Характеристика источников водоснабжения с точки зрения качества воды и удобства добычи

Способы контроля влажности

Невозможно полностью отвести глубинные воды с территории, можно лишь разными способами понизить их уровень или повысить.

Как понизить?

Понижают уровень водоносных пластов путем откачки воды насосными установками таких видов:

  1. Иглофильтровальные – самовсасывающий насос откачивает влагу за пределы территории, понижает уровень до 500 см.
  2. Экжекторные – при помощи водоструйного насоса происходит понижение уровня до 20 м.
  3. Глубинные насосы – центробежные насосы устанавливаются в водопонижающих скважинах глубиной более 20 м.

Другие способы понижения уровня вод:

  1. Самотеком – прорезают дренажные канавы, давая воде стекать по склонам;
  2. Устанавливают открытые или закрытые дренажи для отведения влаги как в вертикальном, так и в горизонтальном положении;
  3. Принудительно насосом откачивают воду из вырытых котлованов.

После принудительной откачки обязательно устанавливают трубные и беструбные дренажные сооружения, которые во время всего строительства будут надежно отводить лишнюю воду из выемок.

Для пассивного отведения верховодки в сторону от застройки, по ее периметру бурят несколько скважин диаметром 25-30 см и засыпают их щебнем. Также можно понизить уровень залегания вод, повысив уровень земли. Для этого засыпают территорию землей как можно выше.

Искусственная откачка грунтовых вод вызывает различные деформации на застройках. Опустошение подземных водоносных горизонтов приводит к появлению депрессивной воронки и проседанию почвы под большим весом многочисленных зданий.

Что такое высокий уровень грунтовых вод, читайте тут, о способах водопонижения — здесь.

Как повысить?

Искусственное повышение (подъем) уровня вод происходит такими способами:

  1. Строят искусственные водоемы, водохранилища. К водохранилищу проводят боковые притоки из природных водных источников и обеспечивают поступление влаги из низлежащих водоносных пластов.
  2. Для сохранения водного баланса на водоемах устанавливают запруды, плотины, отводы, перемычки. При этом способе не только сохраняется существующий уровень вод, но и повышается при выпадении атмосферных осадков.
  3. Меняют геологическое строение площадок путем углубления долин, уменьшения уклонов ГВ на суходолах.
  4. Вводят фильтрацию из оросительных каналов.

Сильно уплотненную землю на строительных площадках нельзя дополнительно увлажнять, это придаст грунту слабую несущую способность. Сухую землю подготавливают заранее, с осени тщательно ее укрывают. Такие мероприятия уровень влаги не поднимут, но спасут землю от пересыхания.

Что это такое — общая характеристика?

Это воды, которые находятся ниже уровня земной поверхности и содержатся в водовмещающих горных породах верхней части земной коры в газообразном, жидком или твердом состоянии.

Они классифицируются в зависимости от типа грунта, который образует земную поверхность, глубины его залегания и количеству влаги, способного уместиться в нем.

Слои водонасыщенных пород называют водоносными горизонтами.

Важно! Водоносные горизонты, содержащие пресную воду, считаются одним из основных природных ресурсов.

Водоносные горизонты подразделяются на безнапорные и напорные. Первые ограничены только одним пластом водонепроницаемых пород снизу. Это, например, грунтовые воды. Вторые ограничены и сверху, и снизу.

Подземные воды в зависимости от типа грунта, в котором они находятся,  разделяются на:

  • поровые, расположенные в песке;
  • трещинные – заполняют пустые места в скалистых породах;
  • карстовые, которые находятся в растворенном виде в таких породах как гипс, известняк и т.д.

Вода – универсальный растворитель, поэтому она довольно быстро впитывает все то, что находится в породах, окружающих ее и насыщается различными веществами.

По количеству примесей, растворенных в воде, выделяют 4 ее типа:

  1. пресная,
  2. солоноватая,
  3. соленая,
  4. рассол.

Чем отличаются грунтовые источники от межпластовых

Поверхность земли составляют водоустойчивые и водопроницаемые осадочные породы, чередующиеся между собой и залегающие неравномерно, изгибами, горизонтально или вертикально. Вода, просачивающаяся через водопроницаемую породу, например, песок, стекает на слой глины и скапливается там, образуя слой грунтовых вод, не закрытый сверху водонепроницаемой осадочной породой. Медленнотекущие, просачивающиеся сквозь поры грунтовые воды образуют родники и пополняют колодцы.

Межпластовые слои воды накапливаются по-другому, медленно и долго, так как проникают в водонепроницаемые слои в местах, где плотный грунт выходит на поверхность. Чтобы добыть воду, залегающую в непроницаемых слоях, бурят скважины, через которые вода вытекает под напором. Межпластовые источники влаги залегают глубже, чем грунтовые и меньше подвержены загрязнению.

