На какой глубине находятся грунтовые воды: Карта глубин грунтовых вод

Содержание

Как определить глубину залегания грунтовых вод: современные и народные способы

Грунтовые воды – это подземный слой воды, который постоянно располагается на определенном уровне. Этот слой воды может быть образован атмосферными осадками, водой из близлежащих водоемов или естественным притоком жидкости к верхним слоям почвы. Издавна люди пользовались этим водоносным слоем почвы при создании колодцев, откуда они черпали воду.

Если грунтовые воды залегают близко к поверхности почвы, возводить фундамент на этом месте не рекомендуется в связи с высоким риском разрушения строения.

Однако водоносный слой может нести и негативные последствия: при возведении фундамента зданий, особенно крупных, велик риск их разрушения, если они доходят до уровня подземных вод. Поэтому и для жителей частного сектора, и для строителей важно точно знать, на каком уровне находятся грунтовые воды и как определить глубину залегания их под землей.

Первые шаги для измерения глубины нахождения водоносного слоя

Схема залегания подземных вод.

Для того чтобы узнать глубину залегания грунтовых вод, есть несколько способов. Но расскажем про самые легкие и распространенные. Для того чтобы приступить к определению уровня залегания грунтовых вод, необходимо запастись такими предметами, как обычная лопата, бур, длинная веревка, рулетка и химические препараты: сера, медный купорос и негашеная известь. При определении уровня залегания грунтовых вод стоит учитывать и фактор времени. Желательно проводить измерение весной, ведь в это время уровень подземных вод максимально высок. Другим подходящим временем года можно назвать осень, так как это сезон атмосферных осадков, от которых грунтовые воды поднимаются.

Нюансы, которые нужно учитывать перед началом

Схема движения грунтовых вод: 1-песок, 2-суглинок, 3-минимальный уровень грунтовых вод, 4- максимальный уровень грунтовых вод.

Перед началом определения уровня залегания грунтовых вод нужно знать, с каким видом почвы и местности имеем дело. Например, в равнинной местности подземные воды залегают практически на одном уровне, чего не скажешь об ухабистых или холмистых территориях. Если вы собираетесь рыть скважину для питьевой воды, то лучше делать это на возвышенной местности, так как грунт лучше отфильтрует талую воду и атмосферные осадки. В болотной местности глубина, на которой находится вода, обычно невелика и составляет не более 1-го метра. К неточности измерения могут привести также обильные осадки или засуха, поэтому лучше измерять глубину при обычной погоде.

Следует учитывать, что грунт имеет 3 водоносных слоя. И в том случае, если вам нужен колодец, измерять глубину необходимо до второго слоя залегания воды, так как первый обычно загрязнен и непригоден для питья.

Процесс определения уровня залегания подземных вод

Первое, что нам понадобится в процессе определения уровня залегания грунтовых вод – бур. Его можно заменить обычной металлической трубой, диаметр которой должен составлять примерно 70 мм. С помощью бура и лопаты необходимо пробурить достаточно глубокую скважину. Она должна доходить до водоносного слоя почвы и уходить глубже. Скважину лучше всего бурить где-то посередине предполагаемой постройки, которая будет находиться на этой территории. При бурении нужно через каждый метр-полметра проверять грунт. После того как скважина была выбурена, нужно взять веревку и привязать к ней груз. Эту нехитрую конструкцию опускаем в скважину. Желательно делать пометки, например, из бумаги через каждый метр веревки. Там, где бумажка остается сухой, и находится верхний порог залегания грунтовых вод. Вот так легко и просто можно определить глубину залегания грунтовых вод.

Если же лень бурить скважину и орудовать буром, то можно работать с помощью лопаты. Вырыв яму глубиною около полуметра, в нее нужно поместить глиняный горшок с равными весовыми долями медного купороса, негашеной извести и серы. После этого яму нужно зарыть. Через сутки горшок следует откопать и взвесить. Чем больше увеличилась его масса, тем ближе находятся грунтовые воды.

Узнать глубину с помощью народной мудрости

Определение глубины залегания подземных вод можно осуществить и с помощью народных примет. Конечно, точных данных относительно глубины таким образом узнать не удастся, но выяснить, где вода поднимается на максимальную высоту, можно. В этом нам может помочь растительный мир. Как правило, в местах, где водоносный слой почвы ближе всего к поверхности, растительность приобретает более насыщенный зеленый цвет, чем в других местах. Следует обращать внимание на наличие таких представителей флоры, как камыш, незабудка, различные хвощи. Значит, поблизости место залегания грунтовых вод. Есть еще один народный метод для определения примерной глубины залегания грунтовых вод. Для его использования понадобятся мыло, шерсть, яйцо и сковородка.

Таблица определения глубины грунтовых вод с помощью растений.

Для начала участок почвы, на котором будут производиться измерения, стоит очистить от растительности и дерна. Но не спешите выбрасывать дерн! После того как небольшой участок расчищен, его нужно покрыть сухой, промытой в мыльном растворе и обезжиренной шерстью. На слой шерсти нужно положить яйцо и накрыть сковородой. Результаты такого измерения станут известны утром: если яйцо и шерсть покрылись каплями росы, значит, глубина залегания воды отнюдь не велика. Стоит учесть, что этот метод срабатывает только в сухую погоду.

Грунтовые воды: глубина залегания, как определить

В широком смысле, под грунтовыми понимают любые виды вод, залегающих под землей.

Но в буровой промышленности подземные водоносные слои классифицируют по глубине залегания.

Варианты использования залегающей жидкости могут быть совершенно разные. От употребления человеком питьевой до водоснабжения скотоводческих ферм и промышленных производств.

Классификация слоев

Верховодка.

Малообъемный и непостоянный слой воды, расположенный на глубине до 3 м под уровнем почвы.

Объема верховодки недостаточно для обеспечения технического водоснабжения производства или частного дома.

В качестве источника воды, она также не подходит из-за сильного загрязнения.

Непосредственно, грунтовые воды. Это первый постоянный слой водоносного горизонта, расположенный выше водоупорного глинистого грунта.

Отличается свободной поверхностью, над ним нет «крыши» из водонепроницаемых пород.

Межпластовые воды. Располагаются ниже первого водоупорного слоя на глубине от 100 м.

Делятся на напорные и артезианские.

Виды грунтовых вод

Источниками формирования грунтовых вод могут быть расположенные вблизи пресные водоемы (реки, озера) и любые атмосферные осадки, в т.ч. тающий снег.

От верховодки, грунтовые воды отличаются постоянством, т.е. они всегда присутствуют в местах залегания, но их объем варьируется в зависимости от времени года.

Весной, во время половодья, слой грунтовых вод достигает своего пика, а в самые жаркие месяцы лета иссякает.

А известно ли вам, как установить счетчик на воду в квартире? Пошаговая инструкция, связанная с врезкой расходомеров горячей и холодной воды размещена в полезной статье.
Как проложить по участку дренажные трубы для отвода грунтовых написано на этой странице.

Но ниже всего грунтовые воды опускаются не летом, а зимой — тогда водоносный горизонт уходит глубоко в землю.

Отличием грунтовых вод от артезианских является отсутствие напора. Для поднятия их на поверхность требуются особые системы, называемые каптажами.

Самый распространенный вид каптажных систем — колодцы с подъемным барабаном. Более прогрессивным видом каптажей считаются скважинные колодцы с погружным насосом, работающим от электрической сети.

Они позволяют поднимать на поверхность большие объемы грунтовых вод.

В зависимости от глубины расположения, выделяют высокий и низкий уровень грунтовых вод.

Этот критерий имеет важное значение при строительстве — если возвести дом на участке с высоким уровнем грунтовых вод, они быстро подтопят фундамент.

[note]От уровня грунтовых вод зависят и несущие свойства грунта, поэтому здания, выстроенные заболоченных почвах и в низинах, со временем рискуют уйти под землю.[/note]

Высоким, считается уровень залегания грунтовых вод до 2 м под поверхностью земли или меньше. Соответственно, верхний водоносный слой, расположенный ниже 2 м, будет считаться низким.

Уровень водоносного слоя, обязательно, учитывают при заливке фундамента:

по всем технологиям он закладывается не менее, чем за полметра выше грунтовых вод.

Если точка залегания грунтовых вод меньше глубины фундамента, производят их откачку с последующей гидроизоляцией дна котлована.

Но даже при таких мерах существует опасность подтопления цокольных этажей и подвальных помещений, поэтому для строительства многоквартирных домов и прочих высотных зданий выбирают участки с низким уровнем залегания.

Влияние на прочность сооружений

Колебания уровня подземных вод, под уже возведенными зданиями, может вызвать деформации не только фундамента, но и стен. Это может быть обусловлено следующими факторами:

насыщенность грунта легкорастворимыми в воде минералами.
С течением времени, грунт меняет свою структуру, из него исчезают вещества, растворенные в подземных водах.
Под давлением стен, утративший свою плотность грунт проседает, и строение падает.
Чтобы этого избежать, перед началом строительства проводят химический анализ грунта на предмет концентрации легкорастворимых веществ;
расположение строения на т.н. плывунах — мелкопесчаных грунтах, которые при подтоплении подземными водами начинают скользить.
Если на участке под строительство есть места выхода грунтовых вод на поверхность, риск того, что здание «уплывет» вместе с грунтом, значительно увеличивается.
Для предотвращения этого явления при проектировании построек на плывунах учитывают направление и скорость движения подземных вод, характер рельефа и т.д.;
расположение здания на глинистых грунтах.
Как и в случае с плывунами, при подтоплении грунтовыми водами такие почвы сильно теряют в устойчивости.
Учитывая распространение глинистых грунтов на территории нашей страны, строительство высотных зданий на них возможно, если перед началом работ проведены меры по отводу водоносного слоя.

А вы знаете, как сделать канализацию в частном доме? Советы и рекомендации профессиональных мастеров-сантехников прочитайте в полезной статье.
Про недорогие садовые душевые кабины для дачи написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/oborudovanie/solnechnyj-kollektor.html написано, как сделать солнечный коллектор из медных трубок своими руками.

Существуют также т.н. агрессивные грунтовые воды, отличающиеся высокой концентрацией растворенных в них щелочей и кислот.

Такие воды разрушают бетонные основания зданий гораздо быстрее, чем обычные.

Источники водоснабжения в промышленности и сельском хозяйстве

Несмотря на то, что грунтовые воды значительно чище, чем верховодка, в них содержится достаточно минеральных примесей, чтобы сделать их непригодными для питья.

Подземным источником питьевой воды служит нижний, межводный слой.

Грунтовые воды используются в технических целях для орошения участков либо для обеспечения нужд производственного цикла.

Использовать для питья (как найти воду на садовом участке прочитайте здесь) их можно только после нескольких этапов фильтрации.

Как определить уровень залегания

В древности, подземные источники воды искали по характерным внешним признакам. Даже, если земля не выглядит заболоченной, но на ней произрастают влаголюбивые растения:

наперстянка,
болиголов,
камыш и т.п.
— это говорит о близости воды к уровню почвы.

Кроме того, о глубине залегания грунтовых вод может рассказать и характер зеленого «ковра» — если растения высокие, зеленые и сочные — это значит, что корни в обилии получают влагу из земли.

Также определить места близкого выхода грунтовых вод к поверхности земли помогают насекомые.

Если над участком постоянно вьется мошкара, которую привлекают места с повышенной влажностью, или там много муравейников, значит, грунтовые воды находятся высоко.

Сейчас существуют более точные методы определения уровня водоносного слоя.

Осмотр близлежащих колодцев

В радиусе 3-5 км уровень грунтовых вод не будет сильно различаться, поэтому для его определения на выбранном участке достаточно заглянуть в ближайшие колодцы.

Они наполняются только из водоносного слоя, соответственно, узнать его глубину можно, измерив расстояние от поверхности земли до воды с помощью рулетки.

Бурение пробных скважин

Если в непосредственной близости к участку нет колодцев, используют буровой метод.

С помощью садового бура по периметру участка пробивают несколько шурфов в земле, глубиной 2,5 м, и наблюдают за ними в течение 3-х суток.

Если за это время они не наполнились водой, значит, в данной местности низкий уровень расположения подземных вод и можно смело начинать строительство.

Если же скважина наполнится, необходимо определить происхождение жидкости (верховодка или грунтовые воды). В любом случае, найденная вода может быть использована для орошения участка (посмотрите видео про капельный полив на даче своими руками).

С точностью это сможет сделать только геоморфолог — специалист по рельефу земной поверхности.

Существует еще один метод поиска грунтовых вод — экстрасенсорный.

Человек, обладающий способностью чувствовать тонкие материи, ходит по участку с двумя железными прутами, согнутыми в форме буквы «Г».

Считается, что в местах, над которыми концы прутов расходятся в стороны, грунтовые воды залегают низко.

Такой метод довольно спорный, и, разумеется, не применяется для анализа грунтов при строительстве.

Заключение

В заключение хочется напомнить, что вода несет не только жизнь, но и разрушения.

[note]Наша публикация преследует цель познакомить читателя с тем, какие водоносные слои несут пользу, а какие лучше отвести с участка, чтобы сохранить фундаменты капитальных строений от разрушения.[/note]

Посмотрите в предлагаемом видеосюжете, как осуществляется пробное бурение шурфов для определения высоты выхода водоносного слоя к поверхности земли.

Грунтовые воды на участке: как узнать и понизить уровень?

Грунтовыми водами называют подземный рубеж, под которым располагается водоносный слой, образуемый после обильного дождя или растаявшего снега. Название включает в себя все виды данных вод, располагающихся ниже поверхности земли или дна водоема. Данное явление имеет сезонный характер и проявляется при определенных погодных условиях. При частом и сильном изменении уровня грунтовой влаги угроза для хозяев дома увеличивается в десятки раз. Это представляет высокую опасность не только для хозяев, но еще и для сельского хозяйства данного участка – огорода и скота.

Перед тем как начать осуществление строительства, специалисты исследуют глубину этих самых вод, ее основные характеристики.

Особенности и виды ГВ

Мощность их пласта относительно небольшая, а глубина обычно не более 3 метров. Пласты разделяются каменным слоем.

На данный момент существует несколько типов грунтовых вод.

Верхние воды. Данный вид обычно обнаруживают на небольшой глубине, и он способен исчезнуть при очень холодной или же очень жаркой погоде, то есть меняется в течение всего года.
Безнапорный слой воды. Этот водяной слой зависит от выпавших осадков. Может быть и высоким, и низким. Глубина не меняется, напор отсутствует. Они способны притормозить строительные работы, они зависят друг от друга напрямую.
Артезианские грунтовые течения. Находятся в промежутке между водоупорными почвенными пластами.

Какое имеют значение?

Значимость грунтовых вод очень велика и часто недооценена. В засушливых районах они выступают в роли водоснабжения пресной воды, их можно использовать для сельскохозяйственных или промышленных нужд, а также для орошения. Они выделяют тепловую энергию, которую можно применять для обогрева участка, теплицы, и даже чтобы получать электроэнергию. Помимо этого, они содержат огромное количество различных химических веществ, необходимых в различных отраслях и промышленностях.

Грунтовые воды широко применяются в современной медицине, так как они способны излечить немало заболеваний. Однако на данный момент можно заметить, что источники этих вод сильно истощены и загрязнены бытовыми стоками, а это плохо сказывается на жизни природы и человека в целом.

Но иметь эти воды на участке не очень хорошо, так как их наличие существенно замедляет строительные работы.

Методы определения

Во многих селах и поселках до сих пор используют колонки и колодцы. Для добычи этой воды проверяют глубину залегания. Узнать ее помогут профессиональные рабочие, имеющие особые технические приборы, например, геодезист, без которого данная работа будет проводиться в разы дольше и тяжелее.

Простые местные жители могут сделать это и без помощи профессионалов – самостоятельно. Существует несколько несложных способов проверить глубину грунтовых вод.

Растения

Наша всеми любимая флора является неплохим способом узнать, есть ли поблизости вода. Для начала стоит внимательно осмотреться, разглядеть местность на наличие растений, определить их вид. Например, камыш, растущий на участке, говорит о том, что глубина залегания здесь составляет от 1 до 3 метров, рогоз – 1 метр, полынь – 3-5, а солодка – не более 5.

Если вода расположилась не так уж глубоко, то трава будет очень яркого и насыщенного цвета, а если глубоко – наоборот. Почву, наполненную влагой и осадками, можно распознать по растущим на ней смородине, остальным растениям и ягодам. Многие также оценивают влажность по деревьям, растущим поблизости. Если больше трех деревьев наклонены в одну сторону, то можно смело сказать, что под ними находится высокий водоносный слой.

Лоза

Это никогда не подводящий способ. Лоза – это ветка с развилкой на конце. В месте, где есть вода, она обязательно дрогнет. Многие предпочитают лозе проволочную стрелку.

Кольцо

Простое и нехитрое приспособление – так называемое кольцо. Получить данный прибор можно: для этого нужны 4 гвоздя по 200 мм, батарейку, предназначенную для фонарика, проволока, вольтметр. Поверх нужной площади необходимо забить 2 гвоздя с определенным промежутком. Далее крепят батарейку. Делается это с использованием проволоки.

Не забывая о гвоздях, вбивают еще два, к которым, впоследствии присоединяют вольтметр. В участке, имеющем грунтовые воды, электропроводимость повысится. Кроме вышеперечисленных, имеется много других методов определения. Но эти наиболее экономные.

Еще можно воспользоваться методом, помогающим решить данную проблему, осмотрев близлежащую территорию, а именно: осмотреть на наличие колодцев. У каждого колодца имеется бетонный след на дне, а у каждого сельского жителя дома имеется бур. Так вот, на дне колодца можно создать скважину, воспользовавшись этим буром, а дальше наблюдать, за сколько времени вода начнет сочиться.

Повышение уровня воды говорит о том, что уровень данных грунтовых вод возрастает после дождливой погоды. Если же вода отсутствует, то неполадок во время строительства не будет и быть не должно.

Однако в таком нелегком деле лучше воспользоваться помощью специалистов.

Способы понижения

В случае когда залегание грунтовых вод слишком высоко, можно устроить искусственное водопонижение. В этом деле отличным помощником станет дренаж.

Коллектор

На определенную глубину грунта, наполненного водами, прокладывают коллектор.

