Где находятся подземные воды

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.

Где находятся подземные воды

На суше имеются пять типов скоплений воды : 1) подземные воды, 2) реки, 3) озера, 4) ледники, 5) болота. Вода также присутствует в почве.

1. Подземные воды

Это воды суши, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12—16 км). Образуются в основном путем просачивания атмосферных осадков и накопления вод в порах, трещинах и пустотах горных пород. По отношению к воде различают водопроницаемые (песок, гравий), водонепроницаемые (глины, мерзлота) и растворимые (известняк, поваренная соль) породы.

По условиям залегания выделяют почвенные (залегают непосредственно у поверхности земли, в почве), грунтовые (залегают на первом водоупорном слое) и межпластовые (заключены между двумя водоупорными слоями) воды. Межпластовые воды питаются на участках, где нет верхнего водоупорного слоя; могут быть напорными, или артезианскими (если заполняют весь водоносный слой), и ненапорными. Естественные выходы подземных вод на поверхность — источники, могут быть холодными (до +20 °С), теплыми (+20—37 °С) и горячими (от +37 °С).

2. Реки

Река — естественный водный поток, текущий по одному и тому же месту постоянно или с перерывами.

! Подробнее о реках читайте в конспекте «Реки».

3. Озера

Озеро — замкнутое естественное углубление на суше, заполненное водой. Оно состоит из котловины и массы воды. Озера принято классифицировать по четырем признакам: происхождение озерных котловин; происхождение водной массы; водный режим; соленость. По происхождению котловины озера разделяются на восемь основных групп.

• Тектонические озерные котловины образуются в результате образования трещин, разломов и опусканий земной коры. Они отличаются большой глубиной и крутизной склонов (Байкал, Великие Североамериканские и Африканские озера, Виннипег, Большое Невольничье, Мертвое море, Чад, Эйр, Титикака и др.).
• Вулканические, которые образуются в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей (Курильское и Кроноцкое на Камчатке, многие озера о. Явы и Новой Зеландии).
• Ледниковые озерные котловины образуются в связи с деятельностью ледников (озера Финляндии, Карелии, Альп, Урала, Кавказа и др.).
• Карстовые озера, котловины которых возникали в результате провалов, просадок почвы и размыва горных пород. Растворение этих пород водой приводит к образованию глубоких, но незначительных по площади озерных котловин.
• Запрудные озера возникают в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах (о. Севан, Тана, многие озера Альп, Гималаев и других горных стран).
• Лиманные озера распространены на берегах морей — это прибрежные участки моря, обособившиеся от него посредством прибрежных кос.
• Озера-старицы — озера, возникшие в старых руслах рек.
• Остаточные озера появились на месте бывших морей.

Озера питаются за счет атмосферных осадков, подземных вод и стекающих в них поверхностных вод.

По водному режиму различают сточные и бессточные озера. Из сточных озер вытекает река (реки) – Байкал, Онежское, Онтарио, Виктория и др. Из бессточных озер не вытекает ни одна река – Каспийское, Мертвое, Чад и др. Бессточные озера, как правило, более минерализованы. В зависимости от степени солености воды озера бывают пресные и соленые.

По происхождению водной массы озера бывают двух типов:

• озера, водная масса которых имеет атмосферное происхождение (такие озера преобладают по количеству);
• реликтовые, или остаточные, – были когда-то частью Мирового океана (Каспийское озеро и др.)

Распространение озер зависит от климата, и следовательно географическое распространение озер в определенной степени носит зональный характер. Озера имеют большое значение: оказывают влияние на климат прилегающей территории (влажность и тепловой режим), регулируют сток вытекающих из них рек. Хозяйственное значение озер: используются как пути сообщения (меньше, чем реки), для рыболовства и отдыха, водоснабжения. Со дна озер добывают соли, лечебную грязь.

4. Болота

Болота – избыточно увлажненные участки суши, покрытые влаголюбивой растительностью и имеющие слой торфа не меньше 0,3 м. Вода в болотах находится в связанном состоянии. Болота образуются вследствие зарастания озер и заболачивания суши.

Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, относительно богатыми солями. Следовательно, там селится растительность, довольно требовательная к пищевым веществам (осока, хвощ, тростник, зеленый мох, береза, ольха).

Верховые болота питаются непосредственно атмосферными осадками. Располагаются на водоразделах. Для растительности характерен ограниченный видовой состав, т. к. не хватает минеральных солей (багульник, клюква, голубика, сфагновые мхи, сосна). Переходные болота занимают промежуточное положение. Низинные и верховые болота – это две стадии естественного развития болот. Низинное болото через промежуточный этап переходного болота постепенно превращается в верховое.

Главной причиной образования огромных болот является чрезмерная влажность климата в сочетании с высоким уровнем грунтовых вод вследствие близкого залегания к поверхности водоупорных пород и равнинного рельефа.

Распространение болот зависит и от климата, значит, тоже в определенной степени зонально. Больше всего болот в лесной зоне умеренного пояса и в зоне тундры. Большое количество осадков, малая испаряемость и водопроницаемость грунтов, равнинность, слабая расчлененность междуречий способствуют заболачиванию.

5. Ледники

Ледники – превращенная в лед вода суши атмосферного происхождения. Ледники постоянно движутся благодаря своей пластичности. Под действием силы тяжести скорость их движения достигает нескольких сотен метров в год. Движение замедляется или ускоряется в зависимости от количества осадков, потепления или похолодания климата, а в горах на движение ледников оказывают влияние тектонические подъемы.

