Артезианские бассейны полезные ископаемые

Что такое подземные артезианские воды, чем они отличаются и какой у них состав?

Одной из разновидностей подземных вод являются артезианские источники. Они значительно отличаются от грунтовых. Основное отличие кроется в химическом составе и глубине залегания.

Данный вид полезных ископаемых представляет особую ценность для человека. Они образуются при определенных условиях и добываются специальным способом.

Все, что вы хотели бы знать о подземных артезианских водах — в статье.

Что это такое?

Под артезианскими понимаются подземные напорные воды, залегающие между водонепроницаемыми слоями. Эти источники располагаются внутри пластов, состоящих из горных пород.

Они образуют скважины. Глубина их залегания варьируется в диапазоне 100-1000 м. Они не питаются грунтовыми водами, поскольку залегают гораздо глубже и находятся между водоупорными слоями.

От чего зависит их состав?

Структура зависит от состава слоев, между которыми они залегают. Поскольку данные источники находятся внутри земной коры, то в их составе присутствуют такие же химические элементы, что и в земле.

На составе артезианских вод сказывается время их залегания внутри земной коры. Такие источники могут находиться в водонепроницаемых слоях на протяжении не одной тысячи лет. Это влияет на их химический состав.

Артезианские воды насыщены солями различных металлов, входящих в состав земли. Обычно это соли кальция, железа и магния, а также марганца.

Чем отличаются от грунтовых?

Артезианские воды отличаются от грунтовых следующими характеристиками:

• глубина залегания (у артезианских она 100-1000 м, у грунтовых – до 50 м);
• способ выхода наружу (артезианские выталкиваются под сильным давлением);
• меньшая загрязненность (грунтовые испытывают сильное воздействие от промышленных отходов, стоков);
• участие в круговороте воды на поверхности (артезианские не участвуют в нем в отличие от грунтовых);
• состав (у артезианских он ограничен только компонентами, из которых состоят окружающие их земные слои).

Грунтовые воды содержат в себе множество примесей и загрязнений с заводов, ферм. Артезианские всегда чистые. В них не проникают стоки.

Ценность

Артезианская вода представляет ценность в качестве источника питья. Она нуждается в меньшей фильтрации по сравнению с грунтовой. В ней меньше бактерий и вирусов. В ней низкая концентрация примесей.

При каких условиях образуются?

Основным условием образования источников является местность. Они возникают только на конкретных участках. Чаще это оказываются впадины и корытообразные прогибы в горных породах. Также они образуются в тектонических изгибах.

Подземные воды возникают между водонепроницаемыми слоями. Часто эти слои находятся в межгорных впадинах. Артезианские бассейны пополняются атмосферными осадками, которые выпадают высоко в горах. Затем они просачиваются в водоносные слои.

От чего зависят запасы?

Запасы источников зависят от таких факторов, как:

• интенсивность их питания (чем больше воды в них поступает, тем обширнее запасы);
• площадь питания (чем обширнее бассейн, тем больше он способен вместить);
• мощность водоносных слоев.

Влияние оказывает водопроводимость некоторых земных пластов. Если часть из них хорошо пропускают воду, то тем больше ее запасов формируется в артезианском бассейне. Его площадь способна достигать несколько сотен и даже тысяч км2.

Добыча

Артезианская вода добывается бурением. Процесс проходит следующие этапы:

1. Проводится разведки местности на предмет залегания на ее территории подземных вод.
2. Составляется карта разведки.
3. Проводится разведывательное бурение на основании данных карт.
4. Определение глубины скважины на основании геодезических тестов.
5. Высчитывание запаса воды и времени, в течение которого будущую скважину можно будет использовать.
6. Фиксация труб с фильтрами и последующая монтировка специальной бурильной установки.

Использование в деятельности человека

Применение широко. Используется в качестве питья, но из-за высокой минерализации требуется фильтрация.

Некоторые источники изначально содержат небольшое количество солей и уже после добычи пригодны для применения в качестве питья.

Также используется в хозяйственных целях. Часто добывается в коттеджных поселках. Подземные источники позволяют обеспечивать их питьем в течение нескольких десятков лет.

Артезианская вода используется в деятельности промышленных предприятий. Некоторым из них требуется вода определенного состава и качества. Для их деятельности подходит только из артезианских скважин. Для других предприятий использование подземных скважин является необходимостью, поскольку они находятся вдали от городских систем водоснабжения.

Подземные воды также используются для обеспечения питьем некоторых небольших населенных пунктов, которые располагаются далеко от городских водоснабжающих магистралей.

