Подземные воды: характеристика и виды

GardenWeb

Подвалы и погреба

Для проведения гидроизоляционных работ важно хотя бы приблизительно знать условия залегания подземных вод и различать их виды.

Подземными принято называть все воды, находящиеся ниже земной поверхности.

В зависимости от рода образования и характера движения различают следующие виды вод: – верховодку; – грунтовые (со свободной поверхностью и межпластовые); – грунтовые безнапорные; – жиловые; – артезианские (напорные);

– ключи (нисходящие и восходящие).

Верховодкой называются воды, образующиеся от таяния снега или длительных дождей, которые задерживаются на водоупорных породах (глинах, суглинках). При отсутствии дождя и снега запасы такой воды быстро иссякают. Верховодку иногда называют водою сезонной или временной, она имеет ограниченные пределы распространения, залегает иногда в виде отдельных линз и обычно не имеет постоянного питания.

Рис. 1. Схема образования грунтовых вод

В большинстве случаев верховодка не связана с грунтовым потоком, но иногда она может иметь гидравлическую связь с нижележащими токами воды.

Грунтовые воды образуются фильтрующимися через почву атмосферными осадками, водами других водоносных горизонтов и фильтрацией речных и озерных вод. В отличие от верховодки они имеют постоянное питание. Грунтовые воды могут быть со свободной поверхностью и межпласто-выми. На рисунке 1 представлена схема образования грунтовых вод.

Безнапорные грунтовые воды, будучи вскрыты при бурении скважины или откопке котлована, устанавливаются на том уровне, на котором они находились в момент вскрытия водоносного пласта. При наклонном положении водоупорного ложа (пласта) возможно движение грунтовых вод, иногда выход их на поверхность в виде источников.

Жиловая вода, образующаяся вследствие сложности отдельных напластований, встречается в глинах и суглинках с прослойками песка, обладающего фильтрационными свойствами.

Жиловая вода, собирающаяся в отдельные бассейны и подземные озера, проникает в грунт через водопроницаемые прослойки.

Артезианские воды являются водами напорными, которые, как правило, циркулируют в водоносной породе, заключенной между двумя водоупорными пластами.

Величина напора этих вод зависит главным образом от высоты стояния зеркала в области питания.

Артезианские воды дают питьевую воду самого высокого качества, так как они закрыты сверху водонепроницаемыми пластами и не подвержены загрязнению с поверхности.

Ключи. При наклонном положении водоносного пласта возможно движение грунтовых вод, иногда выходящих на поверхность в виде источников — родников или ключей. По условиям выхода родники делят на восходящие и нисходящие. Родники часто встречаются в местах выхода на земную поверхность безнапорных подземных вод, у подножия склонов, в балках и оврагах.

Для получения сведений о глубине залегания подземных вод можно использовать опрос местных жителей о нахождении подземных вод и родников, разведочное бурение, откапывать шурфы или обследовать шахтные колодцы (в том числе заброшенные).

Подвалы и погреба – Краткая характеристика подземных вод

Источник: http://gardenweb.ru/kratkaya-kharakteristika-podzemnykh-vod

Подземные воды

Подземные воды — это воды, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12-16 км) в жидком, твердом и парообразном состояниях. Основная масса их образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод. Подземные воды постоянно перемещаются как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Глубина их залегания, направление и интенсивность движения зависят от водопроницаемости пород. К водопроницаемым породам относят галечники, пески, гравий. К водонепроницаемым (водоупорным), практически не пропускающим воду — глины, плотные без трещин горные породы, мерзлые грунты.

Слой горной породы, в котором заключена вода, называется водоносным.

По условиям залегания подземные воды подразделяют на три вида: почвенные, находящиеся в самом верхнем, почвенном слое; грунтовые, залегающие на первом от поверхности постоянном водоупорном слое; межпластовые, находящиеся между двумя водоупорными пластами. Грунтовые воды питаются просочившимися атмосферными осадками, водами рек, озер, водохранилищ.

Уровень грунтовых вод колеблется по сезонам года и различен в разных зонах. Так, в тундре он практически совпадает с поверхностью, в пустынях находится на глубине 60-100 м. Распространены они почти повсеместно, не обладают напором, перемещаются медленно (в крупнозернистых песках, например, со скоростью 1,5-2,0 м в сутки).

