Безнапірні підземні води

До безнапірних відносяться поверхневі ґрунтові, болотні, верхові, таликові ґрунтові та деякі тріщинні, карстові і міжпластові води верхніх шарів земної кори.

Болотяні води містяться в торфах, намулах і сапропелях. Поверхневі ґрунтові води утворюються при весняному сніготаненні, літньо-осінніх дощах в ґрунтах супіщаного, суглинного і глинистого складу; у суху пору року вони зникають. У районах надмірного зволоження, де кількість опадів перевищує річне випаровування (північні області європейської частини, Західний Сибір, Далекий Схід), ґрунтові води багаті органічними речовинами. У посушливих районах поверхневі ґрунтові води часто засолені.

Частина поверхневих ґрунтових і болотяних вод просочується в підстеляючі породи. В результаті на деякій, переважно невеликій від поверхні, глибині з'являються місцеві скупчення води, названі верховодкою. Верховодка поступово опускається, поповнюючи ґрунтові води, або ненадовго затримується на лінзах слабоводопроникних порід. У зоні вічної мерзлоти при відтаванні поверхні також, утворюються ґрунтові і маревні води, а в таликах — верховодка, тимчасовою покришкою для якої служить шар ґрунту, що ще не відтанув.

Рис. 1.13 - Схема залягання верховодки і ґрунтових вод

1—поверхневі ґрунтові води; 2—піщаний пласт; 3—водотривка лінза суглинку; 4—рівень верховодки; 5—ґрунтові води; 6—водотривкий глинистий пласт; 7—вихід ґрунтових вод на поверхню (джерело); 8—депресивна поверхня дзеркала ґрунтових вод

Ґрунтовими водами називаються підземні води з вільною поверхнею, що накопичуються на першому від поверхні землі шарі водотривких порід. Наявністю водотривкого шару ґрунтові води відрізняються від поверхневих ґрунтових вод і верховодки. Проте живляться вони також атмосферними, опадами і поглинають верховодку. Площі живлення і розповсюдження ґрунтових вод співпадають. У природних умовах ґрунтові води, на відміну від поверхневих ґрунтових і верховодки, існують тривалий час.

Частина водопроникного пласта, в порах якого містяться ґрунтові води, називається водоносним шаром або водоносним горизонтом. Поверхня ґрунтових вод називається їх дзеркалом. Водотривкий пласт, на якому залягають ці води, називається водотривким ложем горизонту. Відстань між поверхнею землі і дзеркалом ґрунтових вод називається глибиною залягання їх рівня. Відстань між дзеркалом і водотривким ложем називається товщиною водоносного горизонту.

Якщо поверхня дзеркала ґрунтових вод горизонтальна, говорять про їх басейн. При нахилі дзеркала утворюється потік ґрунтових вод. Поверхня дзеркала ґрунтових вод в дещо згладженому вигляді звичайно повторює поверхню земного рельєфу.

Стікаючи у бік ярів і річок, ґрунтові води виходять на поверхню у вигляді низхідних джерел. Поверхня потоку ґрунтових вод, що плавно знижується у бік виходу, носить назву депресійної поверхні. В період паводків річка може перекривати вихід ґрунтових вод і поповнювати водоносний горизонт. При цьому депресійна поверхня одержує протилежне падіння — від річки до борту долини. У місцях, де рівень ґрунтових вод постійно залягає глибше за річкові рівні, наприклад на деяких ділянках течії р. Сирдар’ї, річкові води постійно живлять ґрунтові.

Ґрунтові води рухаються в порах гірських порід, тобто як би в тонких каналах, і переборюють значне тертя об мінеральні частинки. Тому швидкість руху ґрунтових вод невелика (в середньому від 0,1 до 1 см/кс і рідко більше). У галечнику і гравії вона може досягати 2—10 см/кс. Тому вода, що просочується зверху під час сніготанення і дощів (яка поступає відносно коротким шляхом) значно поповнює об'єм (запас) ґрунтових вод. Рівень їх помітно підвищується. У сухі періоди і взимку поповнення з поверхні не відбувається, і рівень ґрунтових вод поступово падає, оскільки наявні запаси води витрачаються на стік й частково на випаровування. Рівень ґрунтових вод в річному циклі звичайно коливається від часток метра до 2—4 м, а в окремі роки ці коливання можуть бути і різкішими.

Над рівнем ґрунтових і взагалі ненапірних вод підіймаються капілярні води. Капілярна облямівка, або висота підйому вод, змінюється від декількох сантиметрів в пісках до 2 м в суглинках і навіть до 4 м в лесах.

Ґрунтові води містять різні гази і мінеральні солі. При зміні об'єму ґрунтових вод змінюється і вміст в них розчинених солей і газів. Закономірні зміни вмісту розчинених солей і положення рівня ґрунтових вод називаються їх режимом в річному циклі. По роках кількість опадів, а отже, і умови живлення ґрунтових вод дещо відрізняються. Тому можна говорити також і про середній багаторічний режим ґрунтових вод.

Різновидом ґрунтових вод є надмерзлотні ґрунтові води області вічної мерзлоти. Їх водотривким ложем служить поверхня (покрівля) вічномерзлих порід. Живляться вони атмосферними опадами і талими водами шару, що сезонно відтає. При промерзанні останнього взимку на деякий час надмерзлотні води стають напірними, поки не перемерзнуть самі.

