Как определить водоносный слой при рытье колодца

Как найти место для колодца? В каком месте на участке лучше всего начать его копать? Чтобы ответить на эти важные вопросы, ознакомимся с теорией.

Существует несколько версий того, откуда берется вода под землей. Все они имеют право на существование — вопрос в пропорции действующих факторов в разных водоносных горизонтах.

Выделяют следующие пути образования подземных водоносных горизонтов:

• Инфильтрация. Влага просачивается вниз после осадков, стекает по трещинам и капиллярам.
• Конденсация в породах водяного пара из атмосферы.
• Седиментация, когда поверхностный водный бассейн во время геологических катаклизмов закрывается горными породами.
• Эндогенное образование воды. Оно происходит на больших глубинах, где под давлением осадочные породы становятся метаморфическими. При этом выделяется вода.

Скорость этих процессов различна, как и особенности формирования воды в отдельно взятом регионе. Так, в горных районах, где в прошлом была бурная вулканическая деятельность, по мере продвижения вниз вода минерализуется. В других местах — минерализация менее развита, однако также имеет место. При этом соседние водоносные слои могут иметь разный химический состав.

Водоносные слои

Аквафер, или водоносный горизонт, представляет собой слой осадочной горной породы, которая характеризуется определенной водопроницаемостью. Эти слои разграничены водоупорными слоями, чаще всего глиняными. Слой над водоносным горизонтом называется кровлей, под ним — подошвой.

Существуют различные классификации акваферов, но среди них интересны те, что имеют наибольшее хозяйственное значение; немаловажную роль играет и их законодательное регулирование.

Водоносные горизонты делят на:

• Напорные, или межпластовые. Они находятся под давлением и расположены на глубинах, требующих бурения. Напор может быть большим, и скважина будет фонтанировать. Такие воды называют артезианскими.
• Безнапорные, или грунтовые. Эти воды подвержены аэрации, поскольку не имеют водоупорной кровли.

Первый тип вод является полезным ископаемым, и на их добычу требуется лицензия. Второй — вы можете брать в любых количествах. Законодательством регулируется именно забор воды, служащей источником централизованного водоснабжения, а таковой является именно артезианская.

Нельзя сказать, что водоносные горизонты никак между собой не сообщаются. На практике — они всегда взаимосвязаны. Любой межпластовый слой имеет область питания, область напора и область разгрузки, при этом питание осуществляется именно за счет грунтовой влаги.

Область разгрузки может быть представлена несколькими вариантами:

• источник, выходящий на поверхность;
• инфильтрация артезианских вод в грунтовые в местах разрыва кровли артезианской воды;
• подводные ключи, питающие водоемы; существуют целые озера именно с таким характером питания.

Таким образом, верхний водоносный горизонт, занимающий промежуточное положение между поверхностным и межпластовым, служат источником питания тех и других и сами от них зависят.

В одной из деревень хозяин участка решил пробурить скважину «на песок». Участок был куплен не так давно и переведен из категории земель сельхозназначения в категорию ИЖС. После бурения из скважины пошла вода, но для питья и полива огорода она не годилась: содержание солей превышало все пределы и по степени минерализации вода подходила под понятие «лечебная». Недалеко была зона разгрузки пласта артезианской минеральной воды, но хозяин этого не знал. Как оказалось, ошибся он всего на два метра.

Свойства воды в грунте

Поскольку именно с безнапорным пластом человеку чаще всего приходится сталкиваться, имеет смысл рассказать именно о нем.

Безнапорный водоносный горизонт имеет различную мощность. Она определяется по среднему расстоянию от водоупорной подошвы до верхнего уровня, который можно наблюдать в колодцах.

Уровень грунтовых вод

Это непостоянная величина. То, насколько далеко будет находиться вода от поверхности земли, зависит от нескольких факторов:

• количество выпадающих осадков;
• уровень воды в водоеме, к водоразделу которого относится конкретный горизонт;
• сезон;
• наличие мест добычи полезных ископаемых рядом;
• мелиорация земель;
• наличие систем водоотведения.

