Как грунтовые воды влияют на почвообразование кратко

Обновлено: 05.07.2024

Глубина залегания грунтовых вод определяется, с одной стороны, рельефом, с другой — степенью водопроницаемости почвообразующих пород или отдельных их слоев. Некоторые ученые рассматривают грунтовые воды как отдельный самостоятельный фактор почвообразования. Аргументом этой точки зрения может служить такой пример: в условиях равнинного рельефа на участках с разной глубиной залегания грунтовых вод формируются разные почвы. Под воздействием почвенно-грунтовых вод может происходить заболачивание, оглеение, вынос и привнос растворимых продуктов почвообразования, поднятие и опускание солей при колебании уровня грунтовых вод и капиллярной каймы и др.
Все перечисленные процессы приводят к формированию почв с разными свойствами.
Почвенно-грунтовые воды (почвенная верховодка) формируются в пределах почвенного профиля на плотных горизонтах почв (чаще всего на иллювиальных). Они способны стекать вниз по склону, образуя внутрипочвенный сток. Расход воды на внутрипочвенный сток может достигать 10-25% от общего количества атмосферных осадков. Верховодка почвенная может существовать от одной недели до 2-3 мес. Она оказывает большое влияние на дифференциацию почв в пределах склона и геохимические особенности элементарных ландшафтов. К почвенно-грунтовым водам относятся также грунтовые воды в понижениях рельефа, в нижних частях склонов, в поймах рек, которые залегают в пределах почвенного профиля. В зоне тундры и в областях вечной мерзлоты такие воды являются преобладающими. Области питания и распространения этих вод совпадают, напор отсутствует. Летом колодцы с верховодкой часто пересыхают, зимой — промерзают. Эта группа вод широко распространена в степях на водораздельных пространствах в виде прерывистых, а иногда и более мощных линз в порах песчаных слоев.
Грунтовые воды формируются в рыхлых отложениях на слое водонепроницаемых пород выше базиса эрозии. Области питания и распространения у них могут совпадать (открытые грунтовые воды), водоупорная кровля отсутствует. Выше их залегают капиллярная кайма и пояс аэрации. Режим открытых грунтовых вод подвержен сильным сезонным колебаниям, связанным с режимом атмосферных осадков (рис. 4.3).

Если грунтовые воды прикрыты водонепроницаемыми породами, то область их питания находится за пределами области распространения. Это закрытые грунтовые воды. Если пласт горной породы полностью заполнен водой, то может возникать их напор. Режим этих вод менее подвержен сезонным колебаниям. Грунтовые воды аллювиальных отложений, залегающие вблизи рек, взаимодействуют с реками. В паводок движение воды происходит от реки (река питает грунтовые воды), летом, в межпаводковые периоды, вода движется к реке (грунтовые воды питают реки). Большая роль в регулировании уровня грунтовых вод принадлежит болотам, расположенным в верховьях рек, и впадающим в них притокам. Болота являются своеобразными аккумуляторами влаги, накапливающими ее в период дождей и снеготаяния и отдающими постепенно в остальное время года. Грунтовые воды могут быть вскрыты небольшими колодцами, позволяющими определять глубину их залегания и получать питьевую воду.
Артезианские воды залегают на большой глубине, характеризуются большим напором и служат источником питьевой воды во многих областях, особенно в тех, где грунтовые воды засолены.

Грунтовые воды существенно влияют на процессы почвообразования. Хотя многие ученые не выделяют этот фактор в отдельный, считая его частью климата либо рельефа. Но как тогда можно объяснить, что в пределах одной климатической зоны или на участках с похожим рельефом формируются почвы разных типов , подтипов, видов и разновидностей? Это во многом зависит именно от уровня и состава грунтовых вод.

В этой статье мы подробно расскажем, как вода влияет на процесс образования почвы. Вы узнаете, каким образом грунтовые воды связаны с климатом и рельефом. Но прежде всего давайте разберемся, что подразумевается под грунтовыми водами и какие они бывают.

