Сведения о воде
О круговороте воды в природе мы знаем еще из школьного курса природоведения, когда учитель рассказывал, что вода испаряется с поверхности открытых водоемов (океанов, морей, озер, ручейков) и с поверхности почвы, потом выпадает в виде осадков (дождя, снега, тумана, росы, инея, града) и весь процесс начинается снова. Испарение происходит тем интенсивнее, чем выше температура воздуха. Во время этого процесса образуются микроскопические капельки жидкости, которые при прохождении сквозь воздушные слои могут загрязняться различными веществами, в том числе токсическими, а также вредными микроорганизмами. Поэтому говорить о стерильности атмосферной воды по крайней мере, легкомысленно, особенно с учетом современного состояния экологии. Однако минеральных солей она не содержит вовсе или имеет в своем составе незначительное их количество, что делает эту воду мягкой.
В поиске места для колодца нередко помогает и рельеф местности. Если, например, на одной линии, протянувшейся вдоль речного русла или озера, не очень далеко один от другого располагаются два колодца, то между ними можно начать выкапывать еще один.
При попадании атмосферной воды на поверхность земли она просачивается через водопроницаемые грунты (к ним относятся гравий, песок, трещиноватые скальные породы и др.), причем глубина такого проникновения определяется глубиной залегания водоупорных (водонепроницаемых) слоев, которые образуют значительный по толщине слой плотных жирных глинистых отложений (такими же являются и монолитные породы, например базальт, песчаник, которые очень медленно пропускают воду). Они могут иметь уклон, поэтому грунтовые воды стекают в пониженные места – так возникают ручьи, реки, озера и др. От формы водоупорного горизонта зависит объем накопленной воды, которая образует водоносный горизонт (так называются водопроницаемые слои горных пород, которые насыщены водой), могущий содержать частицы глины, песка и т. п.
Строение грунта в том или ином месте определяет количество водоносных горизонтов. Водопроницаемые и водоупорные породы могут чередоваться, в результате чего возникают условия для аккумуляции свободных вод в толще водопроницаемых пород, лежащих на водонепроницаемых пластах. Поэтому на разных глубинах от поверхности формируются водоносные горизонты, причем совершенно необязательно, чтобы вода пронизывала всю толщу водоносного слоя, она может заполнять его до определенной поверхности. При этом, если в пробуренной скважине или отрытом колодце вода остается на том же уровне, что и в породе, то такая поверхность и соответственно водоносный горизонт именуются безнапорными, а уровень воды – геометрическим. Если поверх водоносного пласта лежит слой из водонепроницаемой породы, то в скважине вода может подниматься выше нижней поверхности водоупора (такой уровень воды называется пьезометрическим, или гидростатическим). И тогда вода в водоносном горизонте оказывается под воздействием гидростатического напора. В таком случае водоносный горизонт носит название напорного (рис. 1).
Рисунок 1. Водоносный горизонт в зависимости от наличия или отсутствия гидростатического напора: а) безнапорный: 1 – геометрический уровень воды; 2 – водоупорная кровля; 3 – водоносный слой; 4 – водоупор; б) напорный: 1 – гидростатический уровень воды; 2 – слабопроницаемый пласт; 3 – водоупор; 4 – водоносный слой; H – напор воды; m – мощность водоносного пласта
В соответствии с тем, на какой глубине находится вода, она классифицируется на следующие виды (внутри темы нашей книги вполне достаточно такого упрощенного понимания):
• почвенные (верховодка);
• грунтовые;
• межпластовые.
Залегание подземных вод схематично показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Залегание подземных вод: 1) почвенные; 2) межпластовые безнапорные; 3) грунтовые; 4) межпластовые напорные; 5) водоем
Почвенные воды образуются за счет атмосферных осадков, весеннего паводка, т. е. они практически всегда носят временный характер, и залегают на глубине, не превышающей 4 м. Состав атмосферной воды при просачивании сквозь почву заметно изменяется, что обусловлено составом тех грунтов, через которые она проходит. Так, вместе с грунтом вода «обогащается» аммиаком, минеральными солями (калия, натрия и др.).