Так, УГВ повышается весной, когда оттаивает сезонная мерзлота и начинается половодье. При обильных дождях он также повышается, но скорость инфильтрации осадков, образующих так называемую верховодку, зависит от проницаемости грунтов. Например, песок впитывает влагу быстро, а суглинки — медленно. Грунт между поверхностью земли и верхним уровнем воды называют зоной аэрации, а все, что ниже — зоной насыщения.

На более высоком уровне влагу поддерживают леса. Причем режим грунтовой и поверхностной воды в районе речных долин тесно взаимосвязаны. Если вырубаются леса вдоль реки, то река постепенно мелеет; сказывается как уменьшение водосбора, так и засорение русла прибрежными породами во время осадков.

Снижению УГВ способствуют добыча полезных ископаемых и устройство систем водоотведения, причем во втором случае это делается целенаправленно, а в первом является побочным явлением.

Химический состав

Как известно, дистиллированной вода бывает разве что в лабораториях. Подземная же имеет различное количество минералов, и по их содержанию ее делят на пять степеней минерализации:

• пресная, с содержанием солей до 1 г/л;
• слабосолоноватая, 1−3 г/л;
• солоноватая, 3−10 г/л;
• соленая, 10−15 г/л;
• рассол, более 50 г/л.

Практическое значение имеет не только количество растворенных веществ, но и их состав. Он зависит от состава фильтрующих слоев грунта и режима ГВ. Так, различен химический состав вод, имеющих разные направления и скорость течения.

Некоторые компоненты, содержащиеся в воде, могут разрушать камень, металл и бетон. Скорость разрушения различна, но в любом случае агрессивная среда снижает срок службы подземной части здания, поэтому исследование химического состава воды следует провести перед закладкой фундамента.

 

Нормативный показатель кислотности среды для бетонных конструкций — pH=6. Понижение или превышение его чревато разрушением металла и бетона. К этому приводит активность следующих веществ:

• Углекислота. Она может вымывать из бетона как карбонат кальция CaCO3, так и гидроксид Ca (OH)2. Неравновесное содержание углекислоты в грунте приводит к тому, что деталь фундамента постепенно «худеет», лишаясь кальция.
• Сульфат-ионы. Соли серной кислоты сильно диссоциируют в воде, и ионы SO4 вступают в реакцию с компонентами бетона, которые увеличиваются в объеме (вспучиваются).
• Хлорид магния MgCl2 усиливает действие угольной кислоты, образуя водорастворимый хлорид кальция.
• Свободный кислород. Повышенное его количество приводит к коррозии металла.
• Соли натрия, калия и других металлов.

Предельные показатели пороговых значений концентрации этих веществ сильно варьируют. Все зависит от фильтрующих способностей грунта и применяемого типа бетона.

Причинами, повышающими агрессивность грунтовых вод, чаще всего служат природные явления. Так, обилие известняка в грунтах не может не сказываться на содержании кальция и углекислоты в воде, а наличие болота делает ее кислой. Деятельность человека тоже оказывает влияние на химический состав ГВ; иногда оно прямое, особенно в районах, где расположены промышленные предприятия горнодобывающего комплекса, а иногда является следствием отсутствия знаний.

В приморских областях можно встретить такое явление, как соленая вода в колодцах. Она поступает туда в случаях, когда пресную выкачивают бесконтрольно и запасы воды пополняются инфильтрацией из моря. Чем ближе находится источник к морю, тем меньше вода успевает освободиться от солей и со временем становится непригодной для питья. В связи с этим некоторые страны, например, Израиль, контролируют уровень ГВ, что очень актуально при засушливом климате.

