В чем отличие водоносных горизонтов

Как правило, незначительная часть подземных вод может обеспечить достаточный запас для скважины. Именно поэтому процесс бурения должны выполнять профессионалы, которые разбираются в различиях подземных вод и могут определить, какой водоносный горизонт будет достаточным для потребностей того или иного объекта. В этой статье мастер сантехник расскажет, в чем отличия водоносных горизонтов.

Что такое подземные воды

В населенных пунктах, где отсутствует централизованное водоснабжение, в дачных поселках и т.д., проблему воды жителям приходится решать своими силами. Для бытовых нужд, в этом случае, используют подземные воды. К подземным, относятся воды, находящиеся в слоях земной коры, на различной глубине под поверхностью грунта.

В нижних слоях залегают:

• Древние магматогенные,
• Метаморфогенные,
• Седиментогенные поземные воды.

Происхождением эти подземные воды обязаны:

• Вулканической активности (магматогенные),
• Процессам изменений в горных породах (метаморфогенные),
• Опусканием иловых наслоений древних морей и выдавливанию из них остатков воды под тяжестью образовавшихся позже слоев (седиментогенные).

Чтобы до них добраться, требуется глубокое и сверхглубокое бурение, с точки зрения водоснабжения, интереса, они не представляют. Источником воды для колодцев и скважин служат верхние водоносные горизонты.

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

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

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

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

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

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

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

Откуда берется вода в земной коре

Вода в верхних водоносных горизонтах постоянно движется. Пополняется она, за счет просачивания с поверхности атмосферных осадков – талых вод и дождей.

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

Человек на свои нужды отбирает незначительную часть подземных вод. Остальной объем стекает по подстилающим водоупорным слоям до мест выхода на поверхность, где образуются родники, питающие реки, озера, болота и моря.

Виды водоносных слоев

Прежде, чем начинать бурение собственной скважины, необходимо иметь представление о видах водоносных горизонтов и их особенностях. На этом базируется грамотный выбор горизонта, который обеспечит скважины качественной водой в течение длительного времени. В геологии водоносные слои делят по типу составляющих горных пород. К ним относятся:

• Аллювий — несцементированные (зернистые) осадочные породы, возникающие в результате отложений в водных потоках. В их состав входят песок, галька, гравий, ил.
• Ледниковые отложения – неуплотненные пласты горных пород, образовавшиеся и перемещавшиеся при движении ледников.
• Уплотнённые отложения – пласты осадочных пород, подвергающиеся давлению верхних слоев.
• Метаморфические (трещиноватые) вулканические горные породы. В рыхлых породах вода накапливается в порах между частицами материала, в уплотненных — в полостях (кавернах) и трещинах, в водорастворимых (гипс) – в карстах.

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

Типы по залеганию

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

Первый горизонт

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

Расположен он на глубине от 0,5 м ( в северной тундре) до 20-25 м в южных широтах. Составляют первый горизонт, как правило, несцементированные (рыхлые) осадочные поры.

Толщина слоя, редко превышает 3-4 м. Кровли над слоем нет, верхняя граница лежит в зоне аэрации, что обеспечивает прямую связь водоносного горизонта с поверхностью. Практически, весь объем, горизонт получает за счет инфильтрации воды с поверхности почвы. Это обусловило недостатки верховодки:

Нестабильность

Насыщенность слоя водой, а, следовательно, и дебет источника имеет ярко выраженный сезонный характер и зависит от годового объема осадков. В засушливые годы воды на первом горизонте может не остаться вовсе.

Обратите внимание! Из-за малой глубины залегания первый водоносный горизонт в северных широтах может оказаться в зоне промерзания грунта, что приведет к невозможности круглогодичного забора воды

Низкое качество

Анализы воды, которые в обязательном порядке проводятся перед началом эксплуатации источника, показывают, что верховодка часто содержит вредные для здоровья человека вещества. Это объясняется малой толщиной фильтрующего слоя грунта, который проходит вода до попадания на первый горизонт. Этого недостаточно для очистки от химических примесей, попадающих в воду, в результате деятельности человека:

• Промышленных выбросов,
• Удобрений,
• Инсектицидов и гербицидов, использующихся в сельском хозяйстве и на собственных участках,
• Продуктов с полигонов сбора бытовых отходов и т.д.

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

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

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

При бурении скважины, уходящей глубже первого водоносного горизонта, ее надежно изолируют от попадания верховодки системой концентрических обсадных труб.

Рассматривают неглубокое залегание первого водоносного горизонта и как достоинство. Такой источник воды (скважина или колодец) требует минимальных затрат времени, сил и средств.

Второй уровень

Второй водоносный горизонт (межпластовые воды) залегает на глубине 30-100 м. Слой грунта на этом горизонте изолирован водоупорами сверху и снизу. Составляют этот водоносный слой уплотненные отложения с накоплением воды в трещинах и кавернах.

Подпитка второго водяного горизонта идет за счет:

• Инфильтрации грунтовых вод через слои со слабой водопроницаемостью;
• Проникновения воды с поверхности земли или грунтовых вод через водопроницаемые слои на отдельных участках.

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

Обратите внимание! Употреблять межпластовые воды для питья можно только после анализа состава

В зависимости от пород, образующих горизонт, может понадобиться фильтрация. Кроме того, вода на своем пути растворяет элементы, содержащиеся в слоях грунта, в результате чего, предельно-допустимые концентрации металлов и других веществ могут оказаться превышены.

Источники, получающие воду со второго горизонта, практически, не подвержены сезонным колебаниям. Дебет их стабилен в течение всего времени эксплуатации скважины.

Обратите внимание! При постоянном интенсивном заборе и малой насыщенности или мощности водоносного слоя дебет скважины может снизиться. Такой режим с отбором «досуха» приводит к уменьшению срока эксплуатации источника

Воды второго горизонта на большой глубине могут находиться под статическим давлением, в результате, пробуренная скважина окажется напорной.

Артезианские скважины

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

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

Вода, преодолевая такие расстояния в пористых горных породах, очищается от примесей. При этом, растворяя часть веществ, содержащихся в грунтах, приобретает минерализацию, нередко с превышением предельно-допустимых концентраций.

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

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

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

Обратите внимание! Артезианские воды, как и большинство межпластовых считаются стратегическим резервом государства и попадают под действие Закона РФ «О недрах». Для бурения артезианских скважин и эксплуатации источников, обязательны соответствующие разрешения и лицензии.

Дебет артезианских скважин не зависит от сезонных и годовых колебаний влажности и количества осадков. Срок эксплуатации такого источника составляет не менее 50 лет. Производительность достаточна для водоснабжения не одного частного дома.

Характеристики источников

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

• Мощность – толщина водоносного слоя;
• Глубину залегания подошвы;
• Характер пород;
• Коэффициент фильтрации и насыщенность, которые определяют реальный дебет скважины. 

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

Обратите внимание! Перед тем, как использовать добытую воду, обязательно сделайте исследование жидкости в медико-бактериологической лаборатории. Это убережет вас от многих неприятностей.

Видео

В сюжете - Классификация скважин на воду

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Правильная конструкция скважины на воду