Ледники образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. В Антарктиде и Арктике такие условия создаются уже на уровне моря или чуть выше. В экваториальных и тропических широтах снег может накапливаться только на большой высоте (выше 4,5 км в экваториальных, 5—6 км в тропических). Поэтому высота снеговой линии там выше. Снеговая линия – граница, выше которой в горах сохраняется нетающий снег. Высота снеговой линии определяется температурой, которая связана с широтой местности и степенью континентальности ее климата, количеством твердых осадков.

Общая площадь ледников составляет 11% поверхности суши с объемом 30 млн. куб. км. Если бы все ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 66 м.

Покровные ледники покрывают земную поверхность независимо от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов, под которыми скрыты все неровности рельефа. Движение льда в них происходит от центра купола к окраинам по радиальным направлениям. Лед этих покровов имеет огромную мощность и производит большую разрушительную работу на своем ложе: он переносит обломочный материал, превращая его в морены. Примерами покровных ледников являются льды Антарктиды и Гренландии. От края этих покровных ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда – айсберги. Айсберги могут существовать до 4—10 лет, пока не растают.

Горные ледники значительно меньше покровных по размеру. В горных ледниках движение льдов происходит по уклону долины. Они текут подобно рекам и опускаются ниже снеговой границы. При своем движении эти ледники углубляют долины.

Ледники – водохранилища пресной воды, созданные природой. Реки, начинающиеся в ледниках, питаются их талыми водами. Особенно это важно для засушливых районов.

Мерзлота

Многолетняя мерзлота. Под многолетней, или вечной, мерзлотой следует понимать толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени – от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Вода в многолетних мерзлых породах находится в твердом состоянии, в виде ледяного цемента. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур зимы, малой высоты снежного покрова. Именно такие условия были в окраинных областях древних ледниковых покровов, а также в современных условиях в Сибири, где зимой мало снега и крайне низкие температуры. Причины распространения вечной мерзлоты могут объясняться как наследием ледникового периода, так и современными суровыми климатическими условиями. Вечная мерзлота нигде так широко не распространена, как в пределах России. Особо выделяется территория сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600—800 м. На этой территории самые низкие зимние температуры (например, устье Вилюя).

Многолетняя мерзлота оказывает влияние на формирование природно-территориальных комплексов. Она способствует развитию термокарстовых процессов, возникновению бугров пучения, наледей, влияет на величину и распределение по сезонам подземного и поверхностного стока, почвенно- растительного покрова. При разработке полезных ископаемых, эксплуатации подземных вод, постройке зданий, мостов, дорог, плотин, проведении сельскохозяйственных работ необходимо изучать мерзлые грунты.

Конспект урока «Воды суши». Следующая тема: «Реки»

Подземные воды

Представьте себе, что земная кора вдруг ста­ла прозрачной, тогда вы увидели бы, что она вся пропитана водой до самых больших глубин. Откуда же берется подземная вода? Одни уче­ные считали, что подземные воды питаются атмо­сферными осадками, т, е. за счет дождя и снега. Другие утверждали, что большая часть атмо­сферных осадков, не успев глубоко просочиться в почву, стекает в ручьи и реки. По их мнению, подземные воды образуются в порах грунта по­добно росе при конденсации (превращении в воду) водяных паров, содержащихся в воздухе. Против этого решительно возражали сторонники первой теории. Для того чтобы оставить в грунте такое большое количество влаги, говорили они, надо профильтровать через него так много воз­духа, что в порах грунта должен дуть настоящий сквозняк. Между тем движение воздуха в грунте совсем невелико.

Большинство сторонников обеих теорий при­мирил русский ученый А. Ф. Лебедев. Он убеди­тельно показал, что перемещение водяных паров в порах грунта может происходить без одновре­менного движения воздуха. Водяные пары пере­мещаются из пространства, в котором упругость (давление) их больше, в пространство, где упру­гость их меньше. Разница в упругости водяных паров и заставляет их перемещаться. Если при этом водяные пары охлаждаются, то частично они превращаются в воду. А. Ф. Лебедев считал, что питание подземных вод происходит как пу­тем просачивания выпавших атмосферных осад­ков, так и за счет конденсации водяных паров в порах грунта.

У поверхности земли располагаются почвен­ные воды, их часто называют верховод­кой. Воды эти неустойчивы, они обильно сма­чивают почву в дождливое время и почти исче­зают в периоды засушья. Если дождей выпадает много, вода из верхних слоев почвы просачивается вниз до встречи с первым водоупорным слоем. Такой слой может быть образован, напри­мер, глиной. После этого вода начинает сочиться над ним вдоль по его наклону. Это слой грун­товой воды. Очень часто слой грунтовых вод опускается вглубь и оказывается зажатым между двумя водоупорными слоями, которые ограничи­вают его снизу и сверху, образуя как бы дно и кров­лю. Такой водоносный слой называют пластовым или межпластовым. Грунтовые и почвенные воды питают своей влагой растения, размывают, растворяют и переносят, откладывают и переоткладывают вещества, из которых со­стоит земная кора.

