III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

КОЛОДЕЦ КАК ИСТОЧНИК ВОДЫ
Обухова Е.И.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Вода – источник жизни на Земле. Поверхность нашей планеты покрыта на 71% этим ценным природным соединением водорода и кислорода. Вода - основа для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 70%) лишь подтверждает важность этого компонента, не имеющего вкуса, запаха и цвета.

Воды на Земле содержится примерно 1500 млн. км3, причём пресные воды составляют порядка 10% общего планетарного запаса воды. Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в озерах и реках. Пресную воду из атмосферы (около 13 тыс. км3) мы получаем в виде осадков — дождя и снега. Но при этом всего 3% всей воды можно отнести к питьевой. Часть пресной воды неуклонно сокращается. Ежегодно человечество забирает из грунтовых вод 160 млрд. куб. м воды, возвращая в естественные водоемы, абсолютно непригодную воду. Если исходить из вопросов ценности воды, то уже сегодня она догнала нефть и газ, а в ближайшее время даже обгонит их. Главная проблема пресной воды состоит в том, что большая часть ее запасов уже разведана и находится на поверхности Земли. Только доступ к этому ресурсу с каждым годом становится все труднее.

Почувствовали это и мы жители нашей деревни Малые Кизели. Основным источником питьевой воды в деревне всегда были колодцы. Но от года к году жители нашей деревни стали замечать, что вода в колодцах не восстанавливается и её уровень, особенно в «сухое» лето резко падает. Эта проблема напрямую коснулась и нашей семьи. С июля 2016 года в нашем колодце стала заканчиваться вода. Порой её просто было невозможно набрать. На семейном совете было решено пробурить скважину. Стали узнавать информацию о скважинах у других жителей в деревне. В августе 2016 года пригласили бригаду с бурильной установкой. В течение десяти часов упорной работы шнеки бурильной машины метр за метром доставали лишь сухой глиняный грунт. Желаемой ценной воды мы так и не увидели.

Где же тогда вода? Найти ответ на этот вопрос стало для меня жизненной необходимостью. Изучить уровень грунтовых вод и найти объяснение, почему мелеют колодцы в деревне Малые Кизели - цель моей исследовательской работы. (Приложение 1.)

Задачи:

1. Изучить литературу по теме исследования:

- как расселялись наши предки и как находили водные источники;

- обустройство колодцев;

- виды подземных вод.

2. Изучить расположение колодцев, их глубину, объемы воды, в населенном пункте Малые Кизели .

3. Составить схему уровня грунтовых вод по деревне Малые Кизели.

Наблюдения проводились по действующим колодцам улицы Центральной в деревне Малые Кизели с июня 2016 года по январь 2017.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что знания уровня грунтовых вод помогут определиться местным жителям с местом для бурения скважины или размещения колодца на участке. Сделать приблизительный расчет в затратах на эти виды работ. Грунтовые воды оказывают отрицательное влияние на фундаменты любых сооружений, поэтому любое строительство необходимо начинать с определения уровня грунтовых вод.

Глава 1. Вода – источник жизни на Земле.

  1.  
    1. Из глубины веков.

Главный потребитель воды на Земле — это человек. Не случайно все мировые цивилизации формировались и развивались исключительно вблизи водоемов. В дальнейшем расселение наших предков также зависело от водных источников. Это характерно и для нашего региона. Первые люди в Прикамье появились около 250-300 тыс. лет тому назад. Пришли они на Урал с юга европейской части России вдоль древней Камы. Постепенно расселялись по берегам водоносной артерии края - реки Камы.

На расселение людей по территории Большесосновского района тоже повлияли водные объекты. Многие села и деревни расположены вдоль рек На берегах реки Сосновки обустроилась деревня Желнино, Верх-Соснова и районный центр - село Большая Соснова. Села Черновское и Полозово, деревня Плоска расположились на берегах реки Сива.

