Грунтовые воды

Грунто́вая вода́ — гравитационная вода первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность и обычно над ней отсутствует сплошная кровля из водонепроницаемых пород.

Г.в. заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в магматических, метаморфических или осадочных сцементированных пород (вода трещинного типа), залегает в четвертичных отложениях (поровые воды).

Г.в. формируются за счёт инфильтрации атмосферных осадков (процесс просачивания атм. осадков и поверхностных вод в г. п. и почву по капиллярным и субкапиллярным порам, трещинами др. пустотам и движение этой гравитац. влаги от поверхности Земли через зону аэрации до уровня грунтовых вод. ) и 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 и т.д.

Главная характерная особенность Г. в., отличающая их от более глубоких артезианских вод - отсутствие напора.

Наиболее существенное влияние на режим Г.в. 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 оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы.

При возведении сооружений грунтовые воды исследуют на агрессивность. Различают агрессивность:

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 по причине относительно лёгкой доступности имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, городов, посёлков, населенных пунктов в сельской местности и т. д..

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

Об уровне ГРУНТОВЫХ вод Застройщик, который задумал возводить дом с цокольным этажом, должен знать, на какой глубине находится уровень грунтовых вод на его участке. Если этот уровень ниже подошвы фундаментов, то затопления не ожидается. Однако в дальнейшем все же может наблюдаться намокание стены или даже подтопление цокольного этажа. В чем причина? По многолетним наблюдениям среднее сезонное колебание уровня грунтовых вод по Московской области составляет ~1,0 м. Следовательно, уровень грунтовых вод, определенный в середине лета, осенью может быть на 1,0 м выше. В засушливые годы, как в 2002 г., колебание уровня может достигать 2,5...3,0 м. По строительным правилам необходимо, чтобы расстояние от подошвы фундаментов до самого высокого уровня грунтовых вод было не менее 0,5 м. Это значит, что при заглублении цокольного этажа на 2,0 м уровень воды должен быть не выше 2,5 м от поверхности грунта. Эти рекомендации слишком общи. В строительстве принято считать мокрыми не только грунты, расположенные ниже уровня грунтовых вод, но и грунты, расположенные выше этого уровня на величину капиллярного поднятия влаги. Для крупных, средней крупности и мелких песков эта величина равна 0,3 м, для пылеватых песков и супесей — 0,5 м, для суглинков и глин — 1,0 м. Таким образом, полученный в результате изысканий в летний период не засушливого года, низким и безопасным для прямого подтопления цокольного этажа в суглинках и глинах следует считать уровень грунтовых вод не менее 4,7...5,0 м от поверхности. Эта величина складывается из следующих составляющих: — заглубление подошвы фундаментов от поверхности грунта — 2,2 м; — сезонное повышение уровня грунтовых вод — 1,0 м; — капиллярный подъем воды — 1,0 м; — безопасная высота от уровня капиллярного подъема — 0,5м. Для остальных грунтов надо принять за безопасный уровень залегания грунтовых вод летом — не менее 4,0...4,5 м от поверхности грунта. При проведении изысканий засушливым летом низким (безопасным) уровнем грунтовых вод следует считать в суглинках и глинах глубину — 6,5...7,0 м, в остальных грунтах—6,0...6,5м.

Водохрани́лище — искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) типа (например, Дубоссарское) имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые созданием водохранилищ, происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении десятков и даже сотен километров. Особое значение имеет уменьшение половодий, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиление водохранилищ; изменяется температурный и ледовый режим, в нижнем бьефе образуется не замерзающая всю зиму полынья.

На водохранилищах высота ветровых волн больше, чем на реках (до 3 м и более).

Гидробиологический режим водохранилищ существенно отличается от режима рек: биомасса в водохранилище образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны.

Нормальный подпорный уровень (НПУ) — оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением.

Форсированный подпорный уровень (ФПУ) или горизонт форсировки — отметка водной поверхности водохранилища, превышающая НПУ, способная пропускать максимальный расход воды при условии полностью открытых водосбросных отверстий. Превышение этого уровня может привести к опрокидыванию плотины.

Уровень мёртвого объёма (УМО) или горизонт сработки водохранилища — отметка водной поверхности, соответствующая наибольшему опорожнению водохранилища. Рассчитывается в соответствии с условиями заиления, необходимым уровнем воды для зимовки рыб, обеспечению экологических условий.