Основные сооружения для добычи воды
В зависимости от расположения на участке водоносных горизонтов, их глубины, наличия средств, потребностей в воде и целей ее использования выбирают соответствующие способ добычи.
Безнапорные слои
Грунтовые воды, свободно разливающиеся по зазорам в почвенных слоях, глубже полутора метров, межпластовые воды, не имеют какого-либо напора, называются соответственно безнапорными водами, так как не сдавлены слоями горных пород. Только при залегании в виде линзообразных участков могут характеризоваться малым местным напором.
Они проходят по трещинам скальных участков земной коры, разливаются между почвами рыхло-зернистого типа. Наблюдаются в богатых водоносных участках нашей планеты, испещренных сеткой рек и ручьев.
В какой форме бывает вода под землёй?
Вода в недрах земной коры бывает:
- парообразной — находится в воздухе, заполняющем трещины горных пород;
- гигроскопической — образуется при адсорбции молекул водяного пара поверхностью минеральных частиц горных пород. Гигроскопическая вода образует тонкую плёнку на поверхности горных пород и удерживается молекулярными и электрическими силами;
- плёночной — образует более толстую плёнку поверх гигроскопической воды и вокруг частиц горных пород. Она может перемещаться от большей концентрации воды к меньшей, от частицы к частице, пока плёнка на них не станет одинаковой толщины;
- капиллярной — заполняет тонкие трещины и поры, удерживаясь при помощи силы поверхностного натяжения. Капиллярная вода поднимается вверх над поверхностью грунтовых вод, её используют растения для почвенного питания;
- свободной (капельножидкая) гравитационной. Свободно передвигается по пустотам, трещинам и порам под влиянием силы тяжести. Она делится на воду, полностью заполняющую поры и трещины в горных породах, образующую горизонт подземных вод и воду, просачивающуюся сверху вниз в зоне аэрации — в зоне, расположенной выше грунтовых вод, где в горных породах находится воздух;
- твёрдой (в виде льда). Образуется при отрицательных температурах горных пород. Лёд может находиться в литосфере в виде отдельных кристаллов, в виде плёнки или прослоек. Особенно много льда в областях распространения “многолетней мерзлоты“ — на Аляске и в северной части Сибири;
- кристаллизационной — является частью кристаллических решёток горных пород.
Верховодка и грунтовые воды
Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения, временем существования и дебита.
Верховодка, как правило, образуется на первом от поверхности земли водоупорном пласте или прослойках водоупорных отложений в водоносноной толще, имеет локальное распространение и сезонный характер существования. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает.
В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.
Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения.
Классификация и особенности подземных вод
К подземным источникам относятся воды, располагающиеся в разных по своей структуре и глубине слоях земной коры. Как правило, водоносные горизонты находятся в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых пластов, способных аккумулировать влагу. Подпитываются они за счет талых вод, атмосферных осадков, просачивания воды из лож озер, русел рек и ручьев.
В зависимости от условий залегания поземных источников выделяют следующие их виды:
- Почвенные.
- Грунтовые.
- Межпластовые.
- Артезианские.
Межпластовые подземные воды
Это водоносный горизонт, расположенный ниже грунтовых вод, замкнутый между двумя водоупорными слоями.Отличия межпластовых вод от грунтовых в:
- более постоянном уровне;
- большей чистоте;
- залегании на глубине от 7 до 10 км (есть вероятность залегания их на глубине в 15-20 км);
- область питания и создания напора и область их распространения не совпадают и часто удалены одна от другой на большие расстояния.
Безнапорные межпластовые воды встречаются, но довольно редко. Они не заполняют всего водоносного горизонта и выходят на поверхность в виде источников береговых склонах рек и оврагов. Межпластовые воды, залегающие в вогнутых тектонических структурах и заполняющие весь водоносный горизонт, обладают напором. Причины создания напора:
- геостатическая нагрузка (вес вышележащих горных пород);
- тектонические напряжения;
- изменение пористости пород.
Выделяют три основные схемы формирования потока межпластовых подземных вод:
- “артезианская” — на участках с наклонным залеганием слоёв. Питание формируется за счёт инфильтрации атмосферных осадков, поглощения поверхностных вод, нисходящей фильтрации из грунтового водоносного горизонта. Разгрузка происходит в понижениях рельефа, при вскрытии межпластового горизонта эрозионными врезами, перетеканием по ”гидрологическим окнам”;
- с перетеканием (схема А.Н. Мятиева) — характерна для слоистых толщ с чередованием водоносных и водоупорных пород. В центральных частях междуречий напоры уменьшаются с увеличением глубины залегания водоносного горизонта. Формируется нисходящая межпластовая фильтрация (перетекание) — область питания. На пониженных участках территории величина напора увеличивается с увеличением глубины залегания водоносных горизонтов. Формируется восходящая межпластовая фильтрация — область разгрузки;
- элизионного движения. Элизия — отжатие. Питание межпластовых вод происходит путём отжатия из уплотняющихся пород или при дегидрации породообразующих минералов. Активно протекает на участках интенсивного прогибания (погружения) участков земной коры. В центральной части прогиба — максимальное пластовое давление, к периферии оно уменьшается. Движение межпластовых вод происходит от центра прогиба к его периферии, либо в направлении участков с открытой гидравлической связью (тектонические нарушения, лиологические “окна“).
Напорные слои
Под определением напорные воды имеются в виду глубоко залегающие водные жилы, как бы зажатые водоупорными слоями земной коры, что образует давление, создает напор. Это артезианские водоносные горизонты. Они присутствуют в тектонических разломах, даже образуют целые подземные бассейны, в некоторых местах имеются очаги выхода на поверхность, от этого зависит мощность напора водного потока. Когда артезианская скважина сделана, при повышенном напоре поток воды легко минует водоупорную кровлю и даже возможно фонтанирование из скважины.
Скважины
Получить чистую питьевую воду позволяют только скважины. Ствол, уходящий в глубоко (до 50 метров) в подпочвенный песчаный горизонт, будет самым оптимальным вариантом обеспечения загородного дома водой. Чистота поднимаемой на поверхность влаги объясняется тем, что суглинки и песок, сквозь который она попадает в водоносный слой, служат отличным фильтром.
- Срок эксплуатации скважин на песок ограничен из-за истощения данного водного горизонта либо заиливания скважины. Как правило, служат такие сооружения в среднем 8…10 лет.
- Артезианские водозаборы служат до 50 и более лет, так как объем водоносных пластов неограничен. Вода в них высокого качества.
Для водоснабжения загородного дома используют в основном скважины на песок. В сравнении с артезианскими водозаборами, они менее затратны. К тому же их можно пробурить своими силами, не используя дорогостоящие машины.
