Подземные воды формируются в результате проникновения (инфильтрации) части дождевых и талых вод с поверхности в глубь земли. Другая часть стекает с поверхности в реки, а также испаряется. Проникая в землю, вода частично задерживается в почве и идет на питание растений, остальная же часть достигает водоупорных непроницаемых пород (глин) и формирует подземные воды. Количество проникших осадков обусловливается водопроводимостью почвы и нижележащих слоев горных пород. Чем ниже водопроводимость почвы, тем меньше воды она поглощает в единицу времени и, следовательно, тем большее количество осадков расходуется на поверхностный сток и испарение.

Водопроницаемость почвы и подпочвенных слоев зависит от их состава и структуры. Наибольшее количество осадков поглощают песчаные почвы, поэтому и сток с поверхности песчаных массивов минимальный. Глинистые почвы слабо проницаемы для воды.

Подземные воды по условиям их образования и залегания делятся на следующие типы: верховодку, грунтовые и напорные или артезианские (рис. 5.5.1.1).

Верховодкой называются подземные воды, скапливающиеся на глубине 2–5 м на глинистых породах, имеющих в плане вид линз. Воды верховодки скапливаются в период интенсивных дождей или снеготаяния и держатся сравнительно непродолжительное время. Построенные в этих условиях колодцы работают только в весенний период, а затем пересыхают. Поэтому базироваться на водах верховодки не рекомендуется. Кроме того, в засушливых районах ввиду интенсивного испарения с поверхности земли воды верховодки имеют повышенную минерализацию.

Грунтовые воды — первый от поверхности водоносный горизонт (слой песков, насыщенных водой), залегающий на выдержанном водонепроницаемом пласте (слой глины). Сверху грунтовые воды обычно не перекрываются водонепроницаемыми породами, а водопроницаемый пласт они заполняют не на полную мощность, поэтому поверхность грунтовых вод является свободной, ненапорной. При вскрытии грунтовых вод буровой скважиной или колодцем их уровень устанавливается на той глубине, на которой они были встречены.

На отдельных участках, где есть местное водоупорное перекрытие, грунтовые воды приобретают небольшой напор, величина которого определяется положением уровня грунтовых вод на примыкающих участках без водоупорного перекрытия.

Грунтовые воды повсеместно распространены в природе и существуют в том или ином районе длительное время. Они доступны для использования и чувствительны ко всем изменениям, происходящим в атмосфере. В зависимости от выпадения атмосферных осадков уровень грунтовых вод значительно колеблется: в засушливые годы он понижается, в дождливое время повышается. С течением времени изменяются качественный состав и температура грунтовых вод. Наиболее широко распространена эксплуатация их неглубокими шахтными колодцами в сельской местности.

Поверхность грунтовых вод называется зеркалом. Относительно однородные по составу и водным свойствам пласты горных пород, содержащие грунтовые воды, являются водоносным горизонтом или водоносным пластом. Водонепроницаемая порода, подстилающая водоносный пласт, — водоупор. Мощность водоносного горизонта (потока) определяется расстоянием по вертикали от уровня грунтовых вод до подстилающего водоупорного пласта.

Грунтовые воды движутся в пластах в сторону пониженных участков территории. В особо низких местах они выходят на поверхность в виде нисходящих родников.

Напорные воды или артезианские (Артезия — провинция во Франции, где впервые были обнаружены напорные воды) находятся в водоносных горизонтах, перекрытых снизу и сверху водоупорными пластами. Они имеют напор, который обусловливает подъем уровня воды выше пласта, а иногда и выше поверхности земли (фонтанирующие или самоизливающиеся скважины).