Уровень грунтовых вод зависит: Уровень подземных вод, уровень грунтовых вод, глубина залегания подземных вод, понизить, грунтовые воды, химический состав подземных вод, угв.

Содержание

Уровень подземных вод, уровень грунтовых вод, глубина залегания подземных вод, понизить, грунтовые воды, химический состав подземных вод, угв.

 

Подземные воды — воды, располагающиеся в толще горных и иных пород верхней части земной коры в твёрдом, жидком и газообразном состоянии.




По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

1.почвенные

2.грунтовые

3.межпластовые

4.артезианские

5.минеральные

Химический состав подземных вод зависит:

1.типа питания

2.состава горных пород

3.степени изоляции от поверхностного стока и других водоносных горизонтов

Происхождение подземных вод:

1.воды атмосферных осадков(инфильтрация)

2.конденсации водяных паров

3.ювениальные воды

4.седиментационные воды

От характера пустот водовмещающих пород подземные воды делятся на:


1. Поровые — в песках, галечниках и др. обломочных породах


2.Трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках)


3.Карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.)

Подземные воды по
условиям залегания делятся
на:

1.Верховодку

2.Грунтовые

3.Напорные (артезианские)

Нас в большей степени будут интересовать грунтовые воды, так как именно они могут существенно влияет на фундамент сооружения и именно уровень подземных грунтовых вод нужно учитывать при возведение фундамента.


Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года,то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время.
Зимой в сильные морозы грунтовые воды могут промерзать.
Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме.

Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям — на него влияют различные факторы: количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.


Уровень грунтовых вод (УГВ) оказывает одно из решающих влияний на выбор конструкции фундамента и глубины его заложения, не забывайте об этом.



Для того чтобы понизить уровень грунтовых вод устраивают кюветы с гарантированным сбросом воды в сторону уклона рельефа. Кюветы обычно эффективны при временных повышениях уровня грунтовых вод в моменты ливней или при таянии снегов.
Для участков, на которых уровень грунтовых вод повышен постоянно, делают отвод для этого следует сооружать специальные дренажные системы.

Если дренаж невозможен или затруднён, то фундамент дома может быть защищен от затопления водой при помощи специальной гидроизоляции.



[на главную]



От чего зависит уровень грунтовых вод?

Ох и намучился я с этими грунтовыми водами на своей даче. 🙁 Пришлось обустраивать дренажную систему, а в процессе работы мне стало интересно, откуда под землей берется вода. Я человек любознательный, и поэтому решил во всем разобраться.

Грунтовые воды и факторы, влияющие на глубину их залегания

В понятие «грунтовые воды» входит совокупность подземных водных ресурсов, расположенных на небольших глубинах. Важным условием для образования пласта является наличие слоя слабо или непроницаемой горной породы, что препятствует проникновению их вглубь. Как правило, они залегают поблизости от водоемов, в трещинах или подземных карстовых образованиях. На уровень влияет характер почвы, то есть положение водоупорного слоя, а также специфика местности. Например, уровень в 2 метра наблюдается вблизи рек, а в целом сказываются климатические особенности региона, где главную роль играет количеств осадков. Чем больше их выпадает, тем ближе к поверхности будет залегать водоносный слой.

Всего же, в масштабах планеты, грунтовые воды составляют не менее 3% от объема гидросферы.

Классификация и значение грунтовых вод

Относительно глубины залегания, различают:

  • Самые глубокие — артезианские. Ключевая особенность — напор, что обусловлено разницей уровня между водоносным слоем и областью питания.
  • Близкие воды. Напор отсутствует, а сам слой стабилен и не зависит от осадков.
  • Верховодка. Расположен на глубинах до 3 метров, и чрезвычайно чувствителен к погодным условиям и климатическим изменениям.

Для хозяйства грунтовые воды имеют важное значение, поскольку выступают в роли источника водоснабжения. Они становятся доступны после бурения скважин или устройства простого колодца, однако представляют и некоторую опасность. Иногда они делают невозможным строительство объектов, поскольку будут подмывать фундамент, делая его нестабильным.

Для природы они крайне важны, поскольку питают реки и озера. Например, на Западно-Сибирской равнине они образовали гигантский бассейн, который поддерживает гидрологический режим водоемов всего региона.

Как определить уровень грунтовых вод на участке

ОПРЕДЕЛИТЬ УРОВЕНЬ ГРУНТОВЫХ ВОД НА УЧАСТКЕ


В процессе строительства важно учесть множество факторов, одним из которых является уровень грунтовых вод. От того, насколько правильно он будет определен, зависит не только местоположение дома на участке, но и его конфигурация. Если грунтовые воды подходят слишком близко к поверхности, то они могут служить причиной разрушения основания дома, сделав его аварийным.

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ


Грунтовыми водами принято называть воду, залегающую под землей. Их источник – это реки и озера, находящиеся неподалеку, или осадки, впитываемые в землю. Наличие близкорасположенных грунтовых вод может существенно ограничить строительство:

  • Нет возможности организовать подвал или погреб;
  • Уличный туалет не может быть построен;
  • Выбор фундамента очень сложный;
  • Определенные стройматериалы не могут использоваться;
  • В доме возможно образование плесени;
  • Коммуникации в грунте достаточно проблематично провести.


В зависимости от того, как расположены грунтовые воды, различается три их основных вида – верховодка (на 2 м от поверхности), межпластовый и артезианский (может использоваться в качестве источника питьевой воды).

БУРЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХОВОДКИ


Для того чтобы определить, имеется ли на участке верховодка (именно она особенно опасна для строительства частного дома), можно при помощи ручного бура. Если вода залегает на глубине больше 2 м, то можно не волноваться – строить можно спокойно. Для проверки понадобиться садовый бур, стальной пруток и рулетка.


Бурить необходимо на глубину более 2-х метров с обязательным выниманием грунта. Как только глубина достигнута, отверстие оставляется на 24 часа, по истечении которых, пруток опускается в него для оценки наличия и уровня жидкости в нем. Операция производится несколько дней подряд – если показатель неизменный, то он и будет действующим для определения уровня залегания грунтовых вод.

РАСТЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ИНДИКАТОРА ГРУНТОВЫХ ВОД


Многие не знают, но растения – это природный индикатор уровня залегания грунтовых вод. Для использования этого метода необходимо дать возможность растениям вырасти в естественных условиях. В качестве индикаторов можно использовать:

  • Камыш – вода находится на глубине – 1-3 м;
  • Рогоз – глубина залегания около 1 м;
  • Полынь – вода залегает на 3-5 м;
  • Солодка – вода может быть на глубине 1,5м.

КАК ЕЩЕ МОЖНО ОПРЕДЕЛИТЬ ГЛУБИНА ЗАЛЕГАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД


Один из самых простых и гарантированных способов определения глубины залегания подземных вод является обращение в региональную службу землеустройства, в которой можно получить соответствующие данные.

Не стоит забывать и о том, что можно самостоятельно определить уровень. Достаточно только осмотреться – если участок расположен на высоте, то можно не беспокоиться. Не менее востребованным вариантом является осмотр близлежащего колодца, по уровню воды в котором можно определить уровень залегания подземных вод.

Где залегают грунтовые воды и каковы условия питания водоносных горизонтов?


Подземные воды залегают в водопроницаемых рыхлых (песок, гравий) и скальных (известняк, песчаник и др.) горных породах.


При характеристике условий залегания подземных вод применяют понятия и термины, приведенные ниже.


Водоносные породы — пласты, линзы и другие формы залегания водопроницаемых горных пород, в которых имеются поровая, трещиноватая и карстовая среды, содержащие подземную воду.


Водоносным горизонтом называют часть пласта или пласт, заполненные водой, приуроченные к одной или нескольким регионально выдержанным толщам водопроницаемых пород, гидродинамически связанным между собой и имеющим общую гидравлическую (при безнапорных водах) или пьезометрическую (при напорных водах) поверхность.


Водоносный комплекс — это комплекс водоносных горизонтов, одинаковых или различающихся по литологическому составу и пористости, приуроченных к породам какого-либо стратиграфического подразделения, среди которых вследствие изменчивости их вещественного состава, сложности тектонических условий или недостаточной изученности водовмещающих пород нельзя выделить отдельные гидравлически самостоятельные водоносные горизонты.


Площадь, в пределах которой распространен водоносный горизонт или комплекс, называется областью, или площадью распространения, а площадь, на которой происходит питание водоносного горизонта, — областью питания. Площадь, где подземные воды вытекают из водоносного горизонта или комплекса, называется областью разгрузки, или дренажа. Области питания и распространения водоносных горизонтов (комплексов) могут совпадать (в случае безнапорных) или не совпадать (в случае напорных вод).


В практике горного дела водоносные горизонты подразделяются в зависимости от их положения относительно пласта полезного ископаемого: если водоносные горизонты залегают над полезными ископаемыми, они называются надрудными (надугольными), если ниже — подрудными (подугольными).


Условия питания водоносных горизонтов зависят от многих факторов. Ведущую роль играет климат. Подземных вод больше там, где выпадает много атмосферных осадков. Большое значение имеют литологический состав пород, залегающих на поверхности, и рельеф (плоский, расчлененный, горный и т. п.).


Грунтовыми водами называют подземные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водонепроницаемом слое. Грунтовые воды имеют свободную водную поверхность. Атмосферные осадки или поверхностные воды, просачиваясь в поры и пустоты горных пород, достигают на какой-то глубине водоупорного слоя и начинают скапливаться, образуя грунтовые воды. Расстояние от поверхности водоносного горизонта до водоупора называют его мощностью.



Рис. 1. Распределение подземной воды в верхней части земной коры.

Зоны: 1 — капиллярная; 2 — водонасыщенная (грунтовый поток)




Рис.  2. Схема грунтового бассейна:

1 — поверхность земли; 2 — уровень грунтовых вод; 3 — водоупор




Рис. 3. Распределение гидроизогипс (в м):

а — гидроизогипсы пересекают водоток без искривления; б — река питает грунтовые воды; в — грунтовые воды питают реку; г — река дренирует (на правом склоне) и питает (на левом) грунтовые воды. Пунктир — уровень подземных вод


Верхняя часть земной коры между земной поверхностью и поверхностью грунтовых вод называется зоной аэрации. В породах этой зоны в порах, трещинах и других пустотах находится парообразная, физически связанная и капиллярная вода (рис. 1).


Поверхность грунтовых вод часто называют уровнем, или зеркалом, грунтовых вод. Глубина залегания зеркала грунтовых вод может быть самой различной.


Грунтовые воды, у которых зеркало представляет собой горизонтальную поверхность, называют бассейном грунтовых вод. Такие бассейны чаще всего образуются при наличии в водоупорном ложе котловины (мульды) (рис. 2). Если же зеркало грунтовых вод наклонное, что свидетельствует об их движении в направлении уклона, то образуется поток грунтовых вод.


Питание грунтовых вод происходит в результате инфильтрации атмосферных осадков (дождь, тающий снег) и поверхностных вод (из рек, озер, прудов), подтока из других водоносных горизонтов (напорных трещинных, карстовых) и конденсации паров воды.


Питание грунтовых вод за счет поступления поверхностных вод происходит повсеместно. В период весенних половодий, а также при выпадении обильных осадков уровень поверхностных вод поднимается, превышая уровень грунтовых вод прибрежной территории. В результате значительная масса воды из поверхностного водоема просачивается в породы, слагающие его берега, питая грунтовые воды. В меженный период, когда уровень воды в водоеме ниже, чем уровень подземных вод, грунтовые воды питают водоемы.


Из сказанного следует, что между поверхностными и грунтовыми водами существует постоянная гидравлическая связь, причем существуют две формы этой связи — режимы подпертой и свободной фильтрации. О характере этой связи можно судить по карте гидроизогипс.


Гидроизогипсами называют линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками уровней грунтовых вод. Их строят так же, как изогипсы рельефа земной поверхности.


Если гидравлической связи между поверхностными и грунтовыми водами нет, то гидроизогипсы пересекают поверхностный водоем без искривлений (рис. 3, а), а если грунтовые воды питаются за счет инфильтрации поверхностных вод, то гидроизогипсы изгибаются вниз по течению рек (см. рис. 3, 6), так как зеркало грунтовых вод в этом случае имеет наклон от реки. Если грунтовые воды питают поверхностный водоток, то гидроизогипсы будут изогнуты вверх по течению реки (см. рис. 3, в), так как зеркало грунтовых вод в этом случае наклонено к реке.


