чем отличаются грунтовые воды и межпластовые воды
Разбираем вопрос — чем различаются грунтовые и межпластовые подземные воды?
Грунтовые и межпластовые воды формируют водоносные подземные горизонты, имеют как схожесть, так и ряд отличий.
Основная разница – расстояние от поверхности земли, что приводит к возникновению ряда дополнительных оценочных критериев.
Что это такое?
Для грунтовых вод характерно соседство с почвенным покровом земли и первым водоупорным слоем. Результат неглубокого расположения – существенные скачки уровня в зависимости от сезона.
Наблюдается как понижение/повышение объема вод при разном количестве осадков, так и промерзание в зимний период.
Межпластовые воды заполняют нижележащие водные горизонты, заполняя пространство между соседними водонепроницаемыми породами. Верхнюю определяют термином «кровля», нижнюю – «ниша». Благодаря глубинному расположению можно констатировать постоянство уровня межпластовых водных ресурсов.
Чем похожи водоносные горизонты – одно ли это и то же?
Оба типа вод имеют основную общую черту – они протекают под землей и тесно контактируют с породами, которые определяют их минеральный состав.
Но сказать, что рассматриваемые водоносные горизонты – это одно и то же, нельзя. Они различаются по большому количеству критериев, начиная от наполненности, чистоты и заканчивая способом добычи.
Чем различаются водные подземные ресурсы?
Для сравнения подземных вод используют несколько категорий.
Схема формирования
Грунтовые воды не имеют строго ограниченной водной поверхности.
В зависимости от места формирования выделяют 3 вида водных ресурсов:
Грунтовые воды являются результатом проникновения под землю поверхностных водных ресурсов и атмосферных осадков. Их область питания, как правило, идентична области распространения водоносного горизонта.
Наполнение (или мощность) потока воды непостоянно.
Главными особенностями водного ресурса считается:
Межпластовые воды тоже бывают безнапорными, протекая неглубоко под поверхностью земли.
Если такие водоносные горизонты граничат с земной поверхностью, они обеспечивают стабильное питание поверхностных водоемов. В отличие от грунтовых, площади их распространения и питания не совпадают.
Напорные и безнапорные межпластовые воды защищены, если граничащие с ними подземные породы формируют сплошную линию. Одновременно не должно происходить питание ресурсов из вышележащих водоемов, грунтовых резервов.
Область использования
Добыча грунтовых вод – легко решаемая задача, что дает возможность снабжать водными ресурсами населенные пункты, промышленные предприятия.
Еще один вариант применения – как обширный запасной резервуар для подачи воды в период засух, как накопитель при наводнениях.
Межпластовые воды особенно удобны для использования, если они находятся под давлением (напорные ресурсы).
Так характеризуются водоносные горизонты, заполняющие вогнутые подземные слои. Их особенность – способность пробиваться наружу, образуя артезианские родники.
Состав
Для грунтовых вод он зависим от климата. Во влажных природных зонах происходит выщелачивание почв и горных пород, вымывание легко растворимых сульфатов, хлоридов. Поэтому отмечается опреснение водоносных горизонтов, преобладание в них гидрокарбонатов кальция.
Если климат теплый засушливый, атмосферные осадки являются редкостью, исключается развитие подземного стока грунтовых вод, происходит их испарение и засоление.
По соседству с водохранилищами, водоемами водоносные горизонты опресняются и могут по качеству соответствовать питьевой воде.
Для межпластовых вод характерно большее разнообразие минеральных соединений в сравнении с грунтовыми водоносными горизонтами.
Оставаясь пресными, водоносные горизонты отличаются по степени минерализации, которая определяет вкус воды. Вид минеральных солей обусловлен химическим составом породы, в которой протекают воды.
По уровню рН межпластовые потоки относятся, преимущественно, к щелочным. Патогенные микроорганизмы в межпластовых водах практически отсутствуют.
Необходимость очистки
Грунтовый водоносный горизонт в большинстве случаев не закрыт всплошную водонепроницаемыми породами. Ввиду близкого соседства с почвенным слоем грунтовые воды подвержены загрязнению.
Для межпластовых вод характерна незначительная загрязненность, что обусловлено их глубинным расположением. Ухудшение качества воды нередко влечет интенсивная эксплуатация сразу нескольких буровых скважин.
Результат такой деятельности – повышение водообмена подземных ресурсов. Когда водоносный горизонт плотно соприкасается с породами верхних пластов, загрязнение происходит по химическим показателям.
Способ добычи
Добраться до грунтовых вод удается посредством бурения скважин на песок, выкапывания колодцев.
В первом случае практикуется отсыпка гравием в комбинации с установкой фильтрующих элементов – сеток галунного плетения.
Для добычи межпластовой воды необходима самоходная буровая установка.
Методом проходки ствола бурение ведут до упорного слоя для мягких пород и до углубления в водоносный пласт для трещиноватых, скальных пород.
Недостатки и преимущества
К положительным характеристикам межпластовых относят:
Недостатками межпластовых считаются:
Достоинства грунтовых вод:
Негативными сторонами использования грунтовых являются:
Заключение
Налицо существенные различия характеристик водоносных подземных потоков и целесообразность использования, в зависимости от поставленной задачи, каждого типа вод.
Грунтовые применимы для сельскохозяйственных, промышленных нужд, тогда как межпластовые ресурсы предпочтительны для бытовых целей, приготовления пищи. Главное – заранее провести оценку качества, наличия минеральных соединений, чтобы исключить негативные моменты пользования.