Что такое грунтовые воды

Грунтовыми водами называют первый водоносный горизонт от поверхности земли. Он располагается на водоупорной, или водонепроницаемой породе. Например, это может быть плотный глинистый грунт. Питается первый горизонт влагой из осадков, талыми водами и частично из бассейнов соседствующих рек или озер.

Грунтовые воды отличаются по глубине и способу залегания, составу. Эти характеристики существенно влияют на почвообразование.

По способу залегания грунтовые воды бывают следующими:

Верховодка
то временный горизонт, образующийся в пределах почвенного профиля (плодородного слоя грунта). Он возникает в областях с большим количеством осадков или после интенсивного таяния снега. Существует верховодка от нескольких недель до 2-3 месяцев, затем испаряется или переходит в более глубокие горизонты.
Открытые грунтовые воды
Горизонт располагается на водонепроницаемой породе, сверху он прикрыт рыхлым грунтом. Вода по капиллярам поднимается в верхние слои почвы , может достигать корней растений и даже поверхности. Горизонт подпитывается осадками, его уровень постоянно меняется.
Закрытые грунтовые воды
Иногда их также называют межпластовыми. Такой горизонт сверху и снизу окружен водонепроницаемой породой. Он питается либо на отдаленных территориях, либо влагой из рек и озер. В почвообразовании закрытые грунтовые воды практически не участвуют.

Вода способна медленно передвигаться по склону или в сторону ближайшего водоема. В рыхлых породах (песке, гравии) скорость движения достигает 2-5 м/сутки. В супеси или суглинке скорость не превышает 1 м/сутки. В глинистых грунтах вода почти неподвижна, она смещается приблизительно на 1 м в год. Это способствует осаждению растворимых солей и повышению минерализации.

По количеству минеральных веществ грунтовые воды разделяют на:

Пресные – до 1 г/л
Солоноватые – 1-10 г/л
Соленые – 10-50 г/л
Рассолы – больше 50 г/л

Степень минерализации зависит от климата и глубины залегания грунтовых вод. Чем больше выпадает осадков и выше находится водоносный горизонт, тем преснее вода.

Зависимость грунтовых вод от климата и рельефа

Климат и рельеф являются, пожалуй, основными факторами почвообразования. Подробно о них вы можете прочитать в соответствующих статьях. Но почему же грунтовые воды часто относят к этим двум явлениям?

На первый взгляд, ответ лежит на поверхности:

Дело в том, что климат дает осадки, которые подпитывают грунтовые воды. Рельеф же влияет на то, где расположены горизонты , как передвигается влага. Об этом мы уже рассказали выше. Но ведь только этими условиями влияние климата и рельефа на грунтовые воды не ограничивается.

Стоит также отметить, что от климатической зоны зависит минерализация грунтовых вод:

Что касается рельефа, зависимость здесь следующая:

Во-первых, на возвышенностях грунтовые воды залегают глубоко. В условиях тайги здесь могут формироваться дерновые и дерново-подзолистые почвы. В долинах уровень воды выше, что способствует образованию подзолистого слоя даже в черноземах.

Во-вторых, на состав минералов в грунтовых водах влияет и горная порода, в толще которой они накапливаются. В них могут растворяться соли кальция, магния, алюминия и железа. Затем из этих соединений образуются вторичные глинистые минералы.

Чем глубже находится водоносный горизонт, тем больше солей в нем растворяется. При отсутствии подпитки из осадков насыщенность раствора возрастает. Именно поэтому в сухих областях образуются соленые грунтовые воды.

Влияние грунтовых вод на почвообразование

Уровень залегания грунтовых вод влияет на водный режим почвы. При высоком расположении горизонта влага из осадков полностью проходит профиль и достигает водоносного слоя. Это называется промывным водным режимом. В таких условиях образуются торфяники , подзолистые почвы с кислой реакцией, высоким содержанием железа и кремнезема.

Если грунтовые воды способствуют образованию верховодки после таяния снега или обильных дождей, в почве начинают преобладать анаэробные процессы разложения органики. В результате образуется глей – кислый и малопродуктивный слой зеленоватого цвета, богатый солями алюминия, магния, марганца и железа.

В лесостепной зоне грунтовые воды находятся довольно глубоко, и влага из осадков доходит до них лишь в определенные месяцы года. Это способствует ощелачиванию, накоплению солей кальция и магния. В таких условиях формируются самые плодородные почвы – черноземы.

В сухих (аридных) областях, где грунтовые воды находятся близко к поверхности, формируется так называемый выпотной режим. Жидкость по капиллярам поднимается на поверхность и начинает интенсивно испаряться. Воды слабо подпитываются осадками, в них накапливаются соли натрия. В результате почвы превращаются в солончаки и практически полностью теряют плодородие.

В зависимости от уровня водоносного горизонта и участия грунтовых вод в почвообразовании, почвы разделяют на:

Автоморфные
Глубина залегания грунтовых вод больше 6 м. Они практически не принимают участия в почвообразовании. Режим почвы непромывной, реакция нейтральная или слабощелочная, плодородие среднее или высокое.
Полугидроморфные
Глубина залегания грунтовых вод – 3-6 м. По капиллярам они могут подниматься до корней растений. Воды привносят в почву растворенные соли , влияют на тип растительности, мощность корневой системы. Формируются такие почвы в условиях полупромывного водного режима или в поймах рек, которые периодически затапливаются. Плодородие почв с этим режимом высокое, реакция колеблется от слабокислой до слабощелочной.
Гидроморфные
Грунтовые воды залегают на глубине до 3 м. Они могут формировать болота, вызывают оглеевание и оподзоливание почв. Плодородная земля в такой местности имеет кислую реакцию, низкое или среднее плодородие.

Грунтовые воды – это фактор почвообразования, который выделяется не всеми учеными. Это объясняется тем, что они тесно связаны с рельефом и климатом. Тем не менее, именно грунтовые воды больше всего влияют на формирование азональных почв на некоторых территориях (в горах, долинах, поймах рек). От этого фактора также напрямую зависит плодородие почвенных покровов.

Грунтовая вода это вода, накопившаяся в слоях почвы, лежащих над какими либо водонепроницаемыми слоями. Вода эта может находиться в движении, следуя при этом законам тяжести, или же накопляться в виде подземных озер, совершенно также как это бывает с поверхностными водами. Большое значение имеет тут химический состав, волосность, водопроницаемость и другия свойства почвы. Чаще всего слоем, подпирающим грунтовую воду, является глина; песок и гравий пропускают воду. Грунтовая вода может содержать много растворимых веществ, главным образом солей извести; но в более глубоких своих частях она обыкновенно бедна питательными для растения веществами, т. к. эти последния задерживаются верхними слоями. Точно также она свободна от бактерий, которыя уже отфильтровались в более высоких слоях почвы.
Уровень грунтовых вод и его колебания в разныя времена года зависят отчасти от общей суммы осадков, отчасти же от величины испарения; он имеет большое ойкологическое значение и играет выдающуюся роль, особенно в пустынных местностях. Озера, болота и реки в сущности ничто иное, как открытия грунтовыя воды, хотя и разнящияся значительно от глубоко лежащих грунтовых вод, от которых оне получают всю массу своей воды. Во многих случаях уровень грунтовых вод бывает слишком высок для некоторых растений; в других он так низок, что корни растения не в состоянии пользоваться ими ни посредственно ни непосредственно; наконец в других случаях грунтовыя воды в известное время года достижимы для растения, в другое же нет. Во всех этих случаях большое значение имеет то, как высоко может подняться вода благодаря капиллярности почвы. Уровень грунтовых вод оказывает конечно влияние на температуру почвы (ср. гл. X, 7).
Для растения имеет значение, застаиваются ли грунтовыя воды, или медленно текут. В стоячих водах кислород расходуется скоро, происходит образование гумусовой кислоты, или же вызываются действием анаэробных бактерий процессы гниения (масляное брожение и др.) . На почве со стоячими грунтовыми водами растут поэтому другия растения, чем на почве с медленно текучими. Различие между лугами и болотистыми торфяниками, обусловливается отчасти этим, отчасти колебаниями уровня грунтовых вод в различныя времена года.
Значение высоты уровня грунтовых вод сказывается с особенной ясностью, напр. в Дании. Тут химическия отличия измельченных и отложенных ледниками почв едва ли так велики, как в гористых странах, где коренныя породы, лежащия на незначительной глубине под почвой и обладающая разными химическими свойствами, могут оказывать известное влияние на растительный мир. Пример такого влияния высоты уровня грунтовых вод мы имеем по Feilberg'y в песчаных равнинах у Скагена в Ютландии. Грунтовыя воды, стоящия летом на глубине 3", вызывают обильный рост камышей и образование торфяников; при глубине грунтовых вод в 6" мхи и осоки играют еще известную роль, но уже начинают появляться злаки, преобладающее при уровне грунтовых вод в 9"; при уровне в 12" в обыкновенное лето происходит нормальный рост злаков; при 15", и в не очень теплое лето, хлеба растут хорошо; но хлебные посевы дают хороший урожай в холодныя и влажныя лета лишь при глубине уровня в 18 и 24". При 30-40" почва не пригодна для культуры хлебных растений и питает лишь растения, приспособившияся к сухим почвам. Другие примеры мы находим у этого же изследователя, который больше, быть может, чем другие, и вполне справедливо, подчеркивает значение высоты уровня грунтовых вод для растительнаго мира. На странице 270 (Feilberg, II) он останавливается на тех изменениях, которым подвергается растительность данной местности при постепенном понижении уровня грунтовых вод. Многия деревья приобретают на почве с высоким уровнем грунтовых вод особенный вид или даже не растут вовсе.