Возможна и такая связь между грунтовыми и поверхностными водами, когда на одном склоне долины грунтовые воды питают реку, а на другом река питает грунтовые воды. В этом случае гидроизогипсы на одном берегу будут изогнуты вверх, а на другом — вниз по течению реки (см. рис. 3, г).


При гидрогеологических исследованиях определение характера питания исследуемого водоносного горизонта является весьма важной задачей (особенно при осушении месторождений полезных ископаемых), так как выбор наиболее рациональных способов осушения в значительной степени определяется условиями питания водоносных горизонтов, подлежащих осушению.


Межпластовые подземные воды приурочены к водоносному горизонту, подстилаемому и перекрываемому водоупорными породами. Водонепроницаемые породы, подстилающие водоносный горизонт, называются водоупорным ложем, а перекрывающие его — водоупорной кровлей.



Рис. 4. Схема артезианского бассейна:

1 — водоносный пласт; 2 — водоупорные породы; 3 — уровень воды. А — пределы распространения грунтовых вод; Б — область распространения грунтовых вод; а — область питания напорных вод; б — область напора; в — область разгрузки; Н1 — напорный уровень выше поверхности земли; Н2 — то же, ниже поверхности земли; т — мощность напорного водоносного горизонта;
N-N‘ — пьезометрическая поверхность




Рис. 5. Схема залегания подземных вод:

1 — водоупорные породы; 2 — грунтовые воды; 3 — межпластовый безнапорный водоносный горизонт; 4 — артезианский напорный водоносный горизонт. I — колодец, питающийся грунтовой водой; II — колодец, питающийся межпластовой водой, III — артезианская скважина




Рис. 6. Схема выходов источников:

а — симметричное расположение источников в долине реки; б — источник, перекрытый делювием; в — переливающийся источник (и — выход подземных вод на поверхность)


Межпластовые воды могут быть безнапорными и напорными. Первые встречаются сравнительно редко. Надугольный водоносный горизонт на буроугольных месторождениях Днепровского бассейна является типичным примером межпластовых безнапорных подземных вод. Такие воды характерны для месторождений Канско-Ачинского буроугольного, Черемховского и некоторых других бассейнов.


Межпластовые воды бывают напорными, когда все поры и пустоты водоносного пласта заполнены, и вода в водоносном горизонте находится под гидростатическим давлением. Напорные подземные воды, приуроченные к водоносным горизонтам, залегающим обычно на значительной глубине в пределах крупных тектонических структур мульдообразного или моноклинального строения (рис. 4), называются артезианскими.


При вскрытии скважиной водоносного пласта с напорной водой уровень воды в ней поднимается выше водоупорной кровли водоносного горизонта. Линия N-N’, определяющая положение напорного уровня в водоносном пласте, называется пьезометрическим уровнем артезианского пласта. Линии, соединяющие на карте точки с одинаковыми отметками пьезометрического уровня, называются пьезоизогипсами, а сама карта — картой пьезоизогипс. Высота подъема воды выше водоупорной кровли называется напором.


Обычно в толще осадочных пород имеется несколько водоносных пластов с напорными водами.


При характеристике артезианских водоносных горизонтов, помимо глубины залегания водоносного слоя, необходимо также знать напор воды в каждом пункте распространения водоносного горизонта, поэтому для артезианских вод на карте в изолиниях показывают отметки кровли водоносного горизонта. Такая карта называется картой изогипс водоупорной кровли. Для решения практических задач карты поверхности земли в горизонталях, пьезоизогипс и изогипс водоупорной кровли водоносного горизонта совмещают. Пользуясь совмещенной картой, можно легко и быстро определить глубину залегания артезианского горизонта в каждом пункте, величину напора и направление движения артезианских вод, а также установить, будет ли в данном месте скважина фонтанировать или уровень воды остановится на какой-то глубине ниже поверхности земли. Эта глубина может быть определена точно.


Геологические структуры, содержащие один, два или несколько напорных водоносных горизонтов и распространенные на значительной площади, называют артезианскими бассейнами. Такие бассейны выделяют на основании тектонических, стратиграфических и литологических признаков. Площадь артезианских бассейнов колеблется от нескольких десятков до сотен тысяч и миллионов квадратных километров.


На рис. 5 показана общая схема залегания подземных вод.


На участках выклинивания водонепроницаемого слоя между смежными водоносными горизонтами осуществляется их взаимосвязь и за счет перетока воды из горизонта с более высоким пьезометрическим уровнем происходит дополнительное питание смежного.


Источники — это естественные выходы подземных вод на поверхность земли. Они делятся на нисходящие и восходящие.


Нисходящие источники образуются при выходе грунтовых или безнапорных межпластовых вод (рис. 6) на склонах речных долин, балок, оврагов, а также в карьерах. В местах выхода на поверхность грунтовых вод наблюдаются заболоченность или сосредоточенные струи воды, образующие ручейки.


При горизонтальном залегании водоупорного ложа источники образуются по обеим сторонам долины (см. рис. 6, а) на одной и той же высоте, а если водоупорное ложе залегает наклонно, то источники выходят на одной стороне долины. В том случае, когда склоны долины, вскрывающие водоносный горизонт, покрыты наносами, последние маскируют истинный выход грунтовых вод на поверхность и источники появляются в другом месте (см. рис. 6, б).


Помимо постоянно действующих нередко встречаются источники периодически действующие, которые образуются в тех случаях, когда на поверхности водоупорного ложа имеются понижения (см. рис. 6, в). При повышении уровня грунтовых вод они начинают переливаться через край впадины, образуя действующий источник, а при понижении — иссякают.

Дебит нисходящих источников зависит от ряда факторов и изменяется от долей до нескольких десятков кубических метров в секунду.


Восходящие источники образуются в местах выхода на земную поверхность напорных вод. Отличительная особенность их — характер выхода струи воды, которая, поднимаясь под напором снизу, как бы бурлит, бьет ключом. Когда восходящий источник пробивается через песок, на дне водоема образуются небольшие углубления — кратеры, из которых вырываются хорошо различимые струи воды.


Восходящие источники могут возникать под действием гидростатического давления, давления газа (нарзаны) или водяного пара (гейзеры). Вода восходящих источников часто имеет лечебные свойства (нарзан в Кисловодске, радоновые воды в Цхалтубо, источник Дарасун в Забайкалье и др.).


Режимом подземных вод называют изменение во времени их уровня, температуры, химического состава и расхода под влиянием естественных и искусственных факторов. Режим подземных вод определяется геологической обстановкой и климатическими условиями, а также хозяйственной деятельностью человека (осушение, орошение, строительство подпорных гидротехнических сооружений, водоотлив из горных выработок и т. п.).


Динамический режим грунтовых вод существенно отличается от режима артезианских вод. Режим грунтовых вод всецело определяется метеорологическими факторами: атмосферными осадками, температурой воздуха, давлением, испарением. Неравномерность инфильтрации атмосферных осадков является основной причиной изменений режима грунтовых вод, наблюдающихся не только в течение года, но и в многолетний период.


Колебания уровней в трещиноватых и закарстованных породах имеют свою специфику. Максимальной высоты уровни подземных вод достигают весной в период снеготаяния. Значительное повышение уровней наблюдается также во время летних и осенних дождей, в том числе ливневого характера. Амплитуда годовых колебаний уровня может достигать 10 м и более.


Динамический режим артезианских вод в естественных условиях характеризуется большим постоянством, чем режим безнапорных вод. Значительное влияние на режим напорных вод оказывает деятельность человека: из недр земли ежегодно извлекаются огромные массы подземных вод для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения, лечебных целей, ирригации, добычи химического сырья, а также при искусственном водопонижении в связи с проведением строительных, горных и других работ. Во многих крупных городах мира с помощью скважин в течение десятков лет эксплуатируются артезианские воды, в результате чего их уровни значительно снизились. Понижение уровней наблюдается на площади, измеряемой сотнями квадратных километров. На отдельных месторождениях полезных ископаемых глубина обезвоживания достигает 1 км и более. Снижение уровней влечет за собой изменение физических свойств, химического, газового и бактериального состава подземных вод, исчезновение источников, обезвоживание рек и озер, изменение состояния и свойств пород и многие другие процессы.


При создании водохранилищ уровень воды в них значительно превышает уровни, бывшие в реках. Это обусловливает и соответствующие изменения на прилежащих территориях уровней подземных вод, что, в свою очередь, приводит к изменению их количества, условий движения, физических и особенно химических свойств.


Проведение горных работ при добыче полезных ископаемых сопровождается откачками из шахт огромных масс воды. Так, из шахт Донецкого бассейна, которые не отличаются особой водо-обильностью, в 1986 г. откачивалось в среднем 8 м³/с. Естественно, что откачки из горных выработок существенно влияют на режим подземных вод. В том же Донбассе наблюдаются многочисленные случаи «пересыхания» колодцев, находящихся нередко на расстоянии многих километров от границ шахтных полей. Такие явления отмечаются всюду, где ведутся горные работы.


При добыче полезных ископаемых нарушение общих гидрогеологических условий существенно сказывается и на минерализации рудничных (шахтных) вод. Как правило, кислотность и агрессивность рудничных вод на рудниках (медных, колчеданных и др.) с течением времени возрастают, что отрицательно влияет на состояние насосов, труб, рельсов и другого оборудования.


Классификация подземных вод. Подземные воды залегают в земной коре в самых разнообразных геологических условиях. Направление изучения подземных вод зависит от характера их использования, поэтому в основу классификации могут быть положены различные признаки: способ образования, условия залегания, гидравлические свойства, возраст и литологический состав водоносных пород, степень минерализации, состав растворенных солей и газов и др.


По условиям залегания, циркуляции и характеру вмещающих горных пород выделяют следующие типы подземных вод:

  1. поровые, залегающие и циркулирующие в порах рыхлых четвертичных отложений, слагающих самую верхнюю часть земной коры;
  2. пластовые, залегающие и циркулирующие в порах и трещинах осадочных горных пород, перекрываемых и подстилаемых водоупорными породами; эти воды подразделяются на порово-пластовые и трещинно-пластовые;
  3. трещинные, залегающие и циркулирующие в скальных (осадочных, магматических и метаморфических) породах, пронизанных равномерной трещиноватостью;
  4. карстовые, циркулирующие в массивах карбонатных, гипсоносных и соленосных раскарстованных пород;
  5. трещинно-жильные, циркулирующие в отдельных открытых тектонических трещинах и зонах тектонических нарушений.


От типа подземных вод зависят величина и режим притоков воды в горные выработки, особенно при прорывах.

Может быть интересно

Как определить уровень грунтовых вод на участке

Потому что наши Дачники волей-неволей становятся неплохими специалистами во многих областях. Среднестатистический Дачник обладает внушительным багажом знаний по биологии вообще и по ботанике в частности, не обойтись ему и без технологии растениеводства. Причём это выпускники Тимирязевки специализируются кто на огурцах, кто на картофеле: наш Дачник — многостаночник. Он и нюансы пасынкования помидоров знает, и как лучше сделать прививку яблони — окулировкой или аблактировкой, и разговор про ито-пионы со знанием дела поддержит.


Грунтовые воды на участке


А ещё Дачник это: проектировщик, дизайнер, строитель — от фундамента до оголовка печной трубы. Понятно, что и знания о том, как определить уровень грунтовых вод на участке, ему просто необходимы.

Основные сведения об УГВ 

Грунтовые воды — одна из разновидностей подземных вод. Они находятся в первом от поверхности земли слое грунта, способного пропускать поверхностную воду и накапливать её в порах между частицами почвы. О грунтовых водах более подробно можно прочитать в публикации Колодцы и скважины: какие бывают водоносные слои.

Что такое уровень грунтовых вод (УГВ) 

Уровнем грунтовых вод называется глубина (верхняя граница), на которой водопроницаемая горная порода полностью насыщена водой — то есть, когда просачивающаяся из почвенного слоя дождевая или талая вода заполняет все поры горной породы. УГВ — величина непостоянная. Насыщаемость водой горных пород первого водоносного горизонта зависит от количества атмосферных осадков и температуры на поверхности земли. Она подвержена сезонным колебаниям: повышается в дождливое лето и понижается в засушливое. Максимальный уровень грунтовых вод можно наблюдать весной, после активного снеготаяния и половодья рек, и осенью, в сезон дождей. 