На глубинные слои грунтовых вод влияет поверхность земной коры, если она разделена балками, реками, оврагами, то есть очень неровная, то уровень залегания грунтовых водоносных слоев глубже, и они меньше загрязняются.

Межпластовые водоносные слои более постоянны и менее подвержены изменениям, чем грунтовые, они являются ценным источником питьевой артезианской воды, в особенности там, где они выбиваются на поверхность, образуя природные родники, вода из которых считается целебной.

География

§ 41. Подземные воды

Вспомните

Что происходит с водой, выпавшей на землю с дождем? Через какие горные породы вода просачивается быстрее — пески или глины? Что такое родники (ключи)? Почему в роднике вода холодная даже летом?

Как образуются подземные воды. Вода в земной коре находится в трех состояниях: жидком, газообразном и твердом. Вода и водяной пар заполняют промежутки между частицами горных пород.

Вода в твердом состоянии — это кристаллики и прослойки льда в промерзших породах.

Подземные воды — это воды, находящиеся в горных породах земной коры.

Подземных вод намного больше, чем поверхностных вод суши — рек, озер, болот. Они возникают за счет просачивания в глубь земли атмосферных осадков. Важнейшее условие образования подземных вод — способность горных пород пропускать воду. Различают водопроницаемые и водонепроницаемые (водоупорные) породы (рис. 142).

Рис. 142. Водопроницаемость горных пород

Горные породы, которые пропускают воду, называются водопроницаемыми. Это рыхлые пористые (песок, галька, гравий) или твердые, но трещиноватые породы (известняк, песчаник, сланец). Чем крупнее частицы и поры, тем лучше водопроницаемость. Горные породы, не пропускающие воду, — водонепроницаемые, или водоупорные. Это глины или любые нерастрескавшиеся твердые породы.

Вода с поверхности просачивается через водопроницаемые породы до тех пор, пока не встречает на своем пути водоупорные слои. Здесь она задерживается, постепенно заполняя поры или трещины водопроницаемых пород. Пласты, насыщенные водой, образуют водоносные слои (рис. 143). Вода в них течет вниз по наклоненной поверхности водоупорного слоя.

Какими бывают подземные воды. Из-за чередования пород с разной водопроницаемостью в земной коре на разной глубине может быть несколько водоносных слоев. Рыхлые и пористые породы сменяются водоупорными, затем снова водопроницаемыми и вновь водоупорными. В зависимости от положения водоносных слоев различают грунтовые и межпластовые подземные воды (см. рис. 143).

Рис. 143. Подземные воды

Воды верхнего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое, называются грунтовыми. Межпластовые воды располагаются между двумя водоупорными слоями. Сюда вода с поверхности попадает только через те места, где водоносные слои выходят на поверхность.

Глубина и толщина слоя грунтовых вод зависят от геологического строения территории, рельефа и климата. На равнинах с холодным и влажным климатом грунтовые воды могут подходить к самой поверхности, способствуя образованию болот. Если климат жаркий и сухой, грунтовые воды располагаются на большой глубине. Глубина слоя грунтовых вод может меняться по сезонам года. В России весной грунтовые воды располагаются ближе к поверхности, а летом — дальше от нее.

В пористых породах недр величайшей пустыни мира Сахары имеются огромные запасы подземных пресных вод. Их так много, что они могут обеспечить потребности всех стран, расположенных на территории пустыни. Однако эти воды залегают на глубине 150—200 м от поверхности.

Грунтовые воды часто выходят на поверхность, образуя источники (родники, ключи) в понижениях рельефа: речных долинах, оврагах. Межпластовые воды добывают с помощью специально пробуренных скважин. Иногда вода бьет через скважину фонтаном. Такие воды называют артезианскими (рис. 144).

Рис. 144. Артезианские воды

Артезианские воды образуются в вогнутых слоях горных пород. Вода оказывается здесь под большим давлением, поэтому она фонтанирует при вскрытии скважины.

Не все подземные воды пресные. Некоторые из них содержат много растворенных веществ и газов. Такие воды называют минеральными. На больших глубинах в толще земной коры возрастает температура. Поэтому здесь подземные воды становятся теплыми и даже горячими.

Если толщи земной коры сложены легко растворимыми породами (известняками, гипсом, солями), то подземные воды вымывают в них многочисленные пустоты, полости, пещеры (рис. 145). Такое явление природы, а также формы рельефа на поверхности и в толщах горных пород называются карстом.