Покупая участок для строительства дома, обращают внимание на его площадь и место расположения. При этом лишь профессионалы смотрят на то, какой на участке грунт, и интересуются уровнем залегания грунтовых вод. А ведь эти показатели крайне важны, так как именно от них зависит то, насколько легко будет возвести здесь постройку или разбить сад. Особенно важно расположение грунтовых вод, тем более что ответ на вопрос об этом параметре часто не знает и сам продавец.

В этой статье речь пойдет о грунтовых водах и последствиях их появления. Мастер сантехник расскажет вам про самые эффективные методы борьбы с этой проблемой. Следуя советам этой статьи, вы сможете полностью устранить проблему сырых подвалов и вымокшей почвы.

Что такое грунтовые воды

По сути, грунтовые воды – это жидкость, которая скапливается в верхних слоях почвы. Источниками формирования грунтовых вод являются:

Осадки в виде дождя и снега;
Уонденсат водяных паров, образующийся в почве.

Глубина залегания грунтовых вод зависит от рельефа местности и наличия водоемов вблизи вашего участка. В болотистых или низинных районах грунтовые воды находятся практически на поверхности – в 1-2 м, а то и в нескольких сантиметрах от нее.
Виды грунтовых вод

Уровень грунтовых вод может изменяться на протяжении года. Минимальных значений он достигает зимой. В это время почва замерзает и становится непроницаемой для осадков. К тому же снег тает только ближе к весне, лишая грунтовые воды основного источника наполнения.
В пределах частных домовладений обычно присутствуют два вида подземных вод.
Верховодка (автохтонные, "местные" подземные воды). Залегают на глубине от 0,5 до 3 м "пятнами" во впадинах или между пластами грунта. В засушливую погоду или холодной зимой верховодка практически исчезает. Но с возобновлением дождей и повышением влажности земли появляется вновь.
Иногда эти подземные воды образуются в местах протечек водопровода, канализации либо постоянного слива жидкости. Вода в верховодке – пресная, слабоминерализованная, обычно не пригодная для питья. Она часто бывает загрязнена токсичными металлами, вызывающими быстрое разрушение бетона.
Безнапорные грунтовые воды (аллохтонные, "внешние" воды). Залегают на глубине от 1 до 5 м и являются относительно постоянными. Именно безнапорные грунтовые воды доставляют строителям основную массу неудобств, поскольку все время пополняются за счет атмосферных осадков, близкорасположенных рек и озер, конденсата, а иногда и артезианских скважин.
Как определить уровень грунтовых вод
Перед началом любых работ на участке, связанных с проникновением под землю, нужно определить уровень грунтовых вод. Особенно важно учитывать данные геологической разведки при возведении фундамента. Но знать, какие процессы происходят на глубине от 1 до 5 м, необходимо еще и при бурении скважин и колодцев, устройстве погребов и даже перед посадкой растений. Близкорасположенные к поверхности грунтовые воды влияют на химический состав почвы, уровень ее кислотности и влажности.
Определять уровень грунтовых вод нужно ранней весной, когда он достигает максимальных значений.

