Что такое высокий уровень грунтовых вод и как с этим бороться?

Грунтовые воды – это важный источник водоснабжения, особенно для небольших населенных пунктов. Их добывают с помощью колодцев, неглубоких скважин, каптажа родников и скважин в местах, где они выходят на поверхность Близость грунтовых вод – это потенциальная причина постепенного разрушения наземных сооружений. Во время снеготаяния и обильных ливней она затапливает подвалы домов, погреба и цокольные этажи. Длительный контакт с избытком влаги приводит к разрушению дорожных полотен, проседанию зданий, целых кварталов и целых городов.

Отрицательно сказывается на современных мегаполисах и откачка подземных вод, которую проводят при массовой застройке. Опасная тенденция наблюдается по всему миру. Многомиллионный Пекин тонет со скоростью 11 см в год, но Калифорния его стремительно обгоняет, доходя до рекордных 40-60 см. Огромный вес зданий и опустошение подземных запасов воды, привело к тому, что почва сминается, словно выжатая губка.

Что это такое?

Для начала необходимо определиться с понятием. Грунтовые воды – это верхний, от поверхности земли водный слой.
Их уровень высок, если они залегают на глубине до двух метров от поверхности грунта. Определить это не сложно.

Достаточно пробурить скважину глубиной в пару метров ручным садовым буром в нескольких местах участка и подождать день-два. Если уровень высокий, то скважина неминуемо наполнится водой.

Заниматься этим нужно весной, поскольку именно тогда грунтовые воды максимально близки к поверхности из-за интенсивного таяния снега.

Если пробуренная скважина сухая – значит, проблем нет, можно спокойно заниматься закладкой фундамента под дом или прокладывать коммуникации. Если вода видна – лучше с этим повременить, и для начала искусственно снизить её уровень, путём установки дренажа.

Как снизить и отвести высокие грунтовые воды

Открытое водопонижение – это самый простой способ отвести воду с участка. Сначала копается котлован, и если со стенок и дна начинает поступать влага, ее накапливают в водосборных канавах, а затем откачивают. Вариант рабочий, но массовый забор грунтовых вод приводит к просадке грунта, поэтому прежде чем применять его, обязательна консультация специалиста.

На участках склонных к заболачиванию активно используются дренажные установки. Чтобы отвести воду, вокруг участка прокладывается траншея, куда будет постепенно выходить грунтовая вода. Затем ее откачивают и вывозят. Сложнее и дороже организовать трубный дренаж. Для него по всему участку в канавы закапываются специальные полимерные трубы с перфорированными стенками. Укладывать их нужно под уклоном в несколько градусов, чтобы вода самотеком уходила в подготовленные водосборники. Кроме труб придется поставить пескоуловители и смотровые колодцы, для удобного обслуживания системы.

Наглядный пример борьбы с высоким УГВ – строительство города Чикаго на берегу озера Мичиган. Чтобы построить высотки, инженеры использовали глубокий свайный фундаменты забитый в базальт. Уже построенные дома и целые улицы приподнимали с помощью сотен домкратов на высоту до 2,5 метра

Самый дорогой способ избавиться от грунтовой воды – это использование иглофильтровых установок. Трубы заглубляются в грунт вертикально и с помощью насосов выводятся на глубину 5-20 метров, в зависимости от типа установки. Конкретный способ понижения УГВ зависит от типа грунта и коэффициента фильтрации (скорость пропускания воды).

Отличие от верховодки

Верховодка – это локальное, скопление подземных вод, находящееся выше уровня вод грунтовых. Это обусловлено сезонным фактором и носит временный характер. Именно это и является её отличием.

В определённые периоды (например, сильные дожди или обильное снеготаяние) это явление заметно и ощутимо, а в сухой период, практически полностью сходит на нет.

Уровень грунтовых вод также подвержен небольшому колебанию, но не такому значительному, да и полностью этот слой исчезнуть не может.