Однако, следует отметить исключительную «безводность» некоторых участков Большесосновского района. Например, село Кленовка и деревня Малые Кизели расположены на холмах. Подземная вода находит выход на поверхность на склонах холмов и утекает ручьями в овраги и ложбины. Поэтому ни в Кленовке ни в Малых Кизелях нет рек и даже речушек, на территориях населенных пунктов. Но есть много ключевых источников. Они на сегодня питают все местные прудики, которые люди издавна обустроили для хозяйственных нужд.

Возникает вопрос, почему же мои предки поселились в этих местах, где нет реки? Еще задолго до образования моей деревни в конце XXVII века был приказ проложить дорогу. Дорогу старались прокладывать по возвышенностям. Так эта дорога и прошла в те времена по холму на котором только спустя 150 лет появится деревня Малые Кизели. В 1824году начали капитальный ремонт дороги. В этот период и появилась деревня на Сибирском тракте. Движение по тракту с каждым годом только усиливалось, и людям было выгодно поселиться на дороге, которая связывала регулярной почтовой связью Сибирь и Дальний Восток. Деревня Малые Кизели известна как Грань с 1833 года.

Где бы ни поселился человек, главным условием его существования была и остается вода. Именно на этом месте, где сегодня находится деревня наши предки нашли и ключевые воды. По видовому разнообразию растительности люди определили водные источники, даже те которые были скрыты под землёй. Такими подсказками были кусты смородины, малины, брусники. Тополя и сегодня являются верными ориентирами в поисках ключевой воды. Один из ключиков в нашей деревне называется «У тополей», а еще есть «Федюнин», «Студеный», «У кузницы». Весной, когда верховодьем заполняются колодцы, вода становится непригодной для питья, люди приходят на ключи за чистой подземной водой.

Как геологическое понятие уровень грунтовых вод – это условная черта, ниже которой порода до предела насыщена водой. После дождя или таяния снегов большое количество воды через поры в грунте уходит под землю. Уровень, на котором эта вода останавливается, поскольку ниже все поры ею уже заполнены, и является уровнем грунтовых вод в чистом виде. Глубина такого уровня во многом зависит от рельефа местности. а также от наличия вблизи реки. Уровень грунтовых вод не является статичным показателем, а может колебаться в зависимости от времени года и интенсивности осадков, причем эти колебания могут быть достаточно значительными и достигать нескольких метров.

Из курса географии известно что, грунтовые воды по своим геологическим параметрам делятся на:

  • Верховодье. В этом случае уровень жидкости находится на глубине от 1,5 до 2,5 метров. В засушливую погоду она совсем исчезает, а в зимнее время сильно уменьшается.

  • Грунтовые воды без напора или без гравитации. Этот слой находится на достаточно стабильном уровне. Он находится над первым слоем, который не проницаем для жидкости. Обычно он зависит только от уровня выпавших осадков.

  • Артезианские воды. Такой вид располагается среди двух водоупорных пластов.

Еще издавна люди научились собирать эту воду в небольшие прудики. В черте деревни, находится несколько ключевых источник. Его воды питают два небольших искусственных пруда. Эти пруды были необходимы для работы фермы и кузницы. До середины XX века воду флягами набирали в прудах и на лошадях возили на ферму. До 80-х годов более 20 лошадей продолжали облегчать тяжелый труд людей. Далее на смену лошадям пришли электронасосы, и вода потекла по трубам. Эти прудики сегодня оформлены в частную собственность для разведения рыбы, а летом это место отдыха и купания местных ребят. (Приложение2.)

Жители деревни издавна использовали воду из колодцев. В каждом хозяйстве обязательным сооружением моих предков был колодец, который сохранился и по сей день в каждом доме. Воду из колодца доставали бадейкой (большим ведром), привязанной на длинной верёвке за один конец рычага, закреплённого серединой на столбе. На втором конце рычага был груз, с помощью которого поднимали бадью с водой со дна колодца до уровня. Чтобы удобно было вылить воду в свободное ведро. В вырытый колодец спускали обруб, верх обруба закрывался крышкой. Такое сооружение над колодой в народе называли журавлём. Такое устройство колодца сохранилось у моих прабабушки и прадедушки. (Приложение 3.) Валики с ручкой появились позже. Современный внешний вид колодцев не изменился с конца XIX века . Только воду из колодцев стали поднимать с глубины при помощи электронасосов.

