Первый водоносный горизонт сколько метров

Виды водоносных горизонтов

Водоносный горизонт представляет собой грунт, в порах или трещинах между отдельными частицами которого находится и может передвигаться вода. Соответственно, при бурении скважины необходимо найти горизонт, который сможет обеспечивать необходимое количество воды надлежащего качества. Ограничивается этот водосодержащий слой водоупорными слоями (обычно глинистыми грунтами) только снизу (сверху тогда находится зона аэрации) или с обеих сторон. С практической точки зрения многими гидрогеологами такой горизонт определяется, как зона ниже уровня земли, дающая воду в объемах, имеющих экономическое значение. Ведь если добываемой из толщи грунта воды хватит максимум на полив пары растений, то какой смысл вообще принимать ее в расчет?

Основные характеристики

Водоносный слой характеризуется целым рядом параметров, но рядовому человеку, эксплуатирующему скважину на участке, достаточно знать только некоторые из них.

• Дебит. Определяет, сколько жидкости источник может дать за единицу времени, измеряется в л/с, м 3 /ч и т.д.
• Годовая амплитуда колебания воды показывает изменение глубины расположения воды в разное время года в метрах.
• Глубина залегания подошвы и кровли горизонта измеряются в метрах, характеризуют границы водоносного слоя.
• Мощность водоносного горизонта – это попросту толщина содержащего воду грунта.

Типы водоносных слоев

Как правило, в толще земной поверхности в пределах досягаемости находится несколько содержащих воду грунтовых слоев. Рассмотрим их подробнее.

Верховодка

Первый водоносный горизонт характеризуется небольшой мощностью — в среднем около метра, реже 3-4 метра, располагается он на глубине от пары до 20-25 метров, причем в южных регионах оказывается обычно ближе к поверхности, в северных – дальше от нее.

Добраться до верховодки при бурении проще всего, это можно сделать примитивным садовым буром или лопатой. Другой вопрос, что вода из этого горизонта имеет ряд недостатков.

Дебет скважины очень сильно зависит от погодных условий и времени года, и регулярных больших объемов воды из верховодки получить не удастся. В северных регионах верховодка может и вовсе находиться в зоне промерзания грунтов, делая эксплуатацию источника в зимний период невозможной.

Пополняется первый водоносный горизонт за счет атмосферных осадков и таяния снега в весенний период, поэтому вода не отличается особой чистотой. В ней могут содержаться вредные органические или минеральные примеси, туда легко попадают удобрения, инсектициды, пестициды с участков (даже соседних). А уж если рядом проходят автомобильные дороги, располагаются предприятия или производится складирование отходов, то даже страшно представить, что может оказаться в этой воде.

Конечно использовать эту воду для питья возможно, но в обязательном порядке требуется провести лабораторные исследования ее состава, регулярно их повторять и при необходимости проводит фильтрацию и очистку.

В общем, хотя при бурении и обустройстве скважины для добычи воды из верховодки затраты минимальны, но на очистку воды до пригодного к питью состояния потребуется немало средств. Помимо этого, срок службы источника, заглубленного в первый водоносный горизонт, в среднем не превышает 3-5 лет, после чего придется сооружать новый.

Использование верховодки оправдано, если воду оттуда применять для технических нужд, либо в случае, когда колодец является временным решением, например, при проведении строительных работ и бурении более мощной и долговечной скважины.

Второй водоносный горизонт

Следующий после верховодки водоносный слой (или несколько слоев) – это межпластовые напорные и ненапорные воды. Располагаются они на уровне 40-90 метров в среднем, и от загрязнений с поверхности земли их защищают водоупорные слои глинистых почв.

Фильтрация и дополнительная очистка может потребоваться и такой воде, но в любом случае она существенно чище верховодки, и может быть использована для питья и приготовления пищи.

Дебет таких источников сохраняется примерно одинаковым на всем протяжении срока эксплуатации, но количества воды не всегда может быть достаточно, если ее расход большой, а водоносный слой маломощный.