Подземные воды и грунтовые воды
Не все подземные воды – грунтовые. Отличие грунтовых вод от других видов подземной воды состоит в условиях их залегания в толще горных пород.
Название «подземные воды» говорит само за себя – это вода, которая находится в под землей, то есть в земной коре, в верхней ее части, причем находиться там она может в любом из своих агрегатных состояний – в виде жидкости, льда или газа.
Основные классы подземных вод
Подземная вода бывает разная. перечисли основные виды подземных вод.
Почвенная вода
Почвенная вода содержится в почве, заполняя промежутки между ее частицами, или поровое пространство. Почвенная вода может быть свободной (гравитационной) и подчиняться только силе тяжести, и связанной, то есть удерживаться силами молекулярного притяжения.
Грунтовая вода
Межпластовая вода
Межпластовая вода – находится ниже грунтовой воды, под первым водоупором. Эта вода ограничена двумя водоупорными слоями и может находиться между ними под значительным давлением, заполняя водоносный горизонт полностью. Отличается от грунтовой воды большим постоянством своего уровня, и конечно, большей чистотой, причем чистота межпластовой воды может быть следствием не только фильтрации.
Артезианская вода
Артезианская вода – так же, как и межпластовая, заключена между слоями водоупоров и находится там под давлением, то есть относится к напорным водам. Глубина залегания артезианских вод – примерно от ста до тысячи метров. Различные геологические подземные структуры, мульды, впадины и т.п., располагают к образованию подземных озер – артезианских бассейнов. Когда такой бассейн вскрывается при бурении шурфов или скважин, артезианская вода под давлением поднимается выше своего водоносного пласта и может дать очень мощный фонтан.
Минеральная вода
Грунтовые воды
Грунтовые воды – это первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, находящийся на первом водоупоре. Поэтому поверхность этого слоя – свободна, за редкими исключениями. Иногда над потоками грунтовых вод встречаются участки плотных пород – водонепроницаемая кровля.
Залегают грунтовые воды недалеко от поверхности, и поэтому очень зависят от погоды на поверхности земли – от количества атмосферных осадков, движения поверхностных вод, уровня водоемов, все эти факторы влияют на питание подземной воды. Особенность и отличие грунтовой воды от других видов – она безнапорная. Верховодка, или скопления воды верхнего водонасыщенного грунтового слоя над водоупорами из глин и суглинков с малой фильтрацией – это разновидность грунтовой воды, проявляющаяся временно, по сезонам.
На грунтовую воду и непостоянство ее состава, поведения и мощности горизонта влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Горизонт грунтовой воды непостоянный, он зависит от свойств горных пород и их водосодержания, близости водоемов и рек, климата местности – температуры и влажности, связанных с испарением и т. далее.
Но серьезное и все более опасное влияние на грунтовую воду оказывает человеческая деятельность – мелиорация и гидротехническое строительство, подземные работы по добыче полезных ископаемых, нефти и газа. Не менее результативной в контексте опасности стала агротехника с применением минеральных удобрений, пестицидов и ядохимикатов, и конечно, промышленные стоки.
Грунтовая вода очень доступна, и если роют колодец или бурят скважину – то в большинстве случаев получают именно грунтовую воду. И свойства ее могут оказаться весьма негативны, поскольку эта водичка зависит от чистоты почвы и служит ее показателем. Все заражения от канализационных протечек, свалок, пестициды с полей, нефтепродукты и прочие результаты деятельности человека попадают в грунтовые воды.
Грунтовая вода и проблемы для строителей
Морозное пучение грунтов находится в прямой и непосредственной зависимости от присутствия грунтовой воды. Разрушения от сил морозного пучения могут быть огромны. При замерзании глинистые и суглинистые грунты получают питание в том числе и от нижнего водоносного горизонта, и в результате этого подсоса могут образовывать целые прослойки из льда.
Давление на подземные части сооружений может достигать огромных величин – 200 Мпа, или 3,2 тн/см2 далеко не предел. Сезонные подвижки грунтов на десятки сантиметров нередки. Возможные последствия действия сил морозного пучения, если их не предусмотрели или учли недостаточно, могут быть: выталкивание фундаментов из земли, затопление подвалов, разрушение дорожных покрытий, затопление и размывание траншей и котлованов и много еще разного негатива.
Кроме физического влияния, грунтовые воды способны разрушать фундаменты и химически, все зависит от степени их агрессивности. При проектировании эта агрессивность исследуется, проводятся как геологические, так и гидрологические изыскания.
Влияние грунтовых вод на бетон
Агрессивность грунтовых вод к бетону различают по типам, рассмотрим их ниже.
По общекислотному показателю
При водородном числе рН менее 4 агрессивность к бетону считают наибольшей, при значении рН более 6,5 – наименьшей. Но малая агрессивность воды вовсе не отменяет необходимости защиты бетона устройством гидроизоляции. Кроме того, имеется сильная зависимость влияния агрессии воды от видов бетона и его вяжущего, в том числе от марки цемента.
Выщелачивающие, магнезиальные и углекислотные воды
Все так или иначе разрушают бетон или способствуют процессу разрушения.
Сульфатные воды
Сульфатные воды относят к наиболее агрессивным к бетону. Ионы сульфатов проникают в бетон и реагируют с соединениями кальция. Образующиеся кристаллогидраты вызывают вспучивание и разрушение бетона.
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.
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.
Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод.
