Грунтовая вода это: Грунтовая вода | это… Что такое Грунтовая вода?

Содержание

Грунтовая вода | это… Что такое Грунтовая вода?

Верховодка и грунтовые воды

Грунто́вая вода́ — гравитационная вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность и обычно над ней отсутствует сплошная кровля из водонепроницаемых пород.

Содержание

1 Область питания и распространения
2 Грунтовые воды в строительстве
3 Грунтовые воды — источник водоснабжения
4 Качество грунтовых вод
5 См. также
6 Библиография
7 Ссылки

Область питания и распространения

Грунтовая вода заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в магматических, метаморфических или осадочных сцементированных пород (вода трещинного типа), залегает в четвертичных отложениях (поровые воды).

Грунтовые воды формируются за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания и т. д.

Главная характерная особенность грунтовых вод, отличающая их от более глубоких артезианских вод — отсутствие напора.

Наиболее существенное влияние на режим грунтовых вод оказывают метеорологические условия (атмосферные осадки, испарения, температура, атмосферное давление и т. д.), гидравлические условия (изменение режима поверхностных водоёмов, питающих или дренирующих П. в.), хозяйственная деятельность человека (строительство гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, откачка воды и нефти из недр, добыча полезных ископаемых, удобрение сельскохозяйственных земель, промстоки и др.).

Грунтовые воды в строительстве

Грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы.

При возведении сооружений грунтовые воды исследуют на агрессивность. Различают следующие типы агрессивности.

Общекислотная. Водородный показатель воды меньше 6. Повышается растворимость карбоната кальция. В зависимости от марки цемента и значений pH агрессивность воды различна: при pH < 4 наибольшая, при pH = 6,5 — наименьшая.
Выщелачивающая. Вода содержит более 0,4—1,5 мг экв. гидрокарбоната. Проявляется в растворении карбоната кальция и выносе из бетона гидроксида кальция. Степень агрессивности воды определяется растворимостью карбоната кальция. Вынос гидроксида кальция увеличивается в присутствии хлорида магния, который вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя хорошо растворимый хлорид кальция.
Магнезиальная. Вода содержит более 750 мг/л магния двухвалентного. Предел допустимой концентрации ионов магния зависит от марки цемента, условий, конструкции сооружения, содержания сульфатных ионов и изменяется в широких пределах: от 1,0 до 2,5 %.
Сульфатная. Вода содержит свыше 250 мг/л сульфатных ионов. Присутствующие в воде в больших концентрациях сульфатные ионы, проникая в бетон, при кристаллизации образуют кристаллогидрат сульфата кальция, являющийся причиной вспучивания и разрушения бетона.
Углекислотная. Вода содержит свыше 3—4 мг/л углекислоты. Растворение карбоната кальция под воздействием растворённого диоксида углерода с образованием легкорастворимого гидрокарбоната кальция провоцирует процесс разрушения бетона.

Грунтовые воды — источник водоснабжения

Шипот — подземный источник водоснабжения

Грунтовые воды по причине относительно лёгкой доступности имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, городов, посёлков, населенных пунктов в сельской местности и так далее.

Для добычи грунтовых вод делают колодцы, скважины с гравийной отсыпкой в сочетании с фильтрами из сетки галунного плетения.

Качество грунтовых вод

В условиях влажного климата развиваются интенсивные процессы инфильтрации и подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв и горных пород. При этом легко растворимые соли — хлориды и сульфаты — выносятся из пород и почв; в результате длительного водообмена формируются пресные Грунтовая вода, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественно гидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток Грунтовая вода не развивается; в расходной части баланса Грунтовая вода преобладает испарение и происходит их засоление. Вблизи рек, водоемов, водохранилищ и т. п. грунтовые воды в значительной степени опреснены и по качеству могу удовлетворять нормам питьевой воды.

Минерализация — сумма всех минеральных веществ, растворённых в воде, выраженная в граммах абсолютно сухого остатка, полученного выпариванием 1 л воды. Классификация вод по степени минерализации:

Пресные — до 1 г/л. Преобладающий химический тип вод: гидрокарбонатные кальциевые.
Слабосолоноватые — 1—3 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.
Солоноватые — 3—10 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.
Солёные — 10—15 г/л. Сульфатные, хлоридные.
Рассолы — больше 50 г/л. Хлоридно-натриевые.

