Карта водоносных слоев – виды, необходимость составления и использования

Уровень подземных вод оказывает прямое влияние на определение вида и уровня заложения подошвы фундамента. Кроме того, карта водоносных слоев требуется при бурении артезианских скважин. Без ее наличия трудно прогнозировать объем работ и эксплуатационные характеристики будущего объекта, появление подтоплений и сырости в подвальных помещениях, а также узнать, сколько потребуется, к примеру, бетонных колец при устройстве шахтного колодца. Имея на руках схему расположения грунтовых вод, можно определить оптимальное расположения и направление уклона дренажной системы и выбрать наилучшее место установки водозаборной скважины.

Что представляет собой карта водоносных слоев

Гидрогеологическое исследование грунтов позволяет определить виды и характеристики почвенных слоев на небольшом участке или обширной территории, а также уровень подземных вод. На основе изучения и анализа результатов составляется ряд документов. Как правило, в местных архивах населенных пунктов уже давно имеются геологические разрезы и карты водоносных слоев. Но за городом или на вновь осваиваемых площадках требуется производить выемку образцов грунта и определять расположение подземных уровней водных зеркал.

Карта водоносных слоев является схемой залегания всех типов грунтовых вод в продольном геологическом разрезе, с обозначением почвенных слоев и водоупоров, или планом с указанием уровней и направлений свободных потоков.

Под землей вода ведет себя несколько иначе, чем в емкости, где сомневаться о горизонтальности ее уровня не приходится. В толще грунта линия водного зеркала может изгибаться под влиянием многих факторов:

• рельефа местности;
• формы и размещения водоупорных слоев;
• варианта подпитки и сброса;
• пропускной способности и плотности грунтовых пластов;
• близости водоемов и т.д.

При составлении карт пользуются замерами УГВ в доступных природных и искусственных источниках. Это могут быть скважины и выработки, колодцы и шурфы, водные объекты и водомерные посты. Для «чистоты» полученных данных, измерения в точках, расположенных неподалеку друг от друга, выполняют в один день по причине того, что уровень подземных вод под влиянием внешних воздействий может существенно меняться. В связи с этим, карты водоносных слоев требуется обязательно датировать.

Если при застройке участка грунтовые воды можно обнаружить при устройстве шурфа, то при выполнении шахтного колодца или артезианской скважины специалистам потребуется взглянуть на карту водоносных слоев. Ее отсутствие в большинстве случаев приводит к непредвиденным ситуациям. К примеру, в процессе опускания колодезных колец может выясниться, что вода находится намного глубже ожидаемой отметки. Смысл в дальнейшей работе отпадет сам собой, а кольца, скорее всего, останутся в земле. В этом случае выгоднее было бы сразу остановиться на устройстве скважины.

Опытные мастера рекомендуют не пренебрегать ознакомлением с картами водоносных слоев или проведением разведывательного бурения. Кстати, определить близкое расположение водоносного слоя можно народными методами, но это не всегда приводит к обнаружению именно питьевой воды.

Разновидности карт

Замеренные уровни грунтовых вод наносятся на схемы или графики. Название документов зависит от имеющейся на них информации. Наиболее распространенными являются карты:

• гидроизогипс;
• гидроизопьез;
• изменения уровня грунтовых вод;
• колебания глубины воды в скважинах;
• гидрогеологических разрезов и т.д.

Карты гидроизогипс и гидроизопьез выполняют по имеющимся данным. Пьезометрическая поверхность характеризуется давлением напорных вод и высотой их горизонта. Сам термин не имеет определенного значения, а условный уровень поверхности воды может располагаться как над землей, так и под ней. Иными словами, это высота, на которую поднимается вода во вскрытых артезианских скважинах. Данный показатель влияет на длину обсадных труб, верхний обрез которых должен возвышаться над пьезометрической поверхностью.

Для безнапорных условий создается карта гидроизогипс. Они характеризуют единую систему движения воды в водоносных слоях. По расположению линий на графических планах можно определить:

• особенности направления и уклон потоков;
• уровень и характер расположения свободных поверхностей;
• места запитывания слоев и очаги разгрузки;
• связь подземных вод с открытыми водоемами – дренируются или подпитываются потоки рекой.

Следует отметить, что верхний уровень безнапорных вод остается практически горизонтальным. Тем не менее, на плане водоносных слоев прочерчивается несколько изогнутых линий, соединяющих одинаковые отметки зеркал подземных вод.

Нередко на карты гидроизогипс наносят линии гидроизобат, которые строят на основе интерполяции.

Классификация подземных вод

Группирование грунтовых вод производится по характеру (гидродинамике) и глубине залегания. Прежде всего, различают:

• безнапорные воды – «опираются» на первый от поверхности земли водоносный горизонт. Их верхний уровень нестабилен и зависит от наличия в определенный период времени атмосферных осадков, интенсивного таяния снега или засухи. Водопроницаемый слой оказывается частично насыщенным грунтовыми водами, а их поверхность остается свободной;
• напорные воды – располагаются на большей глубине, между двумя водоносными горизонтами.

По глубине размещения в толще грунта, подземные воды разделяются на четыре типа.

Верховодка – глубина до пяти метров. Подпитка производится за счет атмосферных осадков. Для сооружения колодцев верховодка считается далеко не лучшим вариантом, так как в засушливый период вода может просто исчезать, а в дождливый – не успевать отфильтровываться.

Грунтовые воды – глубина до десяти метров. В качестве водоупорного пласта служит глина, поэтому источник не следует использовать в качестве питьевого. К тому же, при толщине грунта над водоносным слоем менее шести метров, достаточной фильтрации воды происходить не будет, зато риск загрязнения техническими жидкостями окажется слишком большим.

Межпластовые воды - глубина от 10 до 100 метров. Как правило, находятся между горизонтально водонепроницаемыми пластами, хотя вышерасположенный слой может оказаться и проницаемым. Межпластовые воды считаются наиболее оптимальным вариантом для устройства скважин. Достаточная глубина обеспечивает хорошую фильтрацию и бесперебойную подачу воды с помощью бытового насосного оборудования.

Артезианские воды – самое глубокое залегание (более ста метров под землей). Вода максимально очищается от загрязнений естественным путем, поэтому не требует дополнительной фильтрации. Но в составе может присутствовать недопустимая концентрация минеральных включений. Артезианскую скважину бурят для коллективного использования, так как объем поступающей воды несоизмерим с потребностями одного частного домовладения, не говоря уже о высокой себестоимости работ по устройству глубокого водозабора.

Следует отметить, что для фундаментов основным фактором является не чистота грунтовых вод, а их уровень. Именно он влияет на решение по конструктивным особенностям фундамента, а также на перечень мероприятий по его гидрозащите.