Заключение

Артезианские воды являются разновидностью подземных вод. Для них характерно глубокое залегание между водонепроницаемыми слоями. Они гораздо чище грунтовых. Не содержат в себе примесей и загрязнений. Такие источники содержат в себе высокую концентрацию солей целого ряда металлов.

Они добываются бурением при помощи специальных установок с предварительной установкой труб с фильтрами. Используются как в качестве питья, так и в деятельности промышленных предприятий.

Источник

Структура артезианского бассейна

1.2 Структура артезианского бассейна

Артезианский бассейн – это бассейн подземных вод, приуроченный к отрицательной, геологической структуре (синеклизе, мульде, прогибу, межгорной впадине), содержащей напорные пластовые воды. Крупные артезианские бассейны в Российской Федерации – Западно-Сибирский, Московский.

В пределах артезианского бассейна различают три области (рис. 1):

Рис. 1[1]. Артезианский бассейн

Области питания водоносных горизонтов располагаются на более высоких отметках поверхности. Здесь водоносные пласты могут заключать в себе безнапорные воды (воды, имеющие свободную поверхность), дренируемые местной гидрографической сетью.

Область разгрузки – площадь выхода напорных вод на поверхность земли. На этой площади обычно наблюдаются восходящие источники, рассеянные и линейные выходы подземных вод.

В области разгрузки напорные воды выходят на поверхность в виде восходящих источников. При этом вода может появляться на поверхности или в виде концентрированных струй на речных террасах, коренных берегах речных долин и т.п., или в виде распыленных пластовых выходов, прослеживаемых на некотором протяжении.

В отличие от области питания, где мощность водоносного горизонта изменяется в зависимости от метеорологических факторов, в области напора мощность артезианского горизонта постоянна во времени. На границе между областью питания и областью напора, в связи с количеством поступающей атмосферной воды, в различные сезоны может происходить временный переход воды со свободной поверхностью в воды напорные. В области разгрузки воды выходят на земную поверхность в виде восходящих источников. При наличии нескольких водоносных горизонтов каждый из них может иметь свой уровень, определяемый условиями питания и стока воды. Когда синклинальное залегание слоев соответствует понижениям рельефа, напоры в нижних горизонтах повышаются; при повышениях рельефа пьезометрические уровни нижних горизонтов располагаются на более низких отметках. Если, благодаря скважине или колодцу, два водоносных горизонта сообщаются, то при обращенном рельефе артезианские воды из верхнего горизонта перетекают в нижний.

Различают артезианские бассейны и артезианские склоны. В артезианском бассейне область питания располагается рядом с областью напора; далее по направлению подземного стока располагается область разгрузки напорного горизонта. В артезианском склоне, последняя находится рядом с областью питания.

Артезианские воды могут быть гидравлически связаны с грунтовыми водами на участках, где размыты кроющие водонепроницаемые пласты, или же их фациальному изменению, т. е. переходу в проницаемые разности пород. В зависимости от соотношения уровней подземных вод на таких участках будет иметь место или расход, или пополнение запасов артезианских вод. Если пьезометрическая поверхность артезианских вод располагается на более высоких абсолютных отметках по сравнению с отметками зеркала грунтовых вод, напорные воды будут питать грунтовые, при обратном соотношении отметок горизонтов подземных вод грунтовые воды будут питать артезианские. В последнем случае на отдельных участках вследствие невысокого санитарного состояния грунтовых вод может быть снижено качество артезианских вод.

Вода, поступающая в пористые проницаемые слои, перекрытые водонепроницаемыми породами, может под давлением фонтанировать в низко расположенных выходах, образуя артезианский источник. Иногда артезианские водоносные горизонты занимают значительную площадь, и тогда артезианские источники имеют высокий и довольно постоянный расход воды. Часть известных оазисов северной Африки приурочена к таким артезианским источникам. Там, где имеются разломы в земной коре, артезианские воды поднимаются из водоносных горизонтов вдоль линий разломов. В период между сезонами дождей они нередко иссякают.

Восходящие источники обязаны своим происхождением гидростатическому напору, характерному для артезианских бассейнов и склонов. Их выходы в виде бьющих вверх струй приурочены к основным краевым областям разгрузки артезианских бассейнов и нередко связаны с зонами тектонических разрывов и других, нарушений. Это могут быть эрозионные источники напорных вод или источники, пробивающиеся через относительно, слабо проницаемые отложения, перекрывающие водоносный горизонт, или восходящие по линии сброса, и др. Во многих акваториях Земли зафиксированы восходящие субмаринные источники подземных вод. Такие мощные восходящие струи издавна известны на дне Средиземного моря и других внутренних морей, где они встречаются на различных глубинах в области шельфа, а местами и континентального склона, а также во многих районах Атлантического, Индийского и Тихого океанов.