Рис. 145. Формы карста

Вода не просто создает карстовые пещеры. Она украшает их живописными каменными «скульптурами». Из капель, просачивающихся с потолка пещер, как сосульки, нарастают вниз сталактиты. Из капель, падающих на пол пещеры, снизу постепенно растут столбики — сталагмиты. Эти формы иногда срастаются друг с другом в единые колонны.

Вопросы и задания

  1. Откуда вода попадает в толщу земной коры?
  2. Назовите виды подземных вод.
  3. Что такое источник? Где он образуется?
  4. Где образуются карстовые пещеры?

Какие виды бывают?

Классификация подземных вод по уровню залегания:

  1. Почвенные носят временный, часто, сезонный характер. Необходимы для поддержания нормального развития растений. Расположены на глубине более 1,5 м.
  2. Грунтовые залегают не глубоко, без напора. Зависят от климатических условий, чем больше выпало осадков, тем мощнее они становятся и выше поднимаются.
  3. Межпластовые расположены между двумя водоупорными слоями. Располагаются достаточно глубоко, их уровень и свойства практически не зависят от количества выпавших осадков. Наполняются водой медленно, только в тех местах, где водоносные горизонты приближаются к поверхности почвы.
  4. Артезианские расположены в бассейне, который образуется в прогибе земной коры. Находятся под напором. Обеспечивают основную массу населения планеты пресной водой.

Подробную статью о классификации подземных вод по уровню залегания ищите тут.

Справка! Самый большой артезианский бассейн – Западно-Сибирский. Его площадь составляет 3 млн км2.

Библиография

  • Алексеев А. М., Гусев Н. А. Влияние минерального питания на водный режим растений. — М., 1957
  • Алпатьев А. М. Влагооборот культурных растений. — Л.: Гидрометеоиздат, 1954
  • Бабаев А. Г. Пустыня как она есть. — М.: «Молодая гвардия», 1980
  • Боженова А. П. Миграция воды в замёрзших почвогрунтах. — М., 1946
  • Большаков А. Ф. Водный режим мощных чернозёмов Средне-Русской возвышенности. — М.: Изд-во АН СССР, 1961
  • Будаговский А. И. Испарений почвенной влаги. — М.: Наука, 1964
  • Качинский Н. А. Физика почвы. Часть II. Водно-физические свойства и режимы почв. Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1970
  • Основы почвоведения и географии почв. Под ред. Кулижского С. П., Рудого А. Н., — Томск: Изд-во ТГПУ, 2004

Значение

Подземные воды играют жизненно важную роль в развитии засушливых и полузасушливых зон. Они способны поддерживать огромные сельскохозяйственные, и промышленные предприятия, которые иначе не могли бы существовать. Особенно удачным является то, что водоносные горизонты, предшествующие образованию пустынь, с течением времени не подвергаются воздействию засушливости.

Чтобы вывести грунтовые воды из-под земли на ее поверхность, ученые и инженеры используют специальные добывающие скважины.

Некоторые подземные воды растворяют вещества из горных пород и могут содержать следы древней морской воды. Однако большинство подземных вод не содержат патогенных организмов, и очистка для хозяйственного или промышленного использования не требуется. Кроме того, запасы подземных вод не подвержены серьезному воздействию коротких засух и доступны во многих областях, которые не имеют надежных источников поверхностных вод.

Как обычному потребителю проверить грунтовые воды на чистоту?

Есть методы проверки, применимые в домашних условиях. Точный химический состав воды они, конечно, определить не помогут, но результаты позволят решить, стоит ли обращаться за экспертным заключением:

  • Поставить на весы один и тот же стакан, заполненный грунтовой водой, а затем – бутилированной или налитой из кулера. Чистая вода легче загрязненной.
  • Долить в стакан свежезаваренного листового черного чая немного грунтовой воды из скважины, колодца. Если он светлеет, то все нормально. Когда он превращается в мутную взвесь – наоборот.
  • Дать стакану или банке с водой постоять в темном месте примерно двое суток. При наличии загрязнения она зеленеет, на поверхности появляется пленка, стенки емкости покрываются белесым налетом.
  • Вскипятить воду, слить ее и осмотреть кастрюлю. О проблемах с качеством воды свидетельствует обильная накипь разных оттенков: серого, коричневого и желтого.
  • Капнуть немного воды на зеркало и дать высохнуть. Если на нем после испарения остается отчетливый серовато-белый след, грунтовую воду лучше не пить.

Более точные результаты дают приборы, оценивающие качество воды по одному (кислотно-щелочной баланс, жесткость, концентрация солей, прозрачность) или нескольким параметрам.