Глава 2. «Колодец, колодец, дай воды…»

2.1. Сколько воды в колодцах?

Во - первых, в июне 2016 года я стали изучать уровень воды в колодцах по деревне Малые Кизели. Меня интересовала глубина колодцев. Для этого провела опрос местных жителей. Результат опроса занесла в таблицу (Приложение 4). На левой стороне улицы глубина колодцев от 6 метров до 18 метров, (скважины 14-17 метров); на правой стороне глубина колодцев от 4 метров до 8метров (скважины 20-40 метров).

Результат немного удивил. На левой стороне сильно выражена амплитуда колебания глубины (6м-18м), на правой стороне в пределах 4м-8м. Это объясняется тем, что левая сторона улицы расположена на склоне холма, а правая сторона улицы на более равнинной части.

Во-вторых, рассчитала объём воды в колодцах. Все колодцы имеют сруб в виде квадрата размером 1х1 (по внутренней стороне). С помощью льняной веревки и гирьки я провела замеры воды в колодцах. Груз на веревке отпускается до дна колодца, веревка должна быть в натянутом положении, иначе результат будет неверным. Достаём веревку, её сырая часть показывает сколько метров или сантиметров воды, а дальше несколько расчетов по формуле V= длина х ширина х высота. Так я вычислила объём воды в колодцах в домах № 28, 29, №31, №32, №34, №38, №40, №42, №48. В остальных домах объём воды называли сами хозяева.

Следует учесть, что большая часть населения это пенсионеры, и потребление воды для их хозяйств значительно отличается от количества воды нашей семьи из четырех человек. Для этого на примере своей семьи замерила суточное потребление воды на человека. Получилось - 120-200 литров. (Приложение 5.)

Результаты показали, что если воды в колодцах от 100 до 300 литров (0,1 - 0,3),то люди ощущают остро недостаток воды. Причем если воды 0,1 ,то электронасосы уже не набирают чистую воду, хозяйство остается полностью без воды. (Приложение 6). Так как количество дворов в деревне ежегодно сокращается, остаются усадьбы с колодцами. Жителям приходится брать воду с соседних колодцев. Я проверила объем воды на трех таких колодцах. В них находилось в среднем по 2000 литров (2,0 ). Только качество этой воды было очень низким. Использовать её можно было лишь в хозяйственных целях. Некоторые жители в целях улучшения бытовых условий стали устанавливать скважины и проводить воду в дом. Благодаря скважинам воды в таких хозяйствах хватало, но колодцы были также практически пусты.

2.2 . Как глубоко залегает вода?

Результаты глубины колодцев занесла на план местности деревни Малые Кизели. (Приложение 7.) Оказалось, что на правой стороне улицы Центральной глубина колодцев от 4 метров до 7 метров. По левой стороне улице глубина колодцев и скважин достигает от 9-18 метров.

Анализируя собранные сведения о подземной воде в деревне Малые Кизели составила схему залегания подземных вод.(Приложение 8.)

Верховодье отмечается на уровне 70-100см. На правой стороне улицы , где поверхность более равнинная, в дождливое лето 2015года вода просто стояла на земле. Значит, все поры были уже заполнены водой, поэтому грунтовые воды находятся очень близко к поверхности земли.

На это указывают следующие факты:

- весенние работы в огородах жители улицы Центральной (по правой стороне) начинают на 7-10 дней позже, так как нужно дождаться, когда уровень верховодья опустится. При отсутствии осадков вода уйдет в уровень грунтовых вод.

