Подземные воды
Садово-огородные товарищества, кооперативы и индивидуальные застройщики среди первых и главных проблем вынуждены заниматься водоснабжением своих участков.
В центральных областях европейской части России, в Западной Сибири, на большей части Украины в Беларуси водоснабжение может базироваться как на поверхностных водах, т.е. реке, озере, водохранилище, пруде, так и на подземных водах. При этом следует отдавать себе отчёт в том, что поверхностные воды в высокой степени подвержены загрязнению. В большинстве районов, где выделена земля для садоводов и огородников, поверхностные воды уже загрязнены настолько, что пить их без отчистки и специальной подготовки нельзя. Однако поверхностные воды в большинстве случаев можно использовать для полива, и это оказывается рационально со всех точек зрения: экономической и экологической.
Для питьевого водоснабжения предпочтительнее подземные воды. Вышеперечисленные обширные районы представляют собой артезианские бассейны. Это означает, что строение недр здесь во многом сходно и может быть кратно охарактеризовано следующим образом. С верху, т.е. непосредственно под поверхностью земли, залегает более или менее мощная толща самых молодых, рыхлых грунтов: суглинков, супесей, песков со слоями глин и реже гравия и гальки. Вполне вероятно нахождение слоёв торфа в этой же толще.
Подземные воды в этой толще называются грунтовыми, они тесно связаны с поверхностными водами и атмосферными осадкам, и залегают на сравнительно небольших глубинах – от 0,5 до 10 -15 м.
Ниже на гораздо больших глубинах (60-150м в зависимости от рельефа) в трещинах и породах известняков, песчаников и других горных пород залегают артезианские воды. Это - наиболее надёжный источник водоснабжения. Вода здесь чистая, холодная, пресная. Количество и качество воды в таких скважинах и колодцах стабильны в течение всего года. Эксплуатация артезианских вод связана с некоторыми трудностями, поэтому коллектив садоводов, решая проблему водоснабжения, должен быть готов к следующему:
Во-первых, бурение артезианской скважины - Дело дорогое и хлопотное, нужно найти организацию, способную грамотно и качественно выполнить буровые работы при надлежащем эколого-гидрогеологическом контроле. Во-вторых, следует приобрести необходимое оборудование: насос, трубы, емкость для воды, задвижки и прочую арматуру. В-третьих, необходимо выполнить инженерно-строительные работы построить водонапорную башню, проложить водопроводные трубы на глубине, превышающей уровень сезонного промерзания (на широте Москвы это глубина ориентировочно равна для песков-80 см, для глин-150см). Нужно отвести под это строительство часть земли и продумать, куда выпустить воду из системы водоснабжения в аварийных случаях и на зиму. В-четвёртых, необходимо получить разрешение на водопользование. Таким образом, водоснабжение артезианской водой под силу довольно крупным коллективам. Чаще всего оказывается выгодным устройство комбинированного водоснабжения с использованием артезианской и грунтовой воды для питьевых целей, грунтовой и поверхностной – для полива.
Колодцем вскрывается поток грунтовых вод, о формировании которого необходимо сказать несколько слов.
Дождевые и снеговые воды не полностью скатываются под уклон в овраги и реки. Заметная часть их (10-15%) медленно просачивается в почву и глубже до слабо проницаемых слоёв глин и суглинков, образуя скопления грунтовой воды, которые движутся в сторону ближайшей дрены. Дренами называются любые естественные водотоки: овраги, ручьи, речки озёра, болота и искусственные осушительные канавы, каналы, колодцы, скважины, котлованы, карьеры и т. п.
Потоки грунтовых вод существуют повсеместно, но везде они имеют разные характеристики: глубину залегания, качество, запасы.
Относительно простые условия формирования потоков подземных вод, а следовательно, их эксплуатации грунтовыми колодцами, складываются в районах полесий типа Мещерской низменности (обширная равнина между р. Клязьмой на севере, Москвой—рекой на западе и р. Окой на юге) и на низких речных террасах. Здесь глубина залегания грунтовых вод невелика – от 1 до 4 м; водовмещающие породы – пески, хорошо отдающие воду, запасы воды значительны и постоянны, качество воды, как правило, хорошее.
Сложнее ситуация на водораздельных плато, грядах и других возвышенностях. Примером может служить Клинско-Дмитровская гряда в Подмосковье. Для нечернозёмной европейской части России характерным является приуроченность слабопроницаемых ледниковых (моренных отложений именно к холмистым возвышенностям, грядам.
Здесь поиск грунтовых вод сильно затруднён, глубина до воды зачастую оказывается значительной -10-15м и более. В таких случаях правлению садоводческих товариществ и кооперативов полезно получить консультацию и практическую помощь со стороны гидрогеологов.