Уровень воды в колодце и есть уровень грунтовых вод

Наиболее подходящее для определения УГВ время зависит от того, для чего он определяется. Так, для строительных целей интересна отметка максимального подъёма воды. А если требуется определить место под колодец, то очевидно следующее: если в колодце есть вода при самом низком уровне, значит, и во всё остальное время будет.

В разных регионах уровень грунтовых вод различен. В некоторых местах они могут практически выходить на поверхность — примером служат голландские польдеры. Уровень грунтовых вод в польдерах искусственно регулируется с помощью дренажных систем и даже насосов, откачивающих излишнюю воду.

Голландский пейзаж. Польдеры

В целом УГВ подчиняется определённой закономерности: на севере он выше, к югу понижается. 

На что влияет уровень грунтовых вод

Знать уровень грунтовых вод на своём участке владельцу необходимо, за что бы он ни взялся: от строительства дома и обустройства системы водоснабжения и канализации до посадки саженцев плодовых деревьев и разметки грядок:

  • учёт УГВ при строительстве

Закладывая фундамент дома, вы обязательно должны знать, какой в месте строительства уровень грунтовых вод и каковы его сезонные колебания. От этого будет зависеть и сама конструкция фундамента, и способы водоотведения, дренажа и гидроизоляции;

  • уровень грунтовых вод и водоснабжение

Грунтовые воды — возможный источник питьевой воды на загородном участке. От того, на какой глубине располагается вода, будет зависеть выбор — скважина или колодец, а также количество колец или глубина бурения;

Скважина или колодец? Ответ зависит от УГВ

  • устройство локальной системы канализации

Санитарные нормы ограничивают глубину выгребной ямы дворовой уборной или расположение фильтрующих колодцев, траншей или полей фильтрации при устройстве септика уровнем грунтовых вод;

  • высокий уровень грунтовых вод и садоводство

Если грунтовые воды поднимаются до основной корнеобитаемой зоны (1,5 м от поверхности земли), это становится настоящим испытанием для садоводов: плодовые деревья и большинство ягодных кустов задыхаются в переувлажнённой почве. Они болеют и чаще всего не выживают. 

  • огородничество при повышенном УГВ

Если вы не выращиваете рис на рисовых чеках, высокий уровень грунтовых вод, приводящий к подтоплению грядок весной, для огородника тоже становится проблемой, как и для садовода. 

Высокая грядка — выход для участка с высоким УГВ

Знание глубины, на которой находятся подземные воды, и её максимальные и минимальные отметки в течение года — неотъемлемая часть многочисленных забот дачника. Как же определить уровень грунтовых вод на участке?

Способы определения уровня грунтовых вод на участке

Как и большинство знаний, информацию об уровне грунтовых вод на территории землевладения можно получить двумя путями: теоретическим или эмпирическим. Начнём с теоретического.

Способ первый — архивный 

В большинстве случаев наши земельные наделы находятся в уже вполне обжитых местах. И изыскания, касающиеся и УГВ в том числе, для конкретной местности уже могли быть проведены специалистами и зафиксированы на специальных схемах — картах гидроизогипс (линий, соединяющих точки с одинаковыми абсолютными высотами уровня безнапорных грунтовых вод).

Пример карты уровня грунтовых вод. Фото с сайта gitest.ru

Обратитесь в организации, занимающиеся мониторингом гидрогеологической обстановки вашего района, для получения информации о уровне грунтовых вод вашего участка. 

Единственная сложность такого метода — карты составлялись ещё во времена СССР (существовала программа детального геологического изучения территории страны), по сетке скважин с расстоянием между ними в 3-5 км. Масштаб таких карт 1:200000 (1 см:2 км), поэтому информация применительно к дачному участку в 6-10 соток носит условный характер — большая погрешность. 

Способ второй: по-соседски

Выясните, на какой глубине находится вода в близлежащих колодцах. Колодцы служат для добычи безнапорных грунтовых вод, поэтому уровень воды в них и есть уровень грунтовых вод. Конечно, следует учитывать, что даже на территории одного посёлка есть холмы и лощины, и точность измерений будет довольно условна. Тем не менее зеркало грунтовых вод в сглаженной форме повторяет рельеф поверхности, поэтому представление об УГВ таким способом вы всё-таки получите.

Загляните в соседский колодец

Способ третий: ботанический

Определить близкий уровень грунтовых вод можно, наблюдая за растениями на вашем участке. Ещё в античных трактатах есть упоминание о некоторых видах, служащих индикатором близкого расположения воды в земле: «Признаки воды в описанных выше земных породах следующие: там произрастает тонкий камыш, тростник, тальник, ольха, витекс, прутняк, плющ и другие, обладающие тем свойством, что не могут зародиться без влаги» (Витрувий Поллион). 

На близкий уровень подземной воды указывают:


Конский щавель

Способ четвёртый: наблюдательный

Кроме растений, места с близкой подземной водой можно определить по рою мошек-мокрецов, по тому, как образуется туман, по поведению домашних животных. Правда, все эти приметы могут указывать не на высокие грунтовые воды, а на верховодку.

От теоретических выводов перейдём к практическим опытам. 

Способ пятый: экстрасенсорный 

Для любителей магии и трансцендентального существует и пользуется устойчивой популярностью способ определения, например, места под колодец с помощью рогульки из ветки — лозы. В современных реалиях ветку можно заменить металлическими рамками. 

Даусеры (лозоходцы) уверяют, что они могут чувствовать находящуюся под землёй воду, на которую и указывает движение лозы или рамок в руках «специалиста». Поэтому другое название метода — биолокация. По аналогии со способностями некоторых животных определять положение в пространстве (собственное и различных предметов), основываясь на восприятии электромагнитного поля или ультразвука — как дельфины или летучие мыши.


Некоторые всерьёз верят в лозоходцев…


Кстати, таким способом, якобы, можно искать не только воду, но и руду, клады, геопатогенные разломы, «линии силы». А также пропавшие вещи, людей, в том числе и преступников. В эпоху Реформации во Франции с помощью этого приспособления католики с успехом выявляли гугенотов.

Практикующие лозоходство заявляют, что они могут определить не только наличие воды под землёй, но и уровень грунтовых вод. Для этого используется маятник — отвес. Если удерживать маятник над листом бумаги с цифрами и задать вопрос, на какой глубине залегает вода, маятник должен качнуться над нужной цифрой.

Маятник не может определить глубину УГВ

Этот способ не имеет научного подтверждения и обоснования и причислен к лженауке и шарлатанству. И, кстати, такое отношение к лозоходству сложилось ещё в Средние века. Хотя определённый смысл в этом способе есть. Только рогульки, рамки, маятники и прочие бубны совсем не обязательны. Скорее всего, люди, которые «чувствуют» воду, просто наблюдательны и склонны к аналитическому мышлению: смотри пункты про растения-индикаторы, мошек, глубину окрестных колодцев и данные геологии региона. 

Способ шестой: инструментальный

Такой метод определения расположения подземной воды основан на нивелировании высот рельефа:

  • барометрическое нивелирование

Для его осуществления потребуется барометр. 1 мм рт.ст. на шкале прибора соответствует перепаду высоты примерно в 13 м. Для определения УГВ необходимо измерить давление на берегу естественного водоёма, находящегося поблизости, а затем снять показания на участке;

  • геометрическое нивелирование

Производится с помощью мерных реек и нивелира;

Нивелир

  • гидростатическое нивелирование

Действие метода основано на принципе сообщающихся сосудов, а в качестве инструмента используют гидроуровень.

Те, кто планирует искать воду, часто интересуются наличием специальных приборов, указывающих на неё. И ищущие да обрящут: в интернете кое-что можно купить. Например, прибор для поиска родниковых жил «Пульс» или китайский «Waterfinder». Только вот отзывов пользователей — хотя бы каких-то — я не нашла. 

А гидрогеологи утверждают, что приборов, действительно показывающих воду в земле, не существует. С помощью эхолокации можно определить трещиноватость горных пород на глубине, что может быть признаком нахождения там воды. А может и не быть: трещины есть, а водой они не заполнены.

Способ последний: буровой

По мнению специалистов-бурильщиков, единственный более или менее достоверный способ определения уровня грунтовых вод — пробное бурение: в нескольких местах на участке делаются скважины и замеряется уровень появившейся в них грунтовой воды с записью даты бурения. Попутно исследуется извлечённый из шурфа керн — цилиндрической формы послойный срез грунта. Затем в течение некоторого времени производятся наблюдения за колебаниями зеркала грунтовых вод. Естественно, что погрешность измерений будет уменьшаться, если тестовых скважин будет больше, а период замеров пролонгирован — учёные говорят о цикличности изменений УГВ — 11 лет.

Скважина для наблюдения за уровнем грунтовых вод

Вряд ли кто будет заниматься такими длительными исследованиями у себя на дачном участке, поэтому на практике на каждые 3-4 пробуренные скважины будет только одна с водой. Особенно, если в качестве бурового устройства используется садовый бур, делающий лунки глубиной 1,5-2 м.

Вот такими способами можно попробовать определить уровень грунтовых вод на участке. Начиная исследования, не обольщайтесь тем, что вы узнаете всё подземное устройство принадлежащего вам земельного надела с точностью до 1 см: все эти изыскания очень приблизительны и результаты будут, что называется, бабка надвое сказала. 

Все народно-наблюдательные способы дают примерно 15-20% положительных результатов, а пробное бурение, выполненное специалистами на правильном буровом оборудовании (не шнековом, а с возможностью извлечения не разрушенного керна), — около 60-80%. Да, кстати, процент «попадания в яблочко» лозоходцев укладывается в статистические результаты случайного выбора — 10-13%.

Полезные публикации по теме:

Как узнать уровень грунтовых вод?

В наше время многие городские жители мечтают о своем загородном доме, где можно укрыться от городского шума, суеты  загазованности. Существует два варианта приобретения дома: купить готовый дом или строить самому . Если принято решение строить своими руками, то нужно выбрать земельный участок  под застройку и выяснить, какие документы нужны для начала строительства .

При выборе участка особое внимание нужно обратить на уровень грунтовых вод (УГВ) – это первый водоносный слой от поверхности земли. Очень важно правильно его определить. В первую очередь глубина залегания грунтовых вод важна при выборе типа фундамента. Этот вопрос решается на этапе проектирования. Если выбран типовой проект , то его следует адаптировать к местным условиям. При индивидуальном проекте есть возможность выбрать именно тот тип фундамента, который идеально подойдет для данного участка. Важно, правильно его просчитать и учесть все свойства грунта.

Не имея специального образования, правильно спроектировать дом сложно. Чтобы выстроить дом, который простоит годы, лучше обратиться к надежной строительной фирме, например, компании «КиевНовБуд», давно занимающейся коммерческим  и частным строительством. О квалификации наших специалистов и качестве выполняемых работ можно судить по готовым  объектам. На все работы дается гарантия 5 лет.

При заключении договора с компанией идет тесное сотрудничество с клиентом. Учитываются все пожелания и принимается самое выгодное решение. Это касается и обустройства подвала, для которого очень важно правильное определение УГВ. Специалисты компании учитывают все нюансы, касающиеся свойств почвы и климатических условий местности. Убедиться в этом можно, побывав на текущих  объектах и пообщавшись с заказчиками.

При проведении воды на участок важен анализ химического состава. От качества воды зависит глубина колодца или скважины. Анализ УГВ влияет на обустройство земельного участка, выбор культур, которые будут высаживаться на нем.

От чего зависит уровень подземных вод и его особенности

Уровень подземных вод находится близко от поверхности земли, поэтому зависит от рельефа местности и времени года. УГВ поднимается в период повышенной влажности и при обильном выпадении осадков. Обычно это происходит в период обильных дождей, при таянии снега. Глубина залегания подземных вод зависит от наличия поблизости каких-либо водоемов: рек, озер и др. В засуху уровень падает и считается наиболее низким.

Особенностью подземных вод является то, что они расположены под землей сплошным пластом. Различают два вида уровня грунтовых вод:

  1. Если пласт подземных вод находится на уровне выше 2 метров, то это высокий уровень грунтовых вод.
  2. Если глубина залегания больше 2 метров, то это считается низким уровнем залегания. При такой глубине можно спокойно строить здание по любой технологии строительства .