Верховодка отсутствует на склонах и песчаных участках, т.к. в этих случаях имеются возможности для её естественного отвода.

Признаки того, что на участке высокий УГВ

Ни один участок не застрахован от негативного влияния грунтовых вод. Чтобы вовремя предпринять меры и защитить здания, колодец и насаждения, владельцу нужно отслеживать их состояние. О близкой воде свидетельствует высокая влажность в доме, появление на стенках пятен сырости и колоний грибка. Большинство деревьев чахнет и засыхает из-за того, что корневая система постоянно находится в воде. Для растений и бетонного фундамента вредна не столько влага, как растворенные в ней соли.

Контакт с грунтовой водой приводит к появлению эттрингита, или как его еще называют «цементной бациллы». Постепенно цементное основание теряет свою прочность и разрыхляется.

Признаки эттрингита:

• Появление на поверхности белесого наплыва мелких кристаллов;
• Выступание солевых пятен;
• Отслаивание и крошение бетона.

Покупая дом нужно обязательно проверять состояние стен и пола подвальной части. Если использование мер снижения и отвода грунтовой воды на участке невозможно, строители рекомендуют возводить простые дома без подвала, а в качестве резервуара для хранения продуктов возводить не подземные погреба, а наземные хранилища в холме грунта.

Что можно предпринять для осушения?

Поскольку это явление не редкое, имеется несколько проверенных вариантов, как искусственно понизить уровень воды.

Все они связаны с проведением значительного объёма земляных работ, поэтому целесообразнее проводить их до закладки фундамента под дом в начале строительства.

Выделяют следующие способы:

1. Резервуар или пруд для накопления излишков влаги.
2. Дренаж открытого типа.
3. Закрытая дренажная система.
4. Строительное промышленное водопонижение с использованием иглофильтров.

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.

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.

Как правильно рассчитать дренаж участка по СНиПу?

При строительстве и расчете дренажа на своём участке, рекомендуется руководствоваться требованиями соответствующих нормативных документов.

Применительно к теме статьи, нужно обращать внимание на СНиП (аббревиатура от Строительные нормы и правила) 2.06.15-85 «Инженерная защита территории от затопления и подтопления», а также СП 250.1325800.2016 «Здания и сооружения. Защита от подземных вод».

В СНиПе чётко прописаны все этапы создания дренажа:

1. Проект, в котором должны быть указаны данные о системе:
   общая схема.
2. геометрические данные: параметры траншей, их уклон, расстояние между элементами системы.
3. диаметры используемых труб, параметры колодцев.
4. крепёж, материалы для обсыпки дренажных траншей и труб.
5. Очистка территории, на которой будет проложен дренаж.
6. Выкапывание траншей с учётом того, насколько промерзает грунт в конкретной местности.
7. Укрепление стенок гравием или полимерными материалами
8. Укладка труб, в случае их использования, с учетом допустимого материала, а также глубины закладки согласно СНиП.
9. Рытьё дренажных колодцев или септика, расчёт допустимого угла относительно канав или закрытых дренажей.

Условия залегания подземных вод

По условиям залегания обычно выделяют следующие типы подземных вод:
Воды верховодки

. Верховодкой называется подземная вода, залегающая на небольшой глубине в зоне аэрации — зоне свободного проникновения воздуха. Обычно верховодка не имеет сплошного распространения, а образует сравнительно небольшие линзы, которые подстилаются водоупорными породами (рис. 23). Мощность таких линз верховодки обычно не превышает 0,5—1 м, реже достигает 2—3 м. Здесь вода находится уже в гравитационной форме и обладает уровнем. Уровень воды верховодки подвержен значительным колебаниям, чем и объясняется ее исчезнове­ние в колодцах в районах с засушливым климатом.

Грунтовые воды.

Атмосферные воды, просачиваясь сверху вниз до водоупора, а затем перемещаясь в горизонтальном направлении, постепенно заполняют все пустоты горной породы. Так возникают водоносные горизонты (рис. 23).