1.3 Запасы артезианских вод

Запасы подземных вод в артезианских бассейнах различны и зависят от многих природных факторов. Чем больше площадь распространения артезианского бассейна, чем значительнее мощность водоносных пластов и чем больше площадь питания и интенсивнее происходит питание, тем более крупными запасами воды обладает артезианский бассейн. Водообильность одиночных или взаимодействующих горных выработок (шахт, скважин, шурфов и др.), помимо перечисленных факторов, зависит также от водопроводимости отдельных водоносных пластов.

Одним из основных видов изучения артезианских вод служит разведочное бурение. В процессе разведки выявляется глубина залегания пластов, содержащих напорные воды, проводятся пробные и опытные откачки, обследуются восходящие источники, определяется качество воды и т. д. При определении запасов воды, заключенных в напорных пластах, рекомендуется учитывать размеры артезианских бассейнов. В артезианских бассейнах с большой площадью распространения, когда потребное количество воды составляет ничтожную величину по сравнению с запасами бассейна, разведочные работы ограничиваются бурением скважин, опытной откачкой и физико-химическим исследованием подземных вод. При малых размерах артезианских бассейнов, например в межгорных долинах, необходимое количество воды может приближаться к природным запасам бассейна. В таких бассейнах обычно проводятся детальные гидрогеологические исследования, заключающиеся в комплексной геолого-гидрогеологической съемке, бурении скважин, опытных откачках и режимных наблюдениях.

Запасы подземных вод, как и запасы твердых полезных ископаемых, в зависимости от степени разведанности подразделяются на три категории:

· к категории А относят детально разведанные и опробованные запасы;

· к категории В – менее разведанные;

· к категории С – запасы, установленные по общим геологическим и гидрогеологическим данным.

Выделяются следующие виды запасов подземных артезианских вод:

· естественные – естественный расход подземного потока;

· регулировочные – представляют собой подземные воды, пополняемые в области питания путем поглощения атмосферных и поверхностных вод;

· вековые, которые накопились в пластах в течение многих веков и могут быть извлечены при полном осушении пластов;

· эксплуатационные запасы, т. е. запасы, которые можно использовать для нужд народного хозяйства.

Дебит скважин, вскрывших напорные водоносные пласты, колеблется в зависимости от местных условий (водопроводимости пластов, высоты напора, величины понижения уровня и т. п.) от нескольких единиц до десятков и даже сотен кубических метров воды в час.

При близком расположении скважин, эксплуатирующих один и тот же водоносный горизонт, они будут оказывать взаимное влияние, которое сказывается как на уменьшении производительности взаимодействующих скважин, так и на снижении пьезометрического уровня. Такое взаимодействие скважин отмечено во многих местах, как в России, так и на территориях других государств.

Источник

Артезианская вода – правда и мифы

Скважина скважине рознь

Скважины бывают разными. Бурение на глубину более 30 метров – это уже скважина, но еще не артезианская. Согласно научному определению, артезианскими могут называться только те скважины, глубина которых составляет не менее 100 метров, в некоторых районах бурение выполняется на глубине до 250-300 метров. Причем важна не сама глубина, а структура земной коры – артезианский слой должен лежать между двумя пластами известняка, который служит качественным естественным фильтром. Поэтому при заказе скважины на участок, нужно быть внимательным – с клиента могут взять как за артезианскую, а пробурить обычную «на песок», которая питается грунтовыми водами со всеми органическими дополнениями.

Согласно научному определению, артезианскими могут называться только те скважины, глубина которых составляет не менее 100 метров

Главное преимущество артезианских скважин – в их глубине. Они проходят через несколько слоев породы и водоносных горизонтов, достигая самого глубокого, вода в котором абсолютно свободна от органических примесей, микроорганизмов и возбудителей различных заболеваний. Этим артезианские скважины выгодно отличаются от колодцев на грунтовой воде.

Артезианские скважины никогда не подвергаются сезонной засухе, в отличие от колодцев или скважин на грунтовой воде. В воду не просачиваются нитраты и другая химия, которой злоупотребляет человечество. Им характерен большой дебит воды, которого хватает на несколько больших домов.

Сравнение артезианских и грунтовых вод по характеристикам, удобству обустройства и эксплуатации поможет принять верное решение, при выборе источника воды для усадьбы.

Стоимость бурения

Кто-то может не брать этот фактор к вниманию, но скидывать его с весов нельзя. Гадать не стоит – бурение артезианской скважины дело очень затратное, требующее профессиональной команды из нескольких человек и надежной технической базы. За настоящую артезианскую воду у себя в доме придется раскошелиться. Поэтому скважины обустраиваются значительно реже колодцев, иногда на несколько домовладений.