У воды немало удивительных свойств. В не­которых случаях она не повинуется силе тяже­сти. Убедиться в этом нетрудно. Обмакните лист промокательной бумаги в чернильную кляксу, и чернила поползут по бумаге вверх. Опустите тонкую стеклянную трубку одним концом в воду; вода поднимется и заполнит часть трубки. В обоих случаях проявляется свойство воды, кото­рое называется капиллярностью. Ка­пиллярность заставляет воду подниматься вверх вопреки силе тяжести. Вода, смачивая стенки стеклянной трубки, словно прилипает к ним и ползет по ним вверх до известного предела, пока вес столбика воды и сила этого притяжения не уравновесятся. Чем тоньше трубка, тем выше поднимается вода. Бесчисленные поры, словно мельчайшие труб­ки, беспорядочно пронизывают грунт во всех направлениях. В крупнозернистых горных поро­дах — в гравии, песке — поры крупные, в гли­не — мелкие. Вода в порах карабкается вверх, как опытный скалолаз. Высота подъема ее за­висит от диаметра пор и, следовательно, от раз­мера зерен грунта; чем меньше те и другие, тем выше может подняться вода.

Грунтовые воды имеют дно, но не имеют «кровли». У них свободная поверхность, как у реки. Но только в отличие от реки эта поверхность неровная. Она причудливо изрезана бла­годаря капиллярной воде, которая поднимается выше или ниже в зависимости от размера пор. Ровную поверхность грунтовых вод можно наб­людать только в колодце.

Там, где выпадает много атмосферных осад­ков, а испарение невелико, влага просачивается глубоко и питает грунтовые воды. Вода разлив­шихся весной ручьев и рек тоже проникает в почву, увеличивает запасы грунтовых вод и по­вышает их уровень. С наступлением лета уро­вень воды в реках понижается. Уровень грунто­вых вод оказывается выше уровня почвенных вод. Поэтому в засушливое время года грунтовые воды, просачиваясь в русла рек, возвращают им свой «долг» и предохраняют от обмеления.

В засушливых районах просочившаяся в почву вода не достигает грунтовых вод и как бы повисает над ними. Поэтому ее называют под­вешенной. В таком подвешенном состоянии воду удерживают различные силы, но главным образом — замечательное свойство капиллярно­сти. Сила тяжести влечет воду вниз, а капилляр­ность ее удерживает. Когда обе силы уравнове­шиваются, просачивание воды в почву прекра­щается. В засушливых степных районах СССР подвешенная вода полностью расходуется ко времени созревания посевов. Между подвешенной водой и поверхностью грунтовых вод образуется так называемый «мерт­вый горизонт». Было бы, однако, ошибкой ду­мать, что в мертвом горизонте или в совершенно сухой на вид почве совсем нет воды. Прежде все­го все пустоты в почве и грунте заполняет водя­ной пар, который передвигается в них, как газ. Кроме того, каждую частицу минерального грун­та обволакивает тончайший слой гигроско­пической воды, которая поглощается поро­дой из воздуха, содержащего водяные пары. Эта вода удерживается на поверхности частиц с си­лой в несколько тысяч атмосфер; она не подчи­няется силе тяжести и может покинуть частицу только в парообразном состоянии. Гигроскопи­ческая вода недоступна корням растений и за­мерзает при низкой температуре. Поверх этой во­ды частицу грунта обволакивает более толстый слой пленочной воды. Она тоже не подчи­няется силе тяжести и перемещается только от частицы с более толстой пленкой к частице с ме­нее толстой пленкой. Пленочная вода замерзает при температуре ниже 0° и тоже удерживается породой с очень большой силой, однако меньшей, чем гигроскопическая вода.

Плотные почвы накапливают мало влаги и с трудом отдают ее корням растений. Глубокая вспашка увеличивает способность почвы накап­ливать и отдавать влагу растениям. Корни де­ревьев, глубоко проникающие в грунт, разру­шают мертвый горизонт и соединяют грунтовые воды с подвешенной водой. Вода в водоносных слоях течет из высоких мест в низкие.

Когда водоносный слой зажат между двумя водоупорными пластами, тогда в пониженной его части создается напор, который стремится выжать через скважину и даже выбросить воду фонтаном до уровня, на котором находится более высокая часть этого слоя. Величина напора за­висит от разницы уровней и от пористости грун­та. Если напор слабый или его совсем нет, глу­бинную воду приходится выкачивать насосом. Подземные межпластовые воды, находящиеся под напором, называются артезианскими. Это название произошло от слова «Артезия» — древ­него наименования одной из французских про­винций, где в XIII в. был вырыт самый глубокий по тому времени в Европе колодец. Артезианская вода, профильтрованная в порах грунта, отли­чается большой чистотой. В Москве и других городах артезианской водой пользуется в пер­вую очередь пищевая промышленность; в засуш­ливых областях СССР эта вода идет для ороше­ния и других нужд. Подземные воды растворяют вещества, из которых состоит земная кора. Крупнейший гео­химик академик В. И. Вернадский предложил подразделить воды суши по содержанию в них минеральных веществ на 1 кГ воды: до 1 Г — пресная вода, от 1 до 10 Г — солоноватая, от 10 до 50 Г — соленая, свыше 50 Г — рассол 1 . Чем дольше вода находится под землей и чем глубже расположен пласт подземной воды, тем больше содержится в ней солей. На каждые 100 м глубины температура зем­ной коры повышается в среднем на 3°. Поэтому глубинные воды всегда теплые и даже горячие. Под Волго-Уральской низменностью на глу­бине 2—3 км недавно обнаружены обширные водоносные пласты. Вода в них соленая, а тем­пература достигает 60—90°. Мощный водонос­ный слой найден и в Западной Сибири, На юге его граница идет по линии, соединяющей Кустанай, Семипалатинск, Бийск, Красноярск. На востоке его удалось проследить до Енисея, а на западе — до Уральских гор. На юге водонос­ный слой залегает на глубине нескольких десят­ков метров, температура воды здесь от 5 до 10° вы­ше нуля. Чем дальше на север, тем глубже водо­носный слой уходит в землю и тем выше его тем­пература.