Водоносным горизонтом

называется пласт или слой породы, в котором поры, пустоты и трещины заполнены водой. У каждого такого пласта имеются кровля и подошва. Если пласт не полностью заполнен водой, то под водоносным горизонтом понимают лишь его водонасыщенную часть.
Первый от земной поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод
. Грунтовые воды обладают свободной поверхностью —
зеркалом
, или
уровнем грунтовых вод.
Этот уровень непостоянен. Обычно он повышается в дождливые и понижается в засушливые периоды. Если уровень грунтовых вод на каком-то участке поднимается до земной поверхности, то здесь образуется болото.

Вцелом грунтовые воды характеризуются наличием свободной водной поверхности — уровня, наличием только одного, подстилающего, водоупора и отсутствием напора.

Межпластовые (пластовые) воды

. Отличие межпластовых вод состоит прежде всего в том, что они заключены между двумя водоупорами, т. е. ограничены ими и сверху (со стороны кровли) и снизу (со стороны подошвы). Водоносные горизонты, содержащие межпластовые воды, обычно характеризуются обширной областью распространения, часто измеряемой тысячами квадратных километров. При этом они залегают на значительной глубине, выходя на поверхность лишь на периферии.

Подземные воды вместе с вмещающими их породами образуют гидродинамические системы

, которые делятся на безнапорные и напорные.

Безнапорные

гидродинамические системы обычно характерны для бассейнов грунтовых вод, не обладающих естественным напором.

В пределах напорных

систем атмосферные воды попадают в проницаемый пласт в районах, где он обнажается на поверхности, в так называемой
области питания.
Постепенно атмосферная влага проникает вглубь и полностью насыщает весь пласт. Перемещаясь по пласту, вода достигает других участков выхода его на поверхность и самоизливается, образуя источники подземных вод. Это
область разгрузки
, или
дренажа
пластовых вод. В зависимости от рельефа и высотного положения областей питания и разгрузки в центральной, наиболее прогнутой части бассейна могут существовать условия, благоприятные для создания напора, т.е. самопроизвольного излияния воды под давлением (рис. 24,а).

Таким образом, в центральной части бассейна образуется область

напора, в пределах которой вода из скважин способна изливаться в виде фонтана. Высота подъема воды зависит от расположения скважин относительно областей питания и дренажа и от гидростатического уровня.

Гидростатическим (пьезометрическим) уровнем

называется воображаемая поверхность, проходящая через область питания и разргузки и определяющая высоту подъема воды в данном месте (рис. 24). Пьезометрический уровень обычно выражается в абсолютных отметках по отношению к уровню моря. Выше этого уровня артезианская вода при фонтанировании подняться не может.

Другой характеристикой области напора является гидростатический (пьезометрический) напор

, под которым понимают высоту столба воды от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня. Пьезометрический напор выражается в метрах.

Как влияют ГВ на основание

Опорным фундаментом служат глины, суглинки или скальные породы. Если для вторых химический состав обычно не очень критичен, то на осадочные слои показатель воды может оказать серьезное влияние. Сухая глина прочная и не склонна к деформации. Насыщение жидкостью приводит к увеличению пластичности и резкому снижению несущих свойств. Как пример, сезонное раскисание дорог в центральной полосе России.

Достаточно распространенным феноменом является карстовые полости, образованные при проникновении атмосферных осадков в зону залегания известняка. Такие пещеры (потерявшие со временем прочность) способны «поглотить» целые многоэтажки.

Чистота

В последнее время о качестве воды верхнего слоя стали задумываться на государственном уровне. Из-за высокой интенсивности хозяйственной деятельности в источники проникают самые экзотические загрязнители. В результате работы сельхозпредприятий в неё попадают удобрения, пестициды и продукты разложения от ферм. Более опасными считаются промышленные загрязнители, так как они с трудом подлежат естественной переработке и содержат соли тяжелых металлов. Одной из проблем является наличие простейших микроорганизмов и вирусов. Благодаря органике и кислороду вода из колодцев и ключей имеет большое количество бактерий.