Основные характеристики подземного водоносного горизонта

• статический уровень или пьезометрический уровень в скважине, пробуренной на определенный водоносный горизонт. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• динамический уровень, появляющийся в том случае, когда из скважины проводится водоотбор погружным насосом. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• Забор воды из водоносного горизонта или дебит скважины измеряется в л/с, куб.м/час, куб.м/сут, тыс.куб.м/год.
• Коэффициент водопроводимости измеряется в кв.м/сут;
• Скорость сработки статического уровня измеряется в метрах в год, показывает скорость падения уровня воды при заданном заборе воды;
• Годовая амплитуда колебания уровня воды — измеряется в метрах.
• Глубина залегания подошвы слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.
• Глубина залегания кровли слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.

Мы предложим вам несколько наиболее приемлемых и часто  применяемых методов поиска воды. Самое главное — они работают и вам это совершенно ничего не будет стоить.

Наблюдаем за туманом

Для этого метода вам понадобится немного понаблюдать за погодой, и делать это лучше рано утром:

• В теплую пору с утра пораньше или ближе к вечеру необходимо осмотреть участок: в тех местах, где грунтовые воды подходят близко, над землей образуется туман. Его консистенция позволяет понять, на какой глубине располагается водоносная жила.

Внимание: Чем гуще туман – тем ближе находится вода. Если туманы вызваны поднимающейся из почвы влагой, то они не стоят на месте, а поднимаются клубами или стелются у самой земли.

Как животные ведут себя в жару

Этот метод основан на поведении животных. Здесь вам уже не потребуется вставать слишком рано. Надо просто наблюдать.

Итак:

• Если вода подступает близко, то полевые мыши никогда не станут делать гнезда на земле. Они постараются перенести свое жилище повыше;
• Если в доме имеется лошадь или собака — в летнюю жару стоит понаблюдать за их поведением. Лошади от жажды ищут воду в почве и начинают бить копытом там, где уровень влажности самый высокий. Собаки пытаются хотя бы немного снизить температуру тела, в связи с чем роют ямы во влажных местах и прячутся там. При испарении влага охлаждает землю, и животные стремятся улечься в этих местах;
• Домашняя птица также может послужить хорошим индикатором. Куры не несутся в тех местах, куда подходит вода. Зато гуси всегда предпочитают участки, на которых пересекаются водоносные жилы.
• В вечернее время, когда уже не жарко, неплохо понаблюдать за мошкарой. Насекомые начинают собираться в кучки, образовывая «столбики» в наиболее влажных местах участка — здесь-то и стоит устроить место для колодца.

Растения-индикаторы на участке

С незапамятных времен человек узнавал о глубине залегания водоносного слоя, наблюдая за растениями.

• Там, где грунтовые воды залегают очень глубоко, влаголюбивые виды никогда не станут жить. Изобилие на даче таких растений как мать-и-мачеха, щавель, болиголов, крапива говорит о том, что в почве достаточно влаги.
• У сосны корневая система может «зарываться» в поисках воды на очень большую глубину, что говорит о том, что расстояние до водоносной жилы немаленькое. Сосны вообще  предпочитают расти в сухих местах, обычно — с песчаной почвой.

Поиск воды для колодца: практические рекомендации

Эти рекомендации полностью основаны на физических свойствах веществ.

Используем банки для поиска воды

Итак:

• Расставляем утром по всему участку стеклянные банки одинакового объема и переворачиваем их горлышком к земле;
• На следующий день с утра проверяем, в каких именно местах появился конденсат — скорее всего, именно там и проходит водоносный слой.

Раскладываем кирпич или соль

В данном методе вам потребуется то, что есть в каждом доме:

• Выбираем момент, когда почва высохнет после дождей;
• Берем сухую соль или красный кирпич, разбитый на мелкие кусочки (в качестве современного влагонакопителя также можно использовать силикагель);
• Высыпаем приготовленный материал в глиняный неглазурованный горшок;
• Затем необходимо все взвесить и записать показания, после чего замотать в марлю и закопать на полметра в землю;
• Выжидаем сутки, достаем горшок, после чего снимаем материал и производим повторное взвешивание. Существенная разница в массе свидетельствует о том, что водоносная жила залегает совсем близко.

При помощи барометра

Его суть заключается в следующем. В случае, если рядом находится любой водный источник, глубину залегания воды можно узнать по изменению давления.

Итак:

• Вам понадобится барометр-анероид. Из курса физики вспоминаем, что каждые 13 метров перепад давления равен 1 мм рт. ст.
• Необходимо измерить давление воздуха в двух местах: около берега водоема и в непосредственном месте копания колодца.
• Расчет довольно простой. Допустим, что перепад давления составляет 0,5 мм рт. ст., следовательно, вода находится на уровне 6-7 метров под землей.

Разведочное бурение

Это самый основательный и достоверный способ, предполагающий бурение с целью разведки, здесь результат гарантирован. На глубину 6-10 метров буравят разведочную скважину.

Пробное бурение для поиска воды

• Для этого нужен обыкновенный бур, можете воспользоваться и самодельным, если таковой имеется.
• После того, как Вы обнаружите водоносный слой, а наличие воды станет очевидным, прекращайте бурить. Все, готово, осталось решить последний вопрос – колодец или скважина?

Внимание: Подбор метода или способа поиска воды не влияет на продолжительность срока службы. И скважина, и колодец прослужат вам приблизительно одинаково – пару десятков лет, но при аккуратной эксплуатации и соответствующем уходе. Обращаем ваше внимание, что скважина предпочтительней, если вода находится глубоко, а почва пестрит камнями. Камни существенно осложнят работу бура. Если водный пласт расположен на глубине 10-15 метров, то больше подойдет колодец, особенно при небольших объемах потребления воды. Если глубже, делайте скважину.

Индикация при помощи алюминиевых или лозовых рамок

Это пожалуй самые древние методы, ими пользовались монахи, чтобы искать источники воды и для выбора места для постройки монастырей.

Способ №1 — при помощи алюминиевых рамок

 

Итак:

• Находим два куска алюминиевой проволоки по 40 см и загибаем одну часть длиной 15 см под прямым углом.
• Вставляем их в полую трубку, которую лучше всего вырезать из бузины, удалив сердцевину.
• Убеждаемся, что проволока свободно проворачивается в трубке.
• Кладем в каждую руку по трубке и проходим по участку. Концы проволоки следует развернуть влево и вправо. Если под ногами обнаружится водоносная жила, то проволоки сойдутся к середине. В случае если вода проходит слева или справа от вас – концы проволоки повернутся именно в эту сторону. Стоит только миновать водоносную жилу – проволока снова развернется в разные стороны.
• Заметив место смыкания алюминия, пройдитесь еще раз, но выберите направление, перпендикулярное предыдущему. Если место смыкания подтвердится, можно начинать копать там колодец.

Способ №2 — Поиск воды при помощи лозы

 

Итак:

• Необходимо вырезать из лозы ветку, на одном стволе которой имеется две развилки, расположенные под углом 150º друг к дружке.
• Берем с собой домой и высушиваем.
• На даче кладем концы веток в обе руки таким образом, чтобы ствол располагался посередине и был направлен вверх.
• Проходим по участку. Воду стоит искать там, где ствол наклонится к земле.

Алюминий с лозой подают сигнал о том, что в земле имеется вода. Однако, это может и верховодка, не годящаяся для колодца. Поэтому обнаружив места с повышенной влажностью, следует провести предварительное бурение, чтобы выяснить, насколько глубоко располагается водоносный слой.

И не стоит думать, что достаточно найти старый колодец, который возможно был уже на этой территории. Подземные русла воды со временем времени меняются. Поэтому соберитесь и сами определите место. Инструкция есть. Всю работу можно сделать полностью своими руками, не понеся особых затрат.