Жёсткость воды обусловлена присутствием в воде ионов кальция и магния. Различают:

общую жёсткость (сумма мг экв. ионов Ca и Mg в литре воды),
карбонатную (величина рассчитывается по количеству гирокарбонатных и карбонатных ионов) и
некарбонатную (жёсткость общая за вычетом жёсткости карбонатной).

По общей жёсткости воды подразделяются на 5 типов:

очень мягкая: <1,5 мг экв./л,
мягкая: 1,5—3 мг экв./л,
умеренно жёсткая: 3—6 мг экв./л,
жёсткая: 6—9 мг экв./л,
очень жёсткая: >9 мг экв. /л.

Вблизи свалок, скотомогильников, различного рода химических, радиоактивных захоронений грунтовые воды заражены. Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, местности.

См. также

Водозаборные сооружения
Подземные воды
Дренаж
Поверхностный дренаж

Библиография

Геологический словарь. — М.: Недра, 1978. — Т. 1. — 107 с.
Словарь по инженерной геологии / В. Д. Ломтадзе; Санкт-Петербургский горный ин-т СПб, 1999.

Ссылки

Грунтовые воды в большой советской энциклопедии (БСЭ)
Качество грунтовых вод

Грунтовая вода | это… Что такое Грунтовая вода?

Верховодка и грунтовые воды

Содержание

1 Область питания и распространения
2 Грунтовые воды в строительстве
3 Грунтовые воды — источник водоснабжения
4 Качество грунтовых вод
5 См. также
6 Библиография
7 Ссылки

Область питания и распространения

Грунтовые воды в строительстве

Грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы.

Общекислотная. Водородный показатель воды меньше 6. Повышается растворимость карбоната кальция. В зависимости от марки цемента и значений pH агрессивность воды различна: при pH < 4 наибольшая, при pH = 6,5 — наименьшая.
Выщелачивающая. Вода содержит более 0,4—1,5 мг экв. гидрокарбоната. Проявляется в растворении карбоната кальция и выносе из бетона гидроксида кальция. Степень агрессивности воды определяется растворимостью карбоната кальция. Вынос гидроксида кальция увеличивается в присутствии хлорида магния, который вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя хорошо растворимый хлорид кальция.
Магнезиальная. Вода содержит более 750 мг/л магния двухвалентного. Предел допустимой концентрации ионов магния зависит от марки цемента, условий, конструкции сооружения, содержания сульфатных ионов и изменяется в широких пределах: от 1,0 до 2,5 %.
Сульфатная. Вода содержит свыше 250 мг/л сульфатных ионов. Присутствующие в воде в больших концентрациях сульфатные ионы, проникая в бетон, при кристаллизации образуют кристаллогидрат сульфата кальция, являющийся причиной вспучивания и разрушения бетона.
Углекислотная. Вода содержит свыше 3—4 мг/л углекислоты. Растворение карбоната кальция под воздействием растворённого диоксида углерода с образованием легкорастворимого гидрокарбоната кальция провоцирует процесс разрушения бетона.

Грунтовые воды — источник водоснабжения

Шипот — подземный источник водоснабжения

Качество грунтовых вод

Пресные — до 1 г/л. Преобладающий химический тип вод: гидрокарбонатные кальциевые.
Слабосолоноватые — 1—3 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.
Солоноватые — 3—10 г/л. Сульфатные, реже хлоридные.
Солёные — 10—15 г/л. Сульфатные, хлоридные.
Рассолы — больше 50 г/л. Хлоридно-натриевые.

Жёсткость воды обусловлена присутствием в воде ионов кальция и магния. Различают:

общую жёсткость (сумма мг экв. ионов Ca и Mg в литре воды),
карбонатную (величина рассчитывается по количеству гирокарбонатных и карбонатных ионов) и
некарбонатную (жёсткость общая за вычетом жёсткости карбонатной).

По общей жёсткости воды подразделяются на 5 типов:

очень мягкая: <1,5 мг экв./л,
мягкая: 1,5—3 мг экв./л,
умеренно жёсткая: 3—6 мг экв./л,
жёсткая: 6—9 мг экв./л,
очень жёсткая: >9 мг экв./л.

См. также

Водозаборные сооружения
Подземные воды
Дренаж
Поверхностный дренаж

Библиография

Геологический словарь. — М.: Недра, 1978. — Т. 1. — 107 с.
Словарь по инженерной геологии / В. Д. Ломтадзе; Санкт-Петербургский горный ин-т СПб, 1999.