Самостоятельно определить глубину залегания воды можно несколькими способами:

Просто заглянуть в близлежащие колодцы. Вода в них поступает только из подземных источников, поэтому определить глубину их залегания можно без труда. Расстояние определяется от уровня земли до зеркала воды;
Раньше определяли уровень залегания подземной воды по растениям. Участок земли внешне выглядит сухим, но если он покрыт влаголюбивой растительностью, то и грунтовые воды расположены близко к поверхности. Если на земле обильно произрастает крапива, осока, болиголов, камыш или наперстянка, то водоносный горизонт расположен очень близко – в пределах 2-3 м от поверхности. А вот полынь и солодка указывают на то, что до воды более 3 м. Растения, выращенные на грунтовых водах, всегда сочные, яркие и зеленые;
Еще наши предки следили за поведением насекомых и животных. Мошкара и комары вьются над участками с повышенной влажностью. Кошки выбирают места, под которыми находится пересечение водных жил. Собаки, напротив, обычно отдыхают в стороне от подобных зон. Избегают близкого соседства с грунтовыми водами муравьи, кроты и мыши;
Можно наблюдать за естественными "подсказками". Природа постоянно "сообщает" о наличии в ландшафте грунтовых вод. Если вечером над землей стелется туман – грунтовые воды находятся пределах 1,5-2 м от поверхности. То же касается и случаев, когда в одних местах росы больше, чем в других.

Самый надежный способ узнать уровень грунтовых вод
Чем выше расположены грунтовые воды, тем тяжелее будет соорудить долговременные здания и сооружения. А учитывая, что фундамент часто занимает большую площадь, уровень грунтовых вод нужно замерить в нескольких местах. На участке в этом случае (а равно и в любом другом) лучше использовать методику бурения пробных скважин.
Для этого возьмите обыкновенный садовый бур и проделайте 3-4 скважины глубиной 2-2,5 м по периметру предполагаемого места строительства. Если в течение 2-3 дней на дне скважин не появляется вода, значит, она находится на достаточной глубине и можно смело проектировать прочное сооружение.
Как отличить верховодку от грунтовых вод

Хорошо, если вам при бурении пробных скважин не попались ни грунтовые воды, ни верховодка. В этом случае можно смело начинать строительство. Хуже, если скважины наполнились водой.
Но перед тем как принять решение о строительстве, вам нужно понять, что это за жидкость – верховодка (т.е. временное скопление воды) или грунтовые воды (относительно постоянные, занимающие большую площадь, скопления воды).
Сделать это, не видя целостной картины рельефа, непросто. В жаркое время года верховодка "уходит" и создается ложное впечатление, что почва сухая и с низким уровнем влаги. Однако после пары дней с продолжительными ливнями на участке может появится вода. Если так произошло и у вас, знайте, на участке именно верховодка, а не грунтовые воды.
Также обращайте внимание на характер рельефа. Участки, расположенные в нижней части склонов (точке водосбора) либо на самом склоне, но имеющие препятствия для стока воды в виде элементов дороги, стенок и т.д., как нельзя лучше подходят для образования верховодки.
Определить наличие и "рисунок" верховодки помогут специалисты, производящие замеры несколько раз в течение года.
Построить дом при высоком уровне грунтовых вод