При выборе места для закладки колодцев необходимо иметь представление о направлении движения (фильтрации) грунтового потока. Лучше всего все особенности движения потока прослеживаются на карте гидроизогипс (линии одного уровня грунтовых вод), которая имеется или может быть построена специалистами - гидрогеологами, но сделать попытку в этом направлении могут и школьники- старшеклассники.
Ниже для тех читателей, которые хотят сами хорошо разобраться в структуре подземных вод и возможном распространении в них загрязнений, приводим пример такой работы.
Пример построения схем уровня и загрязнения подземных вод
Существо работы состоит в том, чтобы с помощью нивелира или более простых устройств - уровня или ватерпаса определить абсолютную или относительную (от единого выбранного уровня) отметку зеркала грунтовых вод, составить план расположения пунктов замера (рис. 1, а) и способом интерполяции построить систему изоляций отметок уровня грунтовых вод.
Интерполяция начинается с разделения линий, соединяющих колодцы или другие пункты на карте (точки3,4,5 на рис. 1 б.) на пропорциональные отрезки. При этом кроме обычной ученической линейки не потребуется никакие другие инструменты. Проведя изолинии и получив таким образом схему гидроизогипс, можно начертить перпендикулярные к гидроизогипсам линии – так называемые линии тока, которые показывают направление движения грунтовых вод.
| Номер точки | Местонахождение точки | Абсолютная (относительная) отметка грунтовых и поверхностных вод, м |
| 1 | Устье ручья | 0,00 |
| 2 | Урез (поверхность зеркала) реки | 0,50 |
| 3 | Тоже | 1,12 |
| 4 | Родник в овраге | 4,27 |
| 5 | Скважина в лесничестве | 9,46 |
| 6 | Колодец в деревне | 3,17 |
| 7 | Урез ручья | 2,41 |
| 8 | То же | 0,83 |
| 9 | Проектируемый колодец | ? |
б- построение гидроизогопс и определение направления потока грунтовых вод (точки 3, 4, 5 соответствуют тем же номерам на рисунке а); в – схема гидроизогипс; г – разрес по линии1-1; А – существующая скважина; Б – проектируемый колодец
В рассмотренном примере отметка поверхности земли в районе проектируемого колодца +5,5м, следовательно, глубина воды в этом месте приблизительно 2 м (рис.1 г.).
Схему гидроизогопс целесообразно сделать в разных масштабах. Если хватает фактического материала, т.е. на участке уже есть колодцы, скважины, ручьи и водоёмы, вскрывшие грунтовые воды, то на детальной схеме (рис. 2) можно обозначить существующие и потенциальные источники загрязнения, начертить линии тока и выявить влияние этих источников на чистоту грунтовых вод.
При построении карты гидроизогипс, так же как и при устройстве колодцев, необходимо иметь в виду, что грунтовые воды изменяют свою глубину во времени. Обычно в период половодий на реках и грунтовые воды поднимают свой уровень, а межень расстояния до воды в колодцах максимально.
На уровень грунтовых вод сильное влияние оказывает водоотбор. Отсюда следует, что строить колодец целесообразно при наинизшем стоянии грунтовых вод – в конце лета, осенью. Измерять же уровни следует по возможности единовременно – за один - два дня.
Немного о качестве грунтовых вод.
Понятие «качество» достаточно широкое и включает в себя химический состав воды, физические и органолептические свойства, бактериологическую оценку и некоторые другие показатели, регламентируемые государственным стандартом на питьевую воду.
Бактериологический анализ воды проводит районная санитарно-эпидемиологическая станция (СЭС). Получив результаты анализа, и оценив их, потребитель должен знать, что общее число микроорганизмов в 1см2 воды не должно превышать 1000, а число болезнетворных бактерий (кишечной, или coli-палочек) не должно превышать 3шт. в 1л воды.
Вода, предназначенная для питья, должна быть бесцветной, прозрачной, без вкуса и запаха.
Химический состав грунтовых вод определяется растворёнными в них солями, газами и органическими веществами. Основная часть солей в воде – это карбонаты, сульфаты и хлориды кальция, магния и натрия. Общее количество растворённых солей не должно превышать 1г/л, хотя без особого вреда можно употребить и более минерализованную воду (до 2-2,5г/л). Как правило, в центральном районе европейской части России распространена пресная маломинерализованная вода с суммарным содержанием растворённых солей до 0,5г/л.
Важным качеством питьевых вод является жесткость. В жесткой воде плохо развариваются овощи, затруднены стирка и мытьё, на стенках посуды образуется накипь. Грунтовые воды в большинстве случаев оказываются мягкими; повышенная жесткость встречается в грунтовой воде на юге России и в некоторых артезианских водах. Жесткость воды зависит от количества растворённых солей кальция магния. Повышенные концентрации сульфатов придают воде горьковатый, а хлориды – солоноватый вкус, в связи, с чем государственный стандарт на питьевую воду ограничивает содержание этих компонентов.