- Индикаторами грунтовых вод являются растения. На нашей улице можно увидеть такие растения как мать-и-мачиха, осока, рогоз, мокрица, конский щавель. Например, тополь, ива указывают на то, что на этом участке есть грунтовая вода, пригодная для питья. У нас этих растений в более достаточном количестве.

Примечательно, что все колодцы расположены практически на одной линии. Можно предположить, что верховая вода пропитывает слой грунта и собирается в водоносную грунтовую жилу.

На основании выше изложенного делаем вывод, что первый водонепроницаемый слой находится на глубине от 5 метров, а рельеф этого слоя имеет понижения до 8 метров, так как вся правая сторона имеет амплитуду глубины от 4 до 8 метров.( Приложение 7.)

Сравнительный анализ глубины скважин показал, что углубляясь в первый водонепроницаемый слой, на уровне 17-25 метров находятся резервуары межпластовой безнапорной воды. Объемы этой воды уже никак не зависят от осадков. Первый водонепроницаемый слой грунта имеет толщину в пределах 120-150 метров. Так как в 80-х годах XX века была разработана артезианская скважина на глубину в 160 метров. Работала она недолго, обеспечивая водой только ферму. Сложная экономическая обстановка в 90-х не позволила провести водопровод в жилые дома. С закрытием фермы, закрылась и скважина.

2.3 . Вывод.

Все колодцы в деревне Малые Кизели имеют глубину от 4 до 9 метров, то есть являются грунтовыми. Этот слой воды достаточно стабилен и обычно зависит только от уровня выпавших осадков. При норме осадков 225мм – 250мм в месяц горизонт подземных вод находится на уровне от 2,5-4 метров.

Для анализа мы взяли данные ГИС МЕТЕО за 2016 год с июня по октябрь и составили таблицу отражающую количество осадков на территории Малых Кизелей. (Приложение 9.).

Выполнив несколько несложных расчетов, получили, что в июне выпало 24% осадков от нормы, а июль и август были практически безводны. В целом за лето в виде осадков выпало только 31% от нормы. Сентябрь дождями немного порадовал 37% от месячной нормы. В октябре температура воздуха понижается. Дождь сменяется на снег. В итоге небесная канцелярия осенью нам отмерила 48% от месячной нормы. (Приложение 10.) В ноябре поверхность почвы промерзает, и осадки в виде снега не могут проникать в почву. Последний раз такой дефицит осадков за лето отмечался в 2001 г., однако в том случае средняя температура воздуха была ниже нормы, и засухи не наблюдалось. В сравнении с аномально дождливым летом 2015 г., количество осадков в июле и августе было меньше почти в семь раз. В результате грунтовые воды в нашей местности остались без основного питания. Горизонт грунтовых вод опустился. Следовательно, вода в колодцах уменьшилась, а нового питания не поступало за весь сезон в нужных объемах. Получается, что водопроницаемый слой земли остался сухой, не насыщен водой.

На сегодня за сутки в нашем колодце набирается до 150 литров воды . Это крайне мало. Для питья воду подвозим из села Кленовка. Кроме нас ещё 5 хозяйств могут это себе позволить. Сложившаяся ситуация приучает нас к бережному и экономному расходу воды.

Заключение.

Живет деревня на федеральной трассе М-7. Живет в веке современных гаджитов и технологий. Только этих современных технологий к нам в деревню пришло не так уж и много. Вышки сотовой связи, спутниковое телевидение (по желанию и возможностям) и асфальтированная дорога за деревней. А самой главной ценности всего живого на планете чистой питьевой воды у нас в доме нет. Даже та вода, которая находится в колодцах она больше подходит для хозяйственных нужд нежели для питья. С наступлением весны все наши колодцы будут переполнены водой, но её нужно будет сначала откачивать до дна 2-3 раза, потому что это верховая вода, а она несет в наши колодцы весь химический состав от федеральной трассы, и от небольших мусорных свалок, которые местные жители решили устраивать у себя за огородами. Затем проводить дезинфекцию воды с использованием хлора или марганца. Только эту воду еще долго нужно будет прокачивать, а употреблять воду можно только после кипячения.