Разделяют на обычные и асбестоцементные. Внутри этих труб делают пропилы, ширина которых 1 мм, а длина – 3-5 см. Их обмазывают глиной, отличающейся своей пластичностью.

Буровые скважины

Нередки в использовании буровые скважины. Их используют во время строительных работ, чтобы осушить застраиваемую территорию на определенный промежуток времени. Этот способ очень хорош тем, что он может убирать значительное количество влаги из-под земли, и не ослабить основания ближайших построек.

Однако для этого пригодится немало оборудования, то есть буровые установки, насосы и многое другое. Данное действие предлагает создать воронкообразную поверхность с уклоном места расположения глубинного насоса.

Размер воронки зависит от того, насколько долго аппарат находится в работе. Затем этот процесс стабилизируется, и вся жидкость полностью удаляется на оставшееся время строительных работ.

Водоем

Одно из самых древних решений данной проблемы – пруды в конце постройки или в центре. Они играют различные важные роли. Это может быть как понижение водяного уровня, так и защита от затопления важных участков здания. Практичен данный вариант тем, что, применив его, можно уменьшить уровень экономно и с умом.

Но даже здесь встречаются небольшие проблемы, такие как сочетание с малым и большим бассейном в палисаднике и на участке под усадьбу; не каждая местность подойдет для данных действий.

Усадьба нужна в целях комфортного времяпрепровождения. Тут находятся лавочки, тропинки, клумбы, цветы, поэтому лишняя влага здесь ни к чему. Если в каких-то частях дома скапливается огромное количество жидкости, в палисаднике ставят бассейн – накопитель. Устанавливают у основания дома. Этот прибор позволяет понизить количество вод, как можно скорее отводит осадки, данное действие защищает здание от просачивания лишней влаги.

Вид постройки абсолютно любой, все зависит от фантазии застройщика. Если проделанное выше действие не дало никаких сдвигов, то такой же бассейн устанавливается на усадьбе. Внимательно просмотрев землю, специалист определяет, затем устанавливает место, откуда будет выходить жидкость.

Устанавливая бассейн, нельзя забывать и об отводе осадков с крыши. Но еще влагу надо отводить в кюветы, имеющие покрытие, и обычные бассейны. Не стоит забывать, что их необходимо заложить плитами и глиной, перелопаченной соломой. Не имея при себе этого, многие изготавливают этот слой из рубероида или толя. Бассейн, то есть его дно, промазывают слоем битума, а позже еще одним слоем толя. Чтобы ровно обрезать его, толевые края убирают за водоемные части, потом подрезают.

Далее маскируют парапетным камнем, а чаще всего железным бортом. В маленьких бассейнах концы кусков толя лучше всего убирать под бетонную плиту, уложенную на цементно-песчаный раствор.

Творческие дачники подключают свою фантазию и сооружают такие бассейны из старых подручных частей. В дело идут и огромные цилиндрические бочки, и детские ванночки, давно отжившие свою жизнь. Обустройство накопительных бассейнов – безусловно, самое лучшее решение данной проблемы накопления осадков в почве. Бассейны не только выполняют эту чудесную накопительную функцию, но еще и значительно улучшают внешний вид усадебного участка. Выглядит все это просто потрясающе, а также выполняется множество важных функций.

В жаркий летний день неплохо искупаться в таком бассейне и пригласить друзей. Вокруг него можно установить декорации, шезлонги и скульптуры. Растения также не будут лишними, а внешний вид в целом дополнит вид всей постройки, и возможно, улучшит настроение.

Но заниматься решением данной проблемы в одиночку очень нецелесообразно, ведь можно допустить немало серьезных ошибок. Лучше всего заранее пойти в строительный отдел местной администрации за копировкой.

Можно неплохо сэкономить на осушении территории. А можно рассчитывать на помощь специалистов, которые смогут правильно и без ошибок выполнить работу. Ведь лучше учиться на чужих ошибках, чем на своих.

Значимое – не скупиться на качественных материалах. Любая ошибка способна свести всю работу к нулю, а значит, что ко всем этим задачам надо подходить с умом и трезвой головой.

В следующем видео следим за деталями дренажных работ участка вместе с ландшафтным архитектором Алексеем Коровиным.

Как определить глубину залегания грунтовых вод современные и народные способы

Народные методы

Еще в давние времена люди научились определять, где может находиться водный источник, наблюдая за природой и используя элементарные физические закономерности. Можно отметить следующие народные способы:

Наблюдение за формированием тумана. В достаточно теплое время года в утреннее и вечернее время в местах наиболее близкого расположения грунтовых вод образуется туманное облако. Густота такого облака указывает на глубину залегания водоносного слоя. Надо постоянно наблюдать за такими явлениями на дачном участке и постараться составить примерную карту.
Наблюдение за животными. Некоторые животные способны подсказать человеку, где искать воду. Надо просто внимательно наблюдать за их поведением. Так, полевые мыши никогда не будут рыть норы при близком расположении грунтовых вод. Хорошими помощниками могут стать лошади и собаки. В сильную жару лошади начинают бить копытом, а собаки рыть землю в местах наиболее близкого расположения источника. Домашняя птица также способна чувствовать близость воды: куры не будут нестись на участке, где пласт подходит близко, а гуси наоборот стараются гнездиться поближе к водному источнику.
Наблюдение за растениями. На фото 2 показаны некоторые растительные «индикаторы». Влаголюбивая растительность не произрастает, где земля слишком сухая из-за глубокого расположения водоносного слоя. В тех зонах, где буйно зеленеют мать-и-мачеха, болиголов, щавель, крапива, можно планировать место под колодец. В принципе, даже примерную глубину до водоноса можно определять по растениям. Ива, ольха, береза свидетельствуют о малой глубине, а наклон их кроны указывает на расположение нужного места. Вишни и яблони не любят сырости, а потому предпочитают участки с заглубленным пластом. При подходе грунтовых вод близко к поверхности их корневая система начинает гнить (см. фото 2. Иллюстрация наблюдения за растениями).

Принцип лозоискательства

В этом разделе показан способ, который также применяется очень давно, правда, вызывает споры среди специалистов, а его эффективность вызывает сомнение. Однако чувствительный человек способен находить водные залежи таким методом.

В принципе, такая технология должна работать, но на участке много помех, которые снижают результативность (водоемы, ручьи, лужи, геологические возмущения в грунте, инженерные коммуникации, куски металла и т. д.). Необходимо отметить, что на участках, где нет случайных водных объемов, эффективность лозоискательства оценивается до 75% .

Поиск проводится следующим образом. Для проведения исследования можно использовать алюминиевую рамку или лозу. В первом случае 2 отрезка алюминиевой проволоки длиной 35-45 см загибаются под углом 90º, причем отогнутый конец составляет 12-16 см. Проволока вставляется в трубочки в виде тростника так, чтобы могла свободно поворачиваться.

Человек берет трубочки с проволокой в обе руки, направляя загнутые концы в разные стороны, и начинает движение по участку. При прохождении над подземным потоком проволочные рамки повернутся вовнутрь. Отмечается место, где произошло такое явление. Затем для проверки осуществляется движение перпендикулярно первому направлению. Если все повторится в том же месте, то это и есть нужная точка для копания колодца.

Второй метод предусматривает использование лозы. Срезается ветка, имеющая 2 ответвления, между которыми угол составляет порядка 145-155º, и хорошо просушивается. При поиске воды концы лозы берутся в разные руки так, чтобы ответвления оказались по центру и были направлены вверх. При прохождении над источником лоза повернется.

Профессиональные методы

Абсолютно точно вычислить водоносный горизонт удается при проведении инженерно-геологического исследования. Такие опыты самостоятельно провести не получится. Для этого необходимо обладать специальными знаниями и навыками, а также иметь необходимое оборудование.

Услуги по изучению гидрогеологических условий местности, определению количественной и качественной оценки водного запаса предоставляют специализированные компании, одним из направлений деятельности которых является инженерная геология.

Перспективным методом поиска оптимального места для бурения скважин является гидрогеологическая съемка. Именно она позволяет:

обнаружить водоносные горизонты;
установить запас подземных вод.

На основании полученных результатов делаются выводы относительно целесообразности бурения скважины на указанном участке.

Существуют и другие профессиональные способы геологоразведки, к которым относятся:

электрическое зондирование;
сейсмическая разведка;
бурение разведочных выработок.

Единственным недостатком таких методов поиска лучшего участка для скважины является необходимость нести финансовые затраты, направленные на оплату услуг, предоставляемых специалистами.

Для многих именно это обстоятельство является решающим, чтобы отказаться от использования таких эффективных способов.

Где не следует искать воду

Растительность, произрастающая на участке, а также его рельефные особенности позволяют определить не только близкое расположение воды, но и ее отсутствие. Воду не следует искать в следующих местах:

на холмистых участках;
возле водоемов, в том числе рек, озер и прудов;
в непосредственной близости от обрывов рек;
на участке, где растет бук или акация;
в непосредственной близости к карьерам или водозаборам.

Ни одно живое существо не способно выжить без воды. А значит, водоносная жила подобна золотой, и искать ее не менее увлекательно. Собственный колодец позволяет решить проблему отсутствия центрального водоснабжения на участке. Но даже при отсутствии этой проблемы, автономное водоснабжение значительно сэкономит время и средства. Главное — приступая к поискам воды, использовать не один метод, а несколько.

В настоящее время наиболее популярным способом является использование алюминиевой проволоки. Однако, даже отыскав место залегания воды, нужно использовать и другие способы, которые подтвердят этот факт и позволят избежать ошибок.

Глубинные артезианские водонесущие пласты

Иметь на даче артезианскую скважину – мечта любого хозяина. Нужно заметить – мечта трудноисполнимая. В соответствии с требованиями закона о недрах такой водозабор подлежит обязательному лицензированию, а санитарно – охранная зона скважины составляет не менее 30 метров от нее в любую сторону. Таким образом, зона отчуждения составит порядка 40 соток, причем на этой территории запрещены любые виды хозяйственной деятельности. Продадут ли вам эту землю – большой вопрос и сколько она будет стоить? Хотя места в России много.

Возможен выбор при решении задачи – бурить коллективный артезианский водозабор на небольшой поселок, тогда расходы не покажутся избыточными.

Глубина скважины на воду в этом случае может колебаться от 70 до 200 метров, бурить на такие горизонты залегания – вполне обычная практика. Качество живительной влаги из таких скважин, как правило, получается очень высоким, она прозрачна и вкусна, что не удивительно при такой толщине фильтрующего слоя. Информацию о значимости и качестве воды в пласте может дать гидрогеологическая карта района.

Отдельно стоит упомянуть гравийный водоносный слой. Бурить в такой среде очень сложно, самым производительным является процесс при промывке. Но если применяются глинистые смеси, засорение скважины очень значительно и потребует длительной раскачки, даже если вода окажется подпертой внутренним давлением в пласте. Качественно вскрытый пласт дает хороший дебет и вкусную воду.

Типы подземных вод

Путем строительства колодца или сооружения скважины владельцы загородных участков решают проблему отсутствия питьевой воды.

Подземные воды делятся на три типа

Прежде чем начать поиск воды под скважину, применяя народные способы и современные профессиональные методы, следует определить и зафиксировать наличие таких ресурсов. Следует узнать, какая глубина залегания водоносного горизонта под землей.

На какие типы делятся подземные воды:

Верховодка. Этот тип подземных вод залегает в пределах 2-5 метров от поверхности. Он образуется в результате фильтрации атмосферных осадков. Этот тип вод может колебаться, поскольку залегает неглубоко: в засушливый период – понижается, а после выпадения осадков – повышается.
Грунтовые воды. Залегают в осадочных породах на глубине 8-40 метров от поверхности. Сверху они защищены несколькими слоями пород, поэтому смена сезонов года на них не влияет. Иногда они самостоятельно пробиваются родниками в понижениях рельефа и поставляют чистую вкусную воду.
Артезианские воды. Залегают чаще всего на глубине более 40 метров. Чаще всего они встречаются в скальном известняке по трещинам. В воде отсутствуют глинистые взвеси, но есть минеральные соли. Дебит артезианских скважин довольно стабилен.

Качественные параметры и количественные показатели водоносного слоя имеют ключевое значение. Гидрогеологи чаще всего применяют метод предварительной разведки при поиске и определении глубины водоносного горизонта.

Дедовские способы поиска воды для колодца и скважины

Для добычи воды колодцы сооружались с древнейших времен, и уже тогда существовало множество способов поиска места их правильного расположения. Они основывались на наблюдении за поведением животных и атмосферными явлениями, анализе окружающего ландшафта и различных примет, позволяющих определить, где водяная жила подходит близко к земле, и где можно выкопать колодец.

Исходя из многолетнего опыта, известно, что колодец не стоит рыть в местности со значительными возвышениями рельефа, на обрывистом берегу реки, вблизи карьеров и каньонов. Рядом с болотом и низким берегом реки вода будет непригодна для питья. В ложбинах и низинах вероятность найти водяную жилу выше. Поиск воды для колодца своими руками дедовскими способами довольно часто применяются и в настоящее время.

Приятно и полезно проследить за туманом

При поиске места для строительства колодца приятно и полезно проследить за туманом. Это атмосферное явление может наблюдаться и в теплое время года рано утром и вечером

Нужно обратить внимание на то место, где его плотность выше всего, как раз там подземный водяной слой подходит ближе всего к поверхности почвы

Если в одном и том же месте по утрам концентрируется и клубится туман, можно с уверенностью сказать, что вода там есть. Это обуславливается тем, что подобного рода туман образуется испарениями подземной влаги. В отличие от обыкновенного тумана, который неподвижен, влажные испарения клубятся или стелются по поверхности почвы.

Интересные наблюдения — как растут растения

Очень полезно понаблюдать, как растут деревья и кустарники на дачном участке. Заросли камыша появляются в местах залегания воды не глубже трех метров под поверхностью почвы, полынь растет над водоносным слоем, расстояние до которого варьируется от пяти до семи метров. Брусника, черемуха и багульник также располагаются в увлажненных местах.

Ива и ольха всегда растут поблизости от выхода влаги к поверхности земли. Поиск воды надо начинать там, куда наклонена крона влаголюбивых деревьев. А вот такие деревья, как яблоня и вишня, в таких местах никогда не будут чувствовать себя хорошо. В таком случае они болеют и приносят гнилые плоды, поэтому, если только что высаженная яблоня начинает хиреть на глазах, в этом месте и надо рыть колодец.

Меньшие наши братья не скажут, но покажут

Братья наши меньшие разговаривать не умеют, но могут показать своим поведением, где располагается водоносная жила. Грызуны никогда не будут оборудовать свои норки в местах с высокой грунтовой влажностью. В жаркую погоду испытывающий жажду конь начинает бить копытом там, где близко расположена грунтовая влага.

Спасающийся от зноя четвероногий друг человека ложится на землю в предварительно выкопанное углубление поблизости от водоносного слоя. Несущиеся куры никогда не будут класть яйца во влажных местах, а вот гуси и утки поступают прямо противоположным образом. Мошкара роится и собирается в столбики там, где вода близко.

1. Понятие режима подземных вод

Режим подземных
вод – это закономерные во времени
изменения, которые происходят в
водоносном горизонте как эпизодические,
суточные, сезонные, годовые, многолетние
и вековые колебания в связи с
метеорологическими и геологическими
процессами. Понятие о режиме подземных
вод охватывает все стороны их деятельности
и свойств: температура, физическое
состояние, характер водообмена, уровень
(напор), дебит, химический и газовый
состав и др. Режим подземных вод может
быть весьма непостоянным (верховодка),
непостоянным, зависящим от эпизодических
климатических факторов (верхние
горизонты грунтовых вод), постоянным
(нижние горизонты грунтовых вод), весьма
постоянным (артезианские воды).

Влияние на строительство

Проектирование любых сооружений, предполагающих заливку фундамента, всегда должно начинаться с измерения уровня залегания грунтовых вод. Чем выше их расположение, тем меньше грунт способен выдерживать несущие опоры. Если залегание подземного водоносного слоя находится на глубине меньше 2 метров, то это считается высоким уровнем грунтовых вод. При таком их расположении от строительства, требующего обустройства котлована или траншеи, стоит отказаться.

Схема пробной скважины для определения уровня грунтовых вод.

Также избегать строительства стоит, если при высоком уровне грунтовых вод между поверхностью земли и водоносным слоем находится песчаная почва с илистой примесью. Попадание влаги в слои песчаной породы приведет к изменению грунта (он начнет «плавать»), что пагубно скажется на способности несущих конструкций выдерживать нагрузки, создаваемые самим зданием. Если же на этом уровне расположен пласт глинистого сланца, то попадание в него воды приведет к его размягчению, из-за чего потеряется устойчивость почвы, что неминуемо будет способствовать искривлению уровня фундамента.

В любом случае, при наличии подобных проблем, стоимость застройки будет неоправданно высокой. Дело в том, что подземные воды постоянно будут заливать вырытый котлован, даже при наличии качественной гидроизоляции и дренажа, что не позволит произвести заливку фундамента. Такие меры лишь на короткий срок обеспечат необходимый эффект, но сами грунтовые воды не исчезнут и, по прошествии небольшого промежутка времени, снова восстановят свой первоначальный уровень.

Уровень подземного водоносного слоя обуславливает ограничение в виде выбора фундамента, его глубины, размера и сроков строительства. Помимо этих показателей, уровень подземного водоносного слоя накладывает ограничения на выбор материалов для застройки и их технических характеристик (плотность, прочность, водонепроницаемость и т.д.). Решение об обустройстве цоколей и подвалов тоже напрямую зависит от уровня грунтовых вод.

Схема понижения грунтовых вод.

Поэтому в строительстве принята норма расстояния от основания фундамента до залегающих грунтовых вод, равная 0,5 метра и выше. Это позволит обустроить все несущие конструкции согласно нормам и гарантирует надежность эксплуатации построенного здания. Если расчет был выполнен без учета этой нормы, то произойдет неравномерное пучение грунта, следствием чего станет перекос фундамента, который вызовет появление трещин в конструкциях, что может привести к их обрушению. Именно поэтому уровень грунтовых вод необходимо определять еще на стадии проектирования здания.