Кроме того, минуя те или иные виды пород, вода приобретает типичные для них свойства, например насыщается ионами магния; хлористыми и сернокислыми соединениями при прохождении доломитов в первом случае, гипсов и каменной соли во втором и т. д. Помимо этого, в воду из почвы попадает углекислый газ, благодаря которому вода оказывается способной растворять минеральные соли. Верховодка для питья непригодна, а вследствие ее сезонности на нее не приходится рассчитывать и для решения чисто технических проблем, например для полива.
После таяния снега влага частично испаряется, частично проникает в более глубокие нижние горизонты. Воды, которые аккумулируются в первом от поверхности земли водоносном горизонте, называются грунтовыми (их источником, помимо названного, являются воды, просачивающиеся из ближайших водоемов). Они, в свою очередь, лежат на первом водонепроницаемом слое. Местами формирования грунтовых вод являются междуречные массивы, зоны ледниковых отложений, котловины, впадины и т. д. В природных условиях зеркало грунтовых вод, как правило, являет собой не горизонтальную, а волнистую поверхность, которая приблизительно совпадает с наземным рельефом. Это объясняется тем, что различны условия питания и выхода грунтовых вод на поверхность в зонах пересечения их оврагами, долинами рек и др.; неодинаковой скоростью просачивания воды и т. д. Там, где грунтовые воды выходят на поверхность, их уровень обычно снижается (это же характерно и для межпластовых вод). Глубина залегания грунтовых вод может доходить до 40 м, но они могут подниматься до 1–2 м от поверхности земли. Это происходит весной, и в этом случае грунтовые воды смыкаются с почвенными.
Грунтовая вода бывает мягкой и жесткой. Жесткость первой составляет не более 10°, т. е. в 100 г воды содержится до 10 мг извести; второй – выше 10°. Для питья наиболее пригодна вода с показателем жесткости 6–8°, предельная же жесткость равна 17–20° (при жесткости более 23–25° вода становится непригодной для питья). На практике от жесткой воды стенки посуды покрываются накипью, в ней трудно постирать белье или сварить овощи.
Воды, оказавшиеся между двумя водоупорными пластами, называются межпластовыми, причем верхний – это водоупорная кровля, а нижний – водоупорное ложе. Глубина залегания межпластовых вод составляет более 40 м. Иногда межпластовые напорные воды могут самостоятельно изливаться на поверхность, образуя ключи. Но чаще всего для их добычи бурят скважины, из которых вода бьет фонтаном (такие воды называются артезианскими по названию французской провинции Артуа, где в XII в. впервые была пробурена такая скважина).
Отличительной особенностью ключевых колодцев является то, что водоносный горизонт, на котором они устраиваются, лежат на небольшой глубине. Однако вследствие этого вода может загрязняться. Поэтому необходимо сдать ее на лабораторный анализ.
Для употребления подходят грунтовые и межпластовые воды. Их добывают путем устройства разных по типу колодцев. Вода из них должна быть чистой (в 1 л содержание кишечной палочки не должно превышать 10, а нитратов – не более 10 мг/л), прозрачной (не менее 30 см), бесцветной (не более 30° цветности), не имеющей посторонних запахов и привкуса (разрешенная интенсивность привкусов и запахов составляет не более 2–3 баллов). Температура колодезной воды может колебаться в пределах 7–12 °C – при более высокой температуре освежающие свойства воды утрачиваются, при более низкой температуре она вредит здоровью пользователей, в том числе и животным.
Качество питьевой воды (бактериологические и органолептические показатели, а также предельно допустимые концентрации вредных химических веществ) должно соответствовать специально разработанным нормам – ГОСТу 2874–82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». С этой целью необходимо провести физические, химические и бактериологические анализы воды из данного источника, что входит в обязанности санитарно-эпидемиологической службы, куда следует доставить пробы. В отличие от питьевой воды качество воды, использующейся для технических нужд, в частности для полива, не регламентируется. Для этого подходят верховодка, грунтовые воды, вода из открытых источников.