Химический состав подземных вод неодинаков и зависит от растворяемости прилегающих пород. По химическому составу различают пресные (до 1 г солей на 1 л воды) и минерализованные (до 50 г солей на 1 л воды) подземные воды. Естественные выходы подземных вод на земную поверхность называется источниками (родниками, ключами).

Они образуются обычно в пониженных местах, где земную поверхность пересекают водоносные горизонты. Источники бывают холодными (с температурой воды не выше 20°С, теплыми (от 20 до 37°С) и горячими, или термальными (свыше 37°С). Периодически фонтанирующие горячие источники называются гейзерами.

Они находятся в областях недавнего или современного вулканизма (Исландия, Камчатка, Новая Зеландия, Япония). Воды минеральных источников содержат разнообразные химические элементы и могут быть углекислыми, щелочными, соляными и т.д. Многие из них имеют лечебное значение.

Подземные воды пополняют колодцы, реки, озера, болота; растворяют различные вещества в породах и переносят их; вызывают оползни, заболачивание. Они обеспечивают растения влагой и население питьевой водой. Источники дают наиболее чистую воду. Водяной пар и горячая вода гейзеров служат для отопления зданий, теплиц и энергетических установок.

Запасы подземных вод очень велики — 1,7%, но возобновляются крайне медленно, и это необходимо учитывать при их расходовании. Не менее важна и охрана подземных вод от загрязнений.

Источник: https://geographyofrussia.com/podzemnye-vody-2/

“Подземные воды: классификация и происхождение”, БК “ПОИСК”, рассказать друзьям:

Подземные воды, как объект гидрологии, — это воды, постоянно взаимодействующие с атмосферой и водами, содержащимися в природных водоемах. Подземные воды участвуют в круговороте воды на Земле. Существует два больших класса подземных вод: экзогенные и эндогенные.

Экзогенные воды

Инфильтрационные

Водонасыщенные грунты содержат инфильтрационные воды, просачивающиеся сквозь поры и трещины из поверхностных водоемов и впитывающиеся в почву после выпадения атмосферных осадков.

Конденсационные

Незначительное количество подземных вод образуется за счет конденсации циркулирующего в грунтах водяного пара. Перемещение водяных паров обусловлено изменением давления.

Седиментационные

Процесс седиментации — это отложение наносов и осадочных пород в морях и океанах. Седиментационные воды представляют собой «иловые растворы» содержащиеся в порах осадочных пород. Запасы седиментационных вод обнаруживаются в ложах океанов и морей.

Эндогенные воды

Дегидрационные воды, возникающие в породах за счет процесса дегидрации минералов, носят название  «возрожденные» или эндогенные воды. Второй путь образование эндогенных вод — поступление из магматических очагов. Такой тип вод носит название «ювенильных».

В природе сложно обнаружить чистые дегидрационные, конденсационные и другие подземные воды, так как в процессе перемещения в грунте воды смешиваются между собой.

Классификация вод по характеру залегания

Зона аэрации

В зоне аэрации, мощность которой составляет от 20 см в степных регионах до 3 метров в таежной местности, находится почвенная влага или «верховодка». В отличие от зоны насыщения поры грунтов зоны аэрации частично заполнены водой. Остальное пространство занимает воздух.

Зона насыщения

В зоне насыщения различают несколько видов водоносных горизонтов, характеризующихся следующим признаком: поры пород, залегающих в зоне насыщения, полностью заполнены водой.

Грунтовые воды

Открытый сверху водоносный горизонт, залегающий на первом от поверхности водонепроницаемом пласте, представляет собой класс грунтовых вод. Грунтовые воды отличаются повышенным содержанием загрязняющих веществ. Грунтовые воды соприкасаются с зоной аэрации.

Межпластовые воды

Межпластовые воды обнаруживаются между двумя водоупорными слоями пород. Межпластовые воды отделены от зоны аэрации, что обуславливает их относительное качество и чистоту.
Межпластовые и грунтовые воды относятся к типу безнапорных подземных вод. На безнапорные водоносные горизонты производится бурение скважин, характеризующихся невысоким водяным дебитом.

Артезианские воды

В отличие от межпластовых и грунтовых вод артезианские воды относятся к типу напорных вод и отличаются высоким качеством и чистотой. Являются стратегическим запасом водных ресурсов. Артезианские скважины используются в качестве источников водоснабжения как индивидуальных хозяйств, так и населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Источник: http://spb-burenie.ru/stati/podzemnye-vody-klassifikaciya-i-proisxozhdenie/

Подземные воды, грунтовые воды

Не все подземные воды – грунтовые. Отличие грунтовых вод от других видов подземной воды состоит в условиях их залегания в толще горных пород.

Название «подземные воды» говорит само за себя – это вода, которая находится в под землей, то есть в земной коре, в верхней ее части, причем находиться там она может в любом из своих агрегатных состояний – в виде жидкости, льда или газа. Подземная вода бывает разная:

Почвенная вода – содержится в почве, заполняя промежутки между ее частицами, или поровое пространство. Почвенная вода может быть свободной (гравитационной) и подчиняться только силе тяжести, и связанной, то есть удерживаться силами молекулярного притяжения.

Грунтовая вода и ее подвид, называемый верховодкой – это ближайший к поверхности земли водоносный горизонт, залегающий на первом водоупоре. (Водоупор, или водоупорный слой грунта – это почвенный слой, который практически не пропускает воду.

Фильтрация сквозь водоупор или очень низкая, или же слой полностью водонепроницаем – например, толщи скальных грунтов). Грунтовая вода крайне непостоянна по многим факторам, и именно грунтовая вода влияет на условия строительства, диктует выбор фундамента и технологии при проектировании сооружений.

Дальнейшая эксплуатация созданных руками человека построек также находится под неустанным влиянием меняющегося поведения грунтовой воды.

Межпластовая вода – находится ниже грунтовой воды, под первым водоупором.

Эта вода ограничена двумя водоупорными слоями и может находиться между ними под значительным давлением, заполняя водоносный горизонт полностью.

Отличается от грунтовой воды большим постоянством своего уровня, и конечно, большей чистотой, причем чистота межпластовой воды может быть следствием не только фильтрации.

Артезианская вода – так же, как и межпластовая, заключена между слоями водоупоров и находится там под давлением, то есть относится к напорным водам. Глубина залегания артезианских вод – примерно от ста до тысячи метров.

Различные геологические подземные структуры, мульды, впадины и т.п., располагают к образованию подземных озер – артезианских бассейнов.

Когда такой бассейн вскрывается при бурении шурфов или скважин, артезианская вода под давлением поднимается выше своего водоносного пласта и может дать очень мощный фонтан.

Минеральная вода – интересна для строителя, наверное, только в одном случае, если ее источник окажется на участке, хотя и не вся эта вода полезна для человека.

Минеральная вода – это вода, содержащая растворы солей, биологически активных веществ и микроэлементы.

Состав минеральной воды, ее физика и химия – очень сложный, это система коллоидов и связанных и несвязанных газов, и вещества в этой системе могут находится как недиссоциированными, в виде молекул, так и в виде ионов.

Грунтовые воды

Грунтовые воды – это первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, находящийся на первом водоупоре. Поэтому поверхность этого слоя – свободна, за редкими исключениями. Иногда над потоками грунтовых вод встречаются участки плотных пород – водонепроницаемая кровля.

Залегают грунтовые воды недалеко от поверхности, и поэтому очень зависят от погоды на поверхности земли – от количества атмосферных осадков, движения поверхностных вод, уровня водоемов, все эти факторы влияют на питание подземной воды.

Особенность и отличие грунтовой воды от других видов – она безнапорная.

Верховодка, или скопления воды верхнего водонасыщенного грунтового слоя над водоупорами из глин и суглинков с малой фильтрацией – это разновидность грунтовой воды, проявляющаяся временно, по сезонам.

На грунтовую воду и непостоянство ее состава, поведения и мощности горизонта влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Горизонт грунтовой воды непостоянный, он зависит от свойств горных пород и их водосодержания, близости водоемов и рек, климата местности – температуры и влажности, связанных с испарением и т. далее.

Но серьезное и все более опасное влияние на грунтовую воду оказывает человеческая деятельность – мелиорация и гидротехническое строительство, подземные работы по добыче полезных ископаемых, нефти и газа. Не менее результативной в контексте опасности стала агротехника с применением минеральных удобрений, пестицидов и ядохимикатов, и конечно, промышленные стоки.