Условия залегания подземных вод

По условиям залегания обычно выделяют следующие типы подземных вод:

Воды верховодки. Верховодкой называется подземная вода, залегающая на небольшой глубине в зоне аэрации — зоне свободного проникновения воздуха. Обычно верховодка не имеет сплошного распространения, а образует сравнительно небольшие линзы, которые подстилаются водоупорными породами (рис. 23). Мощность таких линз верховодки обычно не превышает 0,5—1 м, реже достигает 2—3 м. Здесь вода находится уже в гравитационной форме и обладает уровнем. Уровень воды верховодки подвержен значительным колебаниям, чем и объясняется ее исчезновение в колодцах в районах с засушливым климатом.

Грунтовые воды. Атмосферные воды, просачиваясь сверху вниз до водоупора, а затем перемещаясь в горизонтальном направлении, постепенно заполняют все пустоты горной породы. Так возникают водоносные горизонты (рис. 23).

Водоносным горизонтом называется пласт или слой породы, в котором поры, пустоты и трещины заполнены водой. У каждого такого пласта имеются кровля и подошва. Если пласт не полностью заполнен водой, то под водоносным горизонтом понимают лишь его водонасыщенную часть. Первый от земной поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Грунтовые воды обладают свободной поверхностью — зеркалом, или уровнем грунтовых вод. Этот уровень непостоянен. Обычно он повышается в дождливые и понижается в засушливые периоды. Если уровень грунтовых вод на каком-то участке поднимается до земной поверхности, то здесь образуется болото.

Вцелом грунтовые воды характеризуются наличием свободной водной поверхности — уровня, наличием только одного, подстилающего, водоупора и отсутствием напора.

Межпластовые (пластовые) воды. Отличие межпластовых вод состоит прежде всего в том, что они заключены между двумя водоупорами, т. е. ограничены ими и сверху (со стороны кровли) и снизу (со стороны подошвы). Водоносные горизонты, содержащие межпластовые воды, обычно характеризуются обширной областью распространения, часто измеряемой тысячами квадратных километров. При этом они залегают на значительной глубине, выходя на поверхность лишь на периферии.

Подземные воды вместе с вмещающими их породами образуют гидродинамические системы, которые делятся на безнапорные и напорные.

Безнапорные гидродинамические системы обычно характерны для бассейнов грунтовых вод, не обладающих естественным напором.

В пределах напорных систем атмосферные воды попадают в проницаемый пласт в районах, где он обнажается на поверхности, в так называемой области питания. Постепенно атмосферная влага проникает вглубь и полностью насыщает весь пласт. Перемещаясь по пласту, вода достигает других участков выхода его на поверхность и самоизливается, образуя источники подземных вод. Это область разгрузки, или дренажа пластовых вод. В зависимости от рельефа и высотного положения областей питания и разгрузки в центральной, наиболее прогнутой части бассейна могут существовать условия, благоприятные для создания напора, т.е. самопроизвольного излияния воды под давлением (рис. 24,а).

Таким образом, в центральной части бассейна образуется область напора, в пределах которой вода из скважин способна изливаться в виде фонтана. Высота подъема воды зависит от расположения скважин относительно областей питания и дренажа и от гидростатического уровня.

Гидростатическим (пьезометрическим) уровнем называется воображаемая поверхность, проходящая через область питания и разргузки и определяющая высоту подъема воды в данном месте (рис. 24). Пьезометрический уровень обычно выражается в абсолютных отметках по отношению к уровню моря. Выше этого уровня артезианская вода при фонтанировании подняться не может.

Другой характеристикой области напора является гидростатический (пьезометрический) напор, под которым понимают высоту столба воды от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня. Пьезометрический напор выражается в метрах.

На какой глубине живет водоносная жила в земле

Водоносная жила в земле удерживается глиняными или каменными границами, которые не дают влаге подняться на поверхность или уйти вниз. Располагаются водоупорные слои, между которыми находится водоносная жила, под всевозможными углами, и в местах их изгибов образуются полости, заполненные водой. Такие обстоятельства и являются предметом изысканий при строительстве скважины. Познакомившись с нижеследующим рисунком, мы легче поймем, где можно копать колодец.

При обустройстве шахты можно обнаружить водоносную жилу, расположенную слишком близко от поверхности земли на глубине менее двух с половиной метров. Для устройства колодца она не годится, так как наполняется просочившимися через почву атмосферными осадками в виде дождя, растаявшего снега и так далее.

В образовавшемся подземном озере скапливается много грязи, вода из него не годится для питья. К тому же жарким летом оно может просто пересохнуть, и воды в таком колодце не будет до сезона дождей. Схема размещения водоносных слоев в земле

Пригодная для строительства колодца водоносная жила располагается в земле на глубине около пятнадцати метров. При просачивании в грунт вода очищается от грязи, мусора и вредных примесей толстыми слоями песка и ее можно использовать для приготовления пищи и питья.

Методы минимизации рисков от грунтовых вод

Но даже в тех случаях, когда имеется информация о неагрессивности грунтовых вод к бетону в данной местности, отмена устройства гидроизоляции подземных частей здания чревата хорошим уменьшением срока службы бетонных конструкций. Слишком большое влияние оказывают на природу, в том числе грунтовую воду и степень ее агрессии техногенные факторы. Возможность близкого строительства – это одна из причин подвижек грунта и как следствие, изменения поведения грунтовых вод. А химия и ее «накопление», в свою очередь, находится в прямой зависимости от близости сельскохозяйственных угодий.

Учет уровня грунтовых вод, а также сезонных изменений этого уровня – для частной стройки архиважен. Высокая грунтовая вода — это ограничение в выборе. От нее зависит если не вся, то огромная доля экономики индивидуального строителя. Без учета поведения и высоты грунтовой воды нельзя выбирать тип фундамента для дома, принимать решения о возможности устройства подвала и подвального помещения, устраивать погреба и канализационный септик. Дорожки, площадки и все благоустройство участка, включая и озеленение, также требуют на стадии проектирования серьезнейшего учета влияния грунтовой воды. Дело осложняется тем, что ее поведение находится в тесной связи со структурой и видами грунтов на участке. Воду и грунты надо изучать и рассматривать в комплексе.

Верховодка, как разновидность грунтовой воды, может создавать огромные проблемы, и не всегда сезонные. Если у вас песчаные грунты, а дом построен на высоком берегу реки, то сезонных верховодок вы можете и не заметить, вода уйдет быстро. Но если рядом озеро или река, и дом стоит на низком берегу, то даже при наличии песочка в основании участка вы будете на одном уровне с водоемом – как сообщающиеся сосуды, и в этом случае борьба с верховодкой вряд ли будет успешной, как и любая борьба с природой.

В случае, когда грунт – не песок, водоемы и реки далеко, но грунтовая вода очень высокая, ваш вариант – это создание эффективной дренажной системы. Каким будет ваш дренаж — кольцевым, пристенным, пластовым, самотечным или с использованием откачивающих насосов, решается индивидуально, и учесть надо многие факторы. Для этого надо иметь информацию о геологии участка.

В некоторых случаях дренаж не поможет, например, если вы находитесь в низине, а мелиорационного канала поблизости нет и воду отводить некуда. Также не всегда под первым водонесущим слоем оказывается безнапорный слой, в который возможно отвести верховодку, эффект от бурения скважины может быть и обратный – вы получите ключ или фонтан. В случаях, когда устройство дренажа не принесет результата, прибегают к устройству искусственных насыпей. Поднять участок на уровень, где грунтовые воды не достанут вас и ваш фундамент — затратное экономически, но иногда единственно верное решение. Каждый случай индивидуален, и решения хозяин принимает исходя из гидрогеологии своего участка.

Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод

Узнать уровень грунтовой воды у себя на участке и отслеживать его изменения – с этими вопросами владельцы индивидуальных участков справляются самостоятельно. Весной и осенью обычно УГВ выше, чем зимой и летом, это связано с интенсивным снеготаянием, сезонностью атмосферных осадков, возможно с затяжными дождями в осенний период. Узнать уровень грунтовой воды можно, измерив его в колодце, шурфе или скважине, от водяного зеркала до поверхности грунта. Если пробить несколько скважин у себя на участке, по его границам, то несложно отследить сезонные изменения УГВ, а на полученных данных возможно принимать решения по строительству — начиная от выбора фундамента и систем водоотвода, и заканчивая планированием огородных посадок, разбивки сада, благоустройством, а также разработкой ландшафтного дизайна.

Практические методы обнаружения воды

Помимо визуального наблюдения и анализа увиденного, найти воду помогут практические методы обнаружения воды на участке с помощью различных инструментов и приспособлений. Таковыми могут служить стеклянные банки и глиняные горшки, виноградная лоза и алюминиевая проволока, влагопоглощающие материалы (силикагель или красный кирпич и так далее).

Надо сказать, что в настоящее время эти методы применяются все реже. Хотя самостоятельные поиски водоносной жилы очень увлекательны, тут можно представить себя золотоискателем. Куда надежнее и результативнее произвести разведочное бурение в нужном месте. Правда, это требует финансовых затрат.

Самое простое — опросить соседей по участку

Самым простым, но в то же время и наиболее действенным методом поиска места, где лучше всего оборудовать колодец, является опрос соседей по участку.

Те из них, кто уже обзавелся собственным автономным источником водоснабжения, наверняка, проводили изыскания пред тем, как его вырыть.

Именно таким должен быть анализ воды на Вашем участке

Они могут оказать действенную помощь, предоставив сведения о проведенных разведывательных работах. Эта информация поможет значительно сэкономить время на поиски водоносного слоя. Если же у соседей по участку колодцев нет, придется искать воду своими силами.

Биолокация с помощью рамки из лозы или алюминия

Расположение водоносного слоя можно определить биолокацией с применением рамки из алюминия или ивовой лозы. Порядок действий рамки из алюминия следующий:

два сорокасантиметровых отрезка проволоки изгибаются под прямым углом, как на фото и помещаются в полую трубку таким образом, чтобы они могли в ней свободно вращаться;
развернув концы проволок в разные стороны и взяв трубки в руки, начинаем движение по участку;
в том месте, где концы проволоки сойдутся, располагается водоносный слой;
контрольное прохождение участка совершается в перпендикулярном направлении.

Манипуляции при использовании рамки из ивовой лозы похожи. Этот метод называется лозоходство и заключается в следующем:

с ивы срезается ветка с развилкой величиной приблизительно сто пятьдесят градусов;
лоза тщательно высушивается;
при прохождении участка лоза берется в руки таким образом, чтобы ствол был направлен вверх;
в том месте, где он опустится вниз, находится вода.

Самое надежное — провести разведывательное бурение

Самый надежный метод обнаружения воды на участке – проведение на нем разведывательного бурения.

Используя обычный бур, проходят несколько метров породы до столкновения с горизонтом залегания воды. Прежде, чем приступать к рытью колодца, нужно отправить ее пробу на анализ для определения наличия в ее составе вредных примесей.

Компактная буровая установка для частного применения

Народный метод — расставляем горшки и банки

Народный метод поиска воды на участке осуществляется с помощью стеклянных банок и глиняных горшков. С вечера по всему участку кверху дном расставляются обычные стеклянные банки для консервирования или горшки. Утром они внимательно рассматриваются. Емкости, на дне которых собралось наибольшее количество сконденсированной влаги, обозначат место расположения водяной жилы.

Метод поиска воды измерением массы гигроскопичных материалов

В одинаковые глиняные горшки помещается влагопоглощающий материал, например, обычная поваренная соль. Горшки с солью взвешиваются и закапываются в землю равномерно по всему участку. Затем они выкапываются и вновь взвешиваются. Те из них, которые получили наибольшую прибавку в весе, покажут место нахождения воды.

Применение барометра и других приборов — это серьезно

Такой прибор как барометр, которым можно измерить величину атмосферного давления, позволит определить глубину залегания водяной жилы в том случае, если поблизости от участка располагается река, озеро или другой водоем и, таким образом, поможет ответить на вопрос: как найти воду для колодца?

Атмосферное давление измеряется на участке и на берегу водоема. Затем следует вспомнить из школьного курса физики, что один миллиметр ртутного столба соответствует перепаду высоты в тринадцать метров и сравнить показания измерений. Если разница составила половину миллиметра ртутного столба, значит водоносный слой располагается на глубине 13/2=7,5 метров.

Надеемся, что изложенная информация поможет найти на Вашем участке кристально чистую воду. Нижеследующий ролик излагает авторитетное мнение гидролога по данному вопросу.

Как найти воду с помощью рамки

Очень часто поиск воды для скважины проводится с помощью биолокации, старинного и очень точного метода определения водотока. Прежде, чем приступить к поискам, нужно будет приготовить рамки, которые представляют собой отрезки алюминиевой проволоки длиной около 40 см. Их концы на уровне примерно 10 см загибаются под прямым углом. Считается, что лучше всего вставить рамки в трубочки из бузины, у которых удалена сердцевина. Проволока в трубках должна абсолютно спокойно проворачиваться. Так же в качестве рамки могут быть использованы развилки веток калины, вербы или лещины.

Рамки представляют собой небольшие отрезки алюминиевой проволоки, загнутые под прямым углом

Определяем по компасу положение сторон света и отмечаем их на территории участка колышками.
В каждую руку берем по рамке. Локти прижимаем к бокам, предплечья направляем параллельно земле, так, чтобы рамка стала как бы продолжением рук.
Медленно пересекаем территорию участка с севера на юг, а затем с востока на запад. В месте, где под землей находится водоток, рамки начнут двигаться и пересекутся. Это место отмечаем колышком.
Учитывая, что обычно вода залегает в виде своеобразных жил, найдя одну точку, определяем весь водоток. Для этого предыдущую операцию проделываем несколько раз, всякий раз отмечая колышком место, где рамки пересеклись.

Определяем мощность и глубину залегания водотока. Представляем себе, что погружаемся на глубину собственного роста, затем на двух, трех или более таких расстояний. Первый раз рамка среагирует на верхнюю границу водяной жилы, второй – на нижнюю.

Скважина на участке – практичное решение для обеспечения водоснабжения дома и приусадебного участка. Методики самостоятельного поиска подземного водотока позволят определить наличие воды на участке и помогут принять решение о возможности обустройства системы. Но не стоит слишком полагаться на них, ведь все эти способы, хоть и считаются достаточно точными, дают только общие ответы на вопросы. Абсолютно точно определить наличие водоносной жилы, глубину ее залегания и мощность смогут только специалисты.

Строительство колодца – самый верный способ обеспечить дачный участок или загородный дом источником воды, которая может использоваться как для питья и бытовых нужд, так и для полива садовых насаждений. Процесс этот несложен, и при наличии нескольких рабочих рук может осуществиться своими силами. Осталось лишь понять, как найти воду для колодца в таком количестве на участке, чтобы хватило на обеспечение всех потребностей семьи.

«Копанка»

Качество воды сильно зависит от водоносных жил различных по глубине. Поэтому от правильного выбора места будущего источника воды зависит срок службы колодца или скважины и качество питьевой воды. Подземные воды делятся на верховодку, грунтовые и межпластовые воды.

Верховки используют в качестве дополнительного источника воды для полива огорода. Но даже такое использование не всегда оправдано, так при перенасыщенности химическими препаратами, может наблюдаться обратный эффект – огород не даст ожидаемого урожая.

Грунтовые воды

Основным источником воды, которым может воспользоваться человек, являются грунтовые воды, залегающие на глубине до 10 м. Глубина нахождения грунтовых вод зависит во многом от рельефа. Поэтому в одном и том же районе могут быть разные уровни залегания.

Отсюда ответ на вопрос: Почему в 100 м от меня у соседа 5 колец, а мне надо делать 7. Грунтовые воды считаются постоянным водоносным слоем, но сильно зависят от регулярности осадков. И в засушливую погоду вода может «уйти». Воду из такого слоя необходимо подвергать дополнительной очистке для последующего использования ее в качестве питьевой.

Чтобы понять, почему так происходит, необходимо проследить за процессом очистки воды.

Так, при выпадении осадков, влага просачивается через водопроницаемую породу, почти не встречая сопротивления на своем пути, поэтому степень ее очистки весьма незначительна. Нельзя сказать, что вода совсем неочищенная, но проходит только грубая фильтрация, во время которой в грунте остаются только крупные частицы, а всё, что растворилось в воде, остается в ней. Так образуется слой, который называется «Грунтовые воды».

Поскольку слои залегают неравномерно, и в некоторых местах их перепад весьма существенен, то могут появиться родники. Чем выше расположен родник, тем выше вероятность того, что наружу пробились грунтовые воды.

Организуем Вам скважину или колодец

Проведём монтаж электрооборудования и систем автоматизации скважин и колодцев

Установим все трубопроводы и подачу воды в дом

Сделаем расчёт системы водоочистки, установим и настроим.

Проведём бесплатные консультации по выбору насосов, систем очистки и смягчения воды

Смотрите цены на колодцы

Совет эксперта: В некоторых местностях вода из этого слоя настолько загрязнена, что качественная очистка в домашних условиях просто невозможна. Поэтому, только проверка воды в лаборатории поможет выяснить загрязненность водоносного слоя, и, при необходимости, подобрать оптимальный вариант фильтрующей системы.

Межпластовые воды

Более чистая вода находится в межпластовом слое, глубина залегания которого от 10 до 100 м.

Особенность слоя в том, что отсюда мы получаем воду готовую для питья без дополнительной очистки, т.к. слой защищен с двух сторон водоупорными слоями. Межпластовые воды накапливаются медленно, так как расположены на большей глубине, и поэтому очищаются более эффективно. Этому способствует не только большой слой, но и высокая плотность грунта. Водоупорный слой не только надежно отделяет межпластовые воды от грунтовых, но и через него часть влаги все же просачивается, при этом эффективно очищаясь. Основная масса воды попадает в межпластовое пространство в тех местах, где пласт выходит на поверхность. Чем дальше от этого места выполняется забор воды, тем она чище.

Еще одним фактором, влияющим на то, что этот водоносный слой не пополняется быстро, является создаваемое в нем избыточное давление. Особенно это чувствуется, когда скважина обустроена в низине. В таком случае вода даже может фонтанировать.