Ґрунтові води формуються також в тріщинах і корі вивітрювання скельних порід іноді до глибини 50 м. Водотривким шаром для них є монолітна невивітрена слаботріщинувата скеля.

Тріщинуватість вивітрювання нерівномірна, водотривкий шар нерівний, місцями кора вивітрювання зрізана денудацією. Тому ґрунтові тріщинні води часто залягають кишенеподібно і не мають чітко виражених дзеркала і ложа. Ці води переважно незначні, за складом прісні. Безнапірні ґрунтові води можуть міститися також в порожнинах, ходах, печерах, підземних руслах, що утворилися унаслідок вилуговування розчинних гірських порід, вапняків, доломіту, гіпсу, кам'яної солі (у карстових пустотах). Ці води мають багато загального з тріщинними ґрунтовими водами за характером залягання і часто не мають вираженого дзеркала і ложа. Проте, як правило, карстові ґрунтові води більш багаті і залежно від складу породи, що карстується, можуть містити значні кількості розчинених карбонатів, сульфатів або хлоридів.

Рис. 1.14 - Ґрунтові води конусів виносу і пролювіальних шлейфів. 1—гори; 2—конус ви-носу, пролювіальний шлейф; 3—галечник і гравій з піском; 4—супіски і суглинки; 5—рівень ґрунтових вод; 6—пластовий вихід ґрунтових вод на поверхню (тограк)

Рис. 1.15 - Схема залягання безнапірних міжпластових вод. 1—водотривкі плас-ти; 2—піщаний пласт; 3—ґрунтові води; 4—міжпластові ненапірні во-ди; 5—область живлення; 6—низхідне джерело під-земних вод

Безнапірні міжпластові підземні води залягають у другому-третьому від поверхні землі водоносному пласті — нижче за ґрунтові води. Ці води містяться у водоносних пластах між водотривкими пластами. Проте вода не заповнює водоносний пласт повністю (рис. 1.15). Звичайно безнапірні міжпластові води розвинуті в області розчленованого рельєфу і залягають вище за місцевий базис ерозії. Область їх живлення лежить тільки в місці виходу водоносного пласта на поверхню землі. На берегах ярів і річок виходять низхідні джерела цих вод.

Ґрунтові і міжпластові ненапірні води служать основним джерелом поповнення річкових вод та вод ярів в посушливий період в зонах недостатнього зволоження. Ґрунтові води завжди більш забруднені, ніж міжпластові.

При близькому до поверхні землі заляганні рівня ґрунтові води заливають котловани, підземні виробки і підвали, розм'якшують ґрунти основ та середовища споруд, що будуються, і будівель, обумовлюють пучення ґрунтів взимку, просідання і набухання, можуть агресивно впливати на бетон і метали фундаментів та інших підземних конструкцій.

На забудовуваних або освоєних площах при витоках басейнових, господарсько-побутових і технологічних вод у випадках аварій водопроводів, а також унаслідок конденсації пари під водонепроникними покриттями (асфальт, бетон, залізо) і при міграції вологи до охолоджуваних поверхонь (дороги, вулиці, тротуари, з яких прибирають сніг) та фундаментів неопалюваних будівель утворюються лінзи верховодки. Вона поповнює запаси ґрунтових вод, рівень яких при цьому може підвищуватися іноді тривало і значно.

У перерахованих випадках часто виникає необхідність пониження рівня ґрунтових вод або огородження від них підземних споруд та їх частин.

При розкритті котлованів, траншей різних комунікацій, підземних виробок рівень ґрунтових вод знижують, відкачуючи їх насосами. Захищають виробки кільцевим дренажем або заморожуючи водоносний горизонт в зоні розробки. Іноді через відсутність природних нахилів ґрунтові води відкачують постійно і при експлуатації споруд.

Основним способом тривалого пониження рівня ґрунтових вод є їх дренування підземними штольнями, закритими лотками і перфорованими трубами. Мережу таких дренажів і оглядових колодязів споруджують на аеродромах, майданчиках вузлів і станцій, житлових селищ та промислових підприємств, а також на обводнених схилах.

У виїмках, що розкривають ґрунтові води, облаштовують підкюветні і закюветні поздовжні дренажі, під шляхами поперечні дренажні прорізи, а на відкосах — відкісні відкриті дренажі. Каптують ґрунтові води, що виходять у вигляді точкових і лінійних джерел.

Для пониження рівня ґрунтових вод на деяких схилах
достатньо влаштувати мережу поглиблених канав, що збирають і відводять воду за межі осушуваної ділянки. У деяких сприятливих випадках рівень ґрунтових вод можна знизити шляхом спуску води у вікно вертикального дренажу, що прорізає водотривкий шар, який підстилає дренуючий водоносний горизонт, в розташований нижче пласт піску, гравію, гальки або в горизонт ненапірних підземних вод. Таке водопоглинання нерідко застосовують в Середній Азії і Казахстані.

Фундаменти окремих будівель, підземні споруди захищають від доступу ґрунтових вод гідроізоляцією конструкцій (покриття, обмазки, герметизація швів і т. п.) або облаштовують водонепроникні екрани з глини, бетону та інших матеріалів і кільцеві дренажі навколо об'єкту, що захищається, або перерізають потік ґрунтових вод вище по його течії.

Підвали деяких будівель роблять провітрюваними або
споруджують вентиляційний дренаж для повсякденного видалення вологого повітря з ґрунтів середовища та основи і прилеглих масивів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Формування та класифікація підземних вод	\|	Напірні води

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.021 сек.