Ссылки

Грунтовые воды в большой советской энциклопедии (БСЭ)
Качество грунтовых вод

Что такое подземные воды? | Международный центр оценки ресурсов подземных вод

Когда дождь выпадает на землю, часть его стекает по поверхности земли в ручьи, реки или озера, часть увлажняет землю. Часть этой воды используется растительностью; часть испаряется и возвращается в атмосферу. Часть воды также просачивается в землю, проходит через ненасыщенную зону и достигает уровня грунтовых вод, который представляет собой воображаемую поверхность, откуда грунт под ней насыщен водой (см. иллюстрацию ниже).

Последнее — грунтовые воды: вся вода, находящаяся под поверхностью земли в зоне насыщения.

Изображение

Уровень грунтовых вод, насыщенные и ненасыщенные зоны (Важность подземных вод)

Подземные воды содержатся в так называемых «водоносных горизонтах». Водоносный горизонт – это геологическая формация или ее часть, состоящая из проницаемого материала, способного хранить/выдавать значительные количества воды. Водоносные горизонты могут состоять из различных материалов: рыхлых песков и гравия, водопроницаемых осадочных пород, таких как песчаники или известняки, трещиноватых вулканических и кристаллических пород и т. д.

Подземные воды (естественно) пополняются за счет дождевой воды и таяния снега или воды, просачивающейся через дно некоторых озер и рек. Подземные воды также могут пополняться при протечках систем водоснабжения и при орошении сельскохозяйственных культур большим количеством воды, чем требуется. Существуют также методы управления пополнением водоносного горизонта и увеличения количества воды, просачивающейся в землю.

Подземные воды можно найти почти везде. Уровень грунтовых вод может быть глубоким или мелким в зависимости от нескольких факторов, таких как физические характеристики региона, метеорологические условия и скорость пополнения и эксплуатации. Проливные дожди могут увеличить пополнение запасов и привести к повышению уровня грунтовых вод. Но, с другой стороны, длительный период засушливой погоды может привести к падению уровня грунтовых вод.

Когда грунтовые воды достигают водоносного горизонта, они не стоят на месте. Обычно он продолжает течь, но гораздо медленнее, чем до достижения водоносного горизонта. Скорость течения грунтовых вод зависит от характеристик водоносного горизонта. Направление, которое он перемещает, обычно от высоких к более низким уровням, управляемое гравитацией, если нет какого-либо антропогенного воздействия, такого как откачка колодцев. Подземные воды будут перемещаться до тех пор, пока не попадут в другой водоносный горизонт или другой водоем, такой как озеро, река, океан, или пока не будут извлечены из скважины.

Изображение

Проницаемые и непроницаемые геологические формации (USGS, 2001)

Чтобы иметь возможность хранить и добывать подземные воды, водоносный горизонт должен обладать определенными физическими характеристиками. В нем должно быть пустое пространство (поры или трещины), где могут храниться грунтовые воды, и эти пространства должны быть соединены, чтобы они могли протекать. С технической точки зрения, когда есть пространства и они связаны между собой, геологическая формация проницаема. Когда пространств нет или они не связаны между собой, геологическая формация непроницаема. Чем больше пористость и проницаемость водоносного горизонта, тем больше запасов подземных вод и водоносного горизонта.

Почему подземные воды так важны?

Подземные воды составляют около 30% мировых запасов пресной воды. Из остальных 70% почти 69% приходится на ледяные шапки и горные снега/ледники, и только 1% приходится на реки и озера. Подземные воды составляют в среднем одну треть пресной воды, потребляемой человеком, но в некоторых частях мира этот процент может достигать 100%. На иллюстрации ниже дан обзор распределения воды на Земле.

Изображение

Распределение водных ресурсов Земли (Шикломанов, 1993)

Подземные воды являются очень важным природным ресурсом и играют значительную роль в экономике. Это основной источник воды для орошения и пищевой промышленности. В целом подземные воды являются надежным источником воды для сельского хозяйства и могут использоваться гибким образом: когда они сухие и потребность в них выше, можно извлекать больше подземных вод, а когда количество осадков удовлетворяет потребности, необходимо извлекать меньше подземных вод. . В глобальном масштабе на орошение приходится более 70% общего водозабора (как поверхностных, так и подземных вод). По оценкам, подземные воды используются примерно для 43% от общего объема воды, используемой для орошения.

Для окружающей среды подземные воды играют очень важную роль в поддержании уровня воды и стока в реки, озера и водно-болотные угодья. Особенно в более засушливые месяцы, когда непосредственная подпитка от осадков незначительна, она обеспечивает окружающую среду потоком грунтовых вод через дно этих водоемов и становится необходимым для дикой жизни и растений, обитающих в этой среде. Подземные воды также играют очень важную роль в обеспечении судоходства по внутренним водам в засушливые сезоны. Сброс подземных вод в реки помогает поддерживать высокий уровень воды.