Неправильный расчет уровня залегания подземных вод может привести к таким негативным последствиям:

  • подтопление подвальных помещений;
  • сложности при устройстве фундаментов: затопление траншей, деформацию строений при дальнейшей эксплуатации;
  • уменьшение несущей способности грунта;
  • разрушение фундамента под воздействием агрессивных примесей, содержащихся в воде.

Даже применяя современные материалы  при строительстве коттеджа, следует позаботиться о надлежащей гидроизоляции фундамента, чтобы уберечь его от разрушительного воздействия воды. Если при близком и обильном количестве подземных вод не выполнены дренажные работы по отведению излишней влаги, это грозит гибелью деревьев и растений на участке.

Определение уровня подземных вод

Самый точный способ определить залегание грунтовых вод – провести геологическую экспертизу. Полную картину участка дает топографическая съемка. Такое исследование даст возможность выбрать правильно фундамент, выполнить необходимую дренажную систему, расположить правильно на участке все объекты. Если ведется строительство элитного коттеджа под ключ , то стоит вложить дополнительные средства на геодезические исследования, чтобы обеспечить надежность будущего строения, которое сможет прослужить много лет.

Квалификация подземных вод

По глубине залегания грунтовые воды можно квалифицировать следующим образом:

  • Верхние воды (верховодка), находящиеся у поверхности земли на глубине не более 2-х метров. Их количество зависит от сезона, обильности выпадения атмосферных осадков. В засуху вода может исчезнуть, в сезон повышенной влажности ее уровень максимален.
  • Межпластовые воды, которые в свою очередь делятся на:
  • напорные, благодаря которым участок обеспечивается водой путем бурения скважины;
  • безнапорные грунтовые воды, они непостоянны по уровню, зависят от погодных условий, и служит для пополнения водоемов.

Для строительства дома важно определить глубину залегания безнапорных грунтовых вод.

Определение УГВ на участке

Определять глубину залегания подземных вод лучше либо в период осенних дождей, либо ранней весной во время таяния снега. В это время наиболее высокие грунтовые воды. Существует несколько способов получения глубины залегания:

  1. Самый простой способ – с помощью колодца. Грунтовые воды являются источником воды для колодца, поэтому их уровень подземных вод и колодца должны совпадать. Обычно глубина колодец составляет от 5 до 15 метров. Если на участке нет колодца, то можно определить по колодцу соседа.
  2. С помощью бура можно сделать скважину глубиной 2-2,5 метра и наблюдать за появлением на дне воды. О высоком уровне говорит быстрое появление воды на дне скважины. Измерять уровень воды можно через сутки, как была вырыта скважина. Для измерения можно использовать прут, на котором заранее нанесены сантиметровые отметки. Наблюдать за уровнем изменения воды нужно в течение нескольких дней. Если он не меняется это можно считать зеркальным отражением УГВ.

Измерив УГВ, можно приступать к планированию и строительству. При высоком уровне грунтовых вод обязательно нужно выполнять гидроизоляцию фундамента и делать отвод воды с помощью дренажной системы, например, при строительстве монолитного дома . От УГВ зависит тип фундамента и соответственно материал стен. Если фундамент слабый, то лучше выбрать материалом для стен газобетон , как один из легких материалов.

Народный способ определения УГВ

Судить об уровне подземных вод можно по растительности. При высоком уровне вод можно наблюдать заросли камыша, хвоща, наличие вербы и ольхи также говорит о близости вод к поверхности земли.

Каждый вид растения имеет свой уровень залегания вод. В зависимости от него растут соответствующие культуры:

  • земляника, брусника, малина растет на почвах, где вода находится не ниже 40-60 см;
  • для смородины, крыжовника, жимолости проточный с уровнем воды не должен превышать 90-110 см;
  • для вишни, сливы и алычи подходят почвы с УГВ не более 150 см;
  • груши, яблони, абрикосы хорошо растут в местах, где уровень более 2 метров.

Выяснить примерно, насколько глубоко залегают подземные воды можно с помощью свежеснесенного яйца и сухой, обезжиренной шерсти. Для измерения нужно подготовить участок: убрать весь дерн, чтобы земля была голой. На землю положить кусок приготовленной шерсти, на нее уложить яйцо и сверху накрыть сковородой или глиняным горшком. Всю конструкцию покрыть дерном. Утром можно проверять. Если шерсть мокрая, а яйцо сухое, то вода расположена глубоко, поэтому можно не переживать за ее близость. Если шерсть и яйцо покрылись росой, то вода находится близко. Но этим методом можно пользоваться лишь в сухую погоду.

Определить самостоятельно правильно УГВ довольно сложно. Поэтому лучше доверить все измерения и исследования специалистам. В штате компании «КиевНовБуд» состоят сертифицированные специалисты, которые помогут выбрать подходящий фундамент, например, для дома из керамоблоков. При этом они смогут посоветовать, какой керамоблок лучше .

Выбирая фундамент, уровень грунтовых вод обязательно учитывается сотрудниками «КиевНовБуд», чтобы правильно определить, какую марку бетона лучше выбрать для фундамента . При этом компания дает возможность клиенту сэкономить на строительных материалах. Мы сотрудничаем непосредственно с проверенными поставщиками и не делаем накруток на стоимости стройматериалов, зарабатывая только выполнением работ. На поставляемые материалы дается гарантия 50 лет. Компания проводит акции , которые делают сотрудничество взаимовыгодным.

Грунтовые воды при строительстве фундамента


При строительстве домов в Казани фундамент играет очень важную роль, поскольку именно он влияет на надежность и долговечность строения в целом. Еще на этапе проектирования необходимо произвести правильные расчеты с учетом всех возможных факторов. Многое зависит от места расположения дома, протекания грунтовых вод относительно поверхности земли, а также склонности почвы к деформации и возможному пучению.


При близком расположении грунтовых вод к земле, выше уровня промерзания, грозит большая опасность затопления подвала. Это приведет к преждевременной деформации всей конструкции. Очень важно подобрать нужный тип фундамента и провести дренаж основания для защиты от разрушения.


Оптимальной глубиной залегания грунтовых вод для строительства подвального помещения будет не менее 4,5 метра, а в засуху лучше от 6 метров. Если же уровень грунтовых вод всего 2-2,5 метра, от цокольного этажа лучше отказаться. Конечно существуют разные способы защиты от грунтовых вод и возможность искусственного понижения, однако риск проникновения воды всё равно велик.


Накопление грунтовых вод происходит в верхних слоях земли в следствии выпада большого количества осадков или по причине расположения рядом водоемов. Скопления воды могут быть вызваны сезонными колебаниями или же сама почва характеризуется постоянными водоносными слоями. В последнем случае вода расположена очень глубоко и является источником подпитки колодцев, ключей и скважин.


Для выявления уровня грунтовых вод можно выкопать скважину глубиной 2-2,5 метра. Вода будет накапливаться в течение нескольких часов.


Стоит обратить внимание на дома по соседству. Можно поинтересоваться у хозяев, чьи дома имеют цокольный этаж, не происходят ли потопы в подвалах, появляется ли запах сырости или возможно заметили образование плесени.


Об уровне грунтовых вод может сигнализировать наличие таких растений, как мать-и-мачеха или осока.

Тип фундамента


Монолитная плита


Какой же выбрать фундамент при высоком уровне залегания грунтовых вод? Лучше всего применить «плавающее» основание, которое как раз используется на неустойчивом грунте. Оно предотвращает преждевременное разрушение, тем самым обеспечивая надежность конструкции. Это монолитная плита из бетона, с армированными стержнями из стали. Характеризуется небольшой толщиной, расчет которой происходит исходя из особенностей проектируемого объекта и места расположения стройки.


Важным свойством монолитной плиты является равномерное распределение нагрузки от будущего строения. Однако исключается возможность строительства подвала.


Свайный фундамент


Прекрасный вариант для таких местностей, характеризуется относительно невысокой стоимостью. Однако строительство подвального помещения также невозможно. Не применяется для тяжелых построек из кирпича, только для каркасных строений или из дерева.


Ленточный фундамент


Данный тип лучше не использовать при высоком залегании грунтовых вод. Однако может подойти мелкозаглубленное основание, при небольшой глубине от метра до полтора.


Сборное основание


Если же очень хочется отстроить цокольный этаж, то лучше применить сборный фундамент.

Засуха и уровни грунтовых вод

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы по подземным водам •

Засуха и уровни грунтовых вод

Покадровая видеозапись засухи на западе США.

Предоставлено: Монитор засухи США

Уровень воды в водоносных горизонтах не всегда постоянный. Уровни грунтовых вод в первую очередь зависят от подпитки от инфильтрации осадков, поэтому, когда засуха поражает поверхность земли, она также может повлиять на уровень воды под землей.Точно так же многие водоносные горизонты, особенно те, которые не имеют достаточного подпитки, подвержены влиянию количества воды, откачиваемой из местных колодцев. Ухудшение уровня грунтовых вод — реальная и серьезная проблема во многих странах и во всем мире. Когда осадков меньше нормы в течение нескольких недель, месяцев или лет, сток ручьев и рек уменьшается, уровень воды в озерах и водохранилищах падает, а глубина воды в колодцах увеличивается. Если сохранится засушливая погода и возникнут проблемы с водоснабжением, засушливый период может перерасти в засуху.

Насколько важны грунтовые воды?

Подземные воды, которые находятся в водоносных горизонтах под поверхностью Земли, являются одним из важнейших природных ресурсов страны. Подземные воды являются источником около 33 процентов воды, которую окружные и городские управления водоснабжения поставляют домашним хозяйствам и предприятиям ( коммунальное водоснабжение ). Он обеспечивает питьевой водой более 98 процентов сельского населения , которое не получает воду из районного / городского управления водоснабжения или частной компании водоснабжения.

Как меняется уровень воды в моем колодце?

Уровень воды в водоносном горизонте, питающем колодец, не всегда остается неизменным. Засуха, сезонные колебания количества осадков и откачка влияют на высоту подземных вод. Если скважина закачивается с большей скоростью, чем водоносный горизонт вокруг нее подпитывается осадками или другим подземным потоком, то уровень воды в скважине может быть понижен на . Это может произойти во время засухи из-за сильного дефицита дождя.Уровень воды в колодце также можно понизить, если другие колодцы рядом с ним забирают слишком много воды.

Что определяет, высохнет ли колодец?

Считается, что колодец высох, когда уровень воды опускается ниже уровня всасывания насоса. Это не означает, что в сухом колодце больше никогда не будет воды, поскольку уровень воды может со временем восстановиться по мере увеличения подпитки. Уровень воды в колодце зависит от ряда факторов, таких как глубина колодца, тип (замкнутый или неограниченный) водоносного горизонта, отводимого из скважины, объем откачки, который происходит в этом водоносном горизонте, и объем происходящего подпитки. .Колодцы, экранированные в неограниченных водоносных горизонтах, больше подвержены влиянию отсутствия дождя, чем скважины, экранированные в более глубоких замкнутых водоносных горизонтах. Глубокая скважина в замкнутом водоносном горизонте в области с минимальной откачкой менее вероятно высохнет, чем неглубокая скважина с уровнем грунтовых вод.

Практически в каждой части нашей страны наблюдается уменьшение количества осадков. Если мы планируем засуху, то сможем пользоваться преимуществами обычных или дождливых лет и не оказаться неподготовленными в засушливые годы.Чтобы узнать, как можно спланировать засуху, посетите https://www.ready.gov/daught.

Кредит: Джо Лайневебер, Pexels.com

Как узнать, пересохнет ли мой колодец?

Скважины, экранированные в неограниченных водоносных горизонтах, больше подвержены влиянию отсутствия дождя, чем скважины, экранированные в более глубоких замкнутых водоносных горизонтах. Это означает, что более вероятно, что уровень воды в скважинах, экранированных на уровне грунтовых вод, упадет ниже уровня насоса и предотвратит получение воды.Это не означает, что скважины в замкнутом водоносном горизонте не высохнут, так как на них также влияют скорости откачки, недостаточная подпитка и, возможно, скорость откачки других скважин рядом с вашей или скважин, имеющих доступ к тому же водоносному горизонту, что и ваша скважина.

Я заплатил за установку моего собственного колодца, так почему я не могу использовать воду так, как хочу?

Если у вас есть колодец с уровнем грунтовых вод и вы откачиваете из колодца чрезмерное количество воды, существует опасность, что ваш колодец высохнет из-за продолжающегося потребления и падения уровня грунтовых вод.Поскольку водоносные горизонты могут быть довольно обширными, использование вашего колодца может повлиять на людей, находящихся далеко от вас. Подземные воды, которые питают ваш колодец, также питают ручьи в периоды низкого расхода, поэтому перекачка из вашего колодца может также привести к снижению уровня воды в ручьях. Вы можете просмотреть карту региональных систем водоносных горизонтов из Атласа подземных вод USGS США . Более подробную информацию о водоносных горизонтах можно найти на веб-сайте USGS Aquifer Basics .

Насколько распространены подземные воды и что влияет на их доступность?

Материал адаптирован из: Vandas, S.Дж., Уинтер Т.К., Баттаглин В.А. 2002. Вода и окружающая среда, стр. 23,25. Опубликовано серией экологических исследований Американского института геонаук. Щелкните здесь, чтобы загрузить полное руководство.

Подземные воды встречаются почти повсюду под поверхностью суши. Хотя поверхностные воды в настоящее время являются наиболее часто используемым источником воды, подземные воды обеспечивают около 50 процентов питьевой воды в Соединенных Штатах. Поскольку грунтовые воды являются нашим основным запасом пресной воды, они представляют собой большую часть потенциального водоснабжения страны в будущем.Для орошения используется много грунтовых вод. По оценкам, в 1995 году в Соединенных Штатах было закачано 77 миллиардов галлонов пресных подземных вод в день, что составляет около 8 процентов от оценочного 1 триллиона галлонов в день естественного пополнения ресурсов подземных вод страны. [В 2010 году это число немного снизилось до 76 миллиардов галлонов пресных подземных вод, забираемых в день].

Мелкие бытовые колодцы обеспечивают большую часть сельского населения питьевой водой. В некоторых городских районах более глубокие муниципальные колодцы снабжают водой многих потребителей из центра.На местном уровне доступность грунтовых вод сильно различается, и только часть подземных вод в подземных хранилищах может быть извлечена с помощью откачивающих скважин. Местоположение и движение ресурсов пресных подземных вод страны все еще оцениваются.

Доступность подземных вод в качестве источника воды во многом зависит от геологии поверхности и под землей, а также климата. Пористость и проницаемость геологической формации определяют ее способность удерживать и пропускать воду. Пористость измеряется как отношение пустот к общему объему горного материала и обычно выражается в процентах.Неконсолидированные пески и гравий являются одними из самых продуктивных водоносных горизонтов, потому что они имеют множество внутренних пустот (пористости), которые хорошо связаны между собой.

Если зерна песка или гравия, составляющие водоносный горизонт, все примерно одинакового размера, заполненные водой пустоты между каменными зернами составляют большую часть объема водоносного горизонта, чем если бы зерна были различного размера. Следовательно, водоносный горизонт с однородным размером зерен обычно имеет более высокую пористость, чем водоносный горизонт с зернами различного размера.Проницаемость — это мера способности флюидов перемещаться через геологические формации. Геологические образования с высокой проницаемостью могут быть лучшими водоносными горизонтами. Чтобы вода могла проходить через водоносный горизонт, внутренние пустоты и трещины должны быть соединены. Геологические образования могут иметь значительную пористость и не быть хорошими водоносными горизонтами, если пустоты не соединены между собой или если они очень малы.

Некоторые осадочные породы, такие как песчаник и известняк, также могут быть хорошими водоносными горизонтами. Проницаемость известняка обычно обеспечивается трещинами и отверстиями, вызванными растворением породы водой.В «карстовых» районах ландшафты характеризуются провалами, пещерами и подземным стоком. Большинство вулканических пород, таких как гранит, и метаморфических пород, таких как кварцит, имеют очень низкую пористость и образуют плохие водоносные горизонты, если они не имеют взаимосвязанных трещин.

Вода движется через водоносный горизонт от областей питания к областям разгрузки. Пополнение подземных вод происходит за счет осадков, которые проникают в почву или просачиваются со дна поверхностных водоемов, таких как озера и ручьи.Области разгрузки включают ручьи, озера, заболоченные земли, прибрежные районы, родники или места, где поток грунтовых вод перекрывается колодцами. Говорят, что вода между зонами подпитки и разгрузки находится в хранилище. До того, как в водоносном горизонте будут разработаны скважины, система грунтовых вод находится в долгосрочном равновесии с подпиткой, равной расходу. Поскольку неразвитая система находится в равновесии, количество воды в хранилище остается довольно постоянным и изменяется в зависимости от годовых или долгосрочных климатических изменений.

Узнать больше

  • Доступность грунтовых вод в США (отчет), U.S. Geological Survey
    Исчерпывающий обзор для широкой аудитории известных и неизвестных сведений о наличии подземных вод в Соединенных Штатах. Охватывает проблемы определения наличия подземных вод, то, что известно о наличии подземных вод в Соединенных Штатах, методы региональной оценки водоносных горизонтов и примеры региональных оценок водоносных горизонтов в Соединенных Штатах.
  • Страницы с информацией о подземных водах Геологической службы США (веб-сайт), Геологическая служба США
    Ссылки на основную информацию о грунтовых водах, данные и статистику уровня грунтовых вод, проекты Геологической службы США по подземным водам, данные и информацию о грунтовых водах, технические модели грунтовых вод и публикации о грунтовых водах Геологической службы США.
  • Использование подземных вод в США (информационный бюллетень), Американский институт геофизических исследований
    Вводный информационный бюллетень по использованию подземных вод в Соединенных Штатах, с базовой информацией, ключевыми статистическими данными и ссылками на дополнительные ресурсы
  • Использование подземных вод в Соединенных Штатах (веб-сайт), Геологическая служба США
    Веб-страница Школы водных наук Геологической службы США по использованию подземных вод в Соединенных Штатах с 1950 года.
  • Управляемое пополнение водоносного горизонта (информационный бюллетень), Американский институт геофизических исследований
    Введение в управляемое пополнение водоносного горизонта, включая то, как оно работает, и его влияние на качество и доступность воды
  • Вода как один ресурс: как взаимодействие между грунтовыми и поверхностными водами влияет на доступность воды (веб-семинар), Американский институт наук о Земле
    Веб-семинар о связях между грунтовыми и поверхностными водами и последствиях для управления водными ресурсами и политики.

Расход грунтовых вод

Расход грунтовых вод

Климат и вода

Уберите идеи и понимания

  • В местах подпитки вода добавляется к грунтовым водам, на участках разгрузки — к воде.
    теряется из грунтовых вод.
  • Топография и геология являются доминирующими факторами, контролирующими грунтовые воды.
    поток.
  • Хранение описывает свойство водоносного горизонта накапливать воду.
  • Гидравлическую проводимость измеряют путем проведения испытания на откачку, т.е.е. от
    прокачивая одну скважину и наблюдая за изменениями гидравлического напора в соседних
    колодцы.

Что движет потоком грунтовых вод?

  • сила тяжести — доминирующая движущая сила
  • вода течет с большой высоты на низкую и под высоким давлением
    до низкого давления, градиенты потенциальной энергии (гидравлический напор) приводят в движение грунтовые воды
    поток
  • зарядка и разрядка (рис. 7.2)
    • в местах подпитки вода добавляется к грунтовым водам
    • в местах сброса вода теряется из грунтовых вод
    • на участках подпитки (разгрузки) гидравлический напор уменьшается (увеличивается)
      с глубиной
    • подпитка происходит из ненасыщенной зоны или из поверхностных вод
    • сброс подземных вод происходит в реки, озера, родники или путем эвапотранспирации
    • примеры:
      • «Пуста» в Венгрии: подземные воды разводятся в низинах
        Великая Венгерская равнина и оставляет растворенные соли позади -> сокращение
        качества почвы -> плохие условия для сельского хозяйства
      • Пример: испарение в Сахаре, потеря ценных ресурсов подземных вод.
        которые были перезаряжены в последний ледниковый период (потеря может достигать нескольких десятков дюймов
        в год)
      • пример: пружины, эл.грамм. в Гранд-Каньоне
  • мы можем качественно нарисовать сети, если мы знаем геологию и
    топография, линии отвода должны быть параллельны непроточным границам
  • гидравлический напор по любому эквипотенциалу равен высоте
    его пересечение с уровнем грунтовых вод (рис.
    7.3)

Региональный сток подземных вод

  • влияние удлинения бассейна (длины к глубине) (рис.
    7.4)
    • выход бассейна выше в более глубоком бассейне
  • влияние топографии водного зеркала (рис.
    7.5) (Рис. 7.6)
    • местные, промежуточные и региональные проточные системы
    • если местный рельеф незначителен, но существует региональный уклон уровня грунтовых вод,
      будет развиваться только региональная система водоснабжения
    • если существует местная топография холмов и долин, но нет регионального склона, только
      будут развиваться местные проточные системы.
    • если в бассейне существует как местная, так и региональная топография, все три типа
      проточных систем (местных, промежуточных и региональных) будет развиваться
    • Исследуйте 7
  • эффект неоднородности

Гидрографы скважин

  • гидрограф скважины показывает изменение уровня воды
    через время
  • уровень воды в безнапорном водоносном горизонте в VA (рис.
    7.9)

Хранение подземных вод в водоносных горизонтах

  • во многих регионах мира гидравлический напор со временем уменьшается, потому что
    из водоносного горизонта откачано много воды
  • хранение в безнапорных и напорных водоносных горизонтах разное
    • в безнапорных водоносных горизонтах закачиваемая вода берется из дренированного пустотного пространства
    • в замкнутых водоносных горизонтах вода возникает в результате декомпрессии воды и
      отложения.
    • такое же изменение уровня грунтовых вод означает большее количество воды, если принять
      из безнапорного водоносного горизонта по сравнению с напорным водоносным горизонтом
  • хранение воды в водоносных горизонтах: урожай на единицу площади
    и замена агрегата в головке гидросистемы
    • единица: м 3 / м / м 2 (=> безразмерный)
    • в безнапорных водоносных горизонтах коэффициент накопления.в приоритете,
      несколько меньше пористости
      • при понижении уровня грунтовых вод на 1 м объем
        воды, производимой на единицу площади водоносного горизонта, составляет удельный дебит , си.
        (Рисунок
        7.10)
    • в замкнутом водоносном горизонте намного меньше ~ 10 -6
      • при понижении потенциометрической поверхности на 1 м объем производимой воды
        на единицу площади водоносного горизонта — хранимость, S. Материал водоносного горизонта не
        сливается и остается насыщенным (рис.
        7.11)
    • где хранится вода в замкнутых водоносных горизонтах?
      => сжимаемость воды и изменение структуры водоносного горизонта
    • проседание земли в результате перекачки
  • примеры:
    • Водоносный горизонт Мехико / водоносный горизонт Огаллала
    • Дакотский артезианский бассейн: проточные артезианских скважин (гидр.
      над поверхностью) — это колодцы, в которых уровень воды выше поверхности.В бассейне Дакоты, в Южной Дакоте, было пробурено много скважин.
      15000 скважин. Большинство из них больше не текут
    • Нью-Мексико, где во время посещения колодца старой школы все еще текла вода, почему?
      это сломалось?

Как измерить гидравлический напор и гидравлическую проводимость?

  • гидравлическая головка: установить колодец, открытый для
    водоносный горизонт только на небольшом расстоянии (короткий экран ), измерьте уровень
    воды в колодце относительно опорной поверхности, например морской
    уровень
  • Гидравлическая проводимость или коэффициент пропускания:
    • изменение уровня воды в насосной скважине, или
      в наблюдательных скважинах рядом, обозначается как просадка
    • сумма этой просадки уменьшится на единицу
      удаляется от насосной скважины, и создаваемый образец называется
      конус из
    • впадина

    • мы можем измерить гидруальную проводимость, выполнив
      насосные испытания
      • форма конуса депрессии (рис.
        7.13)
      • как выглядит этот конус в разных геол. среды?
      • количественное определение (уравнение Тейса)

Какую информацию можно извлечь из гидравлического
глава?