В Новой Зеландии и в итальянской провин­ции Тоскане водяными парами, образовавшими­ся под землей, приводят в движение турбины электростанций. У нас на Камчатке, в долине р. Паужетки, строится электростанция, которая будет работать на пароводяной смеси с темпера­турой 195°. Камчатские колхозы отапливают под­земными горячими водами парники. Горячая вода из буровых скважин в Махачкале исполь­зуется для бытовых нужд.

Минерализованные подземные воды нередко сами выходят на поверхность земли в виде источ­ников через глубокие трещины в грунте. Многие из них обладают целебными свойствами и исполь­зуются Для лечения больных. В таких случаях они называются минеральными. В вул­канических районах подземные воды нередко выбрасывают на поверхность фонтаны пара и горячей воды. Они действуют не все время, а периодически. Такие фонтаны называются гей­зерами.

В пустынях Средней Азии почти везде на глу­бине от 10 до 200 м и более залегают солоноватые водоносные слои. Вода в них поступает с отда­ленных гор. Совершая свой путь под землей, она осолоняется. Но над ней во многих местах можно встретить пласт, содержащий совершенно прес­ную воду. Откуда взялась эта пресная вода и почему она не смешивается с соленой? Пресная вода менее плотная и, следовательно, более лег­кая, чем соленая, поэтому она словно плавает на поверхности соленой. А источником ее слу­жат местные дождевые и талые снеговые воды.В среднеазиатских пустынях пески переме­жаются с обширными участками водонепрони­цаемой глины. Эти глинистые участки называют такырами. Редкие дождевые воды стекают по такырам в сторону уклона и на границе та­кыра просачиваются в песок, где и накапли­ваются на некоторой глубине поверх слоя соле­ной воды. Запасы такой пресной воды, накопив­шейся за сотни, а может быть, даже и за тысячи лет, в некоторых районах среднеазиатских пу­стынь исчисляются сотнями миллионов и даже миллиардами кубических метров! Подземные воды часто для красного словца называют «подземными морями». Но это неверно. Точнее, это гигантские подземные губки, пропи­танные пресной, солоноватой или соленой водой. Стекая в подземные котловины, вода может обра­зовать крупное озеро-губку, но в большинстве случаев подземные воды находятся в постоянном движении. Скорость рек на поверхности земли 50—100 км в сутки, а подземная вода течет со скоростью нескольких километров, иногда не­скольких метров в год.

Повсюду, где бывают морозы, почва промер­зает вместе с содержащейся в ней водой и сно­ва оттаивает весной. Но в северных районах СССР и Америки за время короткого лета оттаи­вает только верхний тонкий слой почвы. За­мерзшая в грунте вода хранится без движения, вероятно, со времени последнего оледенения. В вечной мерзлоте нередко находят хорошо сохра­нившиеся трупы мамонтов и других древних животных. Толщина слоя вечной мерзлоты до­стигает местами сотен метров. Нижнюю гра­ницу мерзлоты устанавливает тепло, которое выделяется из недр Земли. Слой вечной мерзлоты водонепроницаем. Весенние талые воды и лет­ние дожди увлажняют только оттаявший верх­ний слой почвы. Они проникают глубоко вниз только в тех случаях, если в мерзлоте встречают­ся трещины. .

В вечной мерзлоте на некоторой глубине от поверхности земли встречаются участки сплош­ного льда — линзы. Это могут быть погребен­ные остатки древнего ледника или замерзшего озера. Есть линзы и другого происхождения. В подземных водах, текущих ниже слоя вечной мерзлоты, порой образуется повышенное дав­ление. Если в вечной мерзлоте окажется трещи­на, вода устремится по ней вверх, как в сква­жине артезианского колодца. Но воде не всегда удается пробиться на поверхность земли. В таких случаях вода приподнимает и раздвигает верх­ние слои грунта. Заполнив образовавшийся ме­шок, вода замерзает и образует такую линзу льда. В вечной мерзлоте нельзя закладывать фун­даменты зданий. Под постройкой почва отогре­вается, —вспучивается или опускается и перека­шивает постройку. Поэтому в районах вечной мерзлоты дома строят на сваях, чтобы под ними круглый год свободно гулял ветер. И постройки стоят непоколебимо, как на скале.

Из всех природных жидкостей (нефть, ртуть и др.) вода обладает самой большой способно­стью растворять различные вещества. Вода на­ходит себе дорогу в трещинах самых твердых пород — в базальте и граните, а в известняке и отложениях гипса она сама себе прокладывает дороги. Эти породы особенно легко растворяют­ся в воде. Районы известняка и гипса, изрытые ямами, прорезанные пещерами и извилистыми подземными ходами, называются карсто­выми. Карстовые области встречаются во мно­гих частях суши. Этот геологический термин произошел от названия местности на берегу Адриатического моря (Карст). Во времена древ­ней Римской империи на склонах известняко­вых гор и холмов росли густые леса. Римляне их вырубили, а дожди смыли плодородную лесную почву и обнажили известняк и гипс, в котором вода промыла сложные и причудливые лабирин­ты пещер. С тех пор здесь во мраке таинственных гротов струятся подземные ручьи и реки, шумят водопады, нетронутой ветром гладью разливают­ся озера. Карстовые явления встречаются у нас в Крыму, на Урале, в Горьковской области, в бас­сейне р. Онеги, в Сибири и в других местах.

