Грунтовые воды

   Мне всегда было интересно, каким образом вода может находится под землёй, откуда она там берётся? Как формируются подземные реки, водоносные слои? И как так можно воткнуть гидрофор практически в любом месте земли и оттуда выкачать неограниченные кубометры воды?! Но этот интерес - как и желание быть космонавтом - никогда не провоцировал меня на действие, поиск ответов или чтение спецлитературы. И вот, спустя много лет начало строительства заставило меня, наконец, разобраться с этим вопросом! Я почувствовал не только праздный интерес, но и практическую необходимость удовлетворить своё любопытство. Теперь вот, делюсь с вами!

Теория

    Для начала необходимо выяснить, что такое "подземные воды" в принципе. Подземные воды, судя из названия - это воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. 

По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

• почвенные;

• грунтовые;

• межпластовые;

• артезианские;

• минеральные.

      Перед тем, как перейти непосредственно к теме "Грунтовые воды", хочется написать пару слов об остальных видах.

  Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

     Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. 

    Межпластовые воды - нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. 

   Артезианские воды - напорные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Обычно эти воды залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

    Минеральные воды - это воды, содержащие в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Это сложные растворы, в которых вещества содержатся в виде ионов, недиссоциированных молекул, газов, коллоидных частиц. 

     Теперь по теме.  

  Грунтовая вода - это вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность. Обычно над ней нет сплошной кровли из водонепроницаемых пород. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

   Грунтовые воды образуются за счёт насыщения атмосферными осадками, водами рек и озёр, притоком 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,

испарения,  температуры,  и даже хозяй-

ственная деятельность человека (строи-

тельство   гидротехнических    и    гидро-

мелиоративных    сооружений,    откачка

воды и нефти из недр, добыча полезных

ископаемых, удобрение сельскохозяйст-

венных земель, промстоки и др.).

       Главная   характерная   особенность

грунтовых вод, отличающая их от более

глубоких артезианских вод  -  отсутствие

напора.

       В     грунтовых      водах     есть     ещё

подвид,  так  называемая "верховодка"  -

сезонное    скопление    вод    в   верхнем

водонасыщенном слое грунта над  водо-

упорными   глинистыми   или   суглинис-

тыми породами.

 

Вода и стройка

     Грунтовые воды относительно легкодоступны, их очень часто используют как непосредственно в строительстве, так и в дальнейшем в водоснабжении дома. Роют под них колодцы, бурят скважины. Но есть у грунтовых вод и значительные негативные свойства, которые могут испортить вам настроение, если не подготовиться.

     Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, и если рассматривать эти воды в качестве питьевых ресурсов - то нужно отметить, что именно эти воды подвержены многочисленным техногенным заражениям. Источником заражений могут являться возможные свалки, протечки канализационных систем, животноводческие фермы и загоны для скота и даже неудачно расположенная выгребная яма соседа. Если рядом сельхозполя, то пестициды и удобрения так или иначе попадут в грунтовые воды. Случаи аварийных разливов нефтепродуктов, думаю, даже упоминать не стоит...

   Грунтовая вода зимой является первопричиной морозного пучения. Есть множество очевидных разрушительных проблем из-за наличия высокого уровня грунтовой воды (выталкивание из земли Архимедовыми силами герметичных ёмкостей (кессоны, подвалы), а если не вытолкнет, то нагрузит стенки значительными гидростатическими силами, размывание стенок котлованов и уменьшение несущей способности грунтов, затопление подвалов и т.д.). Кроме того грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы на молекулярном уровне. 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.

    Высокий уровень грунтовых вод  - весьма нежелательное явление! Оно ограничивает возможности застройщиков в выборе типа фундамента, в принятии решения о наличии подвала или цокольного этажа, в назначении сроков начала строительства. Сооружение погреба и канализационного септика так же связаны с уровнем грунтовых вод. Высокий уровень грунтовых вод помешает вам и в обустройстве участка, его озеленении. И если у вас нет нормальной асфальтированной дороги к дому - то даже в этом вопросе грунтовая вода, а в частности верховодка, наверняка даст о себе знать дорожной распутицей.

Возможно ли повлиять на уровень грунтовых вод? 

     Если грунт песчаный, то проблем с верховодкой возникнуть не должно - вся вода уходит глубоко под землю. Однако, если у вас дом на низком берегу реки или озера, то песчаный грунт не поможет - вам придётся считаться с законом сообщающихся сосудов, который создаст под домом такой же уровень воды, как и в водоёме. В этом случае с грунтовыми водами лучше не начинать борьбу, победа будет не на вашей стороне. 

     Если же у вас не песчаный грунт и вы находитесь в некотором отдалении от водоёмов, и при этом у вас высокий уровень грунтовых вод, что тогда? Дренаж! Только дренаж может повлиять на уровень грунтовых вод на локальном участке. И то, если эта вода - верховодка. Т.е. если есть возможность отвести воду самотёком или насосом куда-то ещё ниже, чем находится ваш участок (мелиорационный канал, кювета вдоль дороги, дренажная канава, проходящая вдоль границ участков, овраг). Если же ваш участок находится в низине и мелиорационный канал местные власти копать не собираются - то возможно два варианта. Первый - выяснить глубину залегания грунтовых вод (не верховодки). В некоторых случаях, при удачной геологии, под водоупорным слоем может оказаться водонесущий слой, в который и можно отводить верховодку. Для этой цели бурят несколько скважин на расстоянии 15-20м диаметром 25-30см до этого водоносного слоя и засыпают их щебнем. Правда, есть вероятность, что водоносный слой находится под некоторым давлением и из скважины ударит ключ, в результате воды на участке только прибавится... Тогда скважину нужно плотно забить жирной глиной и забыть про такой способ. Второй вариант - просто насыпать кубометры земли, пока участок не поднимется на достаточно безопасный уровень от грунтовых вод.

    И всё же, в большинстве случаев, есть возможность обойтись просто дренажём! Дренаж - отдельная широкая тема, которой обязательно будет посвящена статья.

Как узнать уровень грунтовых вод?

    Уровень грунтовых вод определяется весной, когда он наиболее высокий, когда таяние зимнего снега происходит очень интенсивно. Высокий уровень этих вод может быть и осенью в следствие затяжных дождей. Уровень определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах или в скважинах. Можно пробурить несколько скважин диаметром 20-30см на участке и пронаблюдать этот уровень непосредственно в месте предполагаемой застройки. Вот, к примеру, несколько фото, сделанных на месте стротиельства: 1 и 2 фото - март, уровень грунтовых вод 30см; 3 фото - май, глубина скважины 1,8м, до воды не дошли; 4 фото - сентябрь, глубина скважины 2,5м, на дне появилась вода.