Грунтовые воды¶
Грунтовые воды — подземные воды, залегающие в породах первого от поверхности земли водоносного горизонта, полностью заполняющего поровые пространства и не имеющего напора. В отличие от напорных (артезианских) вод, грунтовые воды не ограничены сверху водоупором и свободно сообщаются с атмосферой через зону аэрации, а их поверхность (зеркало) является свободной, не испытывающей избыточного давления.
¶Положение в земной коре
Грунтовые воды относятся к категории подземных вод и занимают верхнюю часть гидросферы. Они формируются в пределах зоны аэрации — слоя пород между поверхностью земли и первым водоупором. Питание грунтовых вод осуществляется преимущественно за счёт инфильтрации атмосферных осадков, а также талых вод, поливных и технических вод. В засушливых районах дополнительным источником может служить конденсация влаги из почвенного воздуха.
Уровень залегания грунтовых вод колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров от поверхности. Наиболее высокое их стояние наблюдается весной в период снеготаяния и после продолжительных дождей; минимальное — в конце зимы и в засушливый период. В речных долинах грунтовые воды часто вскрываются в склонах и образуют родники (ключи).
¶Условия залегания и распространение
Грунтовые воды распространены повсеместно, за исключением районов сплошного вечномёрзлого грунта и областей с крайне малым увлажнением. Их наличие и глубина залегания определяются:
- рельефом местности — в понижениях уровень грунтовых вод обычно выше;
- литологическим составом пород — крупнопористые пески и гравийно-галечниковые отложения пропускают воду быстрее, чем глины и суглинки;
- климатическими условиями — количество осадков и испаряемость;
- хозяйственной деятельностью — орошение, вырубка лесов, застройка и водоотлив изменяют уровень.
В горных районах грунтовые воды, как правило, приурочены к пологим участкам склонов и днищам долин. В предгорьях и на равнинах они образуют обширные зоны распространения, иногда связанные между собой гидравлически.
¶Классификация
По химическому составу грунтовые воды делятся на:
- Пресные — минерализация менее 1 г/л, наиболее распространены.
- Слабоминерализованные — 1–3 г/л.
- Минерализованные — свыше 3 г/л; встречаются в засушливых областях при интенсивном испарении.
По качеству подразделяются на:
- Природные (незагрязнённые) — соответствуют естественному геохимическому фону;
- Техногенно изменённые — подвергшиеся влиянию хозяйственной деятельности.
По агрегатному состоянию пород-коллекторов различают поровые (в песчано-галечниковых отложениях) и трещинные (в кристаллических и осадочных породах с трещинами) грунтовые воды.
¶Характеристики и свойства
Основные характеристики грунтовых вод:
| Параметр | Описание |
|---|---|
| Уровень залегания | Глубина от поверхности земли до зеркала грунтовых вод |
| Дебит | Количество воды, поступающее из водоносного слоя в единицу времени |
| Минерализация | Содержание растворённых веществ, г/л |
| Химический состав | Преобладающие ионы и газы |
| Температура | Обычно близка к среднегодовой температуре воздуха региона |
Дебит отдельных источников грунтовых вод (родников) может составлять от долей литра до сотен литров в секунду. Наиболее мощные родники формируются в предгорьях Кавказа, Крыма, Урала и Алтая.
¶Значение и использование
Грунтовые воды имеют большое хозяйственное значение:
- Водоснабжение — используются как источник питьевой и технической воды для сельских населённых пунктов, дачных и садоводческих товариществ, фермерских хозяйств.
- Сельское хозяйство — близкое залегание грунтовых вод обеспечивает увлажнение корневой зоны растений; при чрезмерно высоком уровне они вызывают подтопление и заболачивание.
- Строительство — высокий уровень грунтовых вод усложняет возведение фундаментов, котлованов, тоннелей; требуется дренаж и водоотлив.
- Мелиорация — осушение переувлажнённых земель осуществляется системами дренажей, отводящих грунтовые воды.
¶Влияние на сооружения и растительность
Близкое залегание грунтовых вод (менее 2–3 м) нередко приводит к негативным последствиям: подтоплению подвалов и цокольных этажей, разрушению фундаментов от капиллярного подъёма влаги и последующего морозного пучения, засолению почв в засушливых районах. Для защиты сооружений применяют заглубление фундаментов ниже уровня вод, устройство гидроизоляции, пристенные и кольцевые дренажи.
Растительность реагирует на уровень грунтовых вод по-разному: древесные породы, чувствительные к переувлажнению корней (например, сосна), отсутствуют на участках с близким залеганием, тогда как ольха, ива, тополь и ряд луговых трав, напротив, предпочитают такие условия.
¶Охрана грунтовых вод
Грунтовые воды наиболее уязвимы к загрязнению ввиду отсутствия надёжного водоупора над ними. Источниками загрязнения служат промышленные и коммунальные стоки, свалки, навозохранилища, нефтебазы, сельскохозяйственные удобрения и пестициды. В России охрана подземных вод, включая грунтовые, регулируется Водным кодексом РФ и рядом санитарных норм; для источников водоснабжения устанавливаются зоны санитарной охраны (ЗСО).
Водоносные горизонты, прикрытые водоупорными глинами, подвержены загрязнению значительно меньше, поэтому при возможности предпочтение отдаётся именно им при организации централизованного водоснабжения.
Источники:
- «Гидрогеология» — под ред. П. В. Таберского
- «Гидрогеологические основы разведки и охраны подземных вод» — И. А. Шчеглов
- «Справочник по гидрогеологии» — под ред. Е. В. Пиннекера
- «Подземные воды СССР» — тома «Гидрогеологическая районирование»
- Водный кодекс Российской Федерации