Повлиять на природные процессы, в том числе и на наличие грунтовых вод на участке, довольно сложно. В разных регионах приняты свои строительные нормы, которые регламентируют уровень грунтовых вод, при котором можно начинать или, напротив, следует прекратить возведение капитальных сооружений.
Для сооружения фундамента любого типа оптимальными считаются условия, при которых уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания грунта. При этом последний должен содержать минимальное количество глинистых и пылеватых (непучнистых) частиц. Фундамент нужно закладывать ниже точки промерзания грунта.
Обычно строительство не рекомендуется и даже прямо запрещено Строительными нормами и правилами (СНиП) в следующих случаях:

Между водоупорным слоем и верхней границей грунта лежат мелкозернистые пески с примесью илистых частиц. В этом случае он превращается в плывун и при строительстве разжижается на мелкие части. Нужно устанавливать заглубленные фундаменты, замораживать стенки или дополнительно укреплять их;
если средний слой занимает глинистый сланец, то фундамент будет неустойчивым, поскольку данный тип грунта быстро размягчается и распадается на мелкие частицы;
если уровень залегания грунтовых вод находится на глубине до 2 м. В этом случае от возведения долговременного строения, для которого нужно вырыть котлован или траншею, лучше отказаться. Котлован будет заливать даже при регулярной откачке воды, а установить фундамент в таких условиях практически невозможно. Не поможет и гидроизоляция – она даст лишь кратковременный эффект.

По СНиП между нижней точкой фундамента и грунтовыми водами должно быть не менее 0,5 м.
Как понять, что грунтовые воды разрушают фундамент
Бетонное основание "подтачивает" не столько жидкость, сколько растворенные в ней соли, сульфаты и другие соединения. Они приводят к образованию так называемой "цементной бациллы", растворяющей и разрыхляющей бетон. Понять, что бетон подвержен влиянию грунтовых вод можно по следующим признакам:

На поверхности бетона появился белый налет;
Материал отслаивается кусками, как после промерзания;
Заметна плесень и грибки;
Присутствует запах сырости;
Образуются бледно-желтые солевые пятна.

Если на фундаменте или в подвале наблюдается нечто подобное, можно смело утверждать, что грунтовые воды вступили во взаимодействие с основанием дома.
Строим дом без подвала
Самый простой и надежный способ ужиться с грунтовыми водами состоит в сооружении здания без подвального помещения – например, простой деревянный дом. А если подвал нужен только для хранения закаток и урожая, рядом с домом можно сделать хранилище "под холм".
Для пучинистых грунтов или почвы с большой глубиной промерзания подойдут столбчатый или свайный фундамент. Если планируется массивное здание, лучше соорудить мелкозаглубленный ленточный фундамент, или "плавающий фундамент".
На участках с высоким уровнем грунтовых вод можно подсыпать под будущее основание дома 0,5 м песка.
Что делать с грунтовыми водами на участке

С уровнем грунтовых вод можно "повоевать". Наиболее популярными являются мерами понижения уровень грунтовых вод являются:

Поверхностный водоотлив (открытый способ водопонижения) – вода, просачивающаяся через дно или откосы котлована, поступает в канавы-водосборники и откачивается оттуда насосами. Вариант не подходит, если водой постоянно вымываются частицы грунта, из-за чего он проседает;
Безтрубный дренаж. Для его организации по периметру участка выкапывается траншея, в нее активно начинает стекать грунтовая вода, поскольку отсутствует сопротивление грунта. Воду можно выкачивать при помощи насоса, например, в расположенный на участке пруд. Для укрепления стенок канавы ее можно засыпать гравием или щебнем; – в дополнение к предыдущему методу используются перфорированные и гофрированные трубы из синтетических материалов, которые укладываются на дно канавы и также засыпаются сыпучими материалами. Вода по трубам в идеале должна выводиться за пределы участка;
Использование иглофильтровых установок. Подобные системы выводят грунтовые воды на глубину до 4-5 м. Насос откачивает грунтовые воды, и они по трубе уходят на большую глубину;
Эжекторные иглофильтровые установки. Усложненная версия предыдущей системы. Вода проходит по комплексу труб, насосов и фильтров и также отводится на глубину до 20 м или в место водостока.

Не пытайтесь самостоятельно проектировать и строить систему водоотвода, доверьте это специалистам.
Видео
В сюжете - Подземные воды

Читайте также: