Артезианские подземные воды: что это такое, как их добывают и строют

Что такое подземные артезианские воды, чем они отличаются и какой у них состав?

Одной из разновидностей подземных вод являются артезианские источники. Они значительно отличаются от грунтовых. Основное отличие кроется в химическом составе и глубине залегания.

Данный вид полезных ископаемых представляет особую ценность для человека. Они образуются при определенных условиях и добываются специальным способом.

Все, что вы хотели бы знать о подземных артезианских водах – в статье.

Что это такое?

Под артезианскими понимаются подземные напорные воды, залегающие между водонепроницаемыми слоями. Эти источники располагаются внутри пластов, состоящих из горных пород.

Они образуют скважины. Глубина их залегания варьируется в диапазоне 100-1000 м. Они не питаются грунтовыми водами, поскольку залегают гораздо глубже и находятся между водоупорными слоями.

От чего зависит их состав?

Структура зависит от состава слоев, между которыми они залегают. Поскольку данные источники находятся внутри земной коры, то в их составе присутствуют такие же химические элементы, что и в земле.

На составе артезианских вод сказывается время их залегания внутри земной коры. Такие источники могут находиться в водонепроницаемых слоях на протяжении не одной тысячи лет. Это влияет на их химический состав.

Артезианские воды насыщены солями различных металлов, входящих в состав земли. Обычно это соли кальция, железа и магния, а также марганца.

Чем отличаются от грунтовых?

Артезианские воды отличаются от грунтовых следующими характеристиками:

  • глубина залегания (у артезианских она 100-1000 м, у грунтовых – до 50 м);
  • способ выхода наружу (артезианские выталкиваются под сильным давлением);
  • меньшая загрязненность (грунтовые испытывают сильное воздействие от промышленных отходов, стоков);
  • участие в круговороте воды на поверхности (артезианские не участвуют в нем в отличие от грунтовых);
  • состав (у артезианских он ограничен только компонентами, из которых состоят окружающие их земные слои).

Грунтовые воды содержат в себе множество примесей и загрязнений с заводов, ферм. Артезианские всегда чистые. В них не проникают стоки.

Ценность

Артезианская вода представляет ценность в качестве источника питья. Она нуждается в меньшей фильтрации по сравнению с грунтовой. В ней меньше бактерий и вирусов. В ней низкая концентрация примесей.

При каких условиях образуются?

Основным условием образования источников является местность. Они возникают только на конкретных участках. Чаще это оказываются впадины и корытообразные прогибы в горных породах. Также они образуются в тектонических изгибах.

Подземные воды возникают между водонепроницаемыми слоями. Часто эти слои находятся в межгорных впадинах. Артезианские бассейны пополняются атмосферными осадками, которые выпадают высоко в горах. Затем они просачиваются в водоносные слои.

От чего зависят запасы?

Запасы источников зависят от таких факторов, как:

  • интенсивность их питания (чем больше воды в них поступает, тем обширнее запасы);
  • площадь питания (чем обширнее бассейн, тем больше он способен вместить);
  • мощность водоносных слоев.

Влияние оказывает водопроводимость некоторых земных пластов. Если часть из них хорошо пропускают воду, то тем больше ее запасов формируется в артезианском бассейне. Его площадь способна достигать несколько сотен и даже тысяч км2.

Добыча

Артезианская вода добывается бурением. Процесс проходит следующие этапы:

  1. Проводится разведки местности на предмет залегания на ее территории подземных вод.
  2. Составляется карта разведки.
  3. Проводится разведывательное бурение на основании данных карт.
  4. Определение глубины скважины на основании геодезических тестов.
  5. Высчитывание запаса воды и времени, в течение которого будущую скважину можно будет использовать.
  6. Фиксация труб с фильтрами и последующая монтировка специальной бурильной установки.

Использование в деятельности человека

Применение широко. Используется в качестве питья, но из-за высокой минерализации требуется фильтрация.

Некоторые источники изначально содержат небольшое количество солей и уже после добычи пригодны для применения в качестве питья.

Также используется в хозяйственных целях. Часто добывается в коттеджных поселках. Подземные источники позволяют обеспечивать их питьем в течение нескольких десятков лет.

Артезианская вода используется в деятельности промышленных предприятий. Некоторым из них требуется вода определенного состава и качества. Для их деятельности подходит только из артезианских скважин. Для других предприятий использование подземных скважин является необходимостью, поскольку они находятся вдали от городских систем водоснабжения.

Подземные воды также используются для обеспечения питьем некоторых небольших населенных пунктов, которые располагаются далеко от городских водоснабжающих магистралей.

Заключение

Артезианские воды являются разновидностью подземных вод. Для них характерно глубокое залегание между водонепроницаемыми слоями. Они гораздо чище грунтовых. Не содержат в себе примесей и загрязнений. Такие источники содержат в себе высокую концентрацию солей целого ряда металлов.

Они добываются бурением при помощи специальных установок с предварительной установкой труб с фильтрами. Используются как в качестве питья, так и в деятельности промышленных предприятий.

Артезианская скважина: глубина, достоинства и недостатки, состав жидкости

Глубина артезианских скважин, которые вынуждены бурить сельские жители или владельцы загородных дач для получения чистой воды, колеблется в пределах от 20 до 300 м. Получаемая из таких шахт жидкость считается самой чистой и полезной для организма человека. В городских условиях для получения питья такого качества рекомендуется устанавливать в квартире специальное фильтровальное оборудование или покупать в магазинах очищенную смесь в бутылках.

Скважина артезианский на воду.

Что это артезианская вода: происхождение жидкости

Источники этого типа появились на планете 100-300 тыс. лет назад. На большой глубине артезианская вода проходит между двумя водонепроницаемыми пластами, которые не дают струям загрязниться.

Источники делятся на следующие виды:

  1. Грунтовые воды, залегающие на глубине от 20 до 50 м. Они играют большую роль в круговороте жидкости в природе. Их отличает сезонность колебаний уровня, что приводит к нехватке влаги в засушливое время года. Источники такого типа часто засоряются вредными и опасными для человека веществами, например, может произойти заражение водных горизонт болезнетворными бактериями через неисправный колодец канализации.
  2. Артезианский слой расположен ниже уровня, в котором проходят грунтовые воды. Глубина залегания чистых потоков – 50 и более метров. Туда не могут попасть атмосферные осадки, загрязняющие подземные источники.

Артезианские колодца получают путем бурения шахт до выявленного водоносного горизонта.

Что такое артезианская скважина: особенности источника

Это гидротехническое сооружение является колодцем глубиной не менее 110 м. Во многих районах водоносные артезианские слои находятся еще глубже, поэтому приходится бурить скважины до отметок в 200-300 м. На территории России средняя глубина залегания артезианского горизонта равна 80-120 м.

Сам процесс бурения скважины проводится специальной бригадой, имеющей соответствующее оборудование. Владелец участка должен иметь лицензию на получение артезианской воды согласно статье 10, п. 4 Закона «О недрах». При рытье шахты строители должны руководствоваться документом СанПиН 2.1.4.1110-02.

Преимущество бурения артезианских скважин на воду

Эти колодцы считаются лучшими из всех существующих на планете источников воды.

Они имеют следующие преимущества:

  • большая производительность (от 140 до 160 л в минуту);
  • непрерывность подачи качественной жидкости из-за высокого давления воды в скважине;
  • независимость от времен года;
  • большое количество жидкости в водоносном горизонте;
  • очистка воды природными способами (грунтовый фильтр);
  • наличие в составе жидкости железа, кальция и других металлов, полезных для человеческого организма.

Недостатки артезианской шахты:

  • высокая стоимость сооружения из-за необходимости использования бурильного оборудования и квалифицированных рабочих;
  • установка специального очистного оборудования после анализа проб поднятой воды.

Уровень финансовых затрат зависит от сезона проведения работ (например, зимой их стоимость ниже), используемой технологии бурения скважины, цены на очистное и насосное оборудование. Владельцу участка придется отдельно оплатить услуги рабочих.

Срок эксплуатации сооружения составляет от 40 до 50 лет для источника глубиной около 100 м. Для скважин минимальных водоносных горизонтов это время сокращается до 24-32 лет, но для этого они должны постоянно работать. Полученный бурением колодец постепенно заиливается, поэтому ремонтные работы должны проводится каждые 7-10 лет.

Бурения артезианских скважин на воду.

Артезианская скважина: глубина, химический и органический состав жидкости

Хотя в источнике этого типа нет органических компонентов, в нем высокая концентрация минеральных элементов. Причем она меняется в зависимости от глубины залегания водоносного горизонта. Например, если воду достают с глубины до 100 м, то в ней больше солей железа. Когда жидкость поднимают с более низких уровней, то фиксируется увеличение соединений кальция и магния.

Поэтому артезианские скважины могут давать пресную, минеральную или высококонцентрированную жидкость.

Не рекомендуется использовать подобные источники для обработки сельскохозяйственных посадок, так как содержащиеся в них соли резко ухудшают урожайность культур. Лучше для полива растений использовать грунтовые источники.

Но для питья артезианские источники полезны из-за содержания нужных организму микроэлементов и химических соединений. Глубокое залегание водоносных слоев обусловливает их чистоту. Но бывают случаи, когда из скважины поднимается жидкость, в которой уровень железа, кальция и других элементов выше санитарных норм. Поэтому приходится применять дополнительное очистное оборудование, иначе эксплуатация источника станет невозможной.

Артезианская вода

Вода, которая находится в подпочвенном слое между двумя слоями пород, которые не пропускают воду через себя, называется Артезианской. Латинское название французской провинции Артуа – Артезиум (Artesium), в этой провинции такие воды использовались с 12 века. Собственно поэтому этот тип природной воды получил общепринятое название – Артезианские воды. Особенность артезианской воды в том, что толща земли создает избыточное давление, позволяющее получать доступ к этим водам без использования насосного оборудования. Грунтовые воды из скважин получают с обязательным использованием насосов, а артезианские воды называют напорными. В случае устройства артезианской скважины необходимо обязательное согласование и регистрация скважины, поскольку вода в недрах считается национальным достоянием государства.

Глубина и места залегания артезианской воды

Пласт артезианской воды залегает в пределах одной геологической структуры, впадины, флексуры – двойном зигзагообразном изгибе геологических слоев, или мульды – копытообразном изгибе геологических пород. После того, как скважина или шурф, проходящие сквозь водонепроницаемый слой породы до артезианских резервуаров готовы, уровень воды поднимается внутри скважины или шурфа выше кровле водоносного пласта. Иногда вода из скважины бьет из-под земли с большим давлением, образуя фонтаны. Залегают источники артезианского типа чаще всего на глубинах от 100 до 1000 м. Основной питающий скважину источник может находиться как в 100 метрах и в нескольких десятках или даже сотнях километров, ограниченный пластами водонепроницаемых слоев.