В числе подземных «архитектурных чудес» созданных водой, всемирно известны пещеры—Мамонтова в Северной Америке, Кунгурская на Урале и Адельсбергская в Западной Европе. Обследованная часть запутанных лабиринтов Мамонтовой пещеры протянулась на 240 км. В пещере оказалось три подземные реки и три больших озера. Пещеру населяют слепые сверч­ки и пауки, а в озерах живут слепые рачки и рыбы. В Кунгурской пещере находятся 36 не­больших озер, очень красивые ледяные гроты, украшенные сталактитами (известковые сосуль­ки, свисающие с потолка) и сталагмитами (на­теки, образовавшиеся на дне пещеры). Адельсбергская пещера славится кружевными извест­ковыми «занавесями» и цветными сталагмита­ми — белыми, желтыми, серыми и коричневатыми.

В земной коре воды в 14 раз меньше, чем в океане, но значение подземных вод в жизни человека велико. Вода, промачивающая почву (верховодка), грунтовая и подвешенная имеют большое значение для сельского хозяйства. Чем больше воды, доступной корням растений, тем богаче урожай. Поэтому в засушливых обла­стях нашей Родины принимаются меры для уве­личения запасов грунтовых вод. Зимой со­здают препятствия для сдувания снега с полей, весной различными средствами задерживают по­верхностный сток талых снеговых вод. Чем меньше стечет воды по поверхности, тем больше запасет ее почва. Задержанию воды способствует глубокая вспашка, окружение земельных участков валами, устройство террас на склонах хол­мов и многое другое. Грунтовые и артезианские воды используют для бытовых нужд, а в засушливых областях и для орошения. В недалеком будущем подземные горячие воды будут отапливать города и приво­дить в движение турбины электростанций во многих районах нашей страны.Однако не надо забывать, что грунтовые и глубинные воды накапливаются десятилетиями и даже веками, поэтому неразумный расход мо­жет привести к их истощению. Подземные воды — не менее ценное ископаемое, чем железная или медная руда, а в засушливых областях они доро­же золота.

1 Океанологи границей между солоноватой и соле­ной водой считают 24,7 Г солей на килограмм воды, так как при такой солености меняются некоторые физические свойства воды.

Подземные воды – виды, классификация и основные источники

Разновидности подземных вод

Вода под землей с разной интенсивностью принимает участие в общем круговороте. Специалисты отмечают три зоны: верхнюю или свободного обмена, среднюю или замедленного водообмена, нижнюю, которая трудно поддается превращению. Виды подземных вод:

1. Свободная — находится в трещинах, полостях почв и горных пород. Их большая концентрация и потоки распространяют гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.
2. Капиллярная — вода, которая перемещается по расщелинам и каналам под действием капиллярных сил. Она может быть: стыковой, подвешенной, поднятой. Поднятая вода расположена выше свободной и образует капиллярную зону, что приводит к засолению почв.
3. Пленочная — обладает очень тонкой пленкой, которой обволакивает минеральные частицы. Вода перемещается в те места, где пленка тоньше.
4. Гигроскопическая — покрывает частицы минералов более толстой пленкой, а перемещаться жидкость начинает, когда переходит в газообразную форму.
5. Лед — твердое состояние воды при низких температурах. Представляет собой кристаллические частицы, из которых образуются большие скопления.
6. Кристаллизационная — жидкость, молекулы которой входят в минералы, а при дегидратации удаляются или переходят в другое состояние.

Кроме того, в состав подземной атмосферы вода может входить в газообразном состоянии и диссоциированном виде, из которого состоит структура минералов.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

• почвенные;
• верховодка;
• грунтовые;
• артезианские;
• минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

• сезонной неустойчивостью;
• ограниченным объемом расширения;
• резкими изменениями уровня.

В основном человек не использует ее для водоснабжения. При проведении открытых горных работ следует укрепить откосы для входа и выхода из траншей, соорудить дренажные скважины с применением водоотвода.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает. Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

• по химическому составу;
• уровню минерализации;
• способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

Существуют некоторые косвенные признаки: утром густой туман над участком, наличие множества насекомых, густая зеленая трава. Кроме того, часто животные роют ямы в местах расположения источников. Таким образом, для обнаружения месторождения подземной воды можно использовать разные методы.

Как искать воду на участке

Для дома и даче очень важно иметь воду. Некоторые счастливцы могут подключиться к централизованному водоснабжению, но большинству приходится искать собственный источник. О том, как найти воду на участке самому, своими руками и пойдет речь дальше.

Найти воду на участке можно самостоятельно

Водоносные слои и их залегание

Структура залегания пород очень неоднородна. Даже на одном участке на расстоянии метра «пирог» — состав слоев и их размеры — может значительно отличаться. Потому и бывает так тяжело найти воду на участке, приходится бурить несколько скважин, чтобы найти нормальный водоносный горизонт. Есть три основных водоносных слоя:

Верховодка. Глубина залегания таких вод — до 10 метров. Находится верховодка, как правило, под первым водоупорным слоем — глиной. В некоторых местностях верховодка стоит уже на глубине 1-1,5 метра, что владельцев таких участков не радует — много сложностей. Верховодка — вода, мягко говоря, не очень качественная — в ней содержатся растворенные химикаты с полей, другие загрязняющие вещества. Ее можно использовать для полива, а для того чтобы довести ее до состояния питьевой, требуется многоступенчатая система очищения.

В каждом регионе и даже а каждом участке водоносные слои располагаются по-разному

Надо сказать, что найти на участке верховодку несложно. Зная некоторые особенности растительности, проверив некоторые моменты, вы с довольно высокой точностью определите место нахождения водоноса.

С водоносным песчаным слоем все гораздо сложнее — глубины серьезные, приходится ориентироваться в основном на местоположение скважин-колодцев у соседей, ну и не некоторые косвенные признаки.

Глубины расположения верховодки по Московской области

Найти артезианскую воду на участке можно только при помощи пробного бурения. Помочь могут карты залегания водоносных слоев. С 2011 года в России они в открытом доступе (без оплаты). Чтобы получить карту вашего региона, надо отправить заявку в «РОСГЕОЛФОНД». Можно это сделать на их официальном сайте, а можно скачать формы требуемых документов, заполнить их и отправить по почте (с уведомлением о вручении).

Как найти воду на участке при помощи народных методов

Есть немало народных способов поиска воды на участке. Можно в них верить, можно не верить, но в среднем, процент попадания — 70-80%, что не ниже чем у «научных» методов, так что попробовать однозначно стоит. Эти методы требуют некоторого количества времени и внимания, зато бесплатны (если вы ищите воду на своем участке сами), так что их вполне можно скомбинировать — протестировать несколько способов, и копать/бурить в той точке, где сошлись их показания.

Обращаем внимание на растения

Этот пункт имеет смысл только в том случае, если участок не освоен, а «заселен» дикорастущими насаждениями. По тому, где и какие растения растут довольно точно можно определить глубину залегания воды.

Определяем глубину залегания подземных вод по растениям

Всего то и надо — пройтись по участку, посмотреть где то растет, возле найденных растений поставить вешки, на которых можно указать возможную глубину залегания воды. В таблице приведен список растений, по которым можно определять наличие воды на той или иной глубине.

В таблице есть несколько видов деревьев. Речь идет не о массивах, а о единичных растениях, может о небольшой группе растений, которые «кучкуются» на одном месте. В случае с травянистыми растениями все наоборот — это не единичные экземпляры, а полянки, занимающие определенный участок почвы.

Использование рамок

На давно освоенном участке определить по растениям, где находится вода, не получится. Здесь придется применять другие методы. Один из самых распространенных и дающих высокую вероятность — поиск с помощью рамок — алюминиевых проволок, согнутых под углом в 90°. Этот метод называется еще биолокация. Берут два отрезка проволоки длиной 30-40 см. Кусок в 10 см длиной загибают под прямым углом.

Чтобы «показания» были более точными, короткие части вставляют в трубки, сделанные из тонких веток древоподобной бузины. В отрезанных ветках бузины вынимают сердцевину, внутрь вставляют согнутую проволоку. Концы проволоки должны свободно двигаться.

Поиск воды на участке при помощи биолокации — рамок

Взяв в обе руки рамки, концы проволок разводят в противоположные стороны (на 180°) и с ними ходят по участку, наблюдая за их состоянием. Где-то рамки будут сходится вместе, где-то поворачиваться в одну сторону (вправо или влево — по течению воды). Вот по этим движениям и определяют где находится вода.

Если рамки сошлись вместе (на какой-то угол сдвинулись их концы), в этом месте находится вода. Пройдя дальше вы увидите, что рамки снова разошлись — водоносный слой закончился. Повторить маневр можно с разных направлений и точек, так можно локализовать местонахождение водоноса. Если при обратном проходе обе рамки сошлись — вы определили место, где надо копать колодец или делать скважину. Если рамки отклонились вправо или влево, надо идти в ту сторону и искать место, где они снова сойдутся.

Если рамки неподвижны — воды на участке нет или водоносы расположены очень глубоко.

Использование лозы (деревянной рогатки)

Найти воду на участке можно при помощи рогатки из дерева. Нужно найти две ветки, которые растут из одной точки. Ветки должны быть толстые, не менее 1 см, ровные. Постарайтесь найти их одной толщины. Их надо отрезать с куском ствола (15-20 см), на котором они росли. Должна получиться большая рогатка.

Листья зачищают, тонкие концы прутьев срезают, оставляя не менее 40 см а каждой из сторон «вилки». Ветки отгибают в стороны, чтобы угол получился не менее 150°, закрепляют их в таком положении и оставляют сохнуть. Древесина может быть не до конца высохшей, но угол должен сохраниться.

Как найти воду на участке своими руками — так работают с лозой

Подсохшую лозу берут за концы развилки, держат ее горизонтально на уровне плеч. В том месте, где под землей есть вода, часть ствола будет клониться к земле. В этом месте можно будет копать колодец или бурить скважину. Если отклонений нет — воды на участке на небольшой глубине нет.

Определение количества воды в подземном источнике

Кроме того чтобы найти воду, неплохо было бы определить еще и ее объемы. Приблизительно их можно оценить при помощи глиняных горшков и силикагеля. Берут глиняные горшки, засыпают в них силикагель, горловину завязывают х/б тканью. Упакованные горшки взвешивают (вес можно написать на самом горшке). Заготовленные снаряды закапывают в местах, где предполагают нахождение воды и оставляют на сутки.

Сутки спустя горшки выкапывают и повторно взвешивают.

Берете подобные горшки (можно глиняные, цветочные)

Тот горшок, который больше других набрал в весе, и отмечает жилу с наибольшим количеством воды.

Поиск воды — наблюдаем за природой

Найти воду на участке можно просто наблюдая за природой. Вы, наверное, замечали, что в некоторых местах туман наиболее густой. Порой он даже напоминает реку — извиваясь тянется в каком-то направлении. В таких точках обычно грунтовые воды находятся ближе всего. Еще надо утром посмотреть на количество росы. Если в местах, где туман был особенно густым, ее больше, то вода там точно есть.