  • где течет вода
  • как быстро он течет
  • сколько там воды

Ресурсы

  • Фриз, Р.А. и Черри, Дж. (1979) Подземные воды.
    Prentice Hall, 604p.
  • Водный стол | Национальное географическое общество

    Уровень грунтовых вод — это подземная граница между поверхностью почвы и областью, где грунтовые воды насыщают пространства между отложениями и трещинами в горных породах.На этой границе давление воды и атмосферное давление равны.

    Поверхность почвы над уровнем грунтовых вод называется ненасыщенной зоной, где и кислород, и вода заполняют промежутки между отложениями. Ненасыщенную зону еще называют зоной аэрации из-за наличия кислорода в почве. Под уровнем грунтовых вод находится зона насыщения, где вода заполняет все промежутки между отложениями. Зона насыщения ограничена снизу непроницаемой горной породой.

    Форма и высота уровня грунтовых вод зависят от поверхности земли, которая находится над ним; он изгибается под холмами и падает под долинами.Подземные воды, обнаруженные ниже уровня грунтовых вод, поступают из атмосферных осадков, просочившихся через поверхность почвы. Источники образуются там, где уровень грунтовых вод естественным образом встречается с поверхностью земли, заставляя грунтовые воды течь с поверхности и в конечном итоге в ручей, реку или озеро.

    Уровень грунтовых вод может быть разным в разных районах и даже в пределах одного района. Колебания уровня грунтовых вод вызваны изменениями количества осадков между сезонами и годами. В конце зимы и весной, когда тает снег и выпадает много осадков, уровень грунтовых вод повышается.Однако существует задержка между проникновением осадков в зону насыщения и повышением уровня грунтовых вод. Это связано с тем, что воде требуется время, чтобы просочиться через промежутки между отложениями, чтобы достичь насыщенной зоны, хотя этому процессу помогает сила тяжести. Орошение сельскохозяйственных культур также может вызвать повышение уровня грунтовых вод, поскольку избыток воды просачивается в землю.

    В летние месяцы уровень грунтовых вод имеет тенденцию падать, отчасти из-за того, что растения забирают воду с поверхности почвы, прежде чем она достигает уровня грунтовых вод.На уровень грунтовых вод также влияет извлечение человеком подземных вод из колодцев; откачиваются подземные воды для питья и орошения сельскохозяйственных угодий. Глубину зеркала грунтовых вод можно измерить в существующих колодцах, чтобы определить влияние сезона, климата или человека на грунтовые воды. Уровень грунтовых вод может быть нанесен на карту по регионам, используя измерения, сделанные из скважин.

    Если вода не будет извлекаться из скважины устойчивым образом, уровень грунтовых вод может окончательно упасть.Это начинает происходить во всем мире. Некоторые из крупнейших источников подземных вод в Индии, Китае и США истощаются до такой степени, что их невозможно восполнить. Истощение подземных вод происходит, когда скорость извлечения подземных вод через скважины выше, чем скорость пополнения за счет атмосферных осадков.

    Неограниченные водоносные горизонты или водоносные горизонты

    Водоносный горизонт в неограниченном состоянии имеет совершенно иные свойства хранения, чем водоносный горизонт в ограниченном или артезианском состоянии .

    Для того, чтобы водохранилище подземных вод было классифицировано как неограниченное, необходимо показать, что он не ограничен непроницаемым материалом (условно говоря), и, кроме того, его уровень грунтовых вод не может быть ограничен атмосферными воздействиями.
    давление. Горизонтальная проницаемость в осадочных породах и отложениях обычно больше, чем проницаемость под прямым углом к ​​плоскостям напластования в этих материалах. Таким образом, обычно наблюдается снижение вертикальной проницаемости над водоносным горизонтом.
    создание степени замкнутости, которая в большинстве районов широко варьируется от места к месту над уровнем грунтовых вод, водохранилища, в какой-то степени вызванное весом атмосферы.Вода в безнапорных водоносных горизонтах подвержена потерям.
    из-за поглощения и испарения растений.

    Когда скважина сооружается в безнапорном водоносном горизонте, уровень воды в скважине временно остается на той же высоте, на которой он был впервые обнаружен при бурении. В дальнейшем этот уровень может колебаться из-за изменения многих факторов.

    Уровень воды в колодце определяет кровлю или поверхность зоны насыщения; на этой поверхности давление везде такое же, как атмосферное.

    Непосредственно выше этого уровня в прилегающих геологических материалах находится зона, полностью насыщенная из-за капиллярного действия. Эта зона различается по толщине в зависимости от размера зерна материала. Обычно он толще в мелкозернистом
    материалов, чем в крупнозернистом осадке. Он может отсутствовать в зоне чистого грубого гравия или гальки.

    Выше зоны капиллярного насыщения находятся две зоны, насыщенные лишь частично; вместе они определяют зону аэрации.Самая нижняя зона характеризуется полунепрерывным капиллярным насыщением, а самая верхняя зона характеризуется
    прерывистое насыщение капилляров. В обеих последних зонах материалы не дадут воду в колодцы.

    Закачка безнапорного водоносного горизонта

    Закачка скважины в безнапорный водоносный горизонт вызывает фактическое обезвоживание материала в перевернутом, примерно конусообразном объеме, называемом конусом углубления или конусом влияния .Обезвоживание происходит простым отводом воды под действием силы тяжести к самой нижней точке
    на вершине конуса колодец. Самая широкая часть конуса вверху называется зоной влияния. Когда перекачивание прекращается, конус постепенно наполняется водой.

    Отношение объема воды, которая вытекает из этого конуса под действием силы тяжести, к объему конуса называется удельным выходом и обычно выражается в процентах или десятичной дроби. Конечно, это возможно не для всех
    вода для слива из геологических материалов, которые изначально были насыщены внутри конуса.Часть этой воды притягивается к частицам породы силой, которая сильнее силы тяжести — молекулярным притяжением молекул воды для
    поверхность геологических материалов или адгезия. Таким образом, удельный выход равен общему объему порового пространства в породе, выраженному в процентах от общего объема породы, за вычетом удельного удерживания — количества воды.
    удерживается или удерживается молекулярным притяжением к частицам породы.

    В большинстве неограниченных водоносных горизонтов удельный выход составляет от 10 до 30 процентов.Другими словами, от 10 до 30 процентов воды, удерживаемой водоносным горизонтом, может быть использовано для откачки или другого сброса. Крупнозернистый водоносный горизонт будет иметь
    более высокий удельный выход, чем мелкозернистый. Удельный урожай не следует путать с максимальным урожаем, на который влияет размер водоносного горизонта.

    Конус влияния в безграничных водоносных горизонтах

    Когда скважина перекачивается, забираемая в нее вода оставляет после себя обезвоженный участок, конус депрессии или влияния. Перекачиваемая скважина всегда находится на вершине этого конуса.Форма конуса и скорость его расширения в поперечном направлении.
    top зависят от коэффициентов проницаемости и емкости водоносного горизонта, а также от скорости закачки. Первая вода, которую закачивает скважина, берется из пор в непосредственной близости от скважины. Однако по мере продолжения откачки конус увеличивается.
    и продолжает делать это до тех пор, пока не перехватит источник подпитки (пополнения), который будет производить всю воду, требуемую насосом. В безнапорных или подземных водоносных горизонтах конус влияния первоначально расширяется со скоростью от менее
    от 100 метров до, в некоторых случаях, более 1000 метров в день.

    Источники воды в безграничные водоносные горизонты

    По мере увеличения конуса он продолжает осушать пласты, охваченные его краем. Если конус влияния перехватывает ручей или озеро, он вызывает инфильтрацию таким образом, чтобы не отставать от требований откачиваемой скважины. Как только эти требования будут удовлетворены, конус влияния перестанет расти. Форма конуса будет изменена в непосредственной близости от источников прямой подпитки (озер или ручьев).Он видоизменяется, выпячиваясь от оси
    поверхностный источник. В некоторых случаях, вместо того, чтобы перехватывать озеро или ручей, конус захватывает родники, которые могут перестать течь. Общее правило состоит в том, что конус будет продолжать расти до тех пор, пока не пересечет достаточную площадь основания, чтобы удовлетворить требованиям
    потребности откачиваемой скважины при преобладающих темпах подпитки подземных вод.

    Некоторые конусы настолько велики, что выходят за пределы первоначальных водоразделов резервуара подземных вод и забирают воду из дренажных бассейнов, расположенных по обе стороны бассейна, в котором находится откачиваемая скважина.Конус изменится в ответ
    к любому изменяющемуся влиянию подпитки и разгрузки в резервуаре. Например, в периоды осадков, когда водоносный горизонт пополняется, конус сжимается до размера, который зависит от количества получаемого пополнения. Наоборот,
    когда территория переживает длительные периоды засухи, конус углубляется и расширяется, чтобы забрать дополнительную воду из хранилища, необходимую для удовлетворения потребностей откачиваемой скважины.

    Взаимная интерференция конусов влияния

    Иногда две или более скважины развивают свои конусы влияния таким образом, что они мешают друг другу.Эта ситуация требует, чтобы скважины располагались относительно близко друг к другу и разрабатывались в одном и том же водоносном горизонте. Всегда есть шанс, что это будет
    возникают при любой интенсивной разработке одного и того же водоема подземных вод. Проще говоря, конус влияния одной скважины перекрывает конус соседней скважины. Часть конуса влияния, питавшая один колодец, теперь должна удовлетворять и другой колодец. В
    количество и площадь воздействия напрямую зависят от скорости закачки каждой скважины. Другими не менее важными факторами являются расстояние между скважинами и гидрологические характеристики грунтовых вод.
    резервуар, снабжающий водой две скважины.

    Если на одном участке разрабатывается больше скважин, вероятность помех возрастает. Конусы влияния исходных скважин расширяются и углубляются, чтобы удовлетворить свои насосы с каждым освоением другой скважины и ее последующим конусом влияния. Конусы всегда должны создавать гидравлический градиент, достаточный для подачи количества воды, необходимого для откачиваемой скважины. Если эта вода недоступна в области первоначального конуса, потому что часть грунтовых вод отводится в другой конус,
    начальный конус просто увеличивается до отдаленной области, где может быть получено достаточное пополнение.

    Разработка глубинных турбинных насосов позволяет перекачивать воду с больших глубин и из геологических пластов с низким напором. Характеристики этого типа насоса позволяют ему работать с максимальной производительностью до тех пор, пока уровень воды не упадет до одного или двух метров.
    ниже чаши насоса. В этот момент и после этого мощность насоса резко снизится, пока насос не прервет всасывание. Важность этого момента заключается в том, что дебит скважины может поддерживаться в течение длительного периода времени, даже если
    скорость понижения уровня воды постоянно увеличивается из-за взаимного влияния скважин.Нет никаких предупреждений о том, что скважина близка к разрушению. Может быть полезно периодически проверять уровень воды, чтобы избежать последствий снижения
    уровень прокачки.

    Приведенная выше информация в значительной степени взята из главы 14 публикации NGWA Press, 1999 г.,

    Гидрология подземных вод для подрядчиков по водозаборам .

    Мониторинг подземных вод

    Что такое подземные воды?
    Проще говоря, грунтовые воды — это вода под поверхностью Земли.Подземные воды начинаются как осадки
    и часть дождевой воды, которая проникает под поверхность земли естественным или искусственным путем,
    становится грунтовыми водами. Оставшаяся часть осадков используется растениями, испаряется или становится
    поверхностный водный сток, который может либо повышать уровень грунтовых вод в других областях, либо увеличиваться за счет грунтовых вод
    отток в зависимости от геологии, через которую проходят поверхностные воды. Количество выпавших осадков
    впитывается и становится грунтовыми водами в зависимости от типа почвы.Сильнопористые почвы, например песчаные.
    Почвы впитывают воду намного быстрее, чем такие почвы, как глина, с очень маленькими порами. Насыщенная почва
    действует как губка, а область, где грунтовые воды присутствуют или насыщены в почве, называется водоносным горизонтом,
    который обычно имеет границу, определяемую как его бассейн. Бассейны подземных вод образуются естественным путем на
    период колеблется от нескольких лет до более чем тысячелетия в некоторых геологиях.

    Кто использует подземные воды
    Подземные воды имеют решающее значение для сообществ, которые построены на водоносном горизонте или рядом с ним, или подземном слое
    вода, заполняющая трещины в камнях, или песок, из которого состоит почва.Этот слой грунтовых вод, который делает
    около 30 процентов мировых запасов пресной воды используется для многих целей, включая орошение, частные
    питьевая вода и городское водоснабжение.

    Подземные воды — ключевая часть возможностей Соединенных Штатов для орошения сельскохозяйственных угодий. Системы орошения
    приходится около 53,3 миллиарда галлонов грунтовых вод в день для полива сельскохозяйственных культур. Этот
    использование можно сравнить с 1900-ми годами, когда в США использовалось только 2.2 миллиарда галлонов для орошения. Кроме того
    животноводство и аквакультура потребляют примерно 3,2 миллиарда галлонов грунтовых вод в день.

    Информация об использовании подземных вод для питьевой воды во всем мире ограничена, однако, по оценкам,
    одна треть населения мира зависит от грунтовых вод как основного источника питьевой воды. Над
    13 миллионов домохозяйств в США регулярно зависят от частных колодцев с грунтовыми водами.

    Источники подземных вод используются примерно 33 процентами государственных систем водоснабжения в Соединенных Штатах.Между
    общественные и частные колодцы для питья около 44 процентов населения США зависят от грунтовых вод.
    вода. Включая питьевую воду и сельское хозяйство, а также другие виды использования подземных вод, такие как производство,
    горнодобывающая промышленность и термоэлектрическая энергия, и это лишь некоторые из них, используются 79,6 миллиарда галлонов пресных подземных вод в день.

    Почему мы должны контролировать уровень грунтовых вод?
    Знание уровня грунтовых вод важно по нескольким причинам, включая понимание уровней водоносных горизонтов под
    статические условия и условия откачки, определяющие, как уровни взаимодействуют с местными поверхностными источниками воды,
    и понимание того, как развитие поверхности повлияло на водоносный горизонт.

    Забор подземных вод насосом
    Перекачка грунтовых вод для использования с поверхности оказывает наибольшее влияние на количество грунтовых вод, хранящихся в водоносном горизонте.
    и скорость, с которой он пополняется или перезаряжается. Самое тяжелое последствие чрезмерной откачки грунтовых вод
    в том, что уровень грунтовых вод можно понизить. Важно отслеживать и понимать уровень грунтовых вод.
    перед бурением любых скважин, которые будут иметь значительную просадку водоносного горизонта из-за уровня грунтовых вод
    даст хорошее представление о влиянии нового колодца.Для забора воды из-под земли вода
    необходимо откачивать из колодца, который достигает уровня ниже уровня грунтовых вод. Данные, собранные при мониторинге подземных вод
    может использоваться для определения количества грунтовых вод, которое можно безопасно отвести, прежде чем вода перестанет быть
    перекачивается. Таким образом, местные специалисты по управлению водными ресурсами могут предотвратить пересыхание колодцев и предотвратить перемещение
    подземные воды более низкого качества в водоносный горизонт. Если уровень грунтовых вод падает слишком сильно, то владелец колодца
    возможно, придется углубить скважину, пробурить новую или, по крайней мере, попытаться опустить насос, который может стать
    очень дорого для хозяина.Помимо затрат на увеличение глубины скважины, бурение новой
    или перемещая насос вниз по мере увеличения глубины до воды, теперь воду необходимо поднять выше, чтобы достичь поверхности. Если
    насосы используются для подъема воды (в отличие от артезианских скважин), требуется больше энергии для привода насоса, который
    приводит к удорожанию воды. В конце концов, перекачка воды из глубокой скважины может стать чрезмерно дорогой.
    из.

    В некоторых районах снижение уровня грунтовых вод может иметь большое влияние на качество грунтовых вод.В
    прибрежные пресноводные водоносные горизонты вторжение соленой воды может произойти, когда разная плотность соленой воды
    а пресная вода позволяет океанской воде проникать в пресноводный водоносный горизонт. Часто прибрежные грунтовые воды
    водоносные горизонты поддерживают большие группы населения, где потребность в заборе подземных вод превышает потребность в пресной воде
    скорость пополнения, позволяющая соленой воде проникать в водоносный горизонт, загрязняя воду.

    Взаимодействие с поверхностными водами
    Между поверхностными водами, такими как озера или реки, и грунтовыми водами больше взаимодействия, чем у большинства людей.
    считать.Некоторая, а часто и значительная часть воды, текущей в реках, поступает из-за просачивания грунтовых вод в
    русло реки. Подземные воды составляют в среднем 30 процентов воды в ручьях и реках в большинстве
    физико-климатические условия. Доля речной воды, поступающей из подземных вод
    варьируется в зависимости от географии, геологии и климата региона. Наличие исторического уровня грунтовых вод
    информация важна для прогнозирования воздействия уровня на местные ручьи или реки.В засушливые периоды
    вклад грунтовых вод в сток реки становится особенно важным. Фактически, изменение климата
    значительное влияние на уровень грунтовых вод. Во время засухи не только подземный водоносный горизонт способствует
    больший процент от любых потоков, но его истощение, как правило, значительно увеличивается из-за большей потребности в сельском хозяйстве
    и питьевая вода. Согласно EPA (Агентство по охране окружающей среды), многие районы США
    Государства, особенно Запад, в настоящее время сталкиваются с проблемами снабжения подземными водами.Количество доступных грунтовых вод
    в этих областях уже ограничены, и спрос будет продолжать расти по мере роста населения. Вестерн Юнайтед
    В Штатах за последние 50 лет наблюдалось растущее сокращение количества дождей, а также увеличение количества осадков.
    интенсивность и продолжительность засух; это особенно касалось юго-западных общин.

    Земельные участки
    Проекты развития поверхности имеют огромное влияние на уровень грунтовых вод.Например обезлесение, осушение
    водно-болотные угодья и городское развитие вызывают сток воды намного быстрее, чем обычно. Это ведет к
    снижение нагрузки на нижележащий водоносный горизонт. В дополнение к упомянутому ранее взаимодействию поверхностных вод
    Дополнительные проблемы включают повышенную стоимость воды и просадки земли. Стоимость воды увеличивается по мере увеличения
    глубина водного зеркала увеличивается из-за затрат, связанных с энергией, необходимой для подъема воды
    способствовать.Проседание или проседание земли вызвано потерей опоры под землей. Грунтовые воды
    извлечение может вызвать оседание, оставив пустоту там, где была вода, и высушив почву, позволив ей сжаться
    и поселиться. Поскольку грунтовые воды непрерывно забираются из почвы, вероятность того, что грунт
    осядет, чтобы заполнить оставшиеся пустые места. Это заселение может стать источником серьезного повреждения
    местные сообщества, включая трещины в фундаменте, стенах, дорогах или даже воронки.Эффективный
    мониторинг подземных вод — лучший способ защитить местное сообщество, обеспечить надежные и доступные подземные воды
    поставьте и сохраните количество, доступное для будущего использования.

    Как контролировать уровень грунтовых вод?
    Измерения уровня грунтовых вод можно производить с помощью многих типов инструментов. Выбор подходящего типа
    оборудование зависит от таких факторов, как точность или простота измерения, проблемы с качеством воды, тип и
    насосная деятельность колодца или близлежащих колодцев.Стальная лента — самый точный метод измерения уровня воды. Стальная лента не растягивается
    как и некоторые другие инструменты, поэтому он не вносит значительных изменений в измерения. Это
    градуирован и имеет на конце груз, чтобы он висел вертикально в колодце.

    Электронные измерительные ленты или ленточные звуковые оповещатели состоят из пары изолированных проводов, которые разделены и
    когда электрод контактирует с водой, электрическая цепь замыкается, вызывая свет и / или звук, указывающие
    контакт.Некоторые ленточные эхолоты, такие как WL500 от Global Water,
    включать стальной сердечник для достижения большей точности, как и стандартная стальная лента. Для загрязненных колодцев
    с углеводородами, такими как масляные специальные ленточные эхолоты, такие как Global Water WL550,
    может использоваться для измерения масляного слоя, находящегося на поверхности воды. В последние годы нововведение в
    появился стандартный ленточный эхолот. В этих эхолотах нового поколения для измерения глубины используются звуковые волны.
    уровня воды.Звуковые эхолоты, такие как Global Water WL650,
    может выполнять измерения на расстоянии до 1200 футов (365 м), что позволяет операторам значительно экономить время в процессе измерения.

    Есть колодцы, в которых нет порта доступа или крышка колодца не снимается легко. Колодцы такой природы
    будет часто использовать воздуховод для измерения уровня грунтовых вод. Используя этот метод, труба малого диаметра или
    Труба вставляется от верха колодца до точки примерно на 10 футов (3 м) ниже минимального ожидаемого уровня воды.В
    трубка соединена с манометром, а воздушный насос используется для нагнетания воздуха в линию до тех пор, пока вода внутри
    линия смещена. Показания манометра указывают длину подводного воздуховода, которую можно изменить.
    на уровень воды путем вычитания погруженной длины из общей длины воздуховода.

    Датчики давления и автоматические регистраторы данных идеально подходят для длительного или непрерывного мониторинга грунтовых вод.
    уровни.Датчики давления — это погружные датчики, в которых используется какая-то мембрана, кремний, нержавеющая сталь.
    сталь или керамика в качестве тензодатчика для генерации электрического тока. Электрический ток откалиброван
    до номинального давления в фунтах на квадратный дюйм, которое затем может быть преобразовано в рейтинг уровня воды. Давление
    преобразователи, такие как Global Water’s WL400, обычно
    используйте вентилируемый кабель, чтобы исключить изменения атмосферного давления
    от воздействия на чтение; однако некоторые типы датчиков давления этого не делают.Эти датчики давления
    используют абсолютное значение давления для определения их показаний давления и должны быть скомпенсированы с помощью внешнего
    показания атмосферного давления. Регистраторы данных обычно прикрепляются к датчикам давления, чтобы давление
    показания могут быть записаны для использования в будущем. Программное обеспечение регистратора данных, например, для Global Water’s
    Регистратор уровня воды WL16 обеспечивает большую гибкость
    при измерениях уровня грунтовых вод от режимов логарифмической записи для испытаний насосов до фиксированной записи
    интервалы до 10 выборок в секунду.Программное обеспечение также может позволить вам откалибровать давление в полевых условиях.
    преобразователи, обеспечивающие лучшую точность. Стандартные регистраторы данных требуют, чтобы полевой персонал посетил объект, чтобы
    скачать записанные данные. В качестве альтернативы датчики давления также могут быть подключены к дистанционной телеметрии.
    такие системы, как регистратор данных сотовой связи iRIS350,
    Радиосистема RM100 или SIT65
    Спутниковая система. С помощью решения телеметрии показания уровня грунтовых вод могут быть переданы на удаленный
    место и собраны централизованно. Почему мы должны контролировать качество подземных вод?
    Колодец с грунтовыми водами может иметь высокий уровень воды; однако он все еще может быть непригоден для питьевой воды. Воды
    легко загрязняется, поскольку он является очень хорошим растворителем и может содержать много растворенных химикатов. Дождь
    вода или поверхностные воды могут контактировать с загрязненной почвой, просачиваясь в землю из этой точки
    он может загрязняться и переносить загрязнения из почвы в водоносные горизонты подземных вод.Подземные воды могут
    также загрязняются, когда жидкие опасные вещества просачиваются через почву или камни в грунтовые воды.

    Одним из источников загрязнения грунтовых вод, о котором часто не замечают средства массовой информации, является загрязнение естественным путем.
    химические вещества, обнаруженные в окружающих породах и почве. Подземные воды не статичны и движутся по земле.
    он растворяет камни и почву вместе с любыми химическими веществами, которые они могут содержать. Например, токсичные химические вещества, такие как
    поскольку мышьяк и селен распространены в некоторых типах горных пород, и грунтовые воды вблизи этих участков не должны использоваться
    как источники питьевой воды до тех пор, пока она не будет очищена.Многие промышленные предприятия используют воду для очистки, охлаждения или обработки. Когда эта использованная вода возвращается в
    естественная система, она может загрязнить грунтовые воды, если они не были должным образом очищены. Химические вещества часто
    транспортируются и могут вызвать загрязнение грунтовых вод из-за разлива, утечки или неправильного обращения. Добыча
    промышленность образует большое количество потенциально загрязненных отходов при переработке добываемой руды. Этот
    отходы выбрасываются на специально отведенные свалки, где в результате дождя загрязняющие вещества могут попадать в подземный водоносный горизонт
    ниже.Старые свалки строились без футеровки, чтобы защитить почву под ними. Дождевая вода выщелачивает химические вещества
    от аккумуляторов, электронного оборудования, выброшенных контейнеров с бытовой химией и многих других источников на этих свалках.
    унося их вниз, чтобы загрязнить грунтовые воды. В то время как у новых свалок есть вкладыши под ними,
    возможность того, что лайнеры могут протечь, передавая загрязнения ниже. Важно отметить, что некоторые
    загрязнения не смешиваются непосредственно с водоносным горизонтом.Заражает бассейн под почвой и может долго
    термин «источник загрязнения грунтовых вод», поскольку грунтовые воды со временем контактируют с бассейном.

    Многие промышленные предприятия, включая автозаправочные станции и химчистки, хранят жидкости под землей или над землей.
    танки. В холодных регионах мазут часто хранят в подземных или подвальных резервуарах. Надземные танки могут
    утечка из-за неисправности шланговых соединений или утечки во время перекачки жидкостиЗакопанные танки могут вызвать даже
    большее загрязнение грунтовых вод, потому что небольшие утечки часто остаются незамеченными. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, один
    из каждых четырех подземных резервуаров течет в окружающую почву. Если резервуар старше 20 лет,
    вероятность того, что бак протекает, значительно возрастает.

    Дороги, особенно с интенсивным движением, являются еще одним источником загрязнения грунтовых вод, так как загрязняющие вещества осаждаются.
    на поверхности дороги растворяются поверхностными водами, а затем просачиваются в местный водоносный горизонт.Проезжая часть
    Загрязнение может происходить из многих источников, включая выхлопные газы, износ дорожного покрытия и шин, автомобильные жидкости и коррозию.
    металлов. В местах, где на дороги наносят масло или лигнин, чтобы свести к минимуму запыленность, эти химические вещества могут быть внесены.
    к системе грунтовых вод. В северных районах дорожная соль является основным источником загрязнения подземных вод. В
    в этих местах соль разбрасывается по дорогам, чтобы растопить лед, который затем попадает в грунтовые воды внизу.

    Обычная проблема с качеством воды в сельской местности — это септики.В местах, где используются септики
    место системы очистки сточных вод существует вероятность того, что сточные воды из резервуара могут перетекать или просачиваться в
    окружающая почва. Попадая в почву, сточные воды могут просачиваться через почву, в конечном итоге загрязняя ее.
    нижележащий водоносный горизонт и, возможно, питьевое водоснабжение домовладельца.

    В сельском хозяйстве есть два общих источника загрязнения подземных вод: удобрения (природные или промышленные) и
    пестицид.Удобрение содержит азот, который превращается в нитрат. Вода может легко переносить нитраты
    почву и в водоносный горизонт грунтовых вод. Это загрязнение может длиться десятилетиями и может накапливаться до высоких уровней в течение
    время. Хотя нитраты, как правило, не представляют угрозы для здоровья взрослых, EPA установило стандарт питьевой воды 10.
    мг / л для защиты младенцев от потенциально смертельного состояния, при котором нитраты могут вызвать низкий уровень кислорода в крови.

    Использование пестицидов в Соединенных Штатах росло из-за желания и потребности в увеличении урожая и продуктов питания для потребления или экспорта.
    вырос.США — один из крупнейших производителей продуктов питания в мире, отчасти из-за того, что пестициды используются для
    защитить свои посевы. Пестициды попадают в подземные воды разными путями, включая просачивание из загрязненных
    поверхностные воды, разливы и утечки во время транспортировки или хранения, неправильная утилизация и нанесение на
    обрезать. Загрязнение от пестицидов может занять десятилетия, прежде чем люди, живущие на загрязненных территориях, станут очевидными.
    подземный водоносный горизонт.По оценкам, 95 процентов людей, живущих в сельскохозяйственных районах, полагаются на
    грунтовые воды для их питьевой воды.

    Как контролировать качество подземных вод?
    Измерения качества подземных вод можно проводить с помощью многих типов инструментов. Выбор подходящего типа оборудования
    зависит от таких факторов, как контролируемое химическое вещество или свойство, как часто вы хотите измерять воду и
    какие условия на сайте мониторинга.Во многих случаях невозможно измерить конкретное химическое вещество непосредственно в водоносном горизонте подземных вод. В этих случаях
    образец необходимо извлечь из водоносного горизонта грунтовых вод. Global Water предлагает несколько способов получить образец
    легко и удобно. Насосы для грунтовых вод, такие как погружные насосы серии GP
    или серия промывных насосов WP может отбирать пробу грунтовых вод
    подняться с уровня грунтовых вод на глубину до 90 футов (27,4 м). Карманный компьютер Global Water
    или автоматические пробоотборники могут отбирать образцы с расстояния около 20 футов
    (6 м).Для уровней грунтовых вод на глубине более 90 футов (27,4 м) потребуется насос большего размера или емкость для пробы.
    брать из крана в линии колодца.

    После взятия пробы грунтовых вод ее можно отправить в аналитическую лабораторию для анализа или, в зависимости от
    рассматриваемых химических веществ, портативный фотометр или спектрофотометр может быть использован для анализа пробы на
    сайт мониторинга. Фотометр pHotoFlex может измерять
    более 35 различных типов химикатов с использованием реагентов для тестирования пробы подземных вод.Портативный спектрофотометр
    например, photoLab может измерять более 50
    химические вещества в грунтовых водах.

    Для измерения физических свойств, таких как проводимость или pH, портативный измеритель — простой способ проводить точечные измерения. Глобальный
    Water предлагает широкий выбор измерителей качества воды для измерения этих параметров, таких как
    pH-метр ph4110 или Cond3110
    измеритель проводимости. Также доступны многопараметрические измерители для тех случаев, когда вам нужно измерить больше, чем
    один параметр.Такие инструменты, как Multi3410 и
    Pro Plus может измерять несколько параметров, включая pH, DO,
    и проводимость с использованием одного прибора. Некоторые портативные измерители также дают вам возможность контролировать определенные химические вещества.
    ионы, такие как нитрат, хлорид, фторид или кальций. Pro Plus
    или измерители pH / ION 3400i предлагают эту функцию мониторинга.

    Для более длительного мониторинга подземных водоносных горизонтов, требующих более постоянного мониторинга, прикреплены датчики качества воды.
    к регистратору данных — хорошее решение.Global Water предлагает несколько датчиков качества воды с выходом 4-20 мА, которые могут
    быть подключенным к локальному регистратору данных,
    радиосистема, сотовая связь,
    или спутниковая система. Имеющиеся датчики качества воды могут
    монитор pH, DO,
    проводимость, температура,
    мутность и ОВП.

    Поток подземных вод — обзор

    2.3.3 Направление потока, источники и стоки

    Поток подземных вод в проблемной области концептуальной модели изображается схематическими линиями потока подземных вод или стрелками на потенциометрических картах или гидрогеологических разрезах (рис.2.1, 2.6, 2.9 (б), 2.12, 2.14 (б, в), 2.15). Общие направления потоков определяются из контурных карт уровня грунтовых вод и потенциометрической поверхности (рис. 2.5), если таковые имеются, или из информации об уровнях воды, границах и расположении зон подпитки и разгрузки. Если имеется более одного водоносного горизонта, направления потока показаны для каждого водоносного горизонта (рис. 2.9 (b)). Напоры, измеренные в многоуровневых скважинах, если они доступны, предоставляют информацию о направлении вертикального потока и помогают определить глубину системы потока.Поскольку на визуализацию пути потока влияют анизотропия и вертикальное преувеличение (вставка 5.2), рекомендуется включать одно поперечное сечение без вертикального преувеличения (например, рис. 4.1.1 (b) во вставке 4.1). Поперечный разрез без вертикального преувеличения также полезен для отображения истинных относительных масштабов системы подземных вод, когда глубина системы обычно намного меньше ее длины (вставка 4.1).

    Рисунок 2.14. Концептуальные модели обстановки, характеризующейся трещинами и каналами раствора.(a) Карбонатная порода в карстовой местности с трещинами, каналами и провалами изменено из Runkel et al. 2003 ; (b) Трещины и разломы в вулканической и метаморфической местности Whitehead, 1994 ; (c) Лавовые потоки и дайки на Гавайях, США. Дайки с низкой проницаемостью действуют как барьеры для потока грунтовых вод.

    изменено из Oki et al., 1999

    Рисунок 2.15. Блок-схема, показывающая направления потоков подземных вод и компоненты водного баланса в засушливых условиях (Южная Аризона, США).

    Healy et al., 2007

    Гидрографы колебаний уровня воды в наблюдательных скважинах, особенно в скважинах долгосрочного мониторинга (Taylor and Alley, 2002; Feinstein et al., 2004), должны быть составлены, проанализированы и сохранены в базе данных. концептуальной модели. Эта информация будет полезна при документировании того, нужна ли модель переходного или установившегося состояния для решения задачи моделирования (раздел 7.2). Примеры гидрографов для скважин, законченных в широком диапазоне водоносных горизонтов в Соединенных Штатах, можно увидеть на веб-сайте Геологической службы США (http: // groundwaterwatch.usgs.gov/).

    Необходимо найти и описать важные источники и стоки воды внутри проблемной области. Добавление воды обычно включает осадки, проникающие на поверхность земли, которые пересекают уровень грунтовых вод и пополняют запасы грунтовых вод (рис. 2.9 (b); вставка 5.4). В некоторых гидрогеологических условиях система подземных вод может пополняться за счет стока горных массивов или склонов (рис. 2.15), просачивания из воронок (рис. 2.14 (a)) и поверхностных водоемов, включая озера и реки (рис.2.14 (c)), а также водохранилища, каналы и отстойные пруды (рис. 2.15). Вода также может поступать в результате повторного использования и утилизации воды, таких как нагнетательные скважины и искусственные инфильтрационные галереи для подпитки. К водостокам относятся любые элементы, удаляющие грунтовые воды из системы, такие как диффузный сброс в водно-болотные угодья, поверхностные водоемы и океаны (рис. 2.1, 2.6 (a, b), 2.9 (b), 2.12), линейный сброс в дренажные ячейки. и туннели, и точечный сброс к насосным колодцам и источникам (Рис. 2.14 (c)).Когда уровень грунтовых вод находится близко к поверхности земли, потеря воды также может происходить из-за эвапотранспирации, которая включает испарение непосредственно из насыщенной зоны и транспирацию растениями, корни которых проникают через грунтовые воды (рис. 2.15). Источники и стоки воды с внешних краев проблемной области (границы периметра) также должны быть описаны. Например, некоторый поток грунтовых вод может входить или выходить из проблемной области через трещины в коренных породах, которые образуют нижнюю (и / или боковую) границу модели.Подземные воды также могут входить и выходить из модели по границам через нижний сток (рис. 2.15).

    Представление водообмена между поверхностными водными объектами и грунтовыми водами часто является критическим шагом при разработке числовой модели. К счастью, коды моделирования грунтовых вод обычно включают варианты для моделирования взаимодействия грунтовых и поверхностных вод (разделы 4.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, раздел 4.3, раздел 6.4, раздел 6.5, раздел 6.6, раздел 6.7). Во влажном климате поверхностные водные объекты часто хорошо связаны с системами приповерхностных грунтовых вод и являются важными участками разгрузки (рис.2.1, 2.6 (a, b), 2.9 (b), 2.12) (и / или перезарядка; Рис. 2.14 (c)). Однако поверхностные водные объекты, особенно в засушливом климате, могут быть гидравлически отделены от системы грунтовых вод ненасыщенной зоной и практически не влияют на сток грунтовых вод. В таких ситуациях степень взаимодействия между поверхностными водами и нижележащими грунтовыми водами определяется гидравлическими свойствами ненасыщенной зоны и уровня поверхностных вод. Системы глубоких грунтовых вод могут не иметь прямой связи с поверхностными водными объектами, когда водоемы отклоняют поток в горизонтальном направлении (Рис.2.6 (б)). Однако вода из более глубокой региональной системы подземных вод может пополняться в приповерхностной региональной зоне пополнения (рис. 2.6 (b)) и / или может сливаться в вышележащие системы подземных вод в региональной зоне разгрузки поверхностных вод (рис. 2.6 (a) )). Таким образом, может возникнуть необходимость включить эти более глубокие системы стока или, по крайней мере, вклад этих систем в модель, ориентированную на приповерхностный поток подземных вод.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.