Глубина залегания водоносного горизонта

Обустройство водоносной скважины на местности обусловлено присутствием подземного источника. Уровень его залегания можно уточнить различными способами, включая наблюдение за растениями и лозопроходство. Наиболее точный результат обеспечивает применение нескольких методик.

Схема водоносных слоёв.

Как определить водоносный слой

Слой грунтовых вод представляет собой русло, ограниченное горизонтами глины или известняка. Показателем его присутствия служит песок, который мельчает по мере приближения к поверхности. В ходе подготовки глубоких колодцев встречаются крупные фракции осадочной породы, переходящие в гравий.

На расположение водоносного пласта может указывать рельеф местности. Не имеет смысла искать место под скважину на возвышениях, лучше всего проверить участки, где имеются впадины.

Хорошие водоносные горизонты могут залегать недалеко от поверхностных вод и ведущих к ним звериных троп. Одним из вариантов может стать наблюдение за муравьями, которые устраивают гнезда глубоко под землей, и там, где вода располагается близко, их нет.

Подземные горизонты способны опускаться вглубь земли и подниматься, при этом объемы воды в них могут колебаться от 1-2 куб. м до нескольких десятков.

Первый слой, т. н. плывун или верховодка, присутствует на глубине не более 6 м и используется для установки технических скважин. Его основу составляют талые и осадочные воды, что объясняет исчезновение водоноса в морозы и период сильной засухи. Низкое качество воды обусловлено наличием поверхностных загрязнений и примесей.

Всего есть три водоносных слоя.

Питьевую воду получают в колодцах глубиной 9-18 м. Горизонт на этом уровне формируется из атмосферных осадков и стоков водоемов, которые изменяют цвет при соседстве с болотом и могут иметь неприятный запах. Для удаления проникающих через почву примесей применяют системы скважинных фильтров.

Разведочное бурение позволяет определить наличие подземных вод, залегающих на большой глубине, для чего выполняется поверхностный срез почвы глубиной до 10 м. Этот метод также используют для выяснения характеристик грунтовых слоев, ограничивающих подземное русло.

Бурение выполняется с применением ручного бура. При наличии водоносного слоя, качество которого отвечает требованиям эксплуатации, производится забивание обсадных труб и установка насосной станции.

Третий водонос залегает на уровне 20/35-100 м ниже поверхности земли, при этом стандартная глубина скважин не превышает 50 м. Пласт характеризуется высокой стабильностью и приемлемым для питья составом воды, при этом чем ниже располагается уровень горизонта, тем чище оказывается источник.

На глубине свыше 100 м находятся артезианские источники. Их отличает высокое качество состава воды, который включает полезные микроэлементы и минералы.

Глиняная посуда для определения водоносного слоя

В древности на предполагаемом месте протекания грунтовых вод устанавливали высушенный глиняный горшок, располагая его вверх дном. Скопление внутри него влаги свидетельствовало о наличии подземного русла.

Современная методика предусматривает использование гранул силикагеля — материала с хорошими впитывающими свойствами. 1-2 л вещества помещают в духовку для просушки, а затем укладывают в горшок. Завязанную полотном емкость взвешивают и закапывают на сутки на глубине 1,5-2 м, после чего снова проверяют на точных весах. Чем большим оказывается вес состава, тем вероятность близкой воды увеличивается и появляется возможность обустроить скважину.

В качестве альтернативы силикагелю можно использовать предварительно взвешенный мелкодробленый керамический кирпич.

Растения как показатель водоносного слоя

На присутствие грунтовых вод и глубину их залегания указывают широколистные деревья, такие как ива или кедр, а также некоторые типы растений — многолетние тростники и кустарники.

Самыми распространенными среди них являются:

1. Люцерна. Этот вид укореняется даже на сухих почвах, поэтому в местах его произрастания подземный источник может находиться на глубине до 15 м.
2. Полынь растет там, где наблюдается пониженная влажность, а водонос располагается на уровне 7 м. Для песчаной полыни этот показатель соответствует 10 м.
3. Кустарник сарсазан сообщает о прохождении воды на глубине 5 м.
4. Черный тополь свидетельствует о залегании подземного русла на уровне 3 м ниже поверхности земли.
5. Камыш песчаный. Глубина при бурении скважин в местах его произрастания может достигать 1-3 м.
6. Заросли болотных трав семейства Рогозовые указывают на присутствие водоноса на глубине до 1 м.