Свое название артезианские скважины получили благодаря местности Артуа, Франция, жители которой впервые смогли выкопать очень глубокий колодец с невероятно чистой водой. Возраст такого важного открытия очень солиден – ему пошло 9 столетие

Происхождение грунтовых и артезианских вод

Артезианские воды – это аристократия с длинной родословной. Они залегают в доисторических пластах. Большая часть такой воды очень древняя, по ее составу, как по карте, можно читать процесс формирования недр нашей планеты.

Грунтовые воды – это рядовой ресурс, который человечество активно перерасходует. Они залегают неглубоко. В зависимости от классификации – это второй или третий уровень водоносных горизонтов. Они активно участвуют в кругообороте воды в природе, поэтому подвержены сезонным колебаниям уровня, особенно в засушливые периоды. В грунтовые воды просачивается дождевая влага, частично фильтруясь через горные породы, и частично принося растворенные вредные вещества и соединения. Вокруг производственных объектов наблюдается постепенное расширение ареала загрязнения грунтовых вод. Это нитраты, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, бытовые стоки и нефтепродукты. В отдаленных от городов и производств районах грунтовые воды сохраняют приемлемый уровень чистоты, но загрязнения могут приноситься вместе с пылью и дождем.

Вероятно, что секрет чистоты артезианской воды в глубоком залегании

В пункте чистоты и защиты от жизнедеятельности человека артезианские воды безоговорочно лидируют по всем пунктам.

Химический состав и органический состав

Выше упоминалось, что органики в артезианской воде нет и быть не может, но это вовсе доказательство ее безвредности. Список и концентрация химических веществ порой дает фору грунтовым водам. На какой бы глубине не находилась вода, она продолжает оставаться растворять и насыщаться разными соединениями. В зависимости от особенностей земной коры артезианские воды бывают пресными минеральными или концентрированными растворами разных типов, которые не всегда можно употреблять в пищу.

Есть исследования, которые свидетельствуют о наличии в артезианской воде живых организмов, которые пока не изучены окончательно, поэтому вопрос отсутствия органики в артезианских скважинах остается открытым

Не рекомендуется использовать соленые артезианские воды для полива сельскохозяйственных угодий из-за опасной перспективы засаливаний грунта, которые приводят к его непригодности для возделывания. Грунтовые воды в этом плане более демократичны, зато чаще содержат возбудителей серьезных заболеваний: кишечную палочку, холерный вибрион. Количество нитратов в грунтовых водах иногда в несколько раз превышает допустимые нормы. Взрослые чувствительны к ним меньше, а в случае отравления маленьких детей есть зафиксированные летальные исходы.

Особенности залегания обеспечивают не только высокий уровень чистоты артезианской воды, но и повышенную концентрацию железа, кальция, магния и фтора. Если уровень содержания не соответствует допустимым нормам, то артезианскую воду подвергают дополнительной очистке для нормализации химического состава.

Если артезианский слой подходит близко к поверхности и начинает получать подпитку, то характеристики воды изменяются. Артезианские становятся похожими на грунтовые.

В любом случае, перед вводом в активную эксплуатацию, рекомендуется провести анализ как грунтовых, так и артезианских вод.

Количество воды в скважине

Залежи артезианских воды, их еще называют артезианскими бассейнами, представляют пока что неисчерпаемый запас воды. Сразу после бурения скважина работает на всю мощность и пользователи никогда не ощущают недостатка. Из-за разницы в плотности слоев и давления вода в скважине поднимается выше уровня пролегания, а иногда фонтанирует под напором.

Обычные скважины и рядовые колодцы этим похвастать не могут. Более доступное бурение «на песок» достигает верхних водоносных пластов. Производительность таких источников нельзя назвать мощной. Небольшой дебит ощущается, если нужно большое количество воды ежедневно.

Непрофессиональное бурение и устройство обсадки артезианских скважин приводит к тому, что внутрь может попасть что-угодно из верхних слоев грунта, стоки, масла и прочая химия в том числе. Негативно сказывается на качестве воды близкое расстояние потенциальных источников загрязнения (свалки, фермы, стройки, большие города)

Срок эксплуатации

Ориентировочный срок эксплуатации артезианских скважин – 50 лет. Буровые компании дают гарантию на выполненные работы в пределах 5-10 лет. Если возникает потребность временно полностью прекратить добычу воды, скважина консервируется. Период простоя от месяцев до нескольких лет.

Источник