По скоплению тумана можно определить нахождение под землей воды

Что еще может помочь найти воду на участке — наблюдение за насекомыми. Теплым безветренным вечером часто мошкара собирается в облака или столбы. И располагаются они в определенных местах. Под местами скопления насекомых обычно располагаются источники воды. Если вы в том месте осмотрите землю и не найдете муравьиных гнезд, значит вода там действительно есть — муравьи над водой свои гнезда не делают.

Как определить уровень залегания подземных вод

Приблизительно оценить, на какой глубине находится верховодка, можно по растущим над ней растениям. Как видно из таблицы, расположенной выше, определенные виды растений нормально себя чувствуют, если вода находится не выше и не ниже определенной глубины. Так и можно приблизительно оценить, насколько глубоко находится вода.

Если есть недалеко речка или озеро, можно определить глубину поземной воды точно

Для участков, где неподалеку есть естественный водоем — река, озеро — можно глубину залегания вод определить с точностью до метра. Для этого понадобится барометр. С ним спускаетесь к самой воде, измеряете давление. Затем идете к предполагаемому источнику воды и измеряете давление там. Разница обычно выражается десятыми долями и каждая десятая (0,1) приравнивается к метру глубины. Например, разница в измерениях составляет 0,7 мм/рт. столба. Это значит что вода находится на глубине 7 метров.

Что еще может помочь найти воду на участке? Общение с соседями, у которых уже есть колодец или скважина. У них желательно узнать, где бурили/копали, сколько раз, много воды или нет, на какой глубине находится зеркало воды, какого она качества. По месту расположения всех ближайших удачных и неудачных попыток у соседей, можно с довольно большой долей вероятности определить, где у вас находится вода.

Подземные воды

Подземные воды – это воды, находящиеся ниже земной поверхности и содержащиеся в водовмещающих осадочных породах верхнего слоя земной коры и в почве.

Подземные воды – запасы подземных вод, ресурсы подземных вод.

Подземные воды являются частью гидросферы планеты (2 % от объема) и участвуют в общем круговороте воды в природе. Запасы подземных вод еще до конца не разведаны. Сейчас в официальных данных фигурирует цифра в 60 млн кубических километров, но гидрогеологи уверены в том, что в недрах Земли находятся колоссальные неразведанные месторождения подземных вод и общее количество воды в них может исчисляться сотнями миллионами кубометров.

Подземные воды встречаются в буровых скважинах на глубине до нескольких километров. В зависимости от условий, в которых залегают подземные воды (таких как температура, давление, виды горных пород и т.п.), они могут быть в твердом, жидком и газообразном состоянии. По данным В.И. Вернадского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000 о С диссоциированы всего на 2%.

При оценке подземных вод, кроме понятия «запасы подземных вод» используется термин «ресурсы подземных вод», характеризующий питание водоносного горизонта.

Классификация запасов и ресурсов подземных вод:

1. Естественные запасы – объем гравитационной воды, заключенной в порах и трещинах водовмещающих пород. Естественные ресурсы – количество подземных вод, поступающих в водоносный горизонт в естественных условиях путем инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек, перетекания из выше- и нижерасположенных водоносных горизонтов.

2. Искусственные запасы — это объем подземных вод в пласте, сформировавшийся в результате орошения, фильтрации из водохранилищ, искусственного пополнения подземных вод. Искусственные ресурсы – это расход воды, поступающей в водоносный горизонт при фильтрации из каналов и водохранилищ, на орошаемых площадях.

3. Привлекаемые ресурсы – это расход воды, поступающей в водоносный пласт при усилении питания подземных вод, вызванном эксплуатацией водозаборных сооружений.

4. Понятия эксплуатационные запасы и эксплуатационные ресурсы являются, в сущности, синонимами. Под ними понимается то количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока водопотребления.

Мировые запасы подземных вод. Карта.

ЮНЕСКО опубликовала карту мира запасов пресных подземных вод.

www.whymap.org – полная версия карты запасов подземных вод.

• Синие области на карте – территории, богатые грунтовыми водами,
• Коричневые – зоны, где ощущается нехватка подземных пресных вод.

Как видно по карте, Россия относится к числу стран со значительными запасами подземных вод. Недостатка в подземных водах также не испытывают Бразилия и страны Центральной и Южной Африки, где проливные тропические ливни способствуют круглогодичному пополнению запасов подземных вод. Но не везде на земном шаре запасы подземных вод являются возобновимыми. Например, в Северной Африке и на Аравийском полуострове резервуары подземных вод заполнились 10 000 лет назад, когда в этом районе был более влажный климат.

Во всем мире запасы подземных вод активно используются, но в некоторых странах подземные воды являются практически единственным источником водопотребления.

• В Евросоюзе уже 70% всей воды, используемой водопотребителями, берётся из подземных водоносных слоёв.
• В засушливых странах вода практически полностью берётся из подземных источников (Марокко – 75%, Тунис – 95%, Саудовская Аравия и Мальта – 100%)

Подземные воды — химический состав подземных вод.

Химический состав подземных вод неодинаков и зависит от растворяемости прилегающих пород. Подземные воды представляют собой природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов, а также микроорганизмы. Сумма растворенных в воде веществ, исключая газы, определяет её минерализацию (выражаемую в г/л или мг/л).