Где применяются

Широкое распространение такой ресурс имеет в обеспечении бытовых нужд. В каждом поселении рядом с домом копается шахта небольшой глубины для использования воды на кухне и для полива растений. Из-за сильных вкусовых отличий хозяйки предпочитают брать влагу для приготовления пищи из определенных точек. То есть химический состав может быть разным даже на одной улице.

В промышленных объемах использование ограничено из-за сезонных перепадов уровня и малой мощности. В большинстве случаев количество растворенных примесей не соответствует нормам. Кроме того, излишне активная эксплуатация способна нарушить естественный водный баланс, и этим повлиять на характер растительности на местности, так как часть флоры получает питание с большой глубины.

Инспекция окрестных колодцев

Еще один быстрый способ узнать, как близко грунтовые воды – знакомство с соседями. Найдите рядом жилой дом, желательно не новостройку и подойдите с вопросом к хозяевам. За годы жизни на этой территории они точно узнали, есть ли здесь эта проблема и наверняка согласятся продемонстрировать вам колодец или рассказать о наличии воды в погребе весной.

Кстати, на участках где только начались фундаментные работы, чаще всего делают так называемые «технические колодцы» для строительных нужд. В них зеркало воды также отлично видно.

Как определить УГВ

Совет: Получить наиболее достоверную информацию при определении УГВ следует в межсезонье, когда максимальное количество осадков. Это весной или осенью, при таянии снега или частых дождях, соответственно.

Существует множество способов определения УГВ:

• Геоботанический.

В этом случае следует обратить внимание, как растут и развиваются растения в зависимости от того или иного уровня вод и особенностей местности. Существуют специальные таблицы, куда внесены растения, которые больше всего распространены на тех или других грунтах, по-разному развиваются на почве с разной степенью увлажненности. Но такой способ достаточно длительный, что не всегда подходит владельцам участка, особенно если нет определенных знаний.

• По колодцам.

УГВ или сезонное колебание уровней, определяется по отметкам, выполненным внутри колодца. Эти отметки есть всегда, они оставляются на бетоне водой. В этом случае определяются:

1. наивысшая точка;
2. уровень жидкости на момент проверки;
3. при жаркой погоде летом

Отмечается, насколько эти уровни далеки от уровня земли. Это тоже сложная работа, которую не под силу выполнять новичкам георазведки.

• Бурение скважины.

Это самый быстрый и простой способ. В этом случае бурится в почве скважина глубиной минимум два метра, и производится в течение пяти дней слежка за ней. Постепенное поднятие воды на дне скважины указывает на высокий УГВ, который может повышаться с выпадением осадков. Но если через пять дней скважина будет сухая, опасаться не стоит.

Агрессивность

От того, где находятся грунтовые воды, зависит и их химический состав. Если у чистой жидкости довольно предсказуемые свойства и ее воздействию просто противостоять, то растворенные соли, кислоты и другие микроэлементы серьезно меняют активность раствора. Из-за этого отличаются коррозионные свойства, растворяющие способности. Это приходится учитывать при строительстве зданий и коммуникаций.

В зонах с умеренным климатом серьезное внимание уделяется свойствам грунтов, пропитанных водой, к пучению при замерзании. Так как усилия, возникающие при этом, очень велики и способны разрушить бетонный фундамент или деформировать стальную трубу в районе промерзания.

Кальциевые и магниевые примеси имеют склонность оседать на металлических и других поверхностях при нагреве. Это грозит быстрому выведению из строя дорогостоящего оборудования. Поэтому необходимо применять систему для очистки. Качество жидкости бывает очень отличным и склонным к изменениям от сезона. Фильтрующий комплект вы можете подобрать в специализированной . После переработки все характеристики встанут в норму.