Существуют и специальные экспресс-тесты – бумажные полоски, пропитанные специальными реагентами, индикаторные трубки или порошки.

Проверить, насколько питьевая (а еще сточная, техническая, минеральная, очищенная)H2O удовлетворяет требованиям ГОСТа можно в:

  • Роспотребнадзоре;
  • лабораториях водоканала;
  • лабораториях на санэпидстанциях;
  • независимых частных лабораториях, имеющих аккредитацию и получивших лицензию на данный вид деятельности.

Ими проводятся следующие виды анализов:

  • Стандартный. Исследуются базовые характеристики воды – кислотно-щелочной баланс, цвет, запах, мутность, жесткость, концентрация солей железа, соединений серы, хлора.
  • Расширенный. Добавляются анализы, выявляющие концентрацию нитратов, нитритов, соединений кремния, магния, меди.
  • Микробиологический. Изучается любая имеющаяся в воде микрофлора (бактерии, микробы, вирусы), выявляется патогенная.

При сдаче проб воды на экспертизу любая лаборатория заключает с обратившимся к ней гражданином договор в простой письменной форме.

В нем перечисляются все анализы и исследования, которые будут проводиться, срок, в течение которого гражданин должен получить ответ, форма его предоставления и стоимость услуги. Для гарантии объективности результата можно пригласить специалиста, чтобы он провел забор проб самостоятельно.

Водный баланс почвы

Водохозяйственный баланс — соотношение между приходом и расходом воды на какой-либо части земной поверхности за определённое время с учётом хозяйственной деятельности человека. В. б. составляется для бассейна внутренних морей (например, Каспийского), рек или их частей на годы различной водности и на наиболее напряжённые месяцы маловодных лет. Приходная часть баланса: сток поверхностных и подземных вод, образуемый атмосферными осадками, возвратные воды из канализационных систем, воды, фильтрующиеся с орошаемых полей, а также перебрасываемые из других бассейнов. Расходная часть: испарение с поверхности, воды, забираемые на производственные нужды (орошение, промышленное водоснабжение), для бытового водоснабжения и перебрасываемые в другие бассейны. В. б. даёт представление о водообеспеченности бассейна и при отрицательном балансе — о необходимости мероприятий по покрытию водного дефицита. Примером отрицательного В. б. может служить баланс бассейна Каспийского моря: с 1929 по 1945 приходная часть его была на 49 км³ меньше средней многолетней, что вызвало резкое (на 2,5 м) понижение уровня Каспийского моря по сравнению с уровнем, наблюдавшимся в течение последних 100 лет.

Характеристика

Чаще всего под источниками водоснабжения, подразумеваются природные ресурсы в виде поверхности, земли и прослоев, атмосферы. Это могут быть реки, водохранилища, глубокие артезианские воды и другие объекты.

Каждый источник имеет свое происхождение, отличается составом, качественными характеристиками с точки зрения потребления и санитарной надежности. Комплекс этих свойств дает ответ на вопрос, можно ли использовать данную воду для определенных целей.

Характеристики также определяют объем, в котором могут быть использованы конкретные источники воды. Например, артезианская вода сама по себе отличается благоприятными санитарными свойствами, которые делают ее пригодной для бытового использования.

Ресурсы поверхностных источников воды обычно используются для бытовых целей, так как они наименее пригодны для приготовления пищи из-за их уязвимости к загрязнению. Однако существуют специальные системы очистки таких вод с подключением дезинфицирующих средств.

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

  • лицензия на право пользования недрами для геологического изучения недр – дает право на поиск и оценку месторождения ПВ;
  • лицензия на добычу ПВ – дает право выкачивать их из земных недр. Ее достаточно иметь, если объем добычи не превышает 100 м3 в сутки.

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Как понять, что на участке – верховодка или грунтовые воды?

Верховодкой называются временные скопления атмосферных осадков в верхнем почвенном слое над грунтовыми водами.

Верховодка образуется после дождей или снеготаяния, и накапливается над плохо водопроводящим грунтом – глиной, суглинками, плотными породами. В последующие дни она частью испаряется, частью проникает в нижележащие слои.

Признаки, которые характерны для верховодки:

  • малая мощность и небольшая площадь водного слоя;
  • наличие на участке глины, суглинков или других пород, плохо пропускающих воду. В легко водопроницаемых породах, таких как песок, верховодка не собирается;
  • сильная зависимость от сезонности (летом и зимой верховодка обычно исчезает, весной и осенью появляется);
  • зависимость от влажности климата (появляется во влажный период, исчезает в сухой).

