Грунтовая вода

Грунто́вая вода́ — такая, движение которой больше зависит от силы гравитации, чем от силы поверхностного натяжения гравитационная 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^[1].

Верховодка и грунтовые воды

Область питания и распространенияПравить

Грунтовая вода заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в каких-либо хорошо сцементированных породах (вода трещинного типа)^[1]. Она может находиться и в порах пород (поровые воды).

Грунтовые воды формируются в основном за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод^[2]. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта^[1]. 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 строительствеПравить

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 водоснабженияПравить

Шипот — подземный источник водоснабжения

Грунтовые воды относительно легкодоступны, и поэтому имеют большое значение для водоснабжения промышленных предприятий и различных населённых пунктов^[2].

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

Грунтовые воды можно использовать в качестве обширного резервуара для запасания воды во время наводнений и её расходования во время засух^[3].

Качество грунтовых водПравить

Во влажном климате интенсивно происходят инфильтрация и подземный сток. При этом горные породы и почвы выщелачиваются, и из них выносятся легко растворимые соли — хлориды и сульфаты. Грунтовые воды в таких условиях пресные; они содержат лишь относительно малорастворимые соли (в основном гидрокарбонаты кальция). В засушливом тёплом климате (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток грунтовых вод не развивается; вместо этого они испаряются и засоляются^[2]. Вблизи рек, водоемов, водохранилищ и т. п. грунтовые воды в значительной степени опреснены и по качеству могут 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 гидрокарбонатных 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, скотобаз, скотомогильников, различного рода химических, радиоактивных захоронений грунтовые воды заражены. Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, местности.

Физика явленияПравить

Количество воды, просачивающейся через пористые породы, определяется по формуле: $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $Q=k\omega _{0}I$ , где $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $I$ — падение напора на единицу длины пласта в направлении фильтрующегося потока, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\omega _{0}$ — площадь сечения пласта плоскостью, перпендикулярной к направлению потока, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $k$ — коэффициент фильтрации: $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $k=C{\frac {d_{e}}{\mu }}$ , где $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $C=0,80$ для очень плотных песков, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $C=1,55$ для песков средней пористости, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $C=2,00$ для песков, составленных из округлённых частиц почти одинакового диаметра, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $d_{e}$ — эффективный диаметр частицы, определяемый на основе данных механического анализа образца грунта, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\mu$ — вязкость фильтрующейся жидкости^[4].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ Вода грунтовая // Геологический словарь: в 2-х томах / К. Н. Паффенгольц и др. — издание 2, испр. — М.: Недра, 1978. — Т. 1. — С. 107.
↑ ¹ ² ³ Грунтовые воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ Эрика Гиз. Полная оценка запаса подземных вод // В мире науки. — 2018. — № 1—2. — С. 90—99. Архивировано 18 февраля 2018 года.
↑ Зиновьев В. А. Краткий технический справочник. Том 1. — М..-Л. Техтеориздат, 1949. — c. 385—386

ЛитератураПравить

Словарь по инженерной геологии / В. Д. Ломтадзе; Санкт-Петербургский горный ин-т СПб, 1999.
Пашков Н. Н., Долгачев Ф. М. Гидравлика. Основы гидрологии. — М,: Энергия, 1977. — 408 с.

СсылкиПравить

Грунтовые воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
Качество грунтовых вод Архивная копия от 30 января 2010 на Wayback Machine

[geol_dict_1978-1] ¹ ² ³ Вода грунтовая // Геологический словарь: в 2-х томах / К. Н. Паффенгольц и др. — издание 2, испр. — М.: Недра, 1978. — Т. 1. — С. 107.

[BSE-2] ¹ ² ³ Грунтовые воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

[WMN201802-3] Эрика Гиз. Полная оценка запаса подземных вод // В мире науки. — 2018. — № 1—2. — С. 90—99. Архивировано 18 февраля 2018 года.

[4] Зиновьев В. А. Краткий технический справочник. Том 1. — М..-Л. Техтеориздат, 1949. — c. 385—386

[1]

[2]

[3]

[4]