отсутствием напора у грунтовых ;
большей степенью загрязнения грунтовых .