Грунтовая вода очень доступна, и если роют колодец или бурят скважину – то в большинстве случаев получают именно грунтовую воду.

И свойства ее могут оказаться весьма негативны, поскольку эта водичка зависит от чистоты почвы и служит ее показателем.

Все заражения от канализационных протечек, свалок, пестициды с полей, нефтепродукты и прочие результаты деятельности человека попадают в грунтовые воды.

Грунтовая вода и проблемы для строителей

Морозное пучение грунтов находится в прямой и непосредственной зависимости от присутствия грунтовой воды. Разрушения от сил морозного пучения могут быть огромны.

При замерзании глинистые и суглинистые грунты получают питание в том числе и от нижнего водоносного горизонта, и в результате этого подсоса могут образовывать целые прослойки из льда.

Давление на подземные части сооружений может достигать огромных величин – 200 Мпа, или 3,2 тн/см2 далеко не предел. Сезонные подвижки грунтов на десятки сантиметров нередки.

Возможные последствия действия сил морозного пучения, если их не предусмотрели или учли недостаточно, могут быть: выталкивание фундаментов из земли, затопление подвалов, разрушение дорожных покрытий, затопление и размывание траншей и котлованов и много еще разного негатива.

Кроме физического влияния, грунтовые воды способны разрушать фундаменты и химически, все зависит от степени их агрессивности. При проектировании эта агрессивность исследуется, проводятся как геологические, так и гидрологические изыскания.

Агрессивность грунтовых вод к бетону различают по типам:

Читайте также:  Баренцево море (берега в россии)

По общекислотному показателю. При водородном числе рН менее 4 агрессивность к бетону считают наибольшей, при значении рН более 6,5 – наименьшей. Но малая агрессивность воды вовсе не отменяет необходимости защиты бетона устройством гидроизоляции. Кроме того, имеется сильная зависимость влияния агрессии воды от видов бетона и его вяжущего, в том числе от марки цемента.

Выщелачивающие, магнезиальные и углекислотные воды – все так или иначе разрушают бетон или способствуют процессу разрушения.

Сульфатные воды относят к наиболее агрессивным к бетону. Ионы сульфатов проникают в бетон и реагируют с соединениями кальция. Образующиеся кристаллогидраты вызывают вспучивание и разрушение бетона.

Но даже в тех случаях, когда имеется информация о неагрессивности грунтовых вод к бетону в данной местности, отмена устройства гидроизоляции подземных частей здания чревата хорошим уменьшением срока службы бетонных конструкций.

Слишком большое влияние оказывают на природу, в том числе грунтовую воду и степень ее агрессии техногенные факторы. Возможность близкого строительства – это одна из причин подвижек грунта и как следствие, изменения поведения грунтовых вод.

А химия и ее «накопление», в свою очередь, находится в прямой зависимости от близости сельскохозяйственных угодий.

Учет уровня грунтовых вод, а также сезонных изменений этого уровня – для частной стройки архиважен. Высокая грунтовая вода – это ограничение в выборе. От нее зависит если не вся, то огромная доля экономики индивидуального строителя.

Без учета поведения и высоты грунтовой воды нельзя выбирать тип фундамента для дома, принимать решения о возможности устройства подвала и подвального помещения, устраивать погреба и канализационный септик. Дорожки, площадки и все благоустройство участка, включая и озеленение, также требуют на стадии проектирования серьезнейшего учета влияния грунтовой воды.

Дело осложняется тем, что ее поведение находится в тесной связи со структурой и видами грунтов на участке. Воду и грунты надо изучать и рассматривать в комплексе.

Верховодка, как разновидность грунтовой воды, может создавать огромные проблемы, и не всегда сезонные. Если у вас песчаные грунты, а дом построен на высоком берегу реки, то сезонных верховодок вы можете и не заметить, вода уйдет быстро.

Но если рядом озеро или река, и дом стоит на низком берегу, то даже при наличии песочка в основании участка вы будете на одном уровне с водоемом – как сообщающиеся сосуды, и в этом случае борьба с верховодкой вряд ли будет успешной, как и любая борьба с природой.