По химическому составу различают следующие виды подземных вод:

• — пресные (до 1 г солей на 1 л воды),
• — слабоминерализованные (до 35 г солей на 1 л воды),
• — минерализованные (до 50 г солей на 1 л воды).

При этом верхние горизонты подземных вод обычно пресные или слабоминерализованые, а нижние горизонты могут быть сильноминерализованными.

Подземные воды, которые благодаря сво­им физико-химическим свойствам оказывают благотворное физиологическое воздействие на организм людей и используются для лечебных целей, называются минеральными. Химический состав минеральных вод весьма разнообразный: бы­вает углекислая вода (Кисловодск и другие ку­рорты района Кавказских Минеральных вод, Боржоми, Карлови-Вари и др.), азотная (Цхал-тубо), сероводородная (Мацеста), железистая, радоновая и др.

Подробнее о минеральных водах читайте в отдельной статье: Минеральные воды.

По степени общей минерализации выделяют воды (по В.И. Вернадскому):

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

В бассейнах Восточно-Европейской платформы мощность зоны пресных подземных вод варьирует от 25 до 350 м, солёных вод — от 50 до 600 м, рассолов — от 400 до 3000 м.

Приведенная классификация указывает на значительные изменения в минерализации воды – от десятков миллиграммов до сотен граммов на 1 литр воды. Максимальная величина минерализации, достигающая 500 – 600 г/л, встречена в последнее время в Иркутском бассейне.

Более подробно о химическом составе подземных вод, химических свойствах подземных вод, классификации по химическому составу, факторах, влияющих на химический состав подземных вод, и других аспектах читайте в отдельной статье: Химический состав подземных вод.

Подземные воды — происхождение и образование подземных вод.

В зависимости от происхождения подземные воды бывают:

• 1) инфильтрационные,
• 2) конденсационные,
• 3) седиментогенные,
• 4) «ювенильные» (или магмогенные),
• 5) искусственные,
• 6) метаморфогенные.

Более подробно о каждом из видов происхождения подземных вод читайте в отдельной статье: Происхождение подземных вод. Образование подземных вод.

Подземные воды — 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.

По температуре подземные воды бывают:

Холодные подземные воды подразделяются на:

• переохлажденные (ниже 0°С),
• хо­лодные (от 0 до 20 °С)

Термальные подземные воды подразделяются на:

• теплые (20 – 37 °С),
• горячие (37 – 50 °С),
• очень горячие (50 – 100 °С),
• перегретые (свыше 100 °С).

Температура подземных вод зависит также и от глубины залегания водоносных пластов:

1. Грунтовые воды и неглубоко залегающие межпластовые воды испытывают сезонные колебания температуры.
2. Подземные воды, залегающие на уровне пояса постоянных температур, сохраняют неизменную температуру в течение всего года, равную среднегодовой температуре местности.

• Там, где средние годовые температуры отрицательные, подземные воды в поясе постоянных температур круглый год находится в виде льда. Так образуется многолетняя мерзлота («вечная мерзлота»).
• В районах, где среднегодовая температура положительная, подземные воды пояса постоянных температур, наоборот, не замерзают даже зимой.

3. Подземные воды, циркулирующие ниже пояса постоянной температуры, нагреты выше среднегодовой температуры местности и за счёт эндогенного тепла. Температура вод в данном случае определяется величиной геотермического градиента и достигает максимальных значений в областях современного вулканизма (Камчатка, Исландия и др.), в зонах срединно-океанических хребтов, достигая температур 300-4000С. Высокотермальные подземные воды в районах современного вулканизма (Исландия, Камчат­ка) используются для отопления жилищ, стро­ительства геотермальных электростанций, теп­личного теплоснабжения и т. д.

Подземные воды — методы поиска подземных вод.

• геоморфологическая оценка местности,
• геотермические исследования,
• радонометрия,
• бурение разведочных скважин,
• изучение керна, извлечённого из скважин, в лабораторных условиях,
• опытные откачки из скважин,
• наземная разведочная геофизика (сейсморазведка и электроразведка) и каротаж скважин

Подземные воды – добыча подземных вод.

Важной особенностью подземных вод как полезного ископаемого является непрерывный характер водопотребления, что вызывает необходимость постоянного отбора воды из недр в заданном количестве.

При определении целесообразности и рациональности добычи подземных вод учитываются следующие факторы:

• Общие запасы подземных вод,
• Ежегодное поступление воды в водоносные горизонты,
• Фильтрационные свойства водовмещающих пород,
• Глубина залегания уровня,
• Технические условия эксплуатации.

Таким образом, даже при условии больших запасов подземной воды и значительном ежегодном ее поступлении в водоносные горизонты, добыча подземных вод не всегда является рациональной с экономической точки зрения.

Например, нерациональным будет добыча подземных вод в следующих случаях:

• очень маленькие дебиты скважин;
• сложность эксплуатации в техническом отношении (пескование, солеотложение в скважинах и др.);
• отсутствие необходимого насосного оборудования (например, при эксплуатации агрессивных промышленных или термальных вод).

Высокотермальные подземные воды в районах современного вулканизма (Исландия, Камчат­ка) используются для отопления жилищ, стро­ительства геотермальных электростанций, теп­личного теплоснабжения и т. д.

Более подробно о добыче подземных вод, порядке получения лицензии на добычу подземных вод, правовом регулировании пользования недрами земли и других аспектах читайте в отдельной статье: Добыча подземных вод. Лицензия на подземные воды.

В этой статье мы рассмотрели тему Подземные воды: общая характеристика. Далее читайте: История изучения подземных вод.