Источником расположенных в низинах родников чаще всего являются межпластовые воды.Нередко межпластовые воды насыщаются минералами, которые принесут пользу человеку только при умеренном их потреблении в организм. Насыщенную минералами воду нельзя постоянно пить, и готовить из нее пищу.

Сравнительный анализ межпластовых и грунтовых вод

Благодаря сравнительной таблице можно более четко увидеть разницу между грунтовой и межпластовой водой.

Фактор

Грунтовые воды

Межпластовые воды

Глубина залегания

Менее 10 м

От 10 до 100 м

Использование

В качестве технической воды

В качестве питьевой воды

Уровень воды

Зависит от осадков

Не зависит от осадков, за исключением тех случаев, когда нет верхнего водоупорного слоя

Может ли выходить под напором

Нет

Да

Если вы хотите установить скважину в Солнечногорском районе или колодец в Солнечногорске, то необходимо искать межпластовые воды.

Наша компания обладает внушительным опытом обустройства колодцев и скважин, который был накоплен в ходе более чем 15-ти летней практической деятельности. Для проведения работ привлекается современная техника и квалифицированный персонал, используются качественные материалы и надежное оборудование, а само обустройство колодцев и скважин проводится в строгом соответствии с техническими стандартами.

Уточнить интересующие вас вопросы и договорится о сотрудничестве можно позвонив по телефону 8 (495) 241 23 54.

для чего и как измерять

01.10.2021

Редакция сайта «Новое место»

Из этой статьи вы узнаете:

Виды грунтовых вод и их глубина

Народные способы определения глубины воды на участке

Современные методы измерения глубины воды на участке

Глубина воды на участке является важным показателем, определяющим особенности строительства, планирования стройки в целом и водоотведения в частности. Уровень залегания грунтовых вод может варьироваться от одного до нескольких сотен метров.

Очень важно заранее узнать, на какой глубине залегают грунтовые воды. Если речь идет о покупке участка под строительство, исследование территории необходимо выполнить заранее, и, желательно, обратившись к профессионалам. О том, почему так важна глубина воды на участке и каким образом ее можно изменить, читайте в нашем материале.

Виды грунтовых вод и их глубина

Грунтовые воды – это ближайший от поверхности земли водоносный слой, образующийся преимущественно за счет атмосферных осадков и водоемов. Поэтому их уровень может меняться на протяжении года в зависимости от сезона и погодных условий. Частое колебание грунтовых вод создает опасность не только для жилых домов, но и для всего участка в целом. Пострадать могут огороды, хозяйственные постройки и домашний скот.

В период засухи уровень грунтовой жидкости резко падает, а иногда продолжительное отсутствие осадков приводит к полному высыханию. Но во время весенней оттепели или обильных дождей водоносный слой быстро приходит в норму.

Меняющееся поведение грунтовой влаги может доставлять неудобства. По этой причине важно знать, как определить глубину залегания воды на участке самостоятельно. Ведь подземная жидкость особенно опасна в период весеннего паводка или затяжных дождей, поскольку может затопить территорию.

По глубине залегания выделяют три вида грунтовых вод:

Верховодные. Самый близкий водяной слой, находящийся на уровне 1,5-2,5 метров. Образуются и накапливаются после осадков или снеготаяния. В период продолжительной засухи могут полностью испаряться.

Безнапорные. Эти воды залегают глубже первого слоя на уровне до нескольких десятков метров. Под ними располагается первый водоупорный пласт. Не исчезают во время засухи.

Артезианские (напорные). Самый глубокий слой грунтовых вод, находящийся под сильным давлением. Расположен между водонепроницаемыми пластами, что и создает напор. Уровень зависит от местности и может достигать больше 100 метров.

Необходимость определения глубины залегания воды на земельном участке может быть вызвана разными причинами. Это важно знать при строительстве дома, чтобы выбрать оптимальный вариант фундамента или вовсе перенести постройку в другое место. В садоводстве и огородничестве такая разведка поможет избежать подтопления участка.

При высоком уровне грунтовых вод (УГВ) постройки необходимо защищать с помощью гидроизоляции и устанавливать на свайный фундамент. Также глубина залегания влияет на выбор дренажной системы на участке.

Близко расположенные к поверхности воды препятствуют созданию подвальных помещений и гаражных ям. Для начала придется понизить их уровень и вывести излишки. Такие мероприятия выльются для застройщика в круглую сумму.

Постоянное переувлажнение является губительным для корневой системы растений. Многие из них не терпят соседства с водой и могут погибнуть, особенно это касается плодовых деревьев. Поэтому на участке, где будет располагаться сад или огород, предельный показатель глубины не должен превышать отметку в 1,5 метра.

Поскольку грунтовые воды – это основной источник жидкости для питья и технических нужд, уровень их залегания влияет на выбор конструкции водоснабжения (колодец или скважина), дальность бурения или количество колец для установки колодца.

Обустройство канализации также зависит от глубины воды на участке. Предпочтения собственников в этом вопросе учитываются во вторую очередь. Возводить очистные сооружения, копать выгребные ямы, фильтрующие колодцы или углубления для септика ниже уровня грунтовых вод запрещено санитарно-гигиеническими требованиями. Загрязнение основного источника питья опасно для здоровья.

Обычно жилые дома расположены в уже освоенной местности, где проводилось исследование уровня грунтовых вод и были составлены гидрогеологические карты. В связи с этим вопрос, как узнать глубину залегания воды на своем участке, можно решить, обратившись в архив.

Соответствующие сведения выдают в центре гидрометеорологии мониторинга окружающей среды конкретного региона. Но у этого способа есть существенный недостаток.

Дело в том, что такая карта захватывает огромную площадь и отражается на бумаге в масштабе один сантиметр к двадцати тысячам метров. Если размер земельного участка составляет 10-20 соток, то определить УГВ получится очень приблизительно.

Народные способы определения глубины воды на участке

Измерение глубины колодцев (скважин) и рекомендации соседей могут дать достаточно достоверные данные относительно уровня залегания вод. Однако придется учитывать особенности рельефа местности.

Определить глубину грунтовых вод на своем участке можно в том числе при помощи народных методов. И хотя они не слишком точные, но вполне могут свидетельствовать о близости источника влаги. Люди уже давно научились находить воду благодаря наблюдению за природой и пониманию простых законов физики.

Ниже приводится описание нескольких народных способов.

Наблюдение за животными. Внимательно присмотритесь к их поведению. Например, собаки роют ямы там, где грунтовые воды находятся достаточно близко, а полевые мыши, наоборот, не будут делать норы в таких местах. Понаблюдайте за домашними птицами. Они могут чувствовать близость воды: курицы не несут яйца, если водоносный слой слишком близко, гуси же строят свои гнезда рядом с водоемами. Муравьев и кротов влажная земля не привлекает совсем.

Наблюдение за растениями. Существуют растения-индикаторы, с помощью которых можно отыскать воду. О близком ее расположении свидетельствует влаголюбивая и густая зелень. В местах, где произрастают щавель, крапива или болиголов, низкий уровень грунтовых вод. Флора поможет определить и примерную глубину до источника воды. Например, береза, ива и ольха говорят о близком нахождении влаги, а наклон кроны указывает точное место. Яблони, груши и вишни не переносят сырость и предпочитают участки с углубленным залеганием. Если грунтовые воды подходят ближе чем на 2 метра, их корневая система начинает гнить.

Наблюдение за формированием тумана. В теплое время года над местом с высоким УГВ утром и вечером стелется туманное облако. По его плотности можно судить о том, на какой глубине залегает вода на данном участке. Необходимо следить за природным явлением, чтобы попытаться составить примерную схему.

Лозоходство. Несмотря на давнюю историю, многие специалисты ставят под сомнение эффективность данного метода. И все-таки человек достаточно чувствительный способен отыскать источник влаги старинным способом.

Использование такой технологии осложняется наличием помех на участке. Расположенные рядом водоемы, лужи, особенности грунта, инженерные конструкции и другие препятствующие факторы снижают эффективность метода. В местности, где таких случайных водных объектов нет, результативность лозоходства возрастает до 75 %.

Исследование осуществляется следующим образом. Для поиска воды можно воспользоваться лозой или алюминиевой рамкой. В первом варианте необходимо срезать ветку с двумя ответвлениями, угол между которыми составляет приблизительно 145-155 градусов, и тщательно просушить. Во время поиска концы лозы берутся в обе руки так, чтобы ответвления оказались расположены по центру и смотрели вверх. При прохождении над водоносом лоза повернется.

Другой метод осуществляется с помощью алюминиевой рамки. Два отрезка проволоки длиной около 40 см загибаются под прямым углом, при этом отогнутый край составляет примерно 12-16 см. Металлические отрезки вставляются в трубочки по типу тростника таким образом, чтобы они могли легко поворачиваться.

Нужно взять по одной трубочке в каждую руку и, направляя загнутые края в противоположные стороны, исследовать участок. В случае прохождения над подземным источником воды алюминиевые рамки должны повернуться внутрь. Место, где это произошло, надо отметить. Для проверки необходимо еще раз повторить движение, но уже перпендикулярно первому направлению. И если явление повторится на том же самом месте, нужная точка для расположения колодца найдена.

Современные методы измерения глубины воды на участке

Наиболее точную информацию о глубине водоносного слоя можно получить, обратившись в фирму, занимающуюся инженерно-геологическими изысканиями. С помощью необходимого оборудования специалисты проведут геодезические работы и составят схему залегания грунтовых вод на участке.

Чтобы установить точное место для бурения скважины, стоит прибегнуть к методу гидрогеологической съемки. Этот способ позволяет:

найти водоносный горизонт;

оценить запас грунтовых вод.

На основании проведенного исследования можно сделать вывод о пригодности указанного места для бурения.

Для определения УГВ некоторые фирмы до сих пор предлагают услуги по эхолокации местности. Однако инструмент может найти пустоты в горной породе, которые не гарантируют наличия подземных вод. Нужно помнить, что специальных приборов для установления УГВ нет, поэтому не стоит доверять продавцам из Интернета, которые уверяют в обратном. Принцип их работы похож на метод лозоходства, и никаких исследований с их помощью провести нельзя.

Другой современный метод определения глубины залегания вод с использованием узкопрофильного оборудования и инструментов получил название «нивелирование высот». Такая технология может выполняться несколькими способами.

Вебинар «Как выбрать септик для загородного дома» от компании Новое Место

Барометрический способ. Основным инструментом является барометр, с помощью которого измеряется атмосферное давление на участке. При таком исследовании замеры делаются у поверхности крупного водоема и там, где планируют набирать воду. После получения данных рассчитывают коэффициент, который и составляет глубину залегания. Шаг по шкале барометра в 1 мм на местности составляет перепад 30 метров.

Геометрический способ. В работе применяется нивелир и мерные рейки. Исследование проводится путем визирования горизонтальным лучом.

Гидростатический способ. Основан на выравнивании уровня жидкости в сообщающихся сосудах. Для исследования понадобится гидроуровень.

Есть и другие профессиональные методы гидрогеологической разведки:

бурение разведочных скважин;

электрическое зондирование;

сейсмическая разведка.

Описанные способы показали свою высокую эффективность, однако такие работы довольно дорого обходятся владельцам участков.

По мнению специалистов, метод бурения позволяет получить наиболее достоверную информацию даже при использовании обыкновенного садового бура. Однако определить с его помощью место для скважины не получится из-за небольшой глубины бурения. Такой способ хорош только при строительных работах.

Как самостоятельно узнать глубину воды на участке при помощи бура? Необходимо сделать несколько скважин глубиной около трех метров. В силу неравномерного залегания грунтовой воды такие работы проводятся в разных местах участка. После бурения, нужно понаблюдать за скважиной несколько дней.

Если к этому времени вода не просочилась – это свидетельствует о большой глубине залегания грунтовых вод, а значит, на этом участке можно возводить обычный фундамент и строить подвалы. В обратном случае придется проводить работы по понижению УГВ.

Высокий уровень залегания вод, так же как и их малое количество, может сильно осложнять жизнь собственников земли. Поэтому так важно определить УГВ на своем участке. Для этого существуют специальные методы, способные с разной степенью достоверности установить уровень ее залегания.

Эта статья была вам полезна?
Поделитесь ей с друзьями:

грунтовые воды

Мне всегда было интересно, каким образом вода может находится под землёй, откуда она там берётся? Как формируются подземные реки, водоносные слои? И как так можно воткнуть гидрофор практически в любом месте земли и оттуда выкачать неограниченные кубометры воды?! Но этот интерес — как и желание быть космонавтом — никогда не провоцировал меня на действие, поиск ответов или чтение спецлитературы. И вот, спустя много лет начало строительства заставило меня, наконец, разобраться с этим вопросом! Я почувствовал не только праздный интерес, но и практическую необходимость удовлетворить своё любопытство. Теперь вот, делюсь с вами!

Теория

Для начала необходимо выяснить, что такое «подземные воды» в принципе. Подземные воды, судя из названия — это воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

Перед тем, как перейти непосредственно к теме «Грунтовые воды», хочется написать пару слов об остальных видах.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое.

Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением.

Артезианские воды — напорные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Обычно эти воды залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

Минеральные воды — это воды, содержащие в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Это сложные растворы, в которых вещества содержатся в виде ионов, недиссоциированных молекул, газов, коллоидных частиц.

Теперь по теме.

Грунтовая вода — это вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность. Обычно над ней нет сплошной кровли из водонепроницаемых пород. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Грунтовые воды образуются за счёт насыщения атмосферными осадками, водами рек и озёр, притоком поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания,

испарения, температуры, и даже хозяй-

ственная деятельность человека (строи-

тельство гидротехнических и гидро-

мелиоративных сооружений, откачка

воды и нефти из недр, добыча полезных

ископаемых, удобрение сельскохозяйст-

венных земель, промстоки и др.).

Главная характерная особенность

грунтовых вод, отличающая их от более

глубоких артезианских вод — отсутствие

напора.

В грунтовых водах есть ещё

подвид, так называемая «верховодка» —

сезонное скопление вод в верхнем

водонасыщенном слое грунта над водо-

упорными глинистыми или суглинис-

тыми породами.

Вода и стройка

Грунтовые воды относительно легкодоступны, их очень часто используют как непосредственно в строительстве, так и в дальнейшем в водоснабжении дома. Роют под них колодцы, бурят скважины. Но есть у грунтовых вод и значительные негативные свойства, которые могут испортить вам настроение, если не подготовиться.

Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, и если рассматривать эти воды в качестве питьевых ресурсов — то нужно отметить, что именно эти воды подвержены многочисленным техногенным заражениям. Источником заражений могут являться возможные свалки, протечки канализационных систем, животноводческие фермы и загоны для скота и даже неудачно расположенная выгребная яма соседа. Если рядом сельхозполя, то пестициды и удобрения так или иначе попадут в грунтовые воды. Случаи аварийных разливов нефтепродуктов, думаю, даже упоминать не стоит…

Грунтовая вода зимой является первопричиной морозного пучения. Есть множество очевидных разрушительных проблем из-за наличия высокого уровня грунтовой воды (выталкивание из земли Архимедовыми силами герметичных ёмкостей (кессоны, подвалы), а если не вытолкнет, то нагрузит стенки значительными гидростатическими силами, размывание стенок котлованов и уменьшение несущей способности грунтов, затопление подвалов и т.д.). Кроме того грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы на молекулярном уровне. При возведении сооружений грунтовые воды исследуют на агрессивность. Различают следующие типы агрессивности:

Общекислотная. Водородный показатель воды меньше 6. Повышается растворимость карбоната кальция. В зависимости от марки цемента и значений pH агрессивность воды различна: при pH < 4 наибольшая, при pH > 6,5 — наименьшая.
Выщелачивающая. Вода содержит более 0,4—1,5 мг экв. гидрокарбоната. Проявляется в растворении карбоната кальция и выносе из бетона гидроксида кальция. Степень агрессивности воды определяется растворимостью карбоната кальция. Вынос гидроксида кальция увеличивается в присутствии хлорида магния, который вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя хорошо растворимый хлорид кальция.
Магнезиальная. Вода содержит более 750 мг/л магния двухвалентного. Предел допустимой концентрации ионов магния зависит от марки цемента, условий, конструкции сооружения, содержания сульфатных ионов и изменяется в широких пределах: от 1,0 до 2,5 %.
Сульфатная. Вода содержит свыше 250 мг/л сульфатных ионов. Присутствующие в воде в больших концентрациях сульфатные ионы, проникая в бетон, при кристаллизации образуют кристаллогидрат сульфата кальция, являющийся причиной вспучивания и разрушения бетона.
Углекислотная. Вода содержит свыше 3—4 мг/л углекислоты. Растворение карбоната кальция под воздействием растворённого диоксида углерода с образованием легкорастворимого гидрокарбоната кальция провоцирует процесс разрушения бетона.

Высокий уровень грунтовых вод — весьма нежелательное явление! Оно ограничивает возможности застройщиков в выборе типа фундамента, в принятии решения о наличии подвала или цокольного этажа, в назначении сроков начала строительства. Сооружение погреба и канализационного септика так же связаны с уровнем грунтовых вод. Высокий уровень грунтовых вод помешает вам и в обустройстве участка, его озеленении. И если у вас нет нормальной асфальтированной дороги к дому — то даже в этом вопросе грунтовая вода, а в частности верховодка, наверняка даст о себе знать дорожной распутицей.

Возможно ли повлиять на уровень грунтовых вод?

Если грунт песчаный, то проблем с верховодкой возникнуть не должно — вся вода уходит глубоко под землю. Однако, если у вас дом на низком берегу реки или озера, то песчаный грунт не поможет — вам придётся считаться с законом сообщающихся сосудов, который создаст под домом такой же уровень воды, как и в водоёме. В этом случае с грунтовыми водами лучше не начинать борьбу, победа будет не на вашей стороне.