Чтобы обеспечить хозяйство чистой пригодной для питья водой жителям деревни необходимо бурить скважины глубиной не менее 17 метров. При этом очень важно выбирать технику, которая будет бурить, так как 1–й водонепроницаемый слой это глина. На нашем участке пробурено две скважины, разными установками, причем вторую бурили УРБ (установка роторного бурения), но техника не смогла углубиться ниже 40 метров.

Учитывая уровень грунтовых вод в деревне нужно тщательно выбирать место для любого строительства, а чтобы обеспечить себя питьевой водой необходимо бурить скважины до межпластовых вод, которые не зависят от осадков, и будут пригодными для питья.

Библиографический список.

  1. Архивные сведения из школьного музея.

  2. Воспоминания и рассказы односельчан.

  3. Голдина Р.Д (Вотинцева) «Большая Соснова –Большая Любовь». Ижевск,2014г.

  4. Грунтовые воды: определение, глубина залегания, особенности: статья/ автор Г.Н.Любченко.- http://1landscapedesign.ru/sistemy-poliva/uroven-gruntovyx-vod.html

  5. Иванова Н.В., НеулыбинаА.А., Черных Е.А. География Пермской области.Учебное пособие для 7-8 классов средней школы./Пермское книжное издательство- 1984/.

  6. Очерк по истории села Кленовка/автор-составительА.А.Мусихин; МБУК «Большесосновская межпоселенческая центральная библиотека». – Б-Соснова, 2015

Приложение1 .

Улица Центральная д. Малые Кизели.

Приложение 2.

Пруд «У мельницы» Пруд «У кузницы»

Приложение 3.

Приложение 4.

Таблица 1. Водные источники по улице Центральной в д. Малые Кизели.

Левая сторона

ул. Центральная

Правая сторона

Ул. Центральная

№ домов

колодец

(глубина/

V( м))

скважина

домов

Колодец (глубина/

V( ))

скважина

1

8 (2,0)

 

4

7(0,3 )

 

5

8 ( 1,5)

 

8

6 ( 2,0)

 

17

6 (1,0)

 

14

5 ( 0,1)

21м

25

7 (2,0)

14м

20

6 (1,0)

 

29

18 (0,1)

 

22

6 ( 1,0)

 

31

5 ( 0,5)

17м

24

5 (0.4)

 

33

7( 0,2)

 

28

5 (1,5)

 
     

32

5 (0,2)

     

34

4 (1,0)

 
     

38

5 (0,2)

40(20)

     

40

4 (0,2)

 
     

42

8 (2,0)

 
     

44

6 (1,0)

 
     

46

6 (0,3)

8 м

     

48

6 (1,0)

 
     

50

   

Приложение 5.

Таблица 2. Расход воды семьёй из 4 человек за 1 сутки

 

Семья из 4 человек в сутки

Питьё

8 -10 литров

Приготовление пищи

10 – 20 литров

Ежедневная гигиена тела

100 - 300 литров

Стирка

100 литров

Уборка дома

10-20 литров

Мытьё посуды

30 литров

Домашние животные

10- 50 литров

Сад и огород

200 литров

Всего

470 – 830 литров

В среднем на 1 человека

120- 200 литров

Приложение 6.

Приложение 7.

Схема 1.Расположение колодцев по ул. Центральной и их глубина.

Приложение 8.

Схема залегания подземных вод в деревне Малые Кизели.

6

5

 

 

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

1 – верхний слой почвы, 2 – глина, 3 – водонепроницаемый слой,

4 – водонепроницаемый слой, 5 – колодец, 6 – скважина.

Приложение 10.

Таблица 3. Осадки (мм) на территории д.Малые Кизели за 2016 г.

Месяц

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Осд.мм

53,3

9,9

7,7

82,3

25,4

 

70мм (31% от нормы)

108мм (48% от нормы)