Растения-показатели водоносного слоя.

Ежевику или крушину находят там, где максимальная глубина протекания вод составляет до 5 м. Орешник, можжевельник и толокнянка концентрируются в местах залегания источника на уровне 5-10 м. Ольха и березняки тоже являются индикаторами близкого присутствия источника влаги.

Ориентиром служат только большие группы растений, поскольку одиночные представители вида всходят из случайных семян.

Общей приметой присутствия воды, на которую указывают деревья и кустарники, является особенность их корневой системы. Стержневой корень присущ тем культурам, которые находятся над глубоким подземным источником, а растительность с маленькими корнями является признаком небольшой глубины залегания жидкости.

Если поблизости от вероятного участка прохождения подземного русла растут сосны, можно рассчитывать на обустройство скважины глубиной 25-30 м, для слив и яблонь расстояние до подземного водоноса составляет 15-20 м.

Природные явления

Дополнительную информацию о расположении грунтовых вод можно получить при наблюдении за явлениями природы. Над почвой, под которой проходит подземное русло, скапливается плотный водяной туман и вьются мошки. Густая растительность имеет насыщенный цвет и по утрам покрывается обильной росой. Для того чтобы в этом убедиться, рекомендуется понаблюдать за участком несколько дней.

Водоносы часто воспроизводят линию ландшафта, что повышает вероятность залегания воды в природных котлованах. Прямоугольная конфигурация гидрографической сети, характеризующаяся разломами осадочных пород, является лучшим местом для устройства водоносной шахты. В условиях складчатых пород грунтовый источник может расположиться на вершине геологической складки. В плотных кристаллических породах присутствует ветвящаяся система водных каналов.

Рамки как популярный метод поиска воды

К востребованным способам поиска воды относят использование биолокационных рамок и маятников. Применяют этот метод люди с развитой экстрасенсорной чувствительностью — т. н. лозопроходчики.

Рамки длиной 35-40 см изготавливают из алюминиевой, медной или стальной проволоки, концы которой загибают под углом 90⁰ на расстоянии 10 см от края. Ручками служат трубки из бузины с удаленной из них сердцевиной. Необходимо сделать так, чтобы проволочные элементы легко в них перемещались. В качестве биолокационных инструментов можно использовать развилки веток лозы, калины или вербы.

Рамки держат в обеих руках и не спеша продвигаются по участку, ориентируясь на повороты инструментов в одном направлении. Водоносная жила обнаружится там, где рамки сойдутся вместе. Как только она будет пройдена, куски проволоки вновь разойдутся в стороны.

Уровень залегания определяется методом линейки и маятника — небольшого груза в виде конуса или шара, подвешенного на нитке длиной 20-30 см. Цифра, около которой он будет раскачиваться поперек измерительного инструмента, следует воспринимать как показатель глубины источника. Маятник изготавливают из меди, стали, бронзы или алюминия.

Рамка не может эффективно работать там, где присутствует большое скопление подземных металлических трубопроводных коммуникаций. Возникают сложности с применением этого метода и в случае глубокого расположения источника.

Барометрическим способом устанавливается давление вблизи реки, после чего этот показатель сравнивается с аналогичным значением, полученным на участке. Показатель в 0,1 мм разницы между ними соответствует 1 м глубины залегания грунтовой жидкости. Если разница значений составляет 0,3 мм, источник присутствует на уровне 3 метров от земли.

Водоносный горизонт на участке можно определить разными способами, но технические методы дают более точные данные о его расположении и качестве воды.

Водоносный горизонт представляет собой грунт, в порах или трещинах между отдельными частицами которого находится и может передвигаться вода. Соответственно, при бурении скважины необходимо найти горизонт, который сможет обеспечивать необходимое количество воды надлежащего качества. Ограничивается этот водосодержащий слой водоупорными слоями (обычно глинистыми грунтами) только снизу (сверху тогда находится зона аэрации) или с обеих сторон. С практической точки зрения многими гидрогеологами такой горизонт определяется, как зона ниже уровня земли, дающая воду в объемах, имеющих экономическое значение. Ведь если добываемой из толщи грунта воды хватит максимум на полив пары растений, то какой смысл вообще принимать ее в расчет?

Основные характеристики

Водоносный слой характеризуется целым рядом параметров, но рядовому человеку, эксплуатирующему скважину на участке, достаточно знать только некоторые из них.

• Дебит. Определяет, сколько жидкости источник может дать за единицу времени, измеряется в л/с, м 3 /ч и т.д.
• Годовая амплитуда колебания воды показывает изменение глубины расположения воды в разное время года в метрах.
• Глубина залегания подошвы и кровли горизонта измеряются в метрах, характеризуют границы водоносного слоя.
• Мощность водоносного горизонта – это попросту толщина содержащего воду грунта.

Типы водоносных слоев

Как правило, в толще земной поверхности в пределах досягаемости находится несколько содержащих воду грунтовых слоев. Рассмотрим их подробнее.

Верховодка

Первый водоносный горизонт характеризуется небольшой мощностью — в среднем около метра, реже 3-4 метра, располагается он на глубине от пары до 20-25 метров, причем в южных регионах оказывается обычно ближе к поверхности, в северных – дальше от нее.

Добраться до верховодки при бурении проще всего, это можно сделать примитивным садовым буром или лопатой. Другой вопрос, что вода из этого горизонта имеет ряд недостатков.

Дебет скважины очень сильно зависит от погодных условий и времени года, и регулярных больших объемов воды из верховодки получить не удастся. В северных регионах верховодка может и вовсе находиться в зоне промерзания грунтов, делая эксплуатацию источника в зимний период невозможной.

Пополняется первый водоносный горизонт за счет атмосферных осадков и таяния снега в весенний период, поэтому вода не отличается особой чистотой. В ней могут содержаться вредные органические или минеральные примеси, туда легко попадают удобрения, инсектициды, пестициды с участков (даже соседних). А уж если рядом проходят автомобильные дороги, располагаются предприятия или производится складирование отходов, то даже страшно представить, что может оказаться в этой воде.

Конечно использовать эту воду для питья возможно, но в обязательном порядке требуется провести лабораторные исследования ее состава, регулярно их повторять и при необходимости проводит фильтрацию и очистку.

В общем, хотя при бурении и обустройстве скважины для добычи воды из верховодки затраты минимальны, но на очистку воды до пригодного к питью состояния потребуется немало средств. Помимо этого, срок службы источника, заглубленного в первый водоносный горизонт, в среднем не превышает 3-5 лет, после чего придется сооружать новый.

Использование верховодки оправдано, если воду оттуда применять для технических нужд, либо в случае, когда колодец является временным решением, например, при проведении строительных работ и бурении более мощной и долговечной скважины.

Второй водоносный горизонт

Следующий после верховодки водоносный слой (или несколько слоев) – это межпластовые напорные и ненапорные воды. Располагаются они на уровне 40-90 метров в среднем, и от загрязнений с поверхности земли их защищают водоупорные слои глинистых почв.

Фильтрация и дополнительная очистка может потребоваться и такой воде, но в любом случае она существенно чище верховодки, и может быть использована для питья и приготовления пищи.

Дебет таких источников сохраняется примерно одинаковым на всем протяжении срока эксплуатации, но количества воды не всегда может быть достаточно, если ее расход большой, а водоносный слой маломощный.

Артезианские воды

Артезианский водоносный горизонт располагается на глубине более 100 метров и позволяет стабильно получать большие объемы воды высочайшего качества. Эти водоносные слои никак не соединяются напрямую с поверхностью, а от возможных загрязнений с поверхности земли надежно защищены несколькими водоупорными слоями, самый нижний из которых обычно представляет собой скалистый грунт. Хотя бурение такой скважины обходится недешево, с течением времени это окупается. Во-первых, затраты на очистку воды минимальны, а во вторых, артезианские источники очень долговечны и способны обеспечивать бесперебойное водоснабжение минимум 40-50 лет. Однако артезианские воды относятся законодательством к полезным ископаемым, поэтому на устройство такой скважины и ее эксплуатацию потребуется разрешение.

Подводим итоги

Водоносные слои разных типов характеризуются разным качеством воды и возможным дебитом скважины. Выбор оптимального для данного участка источника может быть осуществлен только при разведывательном бурении и определении точного места залегания вод на этой территории.

Откуда появляется вода в кране? Из каких недр ее добывают для удовлетворения постоянно растущих потребностей человечества? В 21 веке достаточное количество воды является одним из основных условий комфортной жизни. Средний объем ежедневного потребления воды одним человеком составляет от 150 до 600 литров. В засушливых регионах, однако, этот показатель не превышает 15 литров.
Любой природный или созданный человеком водоем основан на подземных водоносных горизонтах. Именно от характеристик этих слоев нашей планеты зависит количество и качество воды, наполняющей колодец или скважину. Учеными давно изучены и детально описаны все слои пресной воды, содержащиеся в недрах нашей планеты. Стоит отметить, что на планете наблюдается неравномерное распределение таких слоев, вследствие чего в некоторых регионах фиксируются сложности с доступом к питьевой воде.
Водоносный горизонт – это грунт, в порах и трещинах которого залегает, а может и перемещаться вода. Во время бурения скважины очень важно найти именно такой горизонт, который гарантирует требуемый объем воды высокого качества. Запечатан такой водосодержащий слой водоупорными слоями, чаще всего глинистыми грунтами.

Первый водоносный горизонт

Как известно, водоносные горизонты пролегают в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых пластов, которые имеют способность накапливать влагу. Первый водоносный горизонт еще называют верховодкой. Глубина его залегания не превышает 0,5 м в северной тундре, однако может достигать 20-25 м в южных широтах. Состоит этот слой из несцементированных (рыхлых) осадочных пород. В толщину слой достигает 3-4 м. Верховодка не имеет кровли. Ее верхняя граница расположена в области аэрации, вследствие чего обеспечивается непосредственная связь водоносного горизонта с поверхностью. Почти весь объем горизонт получает путем инфильтрации с поверхности почвы. Единственное достоинство этого горизонта состоит в его легкой доступности.
Из минусов стоит отметить:

• сезонность наполнения данного слоя
• прямая зависимость от количества осадков
• нестабильный характер, то есть во время засухи вода может полностью исчезнуть
• низкий уровень очистки воды. Незначительная толщина почвы мешает полноценной задержке химических и органических примесей, которые оказывают влияние на качество жидкости
• загрязнение удобрениями, гербицидами и пестицидами, которые активно используют в сельском хозяйстве, а также продуктами из мусорных полигонов и промышленными отходами.

Верховодка может быть использована исключительно для полива и бытовых нужд. Без длительного кипячения вода не должна использоваться для употребления в пищу.
Во время бурения скважины, которая опускается ниже первого водоносного горизонта, нужно позаботиться о тщательной изоляции от попадания верховодки при помощи системы концентрических обсадных труб.
Грунтовый водоносный горизонт находится в первом водоносном горизонте. Его отличие заключается в расположении на ближайшем от поверхности земли водоупорном слое, в рыхлых или трещинных породах. Наполняет он вследствие просачивания осадков, таяния снегов, вод из рек, ручьев, озер, оросительных каналов.
Количество грунтовых вод меньше зависит от уровня осадков. Тем не менее, во время весеннего таяния снега или обильных дождей оно повышается. В сухое время года наблюдается его истощение. Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание перед бурением скважины или копки колодца.
Для питья такая вода не пригодна без кипячения.

Второй водоносный горизонт

Второй подземный водоносный горизонт или межпластовый слой находится между двумя водоупорными пластами грунта. Его объем более стабилен. Наполнение горизонта происходит вследствие инфильтрации грунтовых вод через слабопроницаемые породы. По характеру движения существует две категории подземных вод:

• циркулирующие в рыхлых породах (песчаные, галечные, гравийные)
• аккумулирующиеся в скальных трещиноватых пластах (гранитных, известняковых, доломитовых).

Глубина водоносных горизонтов второго слоя может составлять от 30 до 100 метров. В процессе просачивания через мелкие поры, трещины и каверны вода проходит естественную природную очистку. Чаще всего она соответствует нормативам, прописанным в СанПиНе.
Исходя из типов пород, через которые просачивается жидкость, она будет насыщаться растворенным железом, солями кальция или магния, и прочими веществами. Вследствие этого, их количество может превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК), которая прописана в санитарных правилах и нормах. В таком случае необходимо приобрести дополнительное оборудование для очистки воды.

Артезианский водоносный горизонт

Характеристика водоносных горизонтов артезианского типа основана на их глубине. Артезианский водоносный горизонт расположен в особых геологических структурах:

• впадинах
• мульдах, которые представляю собой пологие тектонические прогибы, напоминающие чашу или корыто
• флексурах — коленообразных изгибах слоистых пород.

Этот слой расположен в пористых или щелевых породах, залегающих между двумя водоупорными слоями (известняк, гранит, песчаник). Следовательно, именно этот слой наилучшим образом защищен от действия внешних факторов. Наполнение слоя осуществляется удаленно. Источник питания может располагаться на расстоянии десятков и даже сотен километров. После прохождения таких расстояний, вода природным путем очищается от примесей и загрязнений.
Глубина залегания водоносных горизонтов артезианского происхождения составляет от 100 до 1000 метров.
Из плюсов артезианского горизонта стоит выделить:

• большой объем
• высокий уровень качества и чистоты
• пригодность для питья без дополнительной очистки
• стабильное не лимитируемое количество.

К минусам относят:

• чрезмерную минерализацию
• сложность добычи
• высокую стоимость прибора артезианского водозабора.

В Законе Российской Федерации «О недрах» значится, что расположенные в артезианских водоносных горизонтах воды представляют собой государственный стратегический запас.

Сооружения для добычи воды

В способы добычи воды могут быть разными. Выбор способа зависит месторасположения на участке водоносных горизонтов, их глубины, а также целей использования воды.
Колодец для бытового и сельскохозяйственного использования создается глубиной до 5 метров. Чтобы получить питьевую воду, глубина колодца должна составлять от 10 до 15 метров. Колодец является самым дешевым и простым вариантом создания водозабора. Наличие колодца на участке решает следующие вопросы:
полив участка
наличие воды для технических и бытовых нужд.
Для питья вода из колодца используется исключительно после процедуры кипячения. При выкапывании шахты нужно принимать во внимание объем воды, который способен выдать колодец.
Для питьевых целей стоит использовать второй водоносный горизонт. Скважины на нем обеспечат вас чистой питьевой водой. Ствол, углубленный на 50 метров в подпочвенный песчаный горизонт, является наиболее подходящим для обеспечения загородного дома водой. Чистоту такой воды легко объяснить тем, что суглинок и песок, через который вода попадает в водоносный слой, являются отличным природным фильтром.
Период использования скважин на песок ограничивается истощением этого водного слоя или заиливанием скважины. Чаще всего такие скважины эксплуатируются примерно 8 — 10 лет. Тогда как артезианские водозаборы могут быть использованы более полувека, вследствие неограниченности объема водоносных пластов.
В загородных домах создаются чаще всего скважины на песок. Они более бюджетные.

Методы определения глубины залегания

Определить глубину расположения водоносных горизонтов можно различными способами. К примеру, растения, которые нуждаются в избыточном количестве влаги, прекрасно демонстрируют местонахождение водоносных слоев. Если во время засухи, растения пышные и зеленые, значит, участок богат подземными водами.
Также можно ориентироваться на разновидность влаголюбивых растений. К примеру, если на участке растет камыш, значит, вода находится на глубине от метра до трех. Тогда как рогоза может расти в метре от поверхности водоносного горизонта. Черный тополь растет там, где вода залегает на глубине от полуметра до трех. Березняки и ольха также являются индикаторами присутствия водоносных слоев, а вот наличие сосны говорит совершенно об обратной ситуации.
Для выяснения глубины залегания водоносных жил успешно применяется ручное бурение. Этот способ подходит для земель с мягкими почвами. Бур нужно вести в землю и тщательно на каждом этапе заглубления осматривать почву на предмет появления чрезмерной влаги.
Если глубина скважины относительно небольшая, то ее можно установить своими силами. Но если речь идет о глубине в 30-50 м, то понадобятся специальные буровые установки.