Если же у вас не песчаный грунт и вы находитесь в некотором отдалении от водоёмов, и при этом у вас высокий уровень грунтовых вод, что тогда? Дренаж! Только дренаж может повлиять на уровень грунтовых вод на локальном участке. И то, если эта вода — верховодка. Т.е. если есть возможность отвести воду самотёком или насосом куда-то ещё ниже, чем находится ваш участок (мелиорационный канал, кювета вдоль дороги, дренажная канава, проходящая вдоль границ участков, овраг). Если же ваш участок находится в низине и мелиорационный канал местные власти копать не собираются — то возможно два варианта. Первый — выяснить глубину залегания грунтовых вод (не верховодки). В некоторых случаях, при удачной геологии, под водоупорным слоем может оказаться водонесущий слой, в который и можно отводить верховодку. Для этой цели бурят несколько скважин на расстоянии 15-20м диаметром 25-30см до этого водоносного слоя и засыпают их щебнем. Правда, есть вероятность, что водоносный слой находится под некоторым давлением и из скважины ударит ключ, в результате воды на участке только прибавится… Тогда скважину нужно плотно забить жирной глиной и забыть про такой способ. Второй вариант — просто насыпать кубометры земли, пока участок не поднимется на достаточно безопасный уровень от грунтовых вод.

И всё же, в большинстве случаев, есть возможность обойтись просто дренажём! Дренаж — отдельная широкая тема, которой обязательно будет посвящена статья.

Как узнать уровень грунтовых вод?

Уровень грунтовых вод определяется весной, когда он наиболее высокий, когда таяние зимнего снега происходит очень интенсивно. Высокий уровень этих вод может быть и осенью в следствие затяжных дождей. Уровень определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах или в скважинах. Можно пробурить несколько скважин диаметром 20-30см на участке и пронаблюдать этот уровень непосредственно в месте предполагаемой застройки. Вот, к примеру, несколько фото, сделанных на месте стротиельства: 1 и 2 фото — март, уровень грунтовых вод 30см; 3 фото — май, глубина скважины 1,8м, до воды не дошли; 4 фото — сентябрь, глубина скважины 2,5м, на дне появилась вода.

Грунтовые воды — Фонд безопасной питьевой воды

Свалки могут загрязнять грунтовые воды при выщелачивании вниз вредных химических веществ. Свалки должны иметь защитные нижние слои для предотвращения выщелачивания, но есть некоторые свалки, которые не имеют этого защитного слоя, либо он старый и потрескавшийся, и это позволяет химическим веществам просачиваться через них.

По оценкам, в Соединенных Штатах насчитывается более десяти миллионов подземных резервуаров для хранения жидкостей, таких как бензин, нефть и химикаты.В 1950-х и 1960-х годах в Канаде было установлено большое количество подземных стальных резервуаров для хранения. Без надлежащей защиты до половины стальных резервуаров к 15 годам подвергнутся коррозии и появятся трещины.

Неправильно спроектированные, расположенные или сконструированные септические системы могут допускать попадание вредных бактерий, вирусов и химикатов в источники воды. Для получения дополнительной информации о септических системах см. Информационный бюллетень «Очистка сточных вод». В Соединенных Штатах известно более 20 000 заброшенных и неконтролируемых свалок с опасными отходами.Опасные отходы могут загрязнять воду химическими веществами, на наличие которых во многих городах и муниципалитетах не проводятся регулярные проверки. Случайные разливы также могут загрязнить запасы грунтовых вод. Группа химикатов, называемых плотными жидкостями в неводной фазе (DNAPL), используется в химической чистке, консервации древесины, асфальтовых операциях, производстве и ремонте транспортных средств, а также может выбрасываться при авариях. Разливы DNAPL труднее очистить, чем разливы нефти, потому что DNAPL тяжелее воды и быстро опускается на дно.За исключением крупных городов, вода не проверяется на наличие DNAPL.

Но я думал, что почва может удалить загрязнители из воды, прежде чем она достигнет водоносного горизонта?

Во многих случаях почва может удалять бактерии, вирусы и химические вещества из воды, которая просачивается вниз. В конце концов, это один из способов, которым природа очищает воду. Но не все почвы удаляют загрязняющие вещества так же эффективно, как другие, а бытовые и промышленные отходы также могут превышать способность почвы удалять химические вещества и загрязняющие вещества.Некоторые почвы позволяют воде быстро просачиваться в водоносный горизонт. Обычно это означает, что будет удалено меньше загрязняющих веществ. Кроме того, когда загрязняющие вещества происходят из подземного источника, такого как резервуар для хранения или септическая система, они могут находиться очень близко к грунтовым водам, и почва не успевает удалить все вредные вещества. Качество грунтовых вод зависит от температуры, давления (которое зависит от глубины грунтовых вод), типа породы и почвы и времени пребывания воды.

Подземные воды движутся очень медленно, обычно от нескольких миллиметров до нескольких метров каждый день. Это означает, что загрязнение имеет тенденцию концентрироваться и локализоваться рядом с источником загрязнения. Однако загрязнение может распространяться внутри водоносного горизонта или на близлежащие озера и ручьи. Часто загрязнение грунтовых вод не замечается до тех пор, пока вода уже не загрязнена и не требуется дорогостоящий процесс восстановления. Избавиться от загрязнения грунтовых вод чрезвычайно дорого и сложно, и могут пройти десятилетия, прежде чем вода снова станет пригодной для использования.В Вилле Мерсье, Квебек, сброс промышленных отходов в лагуны старого гравийного карьера происходил в течение многих лет. В конечном итоге это сделало грунтовые воды непригодными для использования, и воду пришлось откачивать за десять километров, чтобы снабжать водой тысячи людей. Для получения информации об очистке после загрязнения источников воды, включая грунтовые воды, см. Информационный бюллетень «Очистка после загрязнения».

Для получения дополнительной информации о водоносных горизонтах, в том числе о том, как они могут быть загрязнены, см. «Что такое водоносный горизонт в любом случае?» план урока в программе Operation Water Flow.

У Фонда безопасной питьевой воды есть образовательные программы, которые могут дополнить информацию, содержащуюся в этом информационном бюллетене. Операция «Капля воды» рассматривает химические загрязнители, обнаруженные в воде; он предназначен для научного класса. Операция Water Flow учитывает, как используется вода, откуда она берется и сколько это стоит; в нем есть уроки, предназначенные для классов обществознания, математики, биологии, химии и естественных наук. Операция «Дух воды» представляет взгляд коренных народов на воду и окружающие ее проблемы; он предназначен для занятий по естественным наукам или обществознанию.Операция Water Health рассматривает общие проблемы со здоровьем, связанные с питьевой водой в Канаде и во всем мире, и предназначена для сотрудничества в области здравоохранения, науки и социальных исследований. Операция «Загрязнение воды» фокусируется на том, как происходит загрязнение воды и как она очищается, и была разработана для сотрудничества в области науки и социальных исследований. Чтобы получить дополнительную информацию об этих и других образовательных мероприятиях, а также дополнительные информационные бюллетени, посетите веб-сайт Фонда безопасной питьевой воды www.safewater.org.

Знаете ли вы, что в любой момент времени в Канаде действует более 1000 консультативных центров по питьевой воде? Пожалуйста, помогите нам продолжать работать над тем, чтобы безопасная питьевая вода стала реальностью для всех канадцев! Пожалуйста, внесите 5 долларов или пожертвуйте 20 долларов или более и получите официальную квитанцию о пожертвовании для целей налогообложения доходов.

Измерение глубины грунтовых вод в ирригационных колодцах

Опубликовано в ноябре 2017 г. | Id: BAE-1538

К
Р.Скотт Фрейзер, Салех Тагвэян, Дивья Ханда

Введение

Подземные воды — один из самых ценных природных ресурсов и главный источник
воды во многих частях мира. Девяносто восемь процентов доступных на Земле
пресная вода — это грунтовые воды. В США грунтовые воды — ключевой источник питьевой воды.
и орошение.Почти половина всего населения и 90 процентов сельского населения
источник питьевой воды зависит от грунтовых вод. Однако сельскохозяйственные
ирригация является крупнейшим пользователем, потребляя более 50 миллиардов галлонов грунтовых вод.
в день.

Бассейн подземных вод определяется как подземный запас воды, который может потреблять
форма единого водоносного горизонта или группы связанных водоносных горизонтов.В Оклахоме подземные воды
встречается в 21 крупном бассейне и 150 небольших бассейнах (Nelson et al., 2003). Оклахома
водоносные горизонты содержат примерно 386 миллионов акро-футов грунтовых вод. Счета подземных вод
для 73 процентов от общего использования оросительной воды в Оклахоме (OWRB, 2017). Западный
Подземные воды Оклахомы находятся в нескольких формациях, в том числе в Arbuckle Group,
Сланец Дог Крик и гипс Блейна, Песчаник Раш Спринг, Песчаник Элк-Сити и Огаллала
Формация, а также в отложениях аллювия и террас (Nelson et al., 2003). Для
дополнительную информацию о физических свойствах подземных вод и законах штата см.
Информационный бюллетень по расширению кооперативного сообщества Оклахомы WREC-104: Знакомство с грунтовыми водами
Гидрология и менеджмент (Fox et al., 2016).

Общая информация о подземных водах может быть получена на различных национальных и государственных уровнях.
источники.Некоторые из источников указаны в Таблице 1. Необходимо указать конкретные данные о местонахождении.
быть измеренным, однако.

С годами чрезмерная откачка грунтовых вод привела к снижению уровня грунтовых вод.
уровни во многих местах. Например, уровень воды в водоносном горизонте Огаллала, который
является основным источником поливной воды на северо-западе и в районе Панхандл, имеет
снизился в среднем на 19 футов с 2001 по 2017 год.Аналогично уровень воды
в районе Раш-Спрингс упала на 10 футов в течение 2001-2017 гг. (Khand et al., 2017).
Большая часть этого общего сокращения произошла во время засухи 2011-2015 годов. Некоторые
в отдельных областях в Оклахоме испытали падение с высоты более 130 футов.
за последние 60 лет мониторинга (McGuire, 2014 и Taghvaeian et al., 2016).

Следовательно, мощность скважин снизилась, и водопользователям приходится бурить более глубокие скважины.
извлекать достаточно грунтовых вод для удовлетворения своих потребностей.Для бурения более глубокой скважины требуется
дополнительные затраты как по стоимости, так и по энергии. Дополнительно движущиеся насосы
глубже в землю увеличивается общий динамический напор (TDH) на насосе. Это влияет
эффективность откачки, производительность системы и потребление энергии. Мониторинг уровня грунтовых вод
помогает водопользователям и инженерам лучше понять состояние грунтовых вод
площадь. Мониторинг особенно полезен для сельскохозяйственных производителей, так как измеряется вода.
уровень является индикатором тенденций изменения уровня воды во времени и наличия грунтовых вод.
в ближайшем будущем.

Измерение глубины до грунтовых вод

Существует два типа измеряемых уровней грунтовых вод: статический уровень воды и насосный.
или просадка уровня воды. Статический уровень воды определяется как уровень воды (от
поверхность земли к воде в колодце) в нормальных, ненарушенных условиях без откачки.Уровень откачиваемой воды относится к уровню воды во время откачки скважины.
На Рисунке 1 показаны статические и откачивающие уровни воды. Обычно статические уровни воды
измеряются до или после сезона полива, весной и осенью. Перекачивание воды
уровни можно измерить в середине лета, когда скважины находятся в эксплуатации.

Уровень подземных вод довольно просто измерить, и его можно контролировать в нескольких
способов.Металлическая лента, прибор для зондирования скважин и датчик давления.
представляют собой три распространенных типа устройств, используемых для измерения уровня грунтовых вод. Из этих,
Электрохолодильник — самый практичный, простой в использовании и самый
эффективный метод измерения уровня воды. Сельскохозяйственные колодцы обычно меньше
400 футов глубиной в западной Оклахоме и легко находятся в пределах досягаемости электрического зондирующего устройства.
диапазон (при условии, что используется 500-футовая проводящая линия).

Рисунок 1 . Статические и перекачивающие уровни воды.

Описание системы

Электрокамерный зонд представляет собой простой компактный прибор для измерения воды.
уровни. Датчик состоит из многожильного водяного зонда из нержавеющей стали малого диаметра.
прикреплен на конце к узкому тросу, закрепленному на катушке.Большинство коммерческих брендов производят
две индикации при достижении уровня воды — звуковой сигнал и видимый свет.

Датчик на конце кабеля зависит от электропроводности воды до
указать контакт с уровнем воды. Когда датчик касается воды, включается зуммер.
звучит барабан и загорается индикатор.Чувствительность как зуммера
и свет можно отрегулировать, чтобы он не давал ложных показаний из-за конденсации на
стенки трубы (см. рисунок 4). На кабеле нанесены отметки глубины в футах и дюймах.
Кабель бывает разной длины от 100 до 1000 футов с разделениями.
размером всего 1/100 фута или 1 миллиметр. Рисунок 4 демонстрирует основы
измерение глубины до грунтовых вод с помощью прибора для зондирования скважин.

Обычно кабель датчика вставляется путем удаления специального отверстия для доступа или крышки.
предусмотрен в устье насоса (рисунок 2). Иногда трубка доступа, такая как ПВХ
предусмотрена труба (рисунок 3). Если отверстие для доступа недоступно, придется
быть просверленным и заглушенным. Эту модификацию основания насоса лучше всего выполнить кем-нибудь
разбирается в ирригационных системах.

Для проведения измерения кабель осторожно вводят в отверстие доступа. Как более
кабель вводится в отверстие, он становится тяжелым из-за длины кабеля. Насос
может работать во время измерения, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы сохранить датчик и
провод рядом с одной стороной корпуса и избегайте контакта с турбинами или чашами.

Рис. 2. Основание насоса с расположением отверстия для доступа.

Рисунок 3. Кабель, идущий в трубку доступа к скважине.

Рис. 4. Измерение глубины до грунтовых вод с помощью устройства для зондирования скважин.

Полезные советы по эксплуатации системы

Перед каждым использованием проверяйте аккумулятор и датчик в чашке с колодезной или водопроводной водой. Делать
не тестируйте с дистиллированной или бутилированной «родниковой» водой.
При перематывании кабеля удалите воду, масло и грязь как с кабеля, так и с
датчик.
Всегда храните измеритель уровня воды с переключателем «Вкл. / Чувствительность» в положение «ВЫКЛ.».
Если водомер не будет использоваться в течение трех месяцев или более,
перед хранением извлеките аккумулятор.
Если нефтяной слой плавает над уровнем воды (Рисунок 2), воспользуйтесь зондом.
чехлы или ткань.Крышки зонда пропускают воду, но не масло.
В редких случаях в грунтовых водах будет мало растворенных солей, и зонд будет
плохо работают. В таких случаях на наконечник зонда можно нанести соль для повышения чувствительности.
к воде.
Иногда кабель и зонд зависают за что-то внутри обсадной трубы, что
вызовет резкое уменьшение веса кабеля (леска станет легче).Если это
произошло, потяните трос назад на короткое расстояние и снова начните опускание. если ты
почувствуете сильную вибрацию лески, сразу поднимите ее и осторожно опустите
опять таки.
Если зонд и кабель застряли в обсадной колонне и не выходят обратно, это
Лучше отказаться от кабеля и / или щупа.Надежно закрепите кабель на
поверхность и заглушите отверстие доступа. Кабель со временем может высвободиться. Не вырезать
линии и дайте зонду и кабелю упасть в турбины насоса.

Глубина подземных вод в Оклахоме

На сегодняшний день команда биосистем и агротехники провела энергоаудит.
на 26 ирригационных насосных станциях в центральном, северо-западном и Панхандлском регионах Оклахомы.Основным входом, необходимым для оценки эффективности энергопотребления, является насосная
глубина, которая представляет собой глубину до грунтовых вод после того, как оросительный насос работал
в течение длительного времени. На рисунке 5 показаны глубины откачки, измеренные на тестируемых участках.
(каждая полоса — это тестовая площадка) с помощью устройства, описанного в предыдущих разделах. Цифры
ранжируются от наименьшего (самый мелкий уровень грунтовых вод) до наибольшего (самый глубокий уровень воды).

Как показано на этом графике, глубина до грунтовых вод колеблется от 33 до 379.
ноги. Большинство проверенных участков добывали воду из источника Раш.
или водоносные горизонты Огаллала. Средняя глубина грунтовых вод составила 104 фута для отбора скважин.
Источник Раш и 273 фута для водоносных горизонтов Огаллала.

Рис. 5. Глубина до грунтовых вод (глубина откачки), измеренная на 26 испытанных ирригационных участках.

Благодарность

Этот материал основан на работе при поддержке Службы охраны природных ресурсов,
Министерство сельского хозяйства США, номер 69-3A75-16-013.Финансирование было
также предоставлено Отделением сельскохозяйственных наук Университета штата Оклахома и
Природные ресурсы и Центр водных ресурсов Оклахомы (Геологическая служба США 104 (b)
грантовая программа).

Список литературы

Нельсон, Дж. Р., Бёрд, Дж.С. (2003). Подземные воды: ресурс будущего. Разделение
сельскохозяйственных наук и природных ресурсов, Государственный университет Оклахомы.

Совет по водным ресурсам Оклахомы (OWRB). (2017). Мониторинг и оценка подземных вод
Информационный бюллетень о программе. Доступно по адресу https://www.owrb.ok.gov/about/about_pdf/Fact-GMAP.pdf, июнь 2017 г.

Ханд, К., Тагваян, С., Аджаз, А. (2017). Засуха и ее влияние на сельское хозяйство
Водные ресурсы в Оклахоме, Государственный университет Оклахомы. Кооперативное расширение Оклахомы
Сервисное издание BAE-1533.

Макгуайр, В. Л. (2014). Изменения уровня воды и изменение воды при хранении в
Водоносный горизонт High Plains, предварительная разработка до 2013 и 2011-13 годов (№ 2014-5218).Геологическая служба США
Опрос.

Тагвеян С., Фрейзер Р. С., Ливингстон Д. и Фокс Г. (2016) Водоносный горизонт Огаллала.
Публикация BAE-1531 Кооперативной службы распространения знаний Оклахомы.

Fox, G., Taghvaeian, S., Sanders, L. (2016) Введение в гидрологию подземных вод
и менеджмент.Публикация WREC-104 Службы распространения сельскохозяйственных знаний Оклахомы.

Р. Скотт Фрейзер
Доцент и специалист по распространению знаний
Энергетический менеджмент

Салех Тагваян
Доцент и специалист по распространению знаний, Водные ресурсы

Дивья Ханда
Ассистент-исследователь

Была ли эта информация полезной?

ДА НЕТ

Глобальные закономерности глубины залегания подземных вод

Относительно: Глобальные закономерности глубины залегания грунтовых вод, Наука, 339 (6122): 940-943, DOI: 10.1126 / наука.1229881

Учитывая постоянную загрузку и применение наших более ранних модельных оценок глобальных закономерностей глубины залегания грунтовых вод (1), здесь мы предоставляем читателям наши недавно пересмотренные оценки и предлагаем, чтобы будущие приложения использовали этот новый набор данных, который существенно отличается от более ранних оценок.

Пополнение запасов подземных вод в предыдущей модели (1) основывалось на среднемноголетнем пополнении запасов подземных вод (2), рассчитанном на основе вертикального водного баланса почвы на высоте 2 м: осадки минус эвапотранспирация (P-ET).Он не учитывал (а) боковую конвергенцию между ячейками сетки, (б) поглощение корнями растений почвенной воды на глубине менее 2 м или грунтовых вод, и (в) сезонную динамику. Последствий несколько, но все они привели к завышенной смещенной оценке уровня грунтовых вод (слишком мелкой). Во-первых, без бокового потока от более влажных возвышенностей к более засушливым низинам в модели подпитки (2) ЕТ не может превышать местного P, что неверно в зонах разгрузки подземных вод в засушливом климате; это уменьшило потерю грунтовых вод для ET или завышенное восполнение запасов грунтовых вод, что привело к смещенному высокому уровню грунтовых вод в засушливых бассейнах.Во-вторых, поглощение растительностью ниже 2 м почвы и поглощение грунтовых вод в результате капиллярного подъема не учитываются, что еще больше снижает потерю грунтовых вод, переоценку подпитки и приводит к смещенному высокому уровню грунтовых вод. В-третьих, с использованием долгосрочного среднегодового пополнения, наша предыдущая модель не отражает сезонную динамику, усредняя сильную ЭТ в засушливый сезон из грунтовых вод, недооценивая потребление грунтовых вод и приводя к смещенному высокому уровню грунтовых вод. В-четвертых, мы внедрили реки, которые вписаны в топографию, обеспечивая базовый уровень дренажа грунтовых вод, который ниже поверхности земли (базовый уровень в нашей предыдущей модели) ячейки сетки, тем самым увеличивая расход грунтовых вод и еще больше понижая уровень грунтовых вод.

В недавнем исследовании обратного моделирования (3) мы полностью соединили вертикальный водный баланс почвы с пополнением и сбросом грунтовых вод, подъемом и падением уровня грунтовых вод и адаптивной глубиной поглощения корнями растений для удовлетворения потребности в ET, выведенной из спутниковых наблюдений индекса площади листьев, запуск модели с часовыми шагами по времени в течение десятилетия (2004-2014 гг.) на той же 30-дюймовой глобальной сетке. Эта модель сняла все ограничения нашего более раннего подхода, описанного выше, и позволяет динамическое взаимодействие между почвенными водами, поверхностными водами (ручьями и поймы), использование грунтовых и растительных вод.

Смоделированную месячную глубину зеркала грунтовых вод для каждого континента можно скачать по ссылке ниже:
http://thredds-gfnl.usc.es/thredds/catalog/GLOBALWTDFTP/catalog.html
, который содержит два подкаталога:
ежемесячных средних значений / (более 10 лет прогона модели)
годовых средних / (заменяет равновесный уровень грунтовых вод в предыдущем исследовании)
Все файлы организованы по континентам. Формат — NetCDF, который может быть прочитан ArcGIS версии 9 или новее.

Артикул:

1.Fan, Y., H. Li, G. Miguez-Macho (2013) Глобальные закономерности глубины залегания грунтовых вод, Science, 339 (6122): 940-943, DOI: 10.1126 / science.1229881

2. П. Дёлль, К. Фидлер (2008), Глобальное моделирование пополнения подземных вод. Hydrol. Earth Syst. Sci. 12, 863 (2008). DOI: 10.5194 / hess-12-863-2008

3. Fan, Y., G. Miguez-Macho, E.G. Джоббади, Р. Б. Джексон, К. Отеро-Казал (2017) Гидрологическое регулирование глубины укоренения растений, Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, Том 114, № 40, 10572–10577, DOI: 10.1073 / пнас.1712381114.

Мелкие подземные воды — Руководство по ливневым водам Миннесоты

Схема, показывающая, как рассчитывается глубина до воды. Обратите внимание, что временная насыпь, образовавшаяся в результате инфильтрации, не учитывается при определении глубины до воды. (Источник: CDM Smith)

Неглубокие грунтовые воды — это состояние, при котором сезонный высокий уровень грунтовых вод или насыщенная почва находится на расстоянии менее 3 футов от поверхности земли. Есть большая часть штата (более 50 процентов), где сезонный высокий уровень грунтовых вод расположен менее чем в 3 футах от поверхности.В этих областях может оказаться невозможным получить 3 фута разделения от дна инфильтрационной установки до сезонного высокого уровня грунтовых вод, ТРЕБУЕМЫХ в соответствии с Генеральным разрешением на строительство (CGP) NPDES. ЛМУ без инфильтрации, такие как облицованная фильтрация или отстаивание, следует рассматривать в районах с неглубокими грунтовыми водами.

Почему неглубокие грунтовые воды вызывают беспокойство?

Удаление некоторых загрязнителей (например, бактерий) может происходить в зоне вадозы под основанием BMP.Удаление загрязняющих веществ в зоне вадозы достигается за счет биологической активности, химического разложения, адсорбции загрязняющих веществ почвой и поглощения растениями. Неглубокие грунтовые воды уменьшают глубину ненасыщенной почвы, доступной для обработки, что приводит к повышению вероятности загрязнения грунтовых вод. Зона вадозы еще больше уменьшается, когда образуется насыпь грунтовых вод. Эти участки создают проблемы для управления ливневыми водами, однако с этими проблемами можно справиться. Общие рекомендации по расследованию и лечению представлены в следующих разделах.

Как исследовать неглубокие подземные воды

Рекомендуется провести исследования для всех предлагаемых сооружений ливневой канализации, расположенных на участках с предполагаемым неглубоким залегом грунтовых вод. Расследование должно быть двояким. Во-первых, для определения вероятности того, что уровень грунтовых вод неглубокий, следует использовать соответствующие инструменты скрининга, такие как исследования почвы, геологические атласы или записи скважин. Если имеется неглубокий слой грунтовых вод, необходимо провести геотехническое исследование.

Геотехнические исследования рекомендуются для всех предлагаемых сооружений ливневой канализации, расположенных на участках, где есть подозрения, что вертикальное разделение на 3 фута между основанием БМП и уровнем грунтовых вод может быть недостижимо. Это необходимо, чтобы показать, что требования CGP выполнены. Рекомендации по поиску неглубоких подземных вод кратко изложены ниже. Рекомендации по исследованию всех потенциальных физических ограничений для проникновения на сайт представлены в таблице по этой ссылке.Эти рекомендации не следует рассматривать как всеобъемлющие. Размер и сложность проекта будут определять масштабы любых геологоразведочных работ. Независимо от результатов первоначального обследования участка, необходимо провести буровые работы и испытания на инфильтрацию, чтобы проверить состояние почвы на участке.

Исследование недр

Исследование предназначено для определения характера и толщины подземных материалов, включая глубину до коренных пород и уровня грунтовых вод.Подземные данные о глубине залегания грунтовых вод могут быть получены путем бурения почвы или изучения существующих скважин на участке, если таковые имеются. Эти полевые данные должны быть дополнены методами геофизических исследований, которые квалифицированный специалист сочтет целесообразными, которые покажут расположение пластов подземных вод под поверхностью. Перечисленные ниже данные должны быть получены под непосредственным наблюдением квалифицированного геолога, инженер-геолога или почвоведа, имеющего опыт проведения таких исследований.Соответствующая информация о сайте должна включать следующее:

Известная глубина грунтовых вод или характеристики коренных пород (тип, геологические контакты, разломы, геологическая структура, конфигурация поверхности породы)
Характеристика грунта (тип, мощность, нанесенная на карту единицу)
Площади обнажения коренных пород

Местоположение грунтовых выработок

Буровые скважины следует располагать таким образом, чтобы обеспечить репрезентативную зону покрытия предлагаемых объектов БМП. Расположение отверстий должно быть:

в пределах каждого отдельного основного типа почвы, как показано на картах в почвенных исследованиях;
рядом с участками обнажения коренных пород и / или в районах с известными неглубокими грунтовыми водами, если таковые имеются;
рядом с краями и центром предлагаемой практики и разнесены на равном расстоянии друг от друга; и
рядом с любыми участками, идентифицированными как аномалии в результате существующих геофизических исследований.

Количество грунтовых скважин

Количество рекомендуемых отверстий описано ниже.

Траншеи для инфильтрации, биозадержание и фильтры — минимум 2 на практику. Обратите внимание, что для инфильтрационных BMP рекомендуется больше буровых отверстий площадью более 5000 квадратных футов. См. Здесь рекомендации по количеству отверстий для инфильтрационных BMP в зависимости от размера BMP.
Пруды / водно-болотные угодья — минимум 3 на тренировку или 3 на акр, в зависимости от того, что больше.
Дополнительные буровые скважины — по мере необходимости для определения поперечной протяженности ограничивающих горизонтов или конкретных условий площадки, если применимо.

Глубина проходки грунта

Буровые скважины должны быть расширены до минимальной глубины на 5 футов ниже минимального предлагаемого уклона в практике, если только не произойдет отказ шнека / обратной лопаты.

Обозначение материала

Весь материал, через который просверлено отверстие, должен быть идентифицирован следующим образом.

Предоставьте описания, регистрацию и отбор проб по всей глубине бурения.
Обратите внимание на любые пятна, запахи или другие признаки ухудшения качества окружающей среды.
Выполните лабораторный анализ минимум 2 образцов почвы, репрезентативных для вскрытого материала, включая потенциальные ограничивающие горизонты, с результатами, сопоставленными с описаниями полей.
Укажите характеристики почвы, включая, как минимум: цвет; минеральный состав; размер, форма и сортировка зерна; и насыщенность.
Запишите все признаки водонасыщенности, включая уровни залегания и уровня грунтовых вод, а также описания пятнистых или глеевых почв (липкие глинистые почвы, обычно встречающиеся в заболоченных почвах).
Измерьте уровень воды во всех скважинах во время завершения и еще раз через 24 часа после завершения. Отверстие должно оставаться полностью открытым на всю глубину этих измерений.
Оцените инженерные характеристики грунта, включая «N» или расчетную прочность на неограниченное сжатие, при проведении стандартного испытания на проникновение (SPT).

Оценка выводов

Должен быть предоставлен по крайней мере один (1) рисунок, показывающий поперечное сечение подповерхностного профиля почвы в рамках предлагаемой практики, показывающий ограничивающие слои, глубину до коренных пород и уровень грунтовых вод (если встречаются).Он должен охватывать центральную часть предлагаемой практики с использованием фактических или прогнозируемых скучных данных. Эскизная карта или формальный план строительства с указанием местоположения и размеров предлагаемой практики и линии поперечного сечения должны быть включены для справки или в качестве базовой карты для представления геологических данных.

Справка для проведения инженерно-геологических изысканий

Информация: Раздел, содержащий информацию о грунтовых скважинах, разрабатывается для Руководства и должен быть доступен в начале 2016 года.

Следующие ниже ссылки предоставляют полезную информацию для проведения инженерно-геологических изысканий.Обратите внимание, что некоторые из этих документов были написаны для исследований на загрязненных участках.

Каковы общие правила управления ливневыми водами для территорий с неглубокими грунтовыми водами?

НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ следующие исследования и варианты конструкции для инфильтрационных БМП, предлагаемых для размещения в районах с неглубокими грунтовыми водами:

Проведите тщательные инженерно-геологические изыскания с инженерно-геологическим анализом, аналогичным тем, которые рекомендованы для карстовых регионов.
Сделать вывод о невозможности строительства площадки для инфильтрационных BMP, где невозможно достичь минимального расстояния 3 фута между нижней частью BMP и грунтовыми водами.CGP запрещает проникновение BMP на расстояние менее 3 футов.
Рассмотрите ливневые водно-болотные угодья, для которых требуется меньшая глубина зарыбления, чем для ливневых водоемов. Недостаток ливневых водно-болотных угодий заключается в том, что небольшая глубина водно-болотных угодий часто оставляет следы, которые больше, чем пруды.
Рассмотрим пруд с ливневой водой, который перехватит уровень грунтовых вод. Этот подход требует тщательного изучения землепользования, чтобы оценить возможность возникновения очагов ливневых вод или других источников высококонцентрированного стока, которые будут вносить избыточные загрязнители в грунтовые воды.Если район является потенциальной горячей точкой ливневых вод и расстояние до уровня моря составляет менее 3 футов, или если район является подтвержденной горячей точкой ливневых вод, рекомендуется использовать лайнер уровня 1 для защиты от загрязнения грунтовых вод.

MPCA часто спрашивают, почему он позволяет построить отстойник (без облицовки), который может перекрывать уровень грунтовых вод, но требует как минимум 3 фута от дна любой построенной системы инфильтрации и от уровня грунтовых вод.Процессы лечения для этих двух практик очень разные и могут помочь объяснить требования. Пруд с ливневой водой обеспечивает удаление загрязняющих веществ за счет осаждения взвешенных твердых частиц. Если бассейн достаточно большой, содержит растительность и имеет длительное время содержания, может также проводиться дополнительная обработка за счет биологического поглощения и воздействия микробов. Практика инфильтрации удаляет загрязняющие вещества посредством фильтрации, которая происходит в ненасыщенном слое почвы минимум 3 фута под практикой наряду с биологической и микробной активностью, которая имеет место в слое в аэробных условиях.

Связанные страницы

Качество глубоких подземных вод на юго-западе США

Потребность в подземных водах растет во многих засушливых регионах, а использование нетрадиционных водных ресурсов, особенно во время экстремальных засух, становится все более распространенным явлением. Одним из нетрадиционных ресурсов являются глубокие подземные воды, которые мы определяем от ∼150 м до нескольких километров и более. Мы анализируем 41 081 точку данных из 17 бассейнов на юго-западе Соединенных Штатов (США), чтобы оценить распределение пресных и пригодных для использования глубинных подземных вод для потенциального потребления людьми и орошения.Мы считаем, что в Большом бассейне самый большой процент пресных и пригодных для использования глубоких подземных вод с концентрациями 88%, 96% и 98% от общего количества растворенных твердых веществ (TDS) менее 1000, 3000 и 10 000 частей на миллион соответственно. Семь из 17 юго-западных бассейнов указывают на наличие значительных объемов пригодных для использования глубинных подземных вод (<10 000 ppm TDS). Мы также обнаружили, что в Большом бассейне и Центральной долине Калифорнии 64% и 36%, соответственно, глубоких подземных вод с достаточно низкими токсичными (Na, Cl и B) концентрациями микроэлементов для использования в орошении без обработки, с более высокими процентными показателями. доступен для более устойчивых культур.Учитывая потенциально большие объемы глубоких пресных и пригодных для использования подземных вод на юго-западе США, важно охарактеризовать ресурс и защитить его для потенциального использования в предстоящие десятилетия и столетия.

Глубинные подземные водоносные горизонты могут стать все более ценным ресурсом в будущем, особенно в засушливых районах и во время засух. Однако даже в регионах с дефицитом воды, таких как Центральная долина Калифорнии [1, 2], исследования этого ресурса ограничены [3–5] и чаще являются второстепенным объектом работ по бурению нефтяных и газовых скважин или улавливанию углерода и хранилище [6].Недавно солоноватоводные подземные водоносные горизонты в Соединенных Штатах (США) были оценены в контексте потенциального использования с акцентом на верхние 1000 м [7]. Исследования объемов подземных вод в глобальном масштабе включали глубины до 2000 м [8], но не учитывали общие растворенные твердые вещества (TDS) и другие параметры качества воды. Геохимические исследования происхождения подземных вод [9–11] сосредотачиваются на взаимодействиях вода-порода и других геохимических процессах и редко рассматривают потенциал подземных вод для орошения и других целей [12].Следовательно, важно оценивать качество и количество глубинных подземных вод в более широком смысле и с точки зрения защиты и потенциального использования.

Определение глубоких грунтовых вод варьируется. Здесь мы определяем глубинные подземные воды как ниже 150 м (∼500 футов) с глубинами до 7000 м, хотя большинство обсуждаемых нами данных намного мельче, чем такие крайности. Зарегистрированные глубины скважин с подземными водами, в том числе для бытового, сельскохозяйственного и промышленного использования, в среднем на западе США составляют 72 м, при этом примерно 4% скважин имеют глубину более 200 м [13].Таким образом, большинство скважин с грунтовыми водами сегодня имеют меньшую глубину, чем наше определение 150 м, что также является пределом глубины, используемым в Национальной оценке солоноватых грунтовых вод Геологической службы США [7]. По оценкам, в 2013–2015 годах одна из 30 скважин с грунтовыми водами на западе США, пробуренная с 1950 по 2015 год, высохла [13]. Для борьбы с засухой и реагирования на растущие потребности в воде в настоящее время бурятся скважины с грунтовыми водами глубже, чем считалось ранее необходимым [14].

Распространенным предположением является то, что глубокие подземные воды имеют низкое качество и вряд ли будут служить водным ресурсом в настоящее время или в будущем.Соответственно, любые воздействия на глубокие водоносные горизонты часто игнорируются. Однако было обнаружено, что большие объемы пресных (<1000 ppm и <3000 ppm TDS) и пригодных для использования (<10 000 ppm TDS) глубоких подземных вод существуют в важном водоносном горизонте Центральной долине Калифорнии [4]. Кроме того, улучшаются варианты очистки [15–17], и солоноватая вода (и морская вода) обычно опресняется для потребления человеком и орошения [15, 18]. Следовательно, необходим анализ глубинных подземных вод по параметрам качества воды, включая и в дополнение к TDS.Для целей орошения Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) Организации Объединенных Наций излагает критерии и руководящие принципы поливной воды для элементов, токсичных для сельскохозяйственных культур, в первую очередь натрия (Na), хлорида (Cl), бора (B) и других микроэлементов, вызывающих озабоченность. [19]. Эти требования к качеству поливной воды зависят от многих факторов, включая метод полива (при котором поверхностное орошение менее жесткое, чем дождевание), типы культур, почвенные условия и осадки [20–23]. Следовательно, альтернативой установлению критериев, основанных на наиболее чувствительных культурах и засоленных почвах, является соответствие качества воды условиям сельскохозяйственных культур и почвы.

Исследования подземных вод в крупных региональных и глобальных масштабах часто страдают от нехватки данных [13]. Бурение скважин, особенно более глубоких, стоит дорого, и часто водохозяйственным организациям не хватает финансирования и мотивации для сбора необходимых данных. Глубокие геологические образования исследовались для других целей, таких как добыча нефти и газа, геотермальная энергия, улавливание и хранение углерода, а также удаление опасных отходов [24]. Следствием этого является набор баз данных с гидрогеологическими параметрами, такими как пористость и проницаемость, а также ограниченная информация о качестве воды (в первую очередь, соленость) для более глубоких глубин [25–27].В этой статье мы анализируем несколько источников данных о глубоких подземных водах, чтобы определить местонахождение, степень и качество ресурсов глубинных подземных вод.

Мы ориентируемся на бассейны юго-западных штатов США: Калифорния (Калифорния), Аризона (Аризона), Невада (Невада), Юта (Юта), Колорадо (Колорадо) и Нью-Мексико (Нью-Мексико), которые все чаще используют подземные воды для удовлетворяют их растущие потребности в воде [2, 28, 29]. Мы анализируем данные о глубинных подземных водах из 17 бассейнов, покрывающих ∼2 000 000 км ² (рисунок 1). Мы оцениваем распределение концентраций TDS по глубине для каждого бассейна для количественной оценки пресных и пригодных для использования ресурсов подземных вод.Для бассейнов с большим процентом (> 50%) пригодных для использования глубинных грунтовых вод мы оцениваем качество воды с точки зрения токсичных (Na, Cl и B) и микропримесей (алюминий (Al), мышьяк (As), бериллий (Be), кадмий). (Cd), кобальт (Co), хром (Cr), медь (Cu), фторид (F), железо (Fe), литий (Li), марганец (Mn), молибден (Mo), никель (Ni), свинец Пределы концентрации элементов (Pb), селена (Se), ванадия (V) и цинка (Zn)) для орошения.

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Места с данными о глубине в базе данных производственных вод (PWD) Геологической службы США (USGS) в выбранных юго-западных (SW) штатах, Калифорнии (CA), Аризоне (AZ), Неваде (NV), Юте (UT), Колорадо ( Колорадо) и Нью-Мексико (Нью-Мексико). Символы обозначают местоположения и бассейны, указанные для точки данных в базе данных и используемые в этой статье. Красный контур указывает на аллювиальную границу Центральной долины, как определено Геологической службой США. Фиолетовая линия указывает на гидрографическую протяженность Большого бассейна, определенную Министерством внутренних дел США.Обратите внимание, что эти границы (красные и фиолетовые линии) не используются при анализе данных. Подробности обработки данных представлены в СМ.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

2.1. Базы данных

Мы анализируем 41 081 точку данных о глубоких подземных водах для 17 бассейнов, используя базу данных о продуктивных водах (PWD) Геологической службы США (USGS) [30], Национальную оценку солоноватых подземных вод (BGA) USGS (база данных по основным ионам) [7], Портал качества воды (WQP) [31] и Департамент нефти, газа и геотермальных ресурсов Калифорнии (DOGGR) [25–27].Для 14 бассейнов мы используем только USGS PWD. Для двух бассейнов (Лос-Анджелес и Вентура) мы объединяем таблицы данных USGS PWD и California DOGGR. Точки данных относятся к бассейну, указанному в источнике данных, хотя границы бассейнов могут отличаться в зависимости от источника данных (рисунок 1 и раздел 1.3.3 в дополнительном материале (SM) доступны в Интернете по адресу stacks.iop.org/ ERL / 14/034004 / mmedia). Для Центральной долины данные из всех четырех источников собираются и сравниваются на основе значений TDS (рисунок 2).Для анализа выбраны все бассейны Калифорнии с данными, а также бассейны с более чем 10 точками данных в Неваде, Юте, Аризоне, Нью-Мексико и Колорадо в USGS PWD. Данные по всем 17 бассейнам содержат данные по 12 или более уникальным местоположениям скважин, как это определено номерами скважин Американского института нефти. Дополнительные подробности о подходе к обработке данных описаны в SM.

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Подборка значений TDS по источникам для Центральной долины Калифорнии.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

Источники данных на основе нефти и газа (USGS PWD и CA DOGGR) предоставляют информацию о глубинах, не охваченных источниками данных на основе подземных вод (USGS BGA и WQP), и, по-видимому, отличаются от источников данных на основе подземных вод (рисунок 2). Сосредоточившись только на верхних 1000 м данных Центральной долины, где наблюдается значительное перекрытие глубин между источниками данных, среднее значение TDS для USGS BGA (1380 мг / л ^-1) на порядок меньше среднего значения. Значение TDS двух наборов данных на основе нефти и газа, USGS PWD (18 177 мг л ^-1) и таблиц данных CA DOGGR (12 965 мг л ^-1), вместе ( P = 1 .6 × 10 ⁻¹⁹⁷; t-тест). Напротив, сравнение таблиц данных PWD и DOGGR показывает, что они статистически неразличимы в своих популяциях значений TDS ( P = 0,11; t-критерий). Следовательно, выводы о качестве подземных вод, основанные исключительно на источниках нефти и газа, вероятно, будут недооценивать количество более качественных подземных вод, тогда как выводы, основанные исключительно на источниках на основе подземных вод, вероятно, будут переоценивать такое качество (см. Рисунок S4 SI).Поскольку мы в основном используем PWD, источник данных на основе нефти и газа, оцененные здесь объемы глубинных подземных вод могут быть заниженными.

2.2. Количественный анализ пресных и пригодных для использования глубинных подземных вод

Мы определяем процентные доли данных о глубинных подземных водах, указывающих на самую свежую (<1000 ppm TDS), пресную (<3000 ppm TDS) и пригодную для использования (<10 000 ppm TDS) воду для каждого из 17 бассейнов. Предел TDS 1000 ppm, выбранный для определения «самой свежей» воды, является общепринятым определением для пресной воды [7, 32].Предел TDS 3000 ppm - это еще одно определение пресных подземных вод (например, Калифорния [33]), которое также используется для описания пресной или «питьевой» воды с целью контроля за удалением отходов Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) [7]. Этот предел TDS 3000 ppm также имеет несколько практических применений, включая использование грунтовых вод с TDS до 3000 ppm в некоторых сельских бытовых колодцах и требование <3000 ppm TDS для многих очистных сооружений [7]. В некоторых регионах (например, в провинциях Альберта, Саскачеван и Британская Колумбия в Канаде) пресная или пригодная для использования вода определяется пределом TDS в 4000 ppm, который не оценивается в этой статье.Предел TDS в 10 000 ppm используется потому, что он соответствует определению USEPA для «подземных источников питьевой воды» [34] и часто используется для определения пригодной для использования воды многочисленными правительственными учреждениями (например, Министерством внутренних дел США). Этот предел TDS в 10 000 ppm также обычно используется для дифференциации воды с умеренной и высокой степенью солености [7]. Мы также оцениваем качество глубинных подземных вод бассейнов по отношению к морской воде (<35 000 ppm TDS).

2.3. Интервалы глубин

Интервалы глубин <150 м, 150–305 м, 305–1000 м, 1000–2000 м и> 2000 м выбраны на основе нашего определения глубоких грунтовых вод, чтобы облегчить сравнение с предыдущими исследованиями и учесть уменьшение точек данных с глубиной.Как описано выше, большинство скважин с грунтовыми водами сегодня пробурены в пределах верхних 150 м [13], которые мы считаем «неглубокими» грунтовыми водами. Следующий интервал глубин, 150–305 м, выбран, потому что 305 м ≈ 1000 футов, это граница, которая использовалась для оценки объемов подземных вод и изучения важных водоносных горизонтов, таких как Центральная долина [35]. Предел интервала глубины 1000 м выбран, поскольку он представляет собой границу данных, использованную в предыдущих исследованиях [4, 7]. Остальные интервалы глубин, 1000–2000 м и> 2000 м, выбираются в первую очередь на основе плотности данных (которая уменьшается с глубиной) и предыдущих исследований [4, 8, 36].

2.4. Параметры качества воды для оросительного водоснабжения

В дополнение к концентрациям TDS, мы оцениваем данные о глубинных подземных водах с использованием пределов концентрации токсичных и микроэлементов для орошения (см. SM) для бассейнов, в которых более половины их данных о глубоких подземных водах содержится в используемых TDS диапазон (<10 000 ppm). Сначала мы сосредоточимся на трех токсичных элементах, наиболее часто определяемых для определения качества поливной воды: натрий (Na), хлорид (Cl) и бор (B). Пороговые значения для орошения зависят от множества факторов, включая климат, урожай и тип почвы.Сначала мы используем самые низкие пороговые концентрации (3 SAR и 3 мэ / л для Na, 3-4 мэ / л для Cl и 0,7 мг л ^-1 для B, таблица S1), которые ниже, чем требуется во многих регионах. и для многих культур. Кроме того, мы оцениваем концентрации 17 микроэлементов (Al, As, Be, Cd, Co, Cr, Cu, F, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, V и Zn) с рекомендуемыми максимальными концентрациями для для орошения (таблица S2).

3.1. Распределение пресной и пригодной для использования воды с глубиной

Из оцененных бассейнов (рисунки 3 (a), 2 (b), S1 и таблица S4) данные TDS для Большого бассейна и Центральной долины Калифорнии указывают на наличие значительных объемы самых свежих (<1000 ppm TDS) и пресных (<3000 ppm TDS) глубоких подземных вод в этих бассейнах.В Большом бассейне 88% глубоких подземных вод имеют концентрации TDS менее 1000 ppm; тогда как в Центральной долине 32% глубоких подземных вод имеют концентрации TDS менее 1000 ppm. Только два других бассейна имеют данные, указывающие на наличие глубоких грунтовых вод с TDS <1000 ppm, но процентные значения низкие и составляют 1% и 2% для бассейнов Сан-Хуан и Грин-Ривер, соответственно. Напротив, пятнадцать из семнадцати оцененных бассейнов содержат пресные (<3000 ppm TDS) глубокие грунтовые воды. Тем не менее, Центральная долина - единственный бассейн, в котором имеются данные как из нефтегазовых источников, так и из источников данных по подземным водам.Другими словами, из-за предвзятого отношения к нефтегазовым PWD USGS (рисунок S4), бассейны, отличные от Центральной долины, могут фактически иметь больший процент самых пресных и пресных глубоких подземных вод, чем представлено в этой статье. Большой бассейн имеет самый большой процент пресной воды на всех глубинах и во всех исследованных диапазонах глубин (98%, 99%, 76% и 38% на 150–305 м, 305–1000 м, 1000–2000 м и> 2000 м соответственно) (рисунок 2). Большое количество пресных глубинных подземных вод также обнаружено в Центральной долине и в бассейнах Колорадо и Юты (см. SM).

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рис. 3. Процент концентраций TDS ниже (а) 1000 ppm (самая свежая), (b) 3000 ppm (свежая), (c) 10000 ppm (пригодная для использования) и (d) 35000 ppm (морская вода) ) глубиной в глубоких грунтовых водах на юго-западе США. За исключением Большого бассейна (Великобритания, черная линия) и Центральной долины (CV, желтая пунктирная линия), каждая линия представляет средние значения для бассейнов прибрежной Калифорнии (прибрежная Калифорния; жирная серая линия), Юты (Юта; зеленая линия), Колорадо. (CO; синяя пунктирная линия) и Нью-Мексико (Нью-Мексико), Техас (Техас) и Аризона (Аризона) (бордовая пунктирная линия).Процентные показатели для каждого бассейна представлены на рисунке S1.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

Можно использовать более половины глубинных подземных вод, отобранных на всех глубинах в семи бассейнах (TDS <10 000 ppm) (таблица S4). Можно использовать значительные количества глубоких грунтовых вод, даже если они находятся глубоко под землей (то есть> 2000 м). Средний процент пригодной для использования воды по бассейнам составляет 71%, 55%, 32% и 32% для 150–305 м, 305–1000 м, 1000–2000 м и> 2000 м, соответственно.Как и в случае с самыми свежими и пресными глубокими подземными водами, в Большом бассейне самый высокий процент пригодных для использования глубоких подземных вод в наборе данных (98%).

В Неваде самый высокий процент самых глубоких пресных, пресных и пригодных для использования подземных вод (88%, 94% и 97% соответственно) из-за наличия Большого бассейна по всему штату. Для других штатов, за исключением Большого бассейна и Центральной долины, бассейны в Юте и Колорадо, по-видимому, имеют самый высокий процент пресной и пригодной для использования воды (например,грамм. Поднятие Уосатч и бассейны Лас-Вегас-Ратон), тогда как бассейны в Нью-Мексико и Аризоне (например, бассейны Пермского периода и Черной Мезы), которые не перекрываются с Ютами и Колорадо, по-видимому, имеют самые низкие значения (рисунок 3 и таблица S4). В Калифорнии процентное содержание пресной и пригодной для использования воды относительно невелико в прибрежных бассейнах (0–18% пресной и 5–41% пригодной для использования) и относительно велико в Центральной долине (48% пресной и 58% пригодной для использования) и Большой бассейн (96% свежих и 98% годных к употреблению) (таблица S4).

Большинство бассейнов (15 из 17) имеют значительную долю глубоких подземных вод с концентрациями TDS ниже, чем у морской воды (35 000 ppm) (рисунки 3 (d) и S1).Четырнадцать бассейнов имеют 65% или более глубоких грунтовых вод с TDS <35 000 ppm. Только три бассейна, Парадокс (Юта, Колорадо), Пермский период (Нью-Мексико, Техас) и Черная Меза (Аризона), имеют глубинные подземные воды по качеству, которые в целом хуже, чем морская вода (39%, 19% и 21% соответственно). За исключением бассейнов в штатах Нью-Мексико, Техас и Аризона, процентное содержание глубоких грунтовых вод с TDS <35000 ppm, по-видимому, не уменьшается существенно с глубиной по сравнению с тем, когда используются пороговые значения для самой пресной, пресной и пригодной для использования воды (рис. ).

3.2. Большой бассейн, бассейн с наибольшим количеством пресной и пригодной для использования воды

Большой бассейн большой, простирается от Калифорнии на западе до Невады, Юты и Аризоны на востоке и юге (рис. 1) и имеет особенно большие размеры. процент самых свежих, пресных и пригодных для использования глубоких подземных вод (рисунок 3). Объемы пресных и пригодных для использования глубинных подземных вод в Большом бассейне кажутся значительными, и нет явных различий в тенденциях концентраций TDS в разных штатах в пределах бассейна (рисунки 4 и S2).Однако есть важные пробелы в данных. Например, для части Большого бассейна в Калифорнии нет точек данных на глубинах 1000–2000 м в бассейне и только четыре точки данных на глубинах более 2000 м. По всему Большому бассейну 78% данных находятся в верхних 150 м, и только 19% данных находятся на глубинах 150–305 м. Еще меньше данных доступно для более глубоких областей: только 3%, 1% и 0,3% данных по бассейну доступны для глубин 305–1000 м, 1000–2000 м и> 2000 м, соответственно.Тем не менее, в Большом бассейне имеется 10 750 точек данных с данными о глубине и TDS, что является наибольшим количеством из 17 изученных бассейнов (см. Таблицу S3).

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рис. 4. Концентрации TDS по глубине через Большой бассейн по штатам для верхних 500 м (вверху) и для всего набора данных (внизу). Количество точек данных в USGS PWD с информацией о глубине и TDS составляет 122, 2738, 2666 и 5224 для Аризоны, Калифорнии, Невады и Юты соответственно.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

Удивительно, но большая часть (70%) глубинных подземных вод в Большом бассейне не только менее 1000 ppm (самые свежие), но и менее 500 ppm (рисунок 4). Концентрации TDS <500 ppm существуют на всех глубинах бассейна с процентным содержанием от 72% на 150–305 м до 7% на глубинах> 2000 м. На небольшой глубине (<150 м) концентрации TDS колеблются от 11 до 523 977 ppm. Однако диапазон сужается с увеличением глубины, и все данные на глубинах 400–500 м имеют TDS <1000 ppm.На более глубоких глубинах (> 500 м) концентрации TDS, по-видимому, линейно увеличиваются с глубиной, хотя значительная часть воды остается пресной и пригодной для использования. Такие тенденции пресных глубинных подземных вод были обнаружены в других регионах, лишенных эвапоритов, таких как Центральная долина Калифорнии [9]. Однако существует множество факторов, влияющих на распределение TDS, включая растворение, перемешивание и загрязнение минералов.

3.3. Токсичные элементы и микроэлементы, вызывающие озабоченность при орошении, используют

Концентрации токсичных (Na, Cl и B) и следовых количеств (Al, As, Be, Cd, Co, Cr, Cu, F, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, V и Zn) элементы, вызывающие озабоченность при орошении, создают дополнительные ограничения на использование глубоких грунтовых вод.Большой бассейн имеет самый большой процент глубоких грунтовых вод, которые можно использовать для орошения без обработки (таблица S1), даже с учетом наиболее чувствительных культур и засоленных почв (рисунки 5, S5 и S6). Если используется поверхностное, а не дождевальное орошение, для орошения потенциально можно использовать большее количество воды (рис. 5). Это несоответствие больше для Na, для которого возможно увеличение на 50% процента глубоких грунтовых вод, пригодных для орошения (например, Центральная долина), чем для Cl.На глубинах, где имеются данные (<1000 м), концентрации B кажутся достаточно низкими во всех случаях в Большом бассейне и в большинстве случаев в Центральной долине (77%, 61% и 21% на глубинах <150 м). , 150–305 м и 305–1000 м соответственно). В наборе данных о двадцати токсичных и микроэлементах, вызывающих озабоченность, оцененных для орошения, Na или B, по-видимому, являются ограничивающим токсичным элементом (рисунок S5). В Большом бассейне ограничивающим токсичным элементом является Na, тогда как в Центральной долине ограничивающим токсичным элементом является B.Вызывающие озабоченность микроэлементы, значительная доля которых ниже рекомендованных уровней, - это F, Mo и As в Большом бассейне и Al, F, Fe, Li и Mn в Центральной долине (рисунок S6). Микроэлементы, вызывающие наибольшее беспокойство, зависят от рассматриваемого диапазона глубин. Например, F является основной проблемой на глубинах 1000–2000 м в Большом бассейне, тогда как на более глубоких глубинах (> 2000 м) As и Mo вызывают большее беспокойство. В целом, Большой бассейн и Центральная долина имеют 64% и 36%, соответственно, глубоких подземных вод с достаточно низкими концентрациями токсичных и микроэлементов для использования в орошении без обработки, с более высокими процентами, доступными для более устойчивых культур.

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рис. 5. Процентные данные по концентрациям Na, Cl и B, указывающие на отсутствие ограничений на использование орошения (таблица S1) для бассейнов с более чем 50% глубинных подземных вод, которые определены как пригодные для использования на основе данных TDS (таблица S4). Бассейны без данных о концентрации токсичных элементов или со всеми концентрациями, превышающими пороговые значения, не показаны.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

Допуск культур к B широко варьируется, от <0.5 мг / л ^-1 для очень чувствительных культур (например, лимоны, ежевика) до 6-15 мг / л ^-1 для очень устойчивых культур (например, хлопок, спаржа) (рис. 6). В Центральной долине B является наиболее ограничивающим токсичным элементом. Однако, учитывая широкий диапазон допусков сельскохозяйственных культур, 83% и 31% воды на глубинах 305–1000 м и> 1000 м соответственно в Центральной долине можно использовать для орошения без удаления специфического бора, что часто требуется в дополнение к опреснению. [17].

Увеличить

Уменьшить

Сбросить размер изображения

Рисунок 6. Распределение концентраций бора по пяти диапазонам глубины и допускам культур в Центральной долине Калифорнии.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ
Изображение высокого разрешения

Наш анализ, основанный в основном на источниках данных на основе нефти и газа, показывает, что в глубоких бассейнах подземных вод на юго-западе США имеются значительные объемы пресной и пригодной для употребления воды для потребления человеком и орошения. Источники данных на основе нефти и газа предоставляют важную информацию о более глубоких подземных водоносных горизонтах.Однако мы обнаруживаем, что источники данных на основе нефти и газа имеют тенденцию чрезмерно отражать более низкое качество воды. Другими словами, наш анализ количества и качества подземных вод, представленный здесь, вероятно, будет консервативным, с более свежими и пригодными для использования глубокими подземными водами, вероятно, чем предполагалось. В то же время исследования, основанные в первую очередь на источниках данных о грунтовых водах (например, USGS BGA и Портал качества воды), могут быть излишне оптимистичными с точки зрения качества воды. Основываясь на нашем подробном анализе источников данных Центральной долины, объединение данных USGS BGA (источник данных на основе подземных вод) с USGS PWD (источник данных на основе нефти и газа) укажет на более высокое качество воды на глубинах, где BGA доминирует.

Расчетные количества пресной и годной воды на разных глубинах сильно зависят от пороговых концентраций, используемых для их определения. Обычные определения для пресной воды включают TDS 1000 и 3000 ppm [32, 33, 37]. Тем не менее, максимальный вторичный уровень загрязнения (SMCL) Агентства по охране окружающей среды США, который является руководством для общественных систем водоснабжения с учетом эстетических эффектов, таких как вкус, запах и цвет, для TDS составляет 500 мг / л ^-1 или ppm [ 38]. Следовательно, большая часть даже пресных подземных вод требует очистки для питьевой воды.

Что касается пригодной для использования воды, мы сомневаемся в единственном использовании 10 000 ppm TDS в качестве порогового значения для пригодных для использования грунтовых вод. В случаях, когда обработка уже проводится, трудно обосновать, что вода с 11 000 ppm TDS, например, непригодна, поскольку дополнительные затраты на удаление дополнительных TDS, вероятно, будут небольшими по сравнению с общими затратами. Кроме того, морская вода с 35 000 ppm TDS обычно опресняется для потребления человеком и для других целей [18, 39, 40]. Большинство юго-западных бассейнов содержат значительные количества пригодных для использования грунтовых вод и грунтовых вод с TDS менее 35 000 ppm на всех глубинах, включая небольшие глубины (<150 м) (рисунки 3 и S1).Более широкое определение пресной и пригодной для использования воды, которое включает в себя факторы, помимо только TDS, такие как гидрогеологические и геохимические условия, потребности в воде и ее использование, а также экономика, может быть более подходящим.

Требования к качеству воды и ее очистка зависят от предполагаемого использования. Для целей ирригации мы обнаружили, что большая часть ограничений для глубоких грунтовых вод связана с концентрацией токсичных элементов, в частности Na и B. Альтернативой обработке является отбор сельскохозяйственных культур, поскольку существует много солеустойчивых и устойчивых к B.Что касается Na, мы обнаружили, что тип орошения, в частности поверхностный, а не дождевальный, может потенциально увеличить количество воды для орошения из-за более высоких пороговых значений концентрации для поверхностного орошения. Однако, возможно, потребуется рассмотреть дополнительные критерии, помимо тех, которые определены ФАО, такие как наличие урана [7], прежде чем глубокие подземные воды будут использоваться для орошения. Мы ожидаем, что для промышленных целей будет применяться широкий спектр требований к качеству воды, некоторые из которых будут менее строгими, чем требования для орошения и питья.Что касается питьевой воды, наше исследование фокусируется на TDS, а не на полном наборе параметров качества питьевой воды. Наша цель здесь — определить потенциал глубоких подземных вод для питья и мотивировать будущие подробные исследования пригодности глубоких подземных вод для питья. Поскольку общество рассматривает стратегии управления подземными водами [2] и новые правила, важно учитывать потенциальное использование воды наряду с другими параметрами качества воды, такими как Na. В то же время это будет означать сбор дополнительных данных и исследований для определения ключевых параметров качества воды.

Мы определяем потребность в дополнительных программах отбора проб подземных вод, которые нацелены на глубокие водоносные горизонты подземных вод, начиная с бассейнов с относительно высокой долей пригодной для использования воды, указанной в этой статье. Дополнительные данные необходимы для оценки объемов и наличия пресных и пригодных для использования глубинных подземных вод, а также для оценки их пригодности для орошения и других целей. Географически в бассейнах есть регионы с относительно небольшим количеством точек данных, даже если имеется много точек данных для бассейна в целом.Например, требуется больше данных TDS в суббассейне Сан-Хоакин [4] Центральной долины и в калифорнийской части Большого бассейна. Более того, даже если существуют данные о TDS и глубине, информация о токсичных и микроэлементах, вызывающих озабоченность при орошении, может быть ограниченной. Кроме того, необходимо дальнейшее изучение сложных гидрогеологических и гидрогеохимических процессов, которые могут повлиять на качество, количество, доступность и защиту глубоких подземных вод.

Одним из мотивов определения потенциала использования глубоких подземных вод является их защита [34].Мы признаем, что эксплуатация ресурсов глубоких подземных вод может быть неустойчивой. Тем не менее, важно защитить глубокие грунтовые воды для потенциального временного использования в наихудших сценариях (например, при экстремальной засухе). Понимание потенциальных путей и источников загрязнения необходимо для защиты ресурсов подземных вод. Исходные данные важны для объяснения загрязнения подземных вод конкретной антропогенной деятельностью, такой как добыча нефти и газа [41] и удаление отходов, но часто отсутствуют [42].Глубокие грунтовые воды уже используются в США и, чаще, в Мексике и других засушливых регионах мира. Следовательно, глубинные подземные воды необходимо охарактеризовать посредством более точного сбора данных и мониторинга.

Мы обнаружили, что значительные количества пресных и пригодных для использования глубоких подземных вод (глубины> 150 м) существуют в бассейнах на юго-западе США. Эти ресурсы глубинных подземных вод потенциально ценны для домашнего, сельскохозяйственного и промышленного использования. При определении пригодной для использования воды необходимо учитывать предполагаемое водопользование, гидрогеологические и геохимические характеристики и экономику в дополнение к концентрациям TDS.Необходимы усилия для заполнения существующих пробелов в данных о географическом охвате, параметрах качества воды и вертикальном распределении, начиная с бассейнов с высокой долей пригодной для использования воды, указанных в этой статье. Учитывая потенциально большие объемы глубоких подземных вод, важно охарактеризовать ресурс и защитить его для использования в предстоящие десятилетия и столетия.

Мы выражаем признательность Национальному институту продовольствия и сельского хозяйства США за постдокторскую стипендию 2016-67012-24686 (MK) Министерства сельского хозяйства США и Грант на открытие Национального совета по науке и инженерным исследованиям Канады (MK).RJ выражает признательность за поддержку Стэнфордского университета.

Подземные воды: 3 Уровень грунтовых вод — OpenLearn — Открытый университет

Уровень грунтовых вод является фундаментальной эталонной поверхностью при изучении грунтовых вод. Он имеет тенденцию следовать за поверхностью земли, поднимаясь под холмами и опускаясь в долины, но градиент уровня грунтовых вод обычно намного меньше, чем градиент поверхности земли (Рисунок 4). Под холмами уровень грунтовых вод обычно находится на большей глубине от поверхности, чем под долинами.Там, где камни очень проницаемы, вода может легко проходить через них, поэтому уровень грунтовых вод будет более плоским. Там, где уровень грунтовых вод пересекает поверхность земли (рис. 4c), грунтовые воды будут вытекать в виде родников или непосредственно в ручьи или реки.

Рисунок 4 Уровень грунтовых вод. По мере того как вода опускается в землю и накапливается (а), уровень грунтовых вод поднимается в виде горизонтальной плоскости на (b), пока не достигнет поверхности земли в долинах на (c), где грунтовые воды просачиваются в виде родников и в ручьи на поверхности. ; при продолжающейся инфильтрации уровень грунтовых вод больше не является горизонтальным или плоским.

Уровень грунтовых вод может быть нанесен на карту по высоте (т. Е. Высоте над уровнем моря, примерно равной уровню моря) воды в колодцах. На рис. 5а представлена карта обнажения триасовых песчаников в части Ноттингемшира, на которой показаны контуры поверхности земли и водного зеркала. Фиг. 5b представляет собой поперечное сечение в северном и южном направлениях области, показанной на фиг. 5a.

Рис. 5 (a) Геологическая карта и карта грунтовых вод для триасовых песчаников в части Ноттингемшира. Контуры топографической поверхности земли показаны коричневым цветом, а контуры уровня грунтовых вод — синим.Более высокие участки поверхности земли и участки, где уровень грунтовых вод поднимается, имеют более высокие значения изолиний. Контуры уровня грунтовых вод даны в метрах над уровнем боеприпасов (OD). (b) Разрез с севера на юг обнажения через триасовые песчаники вдоль линии, показанной на (a). Вертикальный масштаб сильно преувеличен.

Вопрос 2

Ответьте на следующие вопросы, используя рис. 5.

a. Находится ли уровень грунтовых вод ближе к поверхности земли в северной или южной части области?
б.Каково общее направление уклона грунтовых вод?
в. Какая взаимосвязь между волнистостью уровня грунтовых вод и топографией?
г. На какой глубине от поверхности земли уровень грунтовых вод будет находиться на самой высокой точке на рисунке (т.е. примерно в 5 км к югу от Уорксопа)?

Ответ

а. Помимо реки Поултер, уровень грунтовых вод находится ближе к поверхности земли в северной части (рис. 5b), где во многих местах он находится менее чем на 10 м ниже поверхности.Это расстояние получается путем вычитания высоты уровня грунтовых вод над уровнем моря из высоты поверхности суши.
б. Уровень грунтовых вод наклонен вниз к северо-востоку (рис. 5а).
в. Неровности уровня грунтовых вод имеют тенденцию повторять неровности рельефа. Двумя основными топографическими объектами являются долины рек Райтон и Поултер, ниже которых имеются соответствующие падения уровня грунтовых вод. Менее отчетливое падение лежит в основе реки Идл.
г. На самом высоком уровне уровень грунтовых вод находится примерно на 50 м ниже поверхности.

Общий уклон уровня грунтовых вод на Рисунке 5 совпадает с направлением уклона поверхности земли, а неровности уровня грунтовых вод повторяют неровности грунта. Однако уровень грунтовых вод не так крутой, как поверхность земли.

Уровень грунтовых вод имеет сезонные подъемы и падения. Существует задержка между временем максимальной инфильтрации и наивысшим уровнем грунтовых вод.В Великобритании, например, самая высокая скорость инфильтрации происходит зимой, но уровень грунтовых вод не достигает своего максимального уровня до весны (Рисунок 6), когда скорость инфильтрации ниже, потому что инфильтрация — это относительно медленный процесс, и требуется время для вода, чтобы достичь насыщенной зоны.

Рис. 6 Долгосрочный среднемесячный уровень воды в наблюдательной скважине в Далтон-Холме, в Йоркшире. Уровень грунтовых вод находится на самом высоком уровне в марте и апреле.

Стол подземных вод — обзор

6.11.3.1 Пополнение подземных вод

Пополнение запасов подземных вод зависит от нескольких факторов, таких как способность инфильтрации, стохастические характеристики осадков и климатические факторы. Пространственное и временное распределение осадков в основном контролирует естественное питание подземных вод. В засушливых регионах подпитка происходит за счет эфемерных потоков, которые протекают через русло вади, но большая часть воды поглощается в ненасыщенной зоне, прежде чем достигнет водоносного горизонта. В полузасушливых регионах подпитка нерегулярна и происходит только в периоды сильных дождей.Во влажных регионах питание происходит в основном в зимний период. В летний период большая часть осадков превращается в почвенную влагу и испаряется. В холодных регионах таяние льда внезапно приводит к подпитке грунтовых вод.

Пополнение запасов подземных вод в регионе в основном зависит от изменения количества осадков во время основного сезона пополнения. В умеренном климате увеличение количества осадков обычно прогнозируется в течение зимнего сезона, когда происходит большая часть подпитки. Однако в более жаркое лето может увеличиться ЕТ, особенно если уровень грунтовых вод находится близко к поверхности земли.Используя объединенную модель грунтовых вод и почвы для бассейна подземных вод в Бельгии, Brouyère et al. (2004) прогнозировали будущее сокращение пополнения запасов подземных вод (которое будет значительным в засушливые годы) для климатических моделей, предсказывающих меньшее количество летних и больше зимних осадков.

Меньшая подпитка грунтовых вод ведет к падению уровня грунтовых вод, что может отрицательно сказаться на растительности. Косвенное воздействие изменения климата на количество подземных вод может быть вызвано климатическими изменениями забора подземных вод или землепользования.Первый может увеличиться по следующим причинам:

1.: Увеличение потребности в оросительной воде.
2.: Речной сток уменьшается или увеличивается его временная изменчивость, так что зависимость от поверхностных вод снижается.

Если площадь орошаемых земель уменьшается из-за уменьшения количества доступных поверхностных вод, подпитка подземных вод за счет выщелоченной оросительной воды также уменьшается. Изменение климата может привести к изменению растительности, влияя на пополнение подземных вод.

Что касается качества грунтовых вод, изменение климата, вероятно, окажет сильное влияние на вторжение прибрежных соленых вод, а также на засоление грунтовых вод. Для двух небольших плоских коралловых островов у побережья Индии Bobba et al. (2000) вычислили влияние повышения уровня моря на толщину линз пресной воды. При повышении уровня моря всего на 0,1 м толщина линзы пресной воды уменьшилась с 25 до 10 м для первого острова и с 36 до 28 м для второго острова. Помимо повышения уровня моря, любое изменение подпитки грунтовых вод влияет на расположение границы раздела пресная / соленая вода, и ожидается, что вторжение соленой воды будет увеличиваться, если подпитка грунтовых вод уменьшится.Это также может происходить внутри суши, где соленая вода находится рядом с пресной водой или ниже ее (Chen et al., 2001). Для многих полузасушливых районов прогнозируется уменьшение количества осадков, и повышенная ET в более теплом мире может вызвать засоление грунтовых вод.

Ненасыщенная зона обладает уникальной способностью помогать в оценке воздействия изменения климата на ресурсы подземных вод. Потенциальные воздействия изменения климата можно оценить, сосредоточив внимание на пористых, трещиноватых и карстовых (карбонатных породах, доломитах, известняках) системах водоносных горизонтов.В частности, трещиноватые и карстовые водоносные горизонты наиболее чувствительны к изменениям в питании, поскольку обычно они имеют низкие удельные дебиты (т. Е. Имеют дренируемую пористость) по сравнению с системами с пористыми потоками. Карстовые породы растворимы, и в водоносных горизонтах может наблюдаться усиленное понижение уровня грунтовых вод, если прогнозируемое увеличение содержания CO ₂ в атмосфере наряду с повышением температуры вызовет быстрое увеличение отверстий трещин и расширение полостей раствора. Растворение карбонатных пород (карстовых сред) со временем может стать более интенсивным, и, соответственно, ожидается, что жесткость источников подземных вод увеличится, что, возможно, приведет к неприемлемому качеству воды.

В результате изменения климата во многих водоносных горизонтах мира весенняя подпитка отступает к зиме с более или менее той же скоростью, но летняя подпитка резко снижается. В сочетании с изменениями в гидрологическом цикле и вероятным стимулированием основных элементов изменения климата, подпитка подземных вод также интерактивно зависит от следующих событий:

1.: Ожидается влияние изменений в количестве осадков, эвапотранспирации и стока. перезарядка.Возможно, что повышенная интенсивность дождя может привести к увеличению стока и уменьшению подпитки.
2.: Повышение уровня моря может привести к увеличению засоления прибрежных и островных водоносных горизонтов, в зависимости от относительного положения уровня моря и уровня грунтовых вод.
3.: Изменения в осадках подразумевают изменения в концентрациях CO ₂, которые могут повлиять на растворение карбонатных пород и, следовательно, на образование и развитие карстовых подземных водоносных горизонтов.
4.: Изменения естественной растительности и посевов отражаются в изменении климата, влияющем на пополнение запасов.