Подземные воды составляют третью часть мирового запаса питьевой воды и используются не только для питья, но и для нужд сельскохозяйственной, пищевой и других отраслей промышленности. Кроме того, они имеют большое значение для окружающей среды, животных и растений, а также для рек и озер, которые пополняют водой при отсутствии осадков.
В зависимости от условий залегания, подземные воды разделяют на верховодку, грунтовые и артезианские (межпластовые). В данной статье рассмотрим, что такое грунтовые воды, каковы их особенности, свойства и сферы применения.
Определение грунтовых вод
Грунтовые воды — это совокупность подземных вод, расположенных в верхней части земной коры. Они образуются в результате просачивания дождя, снега и других осадков, а также речных и озерных вод. Возле речных долин грунтовые могут пополняться глубже расположенными восходящими водами, например, артезианскими. Кроме того, пополнение происходит путем конденсированного водяного пара.
Источники грунтовых вод
Если грунтовые воды залегают в рыхлых грунтах в небольших количествах, их можно добывать с помощью бурения неглубоких скважин, то есть не надо вызывать профессиональную бригаду бурильщиков с мощной установкой. Скважину глубиной до 10 метров можно сделать мотобуром или даже ручным способом. Чтобы упростить и удешевить работы, скважину бурят диаметром всего несколько сантиметров. Конечно, в такую узенькую трубу нельзя просунуть скважинный насос, поэтому применяется поверхностный, от которого шланг подается в скважину. Из-за особенностей гидравлики использовать обычные поверхностные насосы можно только на глубине девяти метров. На большей глубине следует применять поверхностные помпы с внешним эжектором.
Интересный вариант добычи грунтовых вод — забивная скважина, которую называют также абиссинским колодцем. В землю не завинчивается, а просто забивается металлическая трубка с заостренным наконечником и специальными отверстиями, через которые будет поступать вода. Чтобы поднимать жидкость, используют простой ручной насос типа «качели». Конечно, такие мелкие скважины могут выступать лишь временным вариантом.
Применение грунтовых вод
Грунтовая вода находится близко к земной поверхности, поэтому добывать ее нетрудно и довольно дешево, если сравнить, например, с артезианскими. Однако она часто содержит загрязнения и поэтому обычно используется не для питья, а для технических, промышленных, сельскохозяйственных нужд.
Можно выделить следующие уровни антропогенного воздействия на грунтовые воды:
1. Ненарушенный или естественный режим. Человек не использует грунтовые, их свойства изменяются лишь из-за природных факторов. Со временем на наиболее заводненных участках могут происходить подтопления и оползни.
2. Слабонарушенный. Основными факторами воздействия остаются природные: вода испаряется и перетекает в другие резервуары природного происхождения, поддерживая таким образом естественный водный баланс. Однако ко всему этому добавляется небольшой объем водозабора из колодцев.
3. Нарушенный. Данный режим предусматривает большие объемы водозабора, включая создание дренажных систем.
4. Сильно нарушенный. Человек использует грунтовку для водоснабжения, в частности для полива сельскохозяйственных культур.
5. Искусственный. На формирование такого режима влияют техногенные факторы: полив сельскохозяйственных угодий в засушливых климатических условиях, активное использование грунтовки для технических нужд.
Для исследования механизмов создания и прогнозирования различных режимов грунтовки проводится гидрогеологический мониторинг, который позволяет отслеживать влияние антропогенных и природных факторов на грунтовые воды.
Свойства грунтовых вод
Выделяют следующие свойства:
1. Безнапорность. Поскольку над грунтовыми водами нет сплошных водонепроницаемых пластов, они перемещаются в свободном режиме без создания напора.
2. Зависимость от сезона и объема осадков. Во время обильных дождей и паводков уровень грунтовки значительно повышается, а в засушливые периоды и в суровые зимние холода вообще может опускаться до нуля.
3. Неравномерное залегание. Например, в горах грунтовка залегает на большей глубине, чем на равнинных территориях.
4. Различные варианты расположения. В зависимости от пород, через которые протекает грунтовка, она может относиться к разным типам — трещинная, пластовая, поровая.
Зональность грунтовых вод
В зависимости от географического расположения, особенностей климата, типа почв, имеющихся растений и некоторых других факторов грунтовые воды могут иметь разный состав:
1. Пресные воды или со слабым уровнем минерализации. Залегают в зонах леса, степи и лесостепи, где процессы просачивания и стока проходят довольно активно, поэтому сульфаты и хлориды легко вымываются.
2. Соленые воды. Обычно располагаются на равнинных, пустынных и полупустынных почвах, а также в зоне сухих степей. Пропитка и дренаж в таких местностях происходит довольно слабо, поэтому влага испаряется, а соли остаются в почве. Только в некоторых районах с подобными условиями есть пресные или слабоминерализованные воды.
Основной объем грунтовки располагается в речных долинах и предгорьях, в известковых массивах, которые залегают на небольшой глубине.