Подземные воды есть почти везде, и их качество обычно очень хорошее. Тот факт, что подземные воды хранятся в слоях под поверхностью, а иногда и на очень больших глубинах, помогает защитить их от загрязнения и сохранить их качество. Кроме того, подземные воды являются природным ресурсом, который часто можно найти вблизи конечных потребителей и, следовательно, не требует больших инвестиций в инфраструктуру и очистку, как это часто необходимо при сборе поверхностных вод. Самое важное в использовании подземных вод — найти правильный баланс между забором и восстановлением уровня водоносного горизонта, чтобы избежать чрезмерной эксплуатации и загрязнения этого важнейшего ресурса.

Источники

Геологическая служба США – Мировая вода
USGS — Что такое подземные воды — D.W. Кларк и Д.У. Шиповник. Отчет об открытых файлах 93-643, перепечатано в апреле 2001 г.

NGWA — Основы подземных вод
Важность подземных вод — D — LONGWOOD UNIVERSITY

Знакомство с подземными водами

Вы здесь:
декабря /
SPAR /
CSP /
часто задаваемые вопросы /
Введение в подземные воды

Скачать версию для печати

Подземные воды являются одним из важнейших природных ресурсов. Он поставляет примерно треть воды, используемой в муниципальном водоснабжении по всей стране, и поставляет около 90 процентов питьевой воды, используемой в сельских общинах, которые отказываются от городских департаментов водоснабжения. Очистка подземных вод очень важна на Аляске, потому что многие наши сообщества и отдельные лица получают питьевую воду из колодцев.

Что такое подземные воды?

Подземные воды — это вода, хранящаяся под поверхностью земли в крошечных порах между камнями, песком, почвой и гравием. Это происходит в двух «зонах»: верхней, ненасыщенной зоне , где большая часть поровых пространств заполнена воздухом, и более глубокой, насыщенной зоне , в которой все поровые пространства заполнены водой в течение всего года.

Представьте, что вы наполняете чашку гравием. Затем добавьте достаточно воды, чтобы наполовину заполнить чашку. Верх водного слоя представляет уровень грунтовых вод . Под ним, где гравий покрыт водой, находится зона насыщения. Над ним, там, где только гравий, будет ненасыщенная зона. Дно чашки образует барьер для воды, продолжающей двигаться вниз. Этот барьер может встречаться в природе в виде коренной породы, глины или вечной мерзлоты и называется водоупором .

Уровень грунтовых вод может находиться на глубине от нескольких футов до многих сотен футов ниже поверхности земли. На 90 005 площадях вечной мерзлоты 90 006 площадей грунт насыщен водой, но остается мерзлым круглый год.

Насколько хорошо рыхлая порода (например, песок и гравий) удерживает воду, зависит от размера и формы частиц породы. Слои свободно расположенных частиц одинакового размера (таких как песок) имеют тенденцию удерживать больше воды, чем слои горных пород с материалами разных размеров. Это связано с тем, что более мелкие каменные материалы могут оседать в промежутках между более крупными камнями, уменьшая пространство, доступное для удержания воды.

Глоссарий

водоносный горизонт: зона насыщения, содержащая достаточное количество грунтовых вод, чтобы вода могла быть откачана.
водоупор: материал, который задерживает или ограничивает поток грунтовых вод.
зона разгрузки: , где подземные воды выходят на поверхность земли.
вечная мерзлота: насыщенная почва, температура которой оставалась ниже 32°F (точка замерзания воды) в течение как минимум двух лет. На Северном склоне вечная мерзлота может иметь толщину от 1200 до 2000 футов, и только верхние 6-18 дюймов оттаивают! Вечная мерзлота может действовать как непроницаемый слой, как коренная порода, но также может подвергаться воздействию химических загрязнителей. Эти загрязняющие вещества могут вызвать усиленное таяние вечной мерзлоты, подобно тому, как зимой вы посыпаете солью лед на подъездной дорожке.
проницаемость: мера того, насколько хорошо материал пропускает через себя жидкость.
пористость: процент пустого (пустого) пространства в земном материале, таком как почва или горная порода.
зона перезарядки: , где водоносные горизонты берут воду.
грунтовые воды: верхняя часть зоны насыщения.
зона насыщения: область ниже уровня грунтовых вод, где все поры заполнены водой. Некоторые поровые пространства сезонно заполняются водой.
ненасыщенная зона: область над уровнем грунтовых вод, где большая часть порового пространства заполнена воздухом.

