В связи с бытовыми нуждами и потребностью обеспечить частные домостройения достаточным количеством технической воды, владельцы участков вынуждены обустраивать собственные колодцы или скважины.
Также строящиеся и действующие промышленные объекты применяют водяные скважины для обеспечения своей производственной деятельности.
Что такое водоносный горизонт
Водоносным горизонтом называется слой почвы, осадочных или горных пород, имеющий пористую структуру, которая способствует хранению и движению воды.
Водоносные слои образуются в результате атмосферных осадков, просачивания воды из расположенных поблизости водоемов или насыщения пород водами подземного происхождения, а грунт, через который они проходят, выполняет роль своеобразного природного фильтра.
Московская область обладает уникальными гидрогеологическими особенностями структуры осадочных и горных пород.
Многолетние исследования свидетельствуют о неоднократных смещениях пород, образующих водоносные и водоупорные горизонты, относительно друг друга. Изменения внешнего рельефа также влияют на структуру водного баланса подземных источников.
Основных горизонтов Московской области:
- Протвинский (Окско-Протвинский)
- Касимовский
- Гжельский (Гжельско-Ассельский)
- Подольско-Мячковский (основной)
- Каширский
- Алексинско-Тарусский
Эти водоносные горизонты имеют различную протяженность по площади и пересекаются на территориях различных районов.
В условиях одного региона или населенного пункта глубина расположения водоносных горизонтов одной группы может значительно различаться, достигая нескольких десятков метров.
Каждый известный и используемый для обеспечения водой водоносный геологический отложения имеет свои особенности.
Сведенные в общую базу данные по изученным объектам позволили получить представление о распределении водных запасов в Московском водоносном горизонте в целом.
Карта водоносных горизонтов – это наглядный результат проводимых работ по изучению гидрогеологических особенностей Московского региона.
Данные, представленные на гидрогеологической карте, основаны на практических работах, таких как геологоразведка, промышленное бурение и строительство индивидуальных скважин на участках частных домостроений.
Однако на картах глубина залегания водоносных горизонтов, мощность водоносных структур и предполагаемая водоотдача пластов указаны с учетом возможных погрешностей.
Карта дает общее представление о расположении следующих элементов:
- Водоносный горизонт грунтовых вод.
- Межпластовые водонасыщенные структуры (безнапорный водяной горизонт)
- Напорный водоносный горизонт, так называемые «водяные линзы».
Для осуществления промышленного бурения, необходимого для обеспечения водой действующих и строящихся промышленных объектов, эти данных достаточно.
Технологии промышленного бурения позволяют оперативно реагировать на возможные отклонения от предварительно разработанной проектной документации.
Когда дело касается обустройства индивидуальных, автономных источников водоснабжения, официальная техническая документация не всегда предоставляет исчерпывающие данные.
В таких случаях основными параметрами являются:
- Достаточный суточный приток воды в колодце или скважине.
- Чистота и качество воды в автономном источнике.
Глубина водоносных горизонтов играет роль в разрезе трудоемкости работ и затрат на обустройство автономного источника водоснабжения.
Организации, специализирующиеся на обустройстве систем водопользования, руководствуются этими параметрами при составлении предварительных проектов для выполнения определенного комплекса работ.
Общая классификация подземных вод
Поверхностные воды (верховодка):
Верхний водоносный горизонт находится на глубине от 1,0 до 10,0 метров и широко используется при строительстве колодцев.
Колодцы предоставляют достаточный объем технической воды, которую можно использовать в бытовых нуждах при соблюдении определенных мер (например, кипячение и дополнительная фильтрация).
Первый водоносный горизонт обычно имеет небольшой объем запаса воды. Главным параметром, определяющим технические характеристики этого горизонта, является наличие песка под относительно тонким слоем почвы, который не является качественным водоупорным слоем.
Мощность водоносного горизонта невелика и складывается из воды, просачивающейся сквозь слои грунта в естественные накопители из крупнозернистого песка, а также из фильтрационной миграции воды из близлежащих водоемов.
Этот горизонт также известен как верховодка или поверхностные воды.
В подобных ситуациях подземные воды первого водоносного горизонта часто не обладают достаточным уровнем чистоты и качества.
Загрязнение этого водоносного горизонта является значительной проблемой. Чтобы получить воду приемлемого качества, необходимо использовать придонные фильтры для колодцев и внешние фильтры грубой и мелкой очистки.
Часто колодцы устраивают в устье естественных родников, вода из которых предназначена исключительно для питья.
Грунтовые воды
Глубина водоносного горизонта может достигать 30,0 метров на нижнем уровне.
Эта категория горизонта обычно тесно связана с поверхностными водами и может перекрываться с пластами, классифицируемыми как «вода на песке».
Разница заключается только в глубине расположения водоносных структур, которые обладают хорошими показателями фильтрации, такими как супесь, песок различной фракции и гравийные смеси.
Насыщение этих структур жидкостью, как и в случае с поверхностными водами, происходит преимущественно из внешней среды.
Сохранение стабильного объема воды в данных пластах встречается редко. Небольшой верхний водоупорный слой, который не встречается во всех районах Московской области, не способен предотвратить интенсивное загрязнение воды этими слоями органическими и механическими примесями, проникающими сверху.
Суточный приток грунтовых вод редко позволяет обеспечить достаточный уровень воды, даже при небольшом общем потреблении. Как и поверхностные воды, подземная вода требует дополнительной очистки.
Вода «на песок»
Глубина водоносного горизонта данной категории может варьироваться от 30,0 до 70,0 метров. Даже в пределах одного района горизонт водоносного слоя может располагаться на разной глубине.
В этой категории водоносных слоев присутствуют различные породы, такие как пески средних и крупных фракций, галечник, а также вкрапления известняковых структур с повышенной пористостью. Эти породы способны обеспечивать достаточно высокий уровень фильтрации воды при ее движении по капиллярам к месту отбора (забой скважины).
Уровень поверхности водоносных структур 3-го горизонта (вода «на песок») может меняться и соприкасаться с грунтовыми водами, что способствует повышению уровня загрязнения воды органическими и механическими примесями. Скважины «на песок», вместе с артезианскими, наиболее часто используются в качестве автономных источников водоснабжения для частных домовладений.
Артезианские скважины
Данный водоносный горизонт может обнаруживаться исключительно в определенной структуре горных пород. Предполагается наличие замкнутых между двумя слоями водоупорных пород, которые насыщены жидкостью и обладают пористой структурой, такие как известняк и крупнозернистый песок.
Глубина водоносных горизонтов данной категории, так же как и всех остальных в Московском регионе, не определяется фиксированными показателями. Верхняя и нижняя поверхности водоносного горизонта могут находиться на глубинах от 40,0 до 140,0 метров, хотя эти данные также могут различаться.
Загрязнение водоносных горизонтов практически исключено (исключение составляют случаи нарушения технологии обустройства ствола скважины).
Мощность водоносного горизонта позволяет обеспечивать достаточный суточный дебет не только для бытового использования, но также может обеспечить оптимальный уровень водоснабжения отдельных промышленных объектов. В редких случаях возможно наличие «водяных линз» повышенной мощности.
Артезианские скважины можно разделить на две самостоятельные группы: «межпластовые воды» и подземный водоносный горизонт напорного типа.
В первом случае, величина внешнего и внутреннего давления на водоносные структуры (породы водоносного горизонта) не приводит к искусственному вытеснению воды в забой скважины.
Во втором случае, воды водоносного горизонта способны за счет избыточного давления самостоятельно подниматься не только до определенного уровня, но и самотеком подниматься из забоя к устью скважины.
Продолжительность подобного эффекта зависит от особенностей геологического строения горных пород. Определить водоносный горизонт и его технические параметры возможно только в процессе производства работ по обустройству скважины.
Артезианский водоносный горизонт считается наиболее оптимальным вариантом для полноценного обеспечения необходимым количеством воды, обладающей высокими показателями естественной чистоты и качества.
Два условных типа источников воды:
- Напорные. Это источники, которые расположены в глубоких водоносных слоях, где вода «зажата» и находится под высоким давлением. Артезианские скважины относятся к таким источникам, и вода из них под напором подается на поверхность.
- Безнапорные. Это источники воды из верхних водоносных горизонтов, где нет существенного давления. К таким источникам относятся колодцы и скважины «на песок».
Только опытные специалисты смогут точно определить, какие водоносные горизонты пригодны для практического использования владельцами участков, где предполагается обустройство автономных источников водоснабжения.