Необходимо понимать, что вопрос терминов всегда спорный. Считается, что грунтовые воды, условно подразделяются на поверхностные и глубинные. Также считается, что воды, находящиеся на глубинах залегания до 30 метров от поверхности, чаще всего именно поверхностные, глубже преимущественно глубинные воды. По химическому составу поверхностные воды имеют большее содержание органических примесей, растворенного кислорода и меньшее содержание солей щелочноземельных и тяжелых металлов в отличии от глубинных грунтовых вод. Глубинным грунтовым водам в большей степени свойственны большая концентрация солей и меньшее содержание растворенного кислорода и органических примесей, могут присутствовать сероводород и примеси других химических неорганических веществ, типа радона, соединений бора, фтора и т.п. По своему химическому составу артезианские воды ближе к глубинным грунтовым водам, так как практически не содержат растворенного кислорода и органических веществ. Располагаются источники артезианского типа на глубинах от ста метров до одного километра. Напорные артезианские водоносные слои могут находится под несколькими водоносными слоями. Довольно известны скважины, подающие на поверхность воду с пятнадцатого или даже двадцатого водоносного горизонта.

Читайте также:  Счетчики для воды: как правильно выбирать, какими они бывают и на что обратить внимание

Химический состав артезианских вод

Химический состав артезианской воды напрямую зависит от химического состава ограничивающих его слоев. Можно сказать, что ученые по составу воды судят о геологических процессах, происходящих на планете в период формирования данного геологического слоя. Если упростить, то все артезианские воды имеют в своем составе железо, марганец, фтор, магний, кальций, натрий, калий. Это вполне соответствует составу земной коры на планете. Приписываемый обывателями сбалансированный по минеральному содержимому химический состав артезианской воды не имеет ничего общего с реальной картиной. На практике ситуация, когда артезианская вода содержит низкие концентрации растворенных загрязнителей очень редка, скорее является теоретической и является явным исключением из правил. Если нет серьезного превышения наиболее часто встречающихся химических веществ, то, скорее всего, почти гарантированно имеются превышения по более редким загрязнителям.

Артезианской воды, соответствующей по составу растворенных веществ нормам, рекомендованным Всемирной Организации Здравоохранения не встречается вообще. Такая вода перенасыщена солями магния, кальция, железа, фтора, марганца и может давать осадок. Химический состав артезианской воды не изменяется многие годы, он не зависит от климатических изменений, паводков и осадков, а запасов воды хватает обычно на пятьдесят и более лет. Поэтому подобрать систему водоподготовки и настроить технологический процесс фильтрации при профессиональном проектировании достаточно просто. И вот в случае очистки артезианской воды, эта вода является надёжным и стабильным источников живительной влаги, используемой на нужды человека.

С точки зрения природопользования артезианская вода является стратегическим запасом государства.

Кроме рекомендаций ВОЗ, в Российской Федерации существуют собственные нормы по химическому составу и регламентированы они нормами СанПиН. Артезианская вода обычно серьезно превышает нормы СанПиН по солевому составу. Нормы по содержанию железа в воде – 0,3 мг/л, показатель жесткости воды 7 мг-экв/л, марганец – 0,1 мг/л., фтор 0,7-1,5 мг/л. Обычно эти нормы, как и нормы по другим, более редким примесям значительно превышены и именно от них необходимо воду очищать, для получения воды питьевого качества.

От чего зависит состав артезианской воды

Как указывалось выше, состав артезианской воды зависит только от состава геологических пластов земной коры, между которыми находится данный водоносный слой и безусловно от времени залегания воды в этих слоях, которое составляет миллионы и миллионы лет. На состав грунтовых вод оказывает серьезное влияние осадки и паводки, экологическое загрязнение вызванное деятельностью человека – загрязнения стоковых вод промышленными предприятиями, использование сельскохозяйственных удобрения и т.п. Состав глубинных грунтовых вод меньше склонен к изменениям, а состав поверхностных грунтовых вод подвержен изменениям в течение короткого времени, артезианские воды же практически не изменяются по составу растворенных примесей весь срок службы скважины.

Лаборатория исследования воды компании Гейзер

Распространенность железа в земной коре составляет 4,65%, и если железосодержащие минералы входят в состав водоупорных слоев, ограничивающих артезианский водоносный горизонт, вода насыщается ионами железа. Карбонатные породы, имеющие осадочное происхождение и состоящие преимущественно из кальцита и арагонита – скелетных останков живых организмов насыщают воду ионами кальция и магния и обычно в концентрациях в 2 и более превышающих норматив. То же самое происходит с ионами марганца, кальция, магния, кремния, фосфора, серы в значительном количестве, содержащихся в земной коре и насыщающих воду своими ионами. Земная кора неоднородна по своему составу, и химический состав артезианской воды также неоднороден. При использовании артезианского источника воды, в первую очередь необходим глубокий химический анализ ее состава, которые не должен ограничиваться проведением исследований на самые распространенные примеси. Только в этом случае можно получить точную картину состава воды и определить методы фильтрации, которые позволят наилучшим способом очистить воду до необходимых требований и гигиенических санитарных норм.

Польза артезианской воды

Большинство обывателей искренне считают артезианскую воду одной из самых чистых и полезных природных вод. Частично это соответствует истине, ведь на такой глубине практически отсутствуют микроорганизмы, нет органических примесей – источников питания для бактерий, вирусов и простейших. Как следствие отсутствует опасность бактериального или вирусного заражения инерциальными болезнями. Однако обилие химических веществ в растворенном виде, зачастую в концентрациях значительно превышающих рекомендованные значения для питьевых и технических вод, не позволяет употреблять воду сразу после извлечения из скважины. А вот что действительно имеет место быть, так это тот факт, что очистить артезианскую воду по многим параметрам гораздо легче и проще чем природную воду из открытых источников или грунтовую воду. После подобной подготовки артезианская вода действительно становится вкусной, полезной для здоровья и чистой.

Вода, употребляемая живыми организмами для питьевых целей, должна быть сбалансирована по составу минеральных микроэлементов. Их достаточное количество обеспечивает отсутствие в организме недостатков строительного материала для формирования скелета, поддержания минерального состава крови и лимфы, нормального формирования гормонов и ферментов.

В артезианской воде, несмотря на достаточно большое количество минеральных примесей, отсутствуют вещества, которые попадают в природную воду вследствие негативного воздействия человека на природу. Это используемые сельскохозяйственные удобрения и промышленные стоки и канализационные стоки населенных пунктов. Отсутствуют также кислые кислоты почв, органические примеси. Кроме того, эксплуатация артезианской напорной воды требует значительно меньше усилий, поскольку в отличие от грунтовых вод, она самопроизвольно поднимается на поверхность, подъем грунтовых вод с водоносных не напорных горизонтов приходится осуществлять с использованием насосных станций.

Среди артезианских скважин встречаются такие, в которых уровень минерализации изначально соответствует гигиеническим требованиям СанПиН и рекомендациям ВОЗ, в этих случаях вода вообще не подвергается никакой очистки кроме удаления механических примесей.

Способы применения

Применяется вода из артезианских скважин для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд человека, в промышленных целях. По большому счету артезианская вода использоваться точно также как любая другая природная вода, которая используется человеком. Коттеджные поселки, в большом количестве появляющиеся рядом с большими городами, часто занимаются устроением собственной артезианской скважины, обеспечивающей водой сразу весь поселок, причем обычно водоподготовку подобной воды осуществляют сами жители в индивидуальном порядке. Промышленные предприятия, в производственный цикл которых обязательно должна входить вода с определенными характеристиками, особенно предприятия, находящиеся вдали от государственных магистралей водопроводной воды зачастую также используют артезианскую воду. В таких случаях особенно ценен факт того, что нет необходимости в насосных станциях и водоподготовка ограничена удалением ионов тяжелых и щелочноземельных металлов. Причем для ряда предприятий главенствующим является не наличие минеральных примесей, а отсутствие органических, тогда себестоимость воды для нужд производства значительно снижается. Также артезианская вода часто используется для обеспечения городской магистрали в городах, находящихся на значительном удалении от основных магистралей. К примеру, в Сибири и на дальнем востоке часто для питания городов и малых населенных пунктов широко используют артезианские скважины. Один из подмосковных городов – Зеленоград, до сих пор использует преимущественно артезианскую воду для обеспечения потребностей города. Обустройство артезианской скважины ограничено для применения частыми землевладельцами, поскольку стоимость бурения довольно высоко, и требуется получения разрешения и обязательна регистрация подобных сооружений. Однако при большом желании, отсутствии более доступных способов получения воды (сильном локальном загрязнение грунтовых вод, отсутствии доступа к государственным магистралям и т.п.) и наличии материальных ресурсов это вполне возможный вариант.

Недостатки артезианской воды

К недостаткам использования артезианской воды, кроме особенностей ее извлечения можно отнести сильную насыщенность этих вод солями. Это не удивительно, поскольку артезианские воды находятся в слоях, которым миллионы лет, а за эти сроки вода обязательно сильно насыщается содержимым водоупорных слоев. Именно поэтому к извлеченной артезианской воде практически всегда необходимо применять методы очистки от солей щелочноземельных и тяжелых металлов.

Подбор методов очистки артезианской воды должен только специалист, имеющий достаточный практический опыт реализации подобных проектов. Инженер проанализирует содержимое примесей в данной воде и подберет методы очистки, и оптимально необходимое оборудование по надежности, производительности, стоимости закупа оборудования и фильтрующих средств и стоимости последующей эксплуатации. Зачастую характеристики примесей таковы, что необходимо использовать несколько ступеней очистки. Особенно это касается ситуаций, когда в воде помимо общераспространенных загрязнений, присутствуют редкие трудно извлекаемые примеси. В таких случаях приходится использовать несколько ступеней очистки, каждая из которых будет постепенно уменьшать концентрацию трудно удаляемых примесей до допустимых концентраций по требованиям СанПиН.

Практически всегда необходимо удаление железа и марганца и умягчение, использование которых позволяет избавится от избытков ионов тяжелых металлов, а также кальция и магния, что предотвратит появление накипи и осадка а также ржавых подтеков.

Обустройство артезианских скважин и проектирование и монтаж системы водоподготовки на них требует немалых финансовых затрат, как и затрат на последующее обслуживание и чистку.

Вода требует периодического контроля специалистов, несмотря на тот факт, что артезианская вода обычно мало меняется по составу, этот вопрос требует постоянного контроля, поскольку вода используется потребителем.

Чистота артезианской воды не вызывает сомнений, ведь она не подвержена влиянию экологической ситуации в регионе и загрязнениям микроорганизмами. Однако необходимо помнить о необходимости очищать воду, чтобы не возникли проблемы связанные с излишней концентрацией химических веществ.

В Алтайском крае много лет использовалась преимущественно артезианская вода для питьевых и технических нужд населения, и как следствие у населения края повышенная заболеваемость различного рода заболеваниями костного аппарата, сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний почек и печени.

Второй пример, массовые заболевания населения в подмосковном Зеленограде. Особенно много было заболеваний мочеполовой системы у детей и подростков. Изначально считали, что эти заболевания имеют инфекционную природу. Позже определили, что виной служат сбросы предприятий и лабораторий микроэлектроники, которых несколько в Зеленограде. И только спустя четыре десятка лет выявлена настоящая причина – использование артезианской воды для водоснабжения города. Вода, этого плохо изученного подземного месторождения артезианской воды, содержит ранее не выявленные высокие концентрации ионов стронция, бария, лития и бора. Концентрации этих веществ во много раз превышающая требования российского СанПиН. Эти химические вещества не входят в стандартный анализ исследований воды, но именно их воздействие на организм человека привело к таким массовым и плохо объясняемым заболеваниям. Никто из специалистов не проводил селективный анализ на такие редкие вещества, и как только водоснабжение города перешло на использование очищенной поверхностной воды, ситуация с заболеваемостью детей и подростков значительно исправилась.

Закажите консультацию специалиста компании Гейзер

Остались вопросы? Мы всегда готовы предоставить консультацию по всем вопросам очистки воды!

Колодцы и скважины: какие бывают водоносные слои

Люди — не рыбы, но вода — необходимое условие для жизни человека, как, впрочем, и любого другого живого существа. А лёгкий к ней доступ, достаточное количество и надлежащее качество — основные условия комфорта и хорошего уровня жизни.

В среднем за 75 лет жизни современный гражданин развитых стран так или иначе, в качестве питьевой или на хозяйственно-гигиенические цели (стирка, мытьё, туалет и прочее), потребляет от 3,8 до 19 млн литров воды. То есть от 138 до 694 литров в сутки. Жители не слишком цивилизованных районов на собственные нужды расходуют в разы меньше — за 75 лет всего 380 тысяч литров воды, то есть около 13 литров (одно ведро) в день.

Читайте также:  Сроки эксплуатации счётчиков воды: причины для замены прибора, гарантийные и эксплутационные сроки


Колодец

Большая часть территории нашей страны не страдает от недостатка воды, но в мире существует немало мест, где живительная влага в принципе — редкость, а дефицит воды, пригодной для питья, существует не только в фантастических фильмах о судном дне. По данным последнего доклада ООН, к 2030 году более половины (67%) населения нашей планеты будут испытывать нехватку питьевой воды.

Как говорится в песенке из знаменитого советского фильма: «Ни побриться, ни попить, ни помыться, ни поплыть, человеку без воды — и ни туды и ни сюды!»


Вода — наша абсолютная необходимость

В загородном доме вопрос водоснабжения владельцу часто приходится решать собственными силами, потому что магистральный водопровод есть далеко не везде, да и качество водопроводной воды может не устраивать: например, напор слабый, а вода ржавая. И если горожанин вынужден мириться с тем, что ему поставляют коммунальные службы, используя локальные методы борьбы — устанавливая напорные насосы, расширительные баки и фильтры очистки, то землевладелец может попробовать решить проблему водоснабжения в свою пользу. Один из способов получения воды для бытовых нужд человека — это использование подземных вод.

Колодцы и скважины для добычи подземной воды используются людьми с давних пор. Не утратили они своего значения и по сей день: наличие воды на участке значительно повышает стоимость недвижимости. А возможность иметь свою воду решает вопросы не только комфорта, приближенного к привычным городским условиям, но и позволяет землевладельцу стать автономным, независимым от капризов коммунальных служб.

Вода на участке: откуда она берётся

Наша Земля — планета воды: более 70% её поверхности покрыто Мировым океаном. Подземные воды — часть водных ресурсов планеты. Они составляют примерно 1,5% от всех мировых водных запасов и две трети от объёма всей воды суши. Объём воды, находящейся под землёй, в 50 тысяч раз превосходит количество воды, наполняющее все реки на Земле.


Вода — это жизнь

Водные ресурсы Земли представляют собой единый комплекс, находящийся в постоянном динамическом равновесии, называющимся круговоротом воды в природе. Их объём составляет 1 351 421 тысяч кубических километров, из которых:

  • мировой океан — 1 350 000 тыс км³;
  • испарение с поверхности океанов, рек, озёр, земли — 452 тыс км³;
  • осадки — 385 тыс км³;
  • снег и лёд — 250 тыс км³;
  • облака — 111 тыс км³;
  • подземные воды — 84 тыс км³;
  • транспирация (испарение воды растениями) — 71 тыс км³;
  • перенос влаги от океанов вглубь суши — 40 тыс км³;
  • поверхностные стоки — 38 тыс км³;
  • влага в атмосфере — 13 тыс км³;
  • поверхностные источники воды (реки, озёра, болота и пр.) — 2 тыс км³;
  • подземные стоки — 2 тыс км³.


Схема круговорота воды в природе

Подземными называют воды, находящиеся ниже уровня поверхности земли, в горных породах верхних областей земной коры в жидком, газообразном или твёрдом состоянии. Жидкую часть подземных вод, находящуюся в свободном состоянии, способную перемещаться под действием сил гравитации, гидрогеологи именуют фреатическими, то есть «наполняющими колодцы».
Фреатические воды, в зависимости от степени водопроницаемости, влагоёмкости и способности к водоотдаче горных пород, в которых они накапливаются, образуют водоносные горизонты, совокупность которых формирует водоносные комплексы.

Водоносный горизонт

Водоносным горизонтом (в иностранных источниках – аквифером) называют пласты осадочных горных пород, близкие по своему составу и происхождению, и имеющие определённую степень водопроницаемости. Существует четыре основных типа горных пород, составляющих аквиферы:

  • аллювиальные отложения — несцементированные отложения постоянных водных потоков (рек, ручьёв), состоящие из песка, гравия, гальки;
  • уплотнённые осадочные породы;
  • неуплотнённые ледниковые отложения;
  • трещеноватые метаморфические горные породы.

В рыхлых, несцементированных породах вода накапливается в порах, в уплотнённых — в трещинах и кавернах, в водорастворимых типа гипса, известняка или доломита — в карстах.

Водоносные горизонты подстилаются водонепроницаемыми или слабо водопроницаемыми пластами — массивами гранита, глины. Водонепроницаемые пласты называются водоупорами. Надо понимать, что полностью водонепроницаемых грунтов нет: вода дырочку найдёт. Говоря о том, что пласт водонепроницаем, имеют в виду его крайне слабую водопроницаемость.


Родник Соколовский ключ в Валдайском районе

В большинстве случаев водоносные горизонты скрыты под поверхностью почвы: для добычи воды аквиферы вскрывают с помощью колодцев или скважин. Но бывает, что они вскрываются естественным путём, обнажаясь на склонах холмов или оврагов. Такое место выхода подземной воды на поверхность называют ключом или родником.

Откуда берётся вода в водоносном горизонте

Происхождение подземных вод различно в зависимости от глубины их залегания. В нижних слоях земной коры находятся метаморфогенные, магматогенные и седиментогенные подземные воды. Они появились миллионы лет назад, во время формирования земной коры: при извержении вулканов (магматогенные), метаморфизма осадочных горных пород (метаморфогенные) или в результате выдавливания воды последующими наслоениями из иловых осадков древних морей (седиментогенные). Такие подземные источники воды представляют величайший интерес для геологов, гидрогеологов и палеонтологов, но совершенно бесполезны для дачников и владельцев загородных домов, мечтающих о водопроводе на собственном участке.

С точки зрения строительства колодцев и бурения скважин интересны верхние водоносные горизонты. Именно они и участвуют в круговороте воды в природе. Верхние водоносные горизонты пополняются в основном за счёт инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков: дождей и талых вод. В их питании участвуют и воды, фильтрующиеся из наземных источников — рек, озёр, болот.


Верхние водоносные горизонты пополняются за счёт инфильтрации атмосферных осадков, вод рек, озёр, болот.

Другой источник пополнения — конденсация влаги из воздуха в трещинах и порах горных пород. Такой способ наиболее характерен для пустынных областей с резкими температурными колебаниями между днём и ночью. По водоупорным пластам подземные воды стекают в поверхностные водные источники (озёра, реки) или в моря и океаны. То есть то ведро воды, которое вы достали из колодца или подняли с помощью насоса из скважины, — малая часть 84 000 км³ подземных вод Земли.

Почвенные, грунтовые, межпластовые и артезианские подземные воды

Человек, планирующий копать колодец или бурить скважину, сталкивается с тем, что разновидностей подземных вод много. Они находятся на разной глубине под землёй, обладают различными свойствами. Кто-то категорически утверждает, что бурить нужно только «на известняк», другие считают, что «на песок» тоже подойдёт. Верховодкой во многих случаях презрительно именуют неглубокие грунтовые воды, и применять их для питья категорически не рекомендуют. Как разобраться, какие бывают водоносные слои, на сколько колец стоит копать колодец и на какую глубину бурить скважину?

Итак, рассмотрим классификацию подземных вод. Стоит иметь в виду, что она, как и любая классификация, условна: чёткой границы между водоносными слоями нет. А толщина или влагоёмкость того или иного слоя зависит от геологии участка.

Почвенные воды

Почвенные воды составляют самый верхний уровень подземных вод: они располагаются в корнеобитаемой зоне почвы — в плодородном пласте, где размещаются корни травянистых растений и поверхностная корневая система деревьев. Запасы почвенной влаги пополняются дождевыми и талыми водами и активно испаряются в атмосферу, то есть её объём очень сильно зависит от процессов испарения и транспирации.


Схема водоносных слоёв

Нижняя часть зоны почвенных вод называется подвешенной (вадозной). Зона подвешенной воды насыщается и вода начинает под действием сил тяготения просачиваться в нижние слои грунта. Эта вода называется гравитационной. Если осадков было много, например, в дождливый осенний сезон или по весне при активном таянии снега, движение гравитационных вод усиливается. Почвенные воды имеют большое значение в жизни растений, но для нужд водоснабжения человека не используются.

Грунтовые воды

Водопроницаемые породы, находящиеся под плодородным слоем почвы, образуют первый постоянно существующий водоносный горизонт. Как правило, первый водоносный горизонт составляют несцементированные отложения. Вода в этом слое заполняет поры между частицами породы: это и есть тот уровень, который на профессиональном сленге бурильщиков называется «на песок».

Его насыщаемость влагой довольно сильно зависит от количества атмосферных осадков и температурных колебаний — в малодождливые годы уровень грунтовых вод может сильно понижаться. Кроме того, грунтовые воды могут загрязняться. Именно поэтому в санитарных требованиях по устройству туалетов с выгребными ямами запрещено делать негерметичные ёмкости для нечистот: в яме без дна загрязнения попадают непосредственно в первый водоносный горизонт.


Выгребная яма должна быть герметичной

Грунтовые воды, благодаря своему относительно неглубокому залеганию, легко доступны и широко используются для нужд водоснабжения частных домов, посёлков и небольших предприятий. Хотя, как уже говорилось выше, на интернет-ресурсах, где обсуждаются вопросы добычи воды, часто грунтовые воды называют верховодкой, не предназначенной для использования в качестве питьевой воды.

Добыча грунтовых вод производится с помощью колодцев и небольших скважин. Эти воды безнапорные: уровень в колодце устанавливается на уровне зеркала грунтовых вод.

Межпластовые воды

Ниже грунтовых вод, отделённые от них пластами водонепроницаемых или слабо проницаемых горных пород, составляющих водоупорный слой, располагается следующий слой водопроницаемых пород, образующий второй водоносный горизонт. Он слагается из более плотных пород, в которых вода заливается в трещины, образуя заполненные полости. Питание второго водяного горизонта осуществляется просачиванием (инфильтрацией) грунтовых вод через пласты со слабой проникающей способностью. Также это происходит в местах, где водовмещающие слои межпластовых вод выходят ближе к поверхности, в разрывах водоупорного слоя верхнего водяного горизонта.

Их уровень гораздо меньше подвержен колебаниям от воздействия атмосферных осадков или температур на поверхности земли. Глубокое залегание предохраняет межпластовые воды от загрязнений. Подземные воды, расположенные на большой глубине, под водоупорами, уже могут иметь гидростатическое давление. В этом случае они называются напорными. Межпластовые воды относятся к возобновимым полезным ископаемым, а значит, к государственной собственности (Закон РФ «О недрах»).


Выброс термальной воды и пара из скважины на Мутновской ГеоТЭС. Камчатка

Кроме хозяйственно-бытовых целей и технического водоснабжения (для промышленности, орошения земель, обводнения пастбищ), подземные воды используются в лечебных целях (минеральные воды), в энергетической отрасли (геотермальные воды) и в промышленности — для извлечения растворённых в них ценных веществ.

Артезианские воды

Артезианские воды — это разновидность межпластовых подземных вод. Их отличие в том, что они полностью заполняют водоносный горизонт и находятся в нём под давлением. Напорные воды обычно залегают в пределах геологических структур, имеющих вогнутое строение — в мульдах, флексурах, образуя артезианские бассейны.


Схема артезианского бассейна

При вскрытии такого водоносного горизонта уровень воды в скважине поднимается выше уровня зеркала грунтовых вод, иногда свободно изливаясь из скважины фонтаном. Артезианские воды, как правило, расположены на большой глубине — от 100 до 1000 метров. В некоторых интернет-источниках артезианскими называют все скважины, имеющие большую глубину, что не совсем правильно. Первоначально артезианскими называли именно фонтанирующие скважины, сейчас термин «артезианские» относят ко всем напорным водам.

Читайте также:  Как сделать своими руками домашние фильтры для воды: для колодца и скважины, в походе


Артезианская фонтанирующая скважина

Для водоснабжения обычно используют два верхних водоносных горизонта. Вода, находящаяся на больших глубинах, чаще всего имеет повышенную минерализацию, да и добыча её спряжена с большими финансовыми расходами.

Верховодка

И, наконец, о верховодке. Специалисты и интересующиеся вопросом добычи подземных вод не рекомендуют использовать верховодку в качестве источника питьевой воды. И правильно делают, потому что верховодка не является постоянным водоносным горизонтом. Она появляется сезонно, во время весеннего таяния снега или в период продолжительных осенних дождей.

Верховодка характерна для глинистых и суглинистых почв. Появление её связано с накоплением воды над слабопроницаемыми для воды грунтами: глинистые почвы набухают от обильной влаги и перестают пропускать воду атмосферных осадков в лежащие ниже слои грунта.


Яма, наполненная «верховодкой»

На поверхности земли образуются скопления воды в естественных углублениях, вода появляется и ниже — в метре — полутора от поверхности. В песчаных грунтах верховодка более редка и образуется локально, на временных водоупорах — прослойках глины в основном песчаном грунте.

Использовать верхние воды для нужд водоснабжения загородного дома не стоит: они имеют ярко выраженный сезонный характер, количество их недостаточно. А самое главное — такие воды загрязнены. В силу своего неглубокого местоположения они ещё не успели очиститься, проходя через естественный фильтр — толщу земли. Верховодку можно использовать для полива, искусственно углубив природные понижения, где она скапливается по весне, как, например, на фото выше.

Верховодку можно спутать с высоко стоящим уровнем грунтовых вод. Первый водоносный горизонт может начинаться довольно неглубоко от поверхности земли: в северных регионах — от 50 см (в районе тундр). С перемещением на юг глубина расположения водоносного пласта увеличивается: от 3-5 метров в средней полосе до 15-20 в южных районах. В сельской местности, вдалеке от автострад и промзон, очень часто питьевые колодцы имеют небольшую глубину. Так, к примеру, в нашей деревне общественный колодец всего на три кольца.


Общественная водоразборная колонка

Вот и всё о том, какие бывают водоносные горизонты. А информацию, что лучше для дачного участка — колодец или скважина, на какую глубину следует копать или бурить, как определить уровень грунтовых вод, а так же о правовом аспекте добычи подземной воды читайте в других материалах.

Подземные воды. Грунтовые воды. Артезианские воды

Подземные воды — это воды, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12-16 км) в жидком, твердом и парообразном состояниях. Основная масса их образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод.

Глубина их залегания, направление и интенсивность движения зависят от водопроницаемости пород. К водопроницаемым породам относят галечники, пески, гравий. К водонепроницаемым (водоупорным), практически не пропускающим воду — глины, плотные без трещин горные породы, мерзлые грунты. Слой горной породы, в котором заключена вода, называется водоносным.

Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов: -поровые, залегающие в песках;-трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;-карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах. Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы. На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается: Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта — естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока. Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта — упругие запасы. Еще один термин — «ресурсы» — обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.

Грунтомвые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод колеблется по сезонам года: то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Они образуются за счет насыщения атмосферными осадками, водами рек и озер, притоком поверхностных вод. Из всех видов грунтовых вод особое место занимает так называемая “верховодка” – сезонное скопление вод в верхнем водонасыщенном слое грунта над водоупорными глинистыми или суглинистыми породами.

Уровень грунтовых вод определяется весной, когда он наиболее высокий, когда таяние снега, выпадавшего всю зиму, происходит очень интенсивно. Высокий уровень грунтовых вод может возникнуть и осенью, во время затяжных дождей. Уровень грунтовых вод определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах или в скважинах. В отдельных случаях, грунтовая вода выходит в виде ключей на поверхность. В зависимости от уровня подземных вод пучинистые явления проявляются в течение сезона по разному. Высокий уровень грунтовых вод мешает и обустройству участка, его озеленению. Грядки приходится поднимать, фруктовые деревья – высаживать на возвышении. Высокий уровень грунтовых вод мешает строительству и эксплуатации сооружений. Если подошва фундамента находится ниже уровня грунтовых вод, то в процессе выемки грунта он начинает размываться, теряя свою несущую способность. При высоком уровне грунтовых вод кессоны погребов или подвалов загружаются силами гидростатического давления, и весьма значительными. От этих сил стенки и пол кессонов могут разрушиться, потеряв свою герметичность.

Артезианские воды – это подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Поэтому их часто называются напорными. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др. ), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров. Артезианские воды проходят в почве длинный путь, фильтруются, освобождаются от микробов, обогащаются минеральными солями, имеют довольно постоянную температуру, зависящую от глубины залегания водоносного пласта, постоянный минеральный состав. Артезианские воды наиболее безопасны для употребления человеком. А также детьми, потому что интенсивность водообмена у детей гораздо интенсивнее, чем у взрослого человека. Вода на Земле – это замкнутая система, поэтому на качество воды и ее свойства влияет наличие в зоне скважины промышленных предприятий, атомных электростанций, автодороги, свалок, химических предприятий, химчисток, АЗС, животноводческой деятельности, сельскохозяйственной.

Основные особенности артезианской воды

Очень часто можно услышать мнение, что лучшим вариантом для водоснабжения является артезианская вода. Ее наделяют множеством положительных характеристик, но иногда путают с другими подземными водами.

Артезианскими называют подземные глубинные водяные запасы, которые не подпитываются вышележащими грунтовыми водами. Они располагаются между двумя водоупорными пластами в водопроницаемых породах. Это может быть пористый известняк, песчаники, сланцы и другие горные породы, которые имеют полости и трещины для прохождения влаги.

Рис. 1 Схема артезианского бассейна

Артезианские воды образуют бассейны, связанные с крупными геологическими прогибами подлежащих пород. Бассейн состоит из трех основных частей. В области питания поверхностная влага постепенно проникает в более глубокие слои и уходит в область напора. Там вода находится под давлением и при добыче образует фонтанирующие скважины. Следующей частью является область разгрузки. В этой области глубинные воды выходят на поверхность, образуя ключи, питая реки. Именно такие источники являются основой африканских оазисов.

Некоторые артезианские воды относятся к древним. Они сформировались в период образования геологических слоев, в которых и находятся. От периода формирования сильно зависит их минеральный состав.

Чем артезианские воды отличаются от грунтовых?

Несмотря на то, что оба вида воды залегают в глубине земли, отличия у них бывают весьма существенные. В первую очередь следует отметить глубину залегания. У артезианского слоя этот показатель составляет от ста до трехсот метров, а у грунтовых вод – от пяти до пятидесяти.

Рис. 2 Взаимное расположение вод

Если бурят артезианскую скважину, то есть вероятность, что вода пойдет самотеком. Из скважин других типов ее всегда требуется выкачивать насосом.

На состав глубинных вод поверхностные осадки и источники загрязнений практически не оказывают воздействия. Верхний водоупорный слой защищает от проникновения всевозможных стоков. Та же вода, которая все же просочится в области питания, проходит через слои грунта и тщательно очищается.

Вода в артезианском водоносном слое отличается максимальной чистотой. В ней отсутствуют загрязнения антропогенного характера, различные органические вещества и бактерии. Все эти компоненты могут попадать в грунтовые воды. Проходя через относительно небольшую толщу грунта, они отфильтровываются лишь частично.

Химический состав

Чистота артезианской воды вовсе не означает, что в ней полностью отсутствуют естественные включения. Напротив, в ней часто бывает слишком много железа или солей жесткости. Химический состав артезианских вод напрямую зависит от условий формирования конкретного бассейна или ее части. Наличие поблизости железной руды приводит к появлению в воде значительного количества ионов этого элемента. Жесткость придают соли, вымываемые из известняков. Также из минералов, находящихся в земной коре, в воду попадают магний и марганец, фтор и многие другие элементы.

Наличие химических элементов не делает автоматически воду опасной. Они требуются организму человека и обессоленная жидкость гораздо опасней. Но чрезмерное содержание каких-либо солей приводит к негативному воздействию на здоровье человека, на водопроводную систему и приборы, контактирующие с водой.

Все это приводит к необходимости устанавливать различного рода фильтры. Обычно люди, использующие воду из артезианского источника, удивляются необходимости ее фильтровать.

Достоинства воды из артезианского источника

Среди достоинств артезианской воды следует отметить ее наибольшую полезность. В ней отсутствуют бактерии и вирусы, поэтому нет опасности заболеть. Однако употреблять воду без обработки можно только после проведения химического анализа. Если количество микроэлементов в ней такое, какое соответствует нормам, то можно не беспокоиться. Если же нет, то состав нормализуется при помощи фильтрации.

Существенным плюсом артезианских вод являются высокие вкусовые характеристики. На них не влияют антропогенные воздействия и другие негативные факторы.

На глубинный слой не оказывают влияния внешние факторы. Запас воды не зависит ни от количества осадков, ни от других климатических факторов. Производительность артезианской скважины такова, что водой можно обеспечить коттеджный поселок.

Оценивая преимущества артезианских вод, не стоит забывать о недостатках. Чаще всего они обладают высокой минерализацией, а значит, потребуется фильтр. Поскольку растворенные вещества бывают самыми разными, сначала надо провести анализ. Фильтровальную установку должен подбирать специалист на основе этих данных.

Стоимость бурения и обустройства скважины нередко оказывается весьма значительной. Увеличиваются вложения и необходимостью очистки.

Добавить комментарий