Артезианские воды

Артезианский водоносный горизонт располагается на глубине более 100 метров и позволяет стабильно получать большие объемы воды высочайшего качества. Эти водоносные слои никак не соединяются напрямую с поверхностью, а от возможных загрязнений с поверхности земли надежно защищены несколькими водоупорными слоями, самый нижний из которых обычно представляет собой скалистый грунт. Хотя бурение такой скважины обходится недешево, с течением времени это окупается. Во-первых, затраты на очистку воды минимальны, а во вторых, артезианские источники очень долговечны и способны обеспечивать бесперебойное водоснабжение минимум 40-50 лет. Однако артезианские воды относятся законодательством к полезным ископаемым, поэтому на устройство такой скважины и ее эксплуатацию потребуется разрешение.

Подводим итоги

Водоносные слои разных типов характеризуются разным качеством воды и возможным дебитом скважины. Выбор оптимального для данного участка источника может быть осуществлен только при разведывательном бурении и определении точного места залегания вод на этой территории.

Водоносные горизонты.

Водоносным называется горизонт, насыщенный водой и находящийся между двумя водоупорными пластами (Рис. 1.1). Воду для участка и дома можно добывать с трех водоносных горизонтов:

? первый водоносный горизонт (ближайший к поверхности – «верховодка») располагается на глубине до 25 м (бывает и больше, глубина его залегания зависит от конкретной местности: возрастает с севера на юг – в северных регионах вода ближе к поверхности, в южных – глубже);

? второй водоносный горизонт (межпластовые грунтовые (напорные и ненапорные) воды) обычно располагается на глубине от 40 до 90 м;

? третий водоносный горизонт (артезианские воды) располагается на глубине от 110 до 120 м.

Проще всего использовать первый водоносный горизонт – он не требует бурения глубоких скважин, колодец для такого горизонта можно соорудить без применения техники, используя всего лишь лопату. Однако первый водоносный горизонт имеет ряд недостатков, которые препятствуют его полноценному использованию в качестве источника воды для загородного дома.

Рис. 1.1.Водоносные горизонты: а – первый водоносный горизонт («верховодка»); б – второй водоносный горизонт (межпластовые грунтовые воды); в – третий водоносный горизонт (артезианские воды)

В первую очередь проблему представляет качество воды на первом водоносном горизонте. Фактически «верховодка» – это поверхностные инфильтрационные воды, то есть воды, которые просачиваются вглубь с поверхности («крышей» первого водного горизонта являются рыхлые породы) и, соответственно, имеют разнообразные примеси, в том числе органические. В «верховодку» попадают и удобрения, которые используются на участке, причем даже если ваш участок абсолютно стерилен, то вам «помогут» соседи. Очистка же «верховодки» до требуемых СанПиН показателей обходится очень дорого и является нерентабельной.

Еще один неприятный нюанс – малый и непостоянный дебит водоисточника, расположенного на первом водоносном горизонте.

Дебит водоисточника (водной скважины, колодца и т. д.) – характеристика водоисточника, определяющая его способность наполняться водой при заданном режиме эксплуатации. Это объем воды, поступающий в скважину из источника в единицу времени, обычно определяется в литрах или кубических метрах в час или сутки. Дебит скважины зависит от того, каким образом она связана с водоносными слоями, от характеристик этих слоев и для грунтовых вод – от сезонных колебаний.

Дебит водоисточника в «верховодке» зависит от времени года, среднесуточной температуры, количества осадков и т. д. В засушливое и холодное время года запасы воды в «верховодке» могут полностью иссякнуть.

Кроме того, у скважин на первый водоносный горизонт небольшой срок службы – обычно всего несколько лет (из-за малого запаса воды в «верховодке»). Так что, если вас соблазнит низкая стоимость устройства скважины на первый водоносный горизонт, то в скором времени вы обнаружите, что вам приходится платить весьма немаленькие деньги, чтобы сделать эту воду пригодной для бытового использования, да еще при этих расходах вы не сможете рассчитывать на стабильное бесперебойное водоснабжение.

Чаще всего первый водоносный горизонт используется для сооружения колодцев, вода из которых предназначена исключительно для хозяйственных нужд (например, для полива растений).

Если вы, приобретая участок под застройку, считаете, что определять глубину залегания вод излишне, так как вы все равно будете обустраивать колодец на первом водоносном горизонте, то вам следует учесть: первый водоносный горизонт может оказаться на значительной глубине, что потребует соответствующих расходов на устройство колодца, кроме того, дебит водоисточника может оказаться удручающе низким. Так что прежде, чем платить деньги за участок, лучше все же провести соответствующие изыскательские работы, чтобы потом не переплачивать за устройство системы водоснабжения.

Второй водоносный горизонт защищен от загрязнения инфильтрационными поверхностными водами верхним водоупорным слоем. Только изредка попадаются участки, на которых межпластовые воды соединяются с поверхностью. Поэтому в основном качество воды второго водоносного горизонта достаточно высокое, и, хотя эта вода требует очистки, может быть использована не только для хозяйственных, но и для бытовых нужд. Дебит такого водоисточника постоянен (в отличие от «верховодки»), хотя не всегда может обеспечить необходимый объем водопотребления – все зависит от требуемого уровня водопотребления и дебита конкретного водоисточника (например, в случае большой семьи воды требуется довольно много даже при ограниченных потребностях: вода для питья, мытья посуды, стирки, умывания).

Лучшей считается вода третьего водоносного горизонта – артезианская. Артезианские воды не соединяются с поверхностью, от проникновения инфильтрационных вод они полностью защищены водоупорными слоями, а область питания обычно весьма удаленная – от нескольких километров до нескольких сотен километров. Чаще всего верхний водоупорный слой представляет собой твердые породы, и добраться до артезианских вод не так уж просто. Качество артезианских вод в большинстве случаев полностью соответствует требованиям СанПиН, и такие скважины имеют самый большой срок эксплуатации (до полувека) при стабильном дебите водоисточника. Следует заметить, что дебит водоисточника в случае использования третьего водоносного горизонта самый большой.

Казалось бы, все очевидно: несмотря на то что устройство скважины на третий водоносный горизонт обходится дороже всего, именно такая скважина является наиболее рентабельной в эксплуатации, обеспечивает необходимое количество воды, причем самого высокого качества. Однако не все так просто. Имеется еще и законодательный аспект.

Водоносный горизонт

Откуда появляется вода в кране? Из каких недр ее добывают для удовлетворения постоянно растущих потребностей человечества? В 21 веке достаточное количество воды является одним из основных условий комфортной жизни. Средний объем ежедневного потребления воды одним человеком составляет от 150 до 600 литров. В засушливых регионах, однако, этот показатель не превышает 15 литров.
Любой природный или созданный человеком водоем основан на подземных водоносных горизонтах. Именно от характеристик этих слоев нашей планеты зависит количество и качество воды, наполняющей колодец или скважину. Учеными давно изучены и детально описаны все слои пресной воды, содержащиеся в недрах нашей планеты. Стоит отметить, что на планете наблюдается неравномерное распределение таких слоев, вследствие чего в некоторых регионах фиксируются сложности с доступом к питьевой воде.
Водоносный горизонт – это грунт, в порах и трещинах которого залегает, а может и перемещаться вода. Во время бурения скважины очень важно найти именно такой горизонт, который гарантирует требуемый объем воды высокого качества. Запечатан такой водосодержащий слой водоупорными слоями, чаще всего глинистыми грунтами.

Первый водоносный горизонт

Как известно, водоносные горизонты пролегают в рыхлых, зернистых или пористых породах, полостях и трещинах твердых пластов, которые имеют способность накапливать влагу. Первый водоносный горизонт еще называют верховодкой. Глубина его залегания не превышает 0,5 м в северной тундре, однако может достигать 20-25 м в южных широтах. Состоит этот слой из несцементированных (рыхлых) осадочных пород. В толщину слой достигает 3-4 м. Верховодка не имеет кровли. Ее верхняя граница расположена в области аэрации, вследствие чего обеспечивается непосредственная связь водоносного горизонта с поверхностью. Почти весь объем горизонт получает путем инфильтрации с поверхности почвы. Единственное достоинство этого горизонта состоит в его легкой доступности.
Из минусов стоит отметить:

• сезонность наполнения данного слоя
• прямая зависимость от количества осадков
• нестабильный характер, то есть во время засухи вода может полностью исчезнуть
• низкий уровень очистки воды. Незначительная толщина почвы мешает полноценной задержке химических и органических примесей, которые оказывают влияние на качество жидкости
• загрязнение удобрениями, гербицидами и пестицидами, которые активно используют в сельском хозяйстве, а также продуктами из мусорных полигонов и промышленными отходами.

Верховодка может быть использована исключительно для полива и бытовых нужд. Без длительного кипячения вода не должна использоваться для употребления в пищу.
Во время бурения скважины, которая опускается ниже первого водоносного горизонта, нужно позаботиться о тщательной изоляции от попадания верховодки при помощи системы концентрических обсадных труб.
Грунтовый водоносный горизонт находится в первом водоносном горизонте. Его отличие заключается в расположении на ближайшем от поверхности земли водоупорном слое, в рыхлых или трещинных породах. Наполняет он вследствие просачивания осадков, таяния снегов, вод из рек, ручьев, озер, оросительных каналов.
Количество грунтовых вод меньше зависит от уровня осадков. Тем не менее, во время весеннего таяния снега или обильных дождей оно повышается. В сухое время года наблюдается его истощение. Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание перед бурением скважины или копки колодца.
Для питья такая вода не пригодна без кипячения.

Второй водоносный горизонт

Второй подземный водоносный горизонт или межпластовый слой находится между двумя водоупорными пластами грунта. Его объем более стабилен. Наполнение горизонта происходит вследствие инфильтрации грунтовых вод через слабопроницаемые породы. По характеру движения существует две категории подземных вод:

• циркулирующие в рыхлых породах (песчаные, галечные, гравийные)
• аккумулирующиеся в скальных трещиноватых пластах (гранитных, известняковых, доломитовых).

Глубина водоносных горизонтов второго слоя может составлять от 30 до 100 метров. В процессе просачивания через мелкие поры, трещины и каверны вода проходит естественную природную очистку. Чаще всего она соответствует нормативам, прописанным в СанПиНе.
Исходя из типов пород, через которые просачивается жидкость, она будет насыщаться растворенным железом, солями кальция или магния, и прочими веществами. Вследствие этого, их количество может превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК), которая прописана в санитарных правилах и нормах. В таком случае необходимо приобрести дополнительное оборудование для очистки воды.

Артезианский водоносный горизонт

Характеристика водоносных горизонтов артезианского типа основана на их глубине. Артезианский водоносный горизонт расположен в особых геологических структурах:

• впадинах
• мульдах, которые представляю собой пологие тектонические прогибы, напоминающие чашу или корыто
• флексурах – коленообразных изгибах слоистых пород.

Этот слой расположен в пористых или щелевых породах, залегающих между двумя водоупорными слоями (известняк, гранит, песчаник). Следовательно, именно этот слой наилучшим образом защищен от действия внешних факторов. Наполнение слоя осуществляется удаленно. Источник питания может располагаться на расстоянии десятков и даже сотен километров. После прохождения таких расстояний, вода природным путем очищается от примесей и загрязнений.
Глубина залегания водоносных горизонтов артезианского происхождения составляет от 100 до 1000 метров.
Из плюсов артезианского горизонта стоит выделить:

• большой объем
• высокий уровень качества и чистоты
• пригодность для питья без дополнительной очистки
• стабильное не лимитируемое количество.

К минусам относят:

• чрезмерную минерализацию
• сложность добычи
• высокую стоимость прибора артезианского водозабора.

В Законе Российской Федерации «О недрах» значится, что расположенные в артезианских водоносных горизонтах воды представляют собой государственный стратегический запас.

Сооружения для добычи воды

В способы добычи воды могут быть разными. Выбор способа зависит месторасположения на участке водоносных горизонтов, их глубины, а также целей использования воды.
Колодец для бытового и сельскохозяйственного использования создается глубиной до 5 метров. Чтобы получить питьевую воду, глубина колодца должна составлять от 10 до 15 метров. Колодец является самым дешевым и простым вариантом создания водозабора. Наличие колодца на участке решает следующие вопросы:
полив участка
наличие воды для технических и бытовых нужд.
Для питья вода из колодца используется исключительно после процедуры кипячения. При выкапывании шахты нужно принимать во внимание объем воды, который способен выдать колодец.
Для питьевых целей стоит использовать второй водоносный горизонт. Скважины на нем обеспечат вас чистой питьевой водой. Ствол, углубленный на 50 метров в подпочвенный песчаный горизонт, является наиболее подходящим для обеспечения загородного дома водой. Чистоту такой воды легко объяснить тем, что суглинок и песок, через который вода попадает в водоносный слой, являются отличным природным фильтром.
Период использования скважин на песок ограничивается истощением этого водного слоя или заиливанием скважины. Чаще всего такие скважины эксплуатируются примерно 8 – 10 лет. Тогда как артезианские водозаборы могут быть использованы более полувека, вследствие неограниченности объема водоносных пластов.
В загородных домах создаются чаще всего скважины на песок. Они более бюджетные.

Методы определения глубины залегания

Определить глубину расположения водоносных горизонтов можно различными способами. К примеру, растения, которые нуждаются в избыточном количестве влаги, прекрасно демонстрируют местонахождение водоносных слоев. Если во время засухи, растения пышные и зеленые, значит, участок богат подземными водами.
Также можно ориентироваться на разновидность влаголюбивых растений. К примеру, если на участке растет камыш, значит, вода находится на глубине от метра до трех. Тогда как рогоза может расти в метре от поверхности водоносного горизонта. Черный тополь растет там, где вода залегает на глубине от полуметра до трех. Березняки и ольха также являются индикаторами присутствия водоносных слоев, а вот наличие сосны говорит совершенно об обратной ситуации.
Для выяснения глубины залегания водоносных жил успешно применяется ручное бурение. Этот способ подходит для земель с мягкими почвами. Бур нужно вести в землю и тщательно на каждом этапе заглубления осматривать почву на предмет появления чрезмерной влаги.
Если глубина скважины относительно небольшая, то ее можно установить своими силами. Но если речь идет о глубине в 30-50 м, то понадобятся специальные буровые установки.

На какой водонос ориентироваться при копке колодца и бурении скважины

Все природные водоемы и созданные человеком источники воды основываются на подземных водоносных горизонтах. От их характеристик зависит количество и качество воды, которая будет наполнять колодец или скважину. Ученые изучили и описали все слои пресной воды, заключенные в недрах нашей планеты. Они распространены неравномерно, поэтому на отдельных участках возможны трудности с получением питьевой воды. Общая картина на территории России сложилась довольно благоприятная.

Водоносные горизонты принято не только называть, но и нумеровать, в зависимости от глубины размещения. Иногда первым слоем называют верхние грунтовые воды (верховодка), иногда отсчет начинается снизу, и первыми становятся артезианские горизонты.

Что такое водоносный горизонт

К подземным запасам относится вся вода, которая находится ниже уровня земной коры, будь-то низинная долина или гористый склон. Она может пребывать в любом из состояний: жидком, твердом или газообразном.

Водоносный горизонт состоит из однородных или близких по составу и свойствам горных пород. Они распределены по четырем основным типам: аллювиальные, осадочные, ледниковые и метаморфические. В их трещинах, порах и карстовых образованиях накапливается гравитационная или свободная вода.

Водоносные слои классифицируют по разным признакам:

• Расположению в земной коре;
• Гидравлическим условиям – напорные и безнапорные;
• Внутреннему строению – одно- и многослойные;
• Типу водоупорного слоя – горизонтальные, наклонные, комбинированные.

Для формирования водоносного пласта обязательно наличие подстилающего слоя из породы с низкой водопроницаемостью, например, глины, известняка, гранита. Абсолютно непроницаемых пород не бывает. Вода в любом состоянии способна найти или проделать себе отверстие.

Верховодка – первый или последний уровень

Поскольку при копке колодца и бурении скважин очередность размещения отсчитывается сверху вниз, то будем считать, что верхние грунтовые воды будут первым водоносным горизонтом. Сокращенно их называют верховодкой. Их главные особенности: сильная зависимость от осадков и высокая подверженность загрязнениям. Верховодка залегает выше уровня грунтовых вод на временном или ограниченном по площади водоупорном ложе.

В прошлые столетия именно эта вода питала домашние колодцы, которые были неглубокими. Ее запасы пополняются исключительно за счет атмосферных осадков и конденсации водяной пары. Ввиду нынешней неблагополучной экологической ситуации использовать их для питья небезопасно даже в отдаленных от мегаполиса населенных пунктах. Максимальное наполнение слоя верховодки происходит в период снеготаяния, при условии, что зима была снежной.

Последние годы выдались сложными в плане колодезного водоснабжения. Много колодцев обмелело и вообще пересохло. Верховодка сильно подвержена сезонным колебаниям, поэтому даже если ее качество отвечает всем нормам, не стоит основывать водоснабжение всего участка только на ее ресурсе. Ее можно использовать для полива, собирая в технические колодцы.

В плане строительных работ и обустройства территории верховодка причиняет много усложнений. Из-за нее засыхают зеленые насаждения, участок превращается в непроходимое болото, разрушается фундамент, деформируются стенки котлованов и траншей. Чтобы минимизировать ее влияние, организовывают системы для дренирования, водоотведения и водоотлива.

Грунтовые воды

Постоянный водоносный горизонт лежит на первом от поверхности земли непроницаемом слое породы. В большинстве случаев его подстилает слой глины. Вода в нем перемещается в зависимости от уклона рельефа. При копке питьевых колодцев ориентируются именно на уровень грунтовых вод – УГВ. Для строительства выбирают зиму или конец лета, при условии стабильно сухой погоды.

Глубина залегания грунтовых вод зависит от геологического строения местности. Область питания и распространения грунтовых вод совпадают. Основные источники пополнения запасов: инфильтрация атмосферных осадков, воды рек, озер, водохранилищ. От верховодки их отделяет, как минимум несколько метров породы, при прохождении которой дождевые и талые воды очищаются.

Грунтовые воды распределяются по климатической зональности. От географического расположения зависит глубина залегания, химический состав, температура, чистота и степень минерализации. Условно выделяют две зоны с избыточным или достаточным и слабым или нерегулярным увлажнением.

Достаточная влага формирует пресные и гидрокарбонатно-кальциевые воды. Они характерны для местностей с наличием пород с высокой водопроницаемостью и активным дренажем. К ним относятся тундры и лесистые регионы. Минерализация воды редко доходит до отметки 1г/л.

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем выше минерализация и глубина залегания грунтовых вод. В степи и лесостепи их состав колеблется от пресных до сульфатных. В пустынях и полупустынях они отличаются сильной минерализацией, обычно, хлоридного типа. Чистота напрямую зависит от глубины, чем глубже, тем чище. Если местность изрезана долина и балками, то УГВ будет находиться ниже. Геология и качественный состав пород делают грунтовые воды разнообразными, со специфическими особенностями.

Ниже УГВ залегает следующий водоносный пласт, который также используется для строительства водозаборов. Это межпластовые безнапорные воды. Они размещены между первым и вторым водонепроницаемыми слоями, поэтому хорошо защищены от поверхностного загрязнения. До их глубины сложно докопаться с помощью обычного колодца, поэтому чтобы достать воду приходится бурить скважину. Часто ее стоимость не превышает стоимость рытья и обустройства колодца аналогичной глубины.

Проблема воды из скважин в сильном превышении минерализации. Чаще всего встречаются жалобы на жесткость (соли кальция и магния) и избыток железа, который делает невозможным ее употребление без системы водоподготовки, которая стоит недешево. Потребление необработанной воды вызывает длинный список заболеваний.

Последние из доступных в плане добычи питьевой воды – это напорные или артезианские горизонты. Они располагаются на вогнутых водоупорных ложах, полностью насыщают водоносный слой и находятся под давлением. Здесь содержится самая чистая первозданная вода, поэтому они причислены к природным богатствам. Строительство колодца и неглубокое бурение закон оставляет на усмотрение владельца участка, а на разработку артезианской скважины нужно официальное разрешение.

Критерии для выбора водоносного горизонта

Главным ориентиром для заказчика/владельца колодца или скважины должно быть качество воды. Профильные компании разработали специальные карты местностей, которые с достаточной точностью помогают определить, какая вода будет в источнике.

На втором месте находится мощность или дебит. Он обозначает, сколько воды будет отдавать источник. Засушливые годы сильно истощили грунтовые воды во многих регионах, но теоретически они должны восстановиться естественным образом. Безнапорные межпластовые горизонты очень слабо питаются за счет инфильтрации, поэтому их можно осушить, если построить большое количество водозаборов на один пласт.