Как перемещаются грунтовые воды?

С осадками, выпадающими на поверхность земли, происходит несколько вещей. Часть воды течет по суше в ручьи, озера или океан. Если поверхность почвы пористая, часть воды просачивается в землю в результате процесса, называемого инфильтрацией. Вода, просачивающаяся в почву, цепляется за частицы почвы и может втягиваться в корни растущих растений. После того, как растение использует воду, она выбрасывается в виде пара в атмосферу. Излишняя влага в почве уносится вниз под действием силы тяжести. На некоторой глубине, меньшей или большей в зависимости от местоположения, поры в почве или горных породах насыщаются водой.

Грунтовые воды, как и поверхностные, обычно текут вниз по склону. Однако «спуск» для грунтовых вод определяется уклоном барьера под ним, а не грунта над ним. Наклон подземного барьера часто совпадает с направлением земли над ним, но это не всегда так.

Скорость течения грунтовых вод также определяется проницаемостью почвы или породы в зоне насыщения. Если зона насыщения состоит из менее проницаемого материала (например, глины), вода течет через нее медленнее. Подземные воды могут двигаться со скоростью несколько футов в день и медленно, как фут за столетие. Если есть препятствие для цветка грунтовых вод, например, вечная мерзлота, грунтовые воды могут обходить его в самых разных местах.

Что такое водоносный горизонт?

Водоносный горизонт представляет собой территорию, содержащую достаточное количество грунтовых вод, чтобы их можно было выкачивать на поверхность и использовать для питья, орошения, промышленности или других целей. Водоносный горизонт может иметь толщину от нескольких футов до нескольких тысяч футов и площадь менее одной квадратной мили или сотен тысяч квадратных миль.

Количество воды, которое может производить водоносный горизонт, зависит от объема почвы и породы в зоне насыщения, размера и количества пор и трещин, которые могут быть заполнены водой, а также от проницаемости почвы или породы.

Водонаполненный Пористость — это показатель количества воды, которое материал может удерживать, а проницаемость — это показатель того, насколько хорошо вода может проходить через материал.

Такие материалы, как ил или глина, обладают высокой водонасыщенной пористостью (могут аккумулировать много воды), но низкой проницаемостью (вода не проходит через них легко). Коренная порода обычно имеет низкую пористость, заполненную водой (она может хранить воду только в трещинах, если вообще может) и низкую проницаемость (вода может течь только через трещины, которые соединяются между собой).

Районы подпитки — места, где водоносный горизонт берет воду, а районы разгрузки — места, где подземные воды выходят на поверхность земли. Вода перемещается из областей подпитки, часто на возвышенностях, в области разгрузки, часто на более низких высотах, через зону насыщения.

Водоносные горизонты получают воду от дождя или таяния снега, которая фильтруется вниз через ненасыщенную зону. Они также могут получать воду из поверхностных вод, таких как озера и ручьи. Там, где уровень грунтовых вод встречается с поверхностью земли, вода из водоносного горизонта может появляться на поверхности земли в виде просачивания или родника.

Водоупор представляет собой ограничивающий геологический слой, который замедляет, но не предотвращает поток воды в соседний водоносный горизонт или из него. Водоупор не сразу обеспечивает водой колодцы или родники, но может хранить грунтовые воды, а также медленно передавать их из одного водоносного горизонта в другой. Большинство геологических слоев классифицируются как водоносные горизонты или водоупоры.

Как загрязняются подземные воды?

Подземные воды могут быть загрязнены разными способами. Если поверхностные воды, питающие водоносный горизонт, загрязнены, грунтовые воды также будут загрязнены. Это, в свою очередь, может повлиять на качество поверхностных вод в местах сброса. Подземные воды также могут быть загрязнены разливами жидких опасных веществ (или твердых веществ, которые могут растворяться в воде), которые просачиваются через почву в грунтовые воды, соленой водой, поступающей из океана, или минералами, естественным образом присутствующими в этом районе.

Список литературы

Fetter, C.W., Прикладная гидрогеология , Второе издание, Университет Висконсина, Ошкош, 1980.
Келлер, Эдвард А. Геология окружающей среды , Шестое издание. Издательство Макмиллан. 1992.
Агентство по охране окружающей среды США, Управление исследований и разработок.