Мощность верховодки, как правило, невелика, и составляет 0,5-1 м. Лишь в редких случаях достигает 3-5 м. Обычно она собирается в степных районах, в местах пониженных поверхностей. В горной местности верховодка не образуется, стекает вниз.

Направления гидрогеологии

Гидрогеология как наука включает в себя значительный пласт знаний о подземных водах. Она изучает динамику подземных вод, их химический состав, сведения о производительности водоносных горизонтов и их качестве, что позволяет планировать работы по питьевому или с/х водоснабжению.

Для удобства была создана классификация, которая включает в себя такие направления:

  • Регионально – изучение по различным геоструктурам, поиск новых подземных бассейнов;
  • Генетическое – направление, касающееся термальных и соленых вод, залегающих в горизонтах разной глубины;
  • Гидродинамическое – изучение направлений движения воды, поиск закономерностей этого движения, выполнение соответствующих расчетов, создание математических моделей;
  • Гидрогеохимическое – объектами изучения этого направления являются состав воды и условия ее образования;
  • Палеогидрогеологическое – исторические основы становления и развития науки;
  • Экологическое — охраной подземных вод.

Виды

Грунтовые воды классифицируются по местоположению (виду грунта, в котором находятся), агрессивности, минерализации и жесткости.

По местоположению

В зависимости от местоположения в земле грунтовые воды подразделяют на:

  • пластового типа – располагаются в слабо сцементированных или рыхлых породах;
  • трещинного – заполняют собой трещины в хорошо сцементированных породах;
  • порового – находятся в порах породы.

Важной особенностью грунтовых вод является их легкодоступность, в связи с чем могут использоваться простые способы доступа к ним. В частности, копание колодцев

По агрессивности

Агрессивность воды – это ее способность разрушать сооружения из бетона, металла и других материалов, а также отрицательно воздействовать на животный и растительный мир водоемов. Агрессивность обуславливается наличием некоторых химических элементов и соединений.

По их виду и количеству различают следующие типы:

  1. Общекислотные. Параметром кислотности является уровень pH. Наибольшей агрессивностью обладает вода с pH меньше 4-х (кислая среда), наименьшей – с pH = 6,5.

    Если pH меньше 6,5, в этом случае говорят об общекислотности.

  2. Выщелачивающие. Характеризуются большим (более 0,4-1,5 мг экв.) содержанием гидрокарбонатов. Выносят из бетонных сооружений гидроксид кальция.
  3. Сульфатные. Содержащиеся в них в большом количестве сульфатные ионы приводят к вспучиванию и разрушению бетона.
  4. Углекислотные. Содержат значительное количество углекислоты, приводящей к растворению гидрокарбоната кальция и разрушению бетона.

По минерализации

Минерализация показывает общее количество растворенных в воде соединений. Определяется выпариванием 1 л воды с получением сухого остатка. По его величине и составу определяют минерализацию.

В зависимости от нее вода бывает:

  • пресной,
  • слабосолоноватой,
  • солоноватой,
  • сульфатной.

По жесткости

Жесткость обуславливается наличием ионов магния и кальция. Различают следующие виды жесткости:

  • общую;
  • карбонатную;
  • некарбонатную.

По общей жесткости бывают очень мягкими, мягкими, умеренно жесткими, жесткими.

Распределение воды в земной коре

Воды в земной коре расположены в двух плоскостях: первая или нижняя образована плотными магматическими и метаморфическими породами, и количество воды здесь ограничено. Во второй плоскости преобладают осадочные породы, и здесь содержится большой объем воды. Эту плоскость разделяют на несколько уровней:

  • Верхний – пресные: питьевые, технические и хозяйственные;
  • Средний – минеральные с солями, микроэлементами и биологически активными веществами;
  • Нижний – высокоминерализированные рассолы, в которых растворено много хлоридов и сульфатов (соответственно, из них добывают бром, йод, поваренную соль).

Образуются подземные воды различными способами.

Инфильтрация

Это просачивание атмосферных осадков до водоупорного слоя (тем самым происходит насыщение пористых пород). Около 20% от общего количества осадков проникает в почву и достигает мест залегания грунтовых вод. Таким образом возникают горизонты подземных вод или водоносные слои. Это – основной способ образования, который тесно связан с круговоротом воды в природе.

Количество просачивающейся в грунт воды зависит от физических свойств (плотности) грунтов, рельефа местности, количества растительности (чем больше растений, тем лучше проходит процесс). Количество просочившейся воды будет больше при длительном моросящем дожде, а не при сильном ливне.

Ювенильные воды

Это воды, которые выделяются при дифференциации магматического очага. Они считаются первичными. В природе не существует таких подземных вод в «чистом» виде, так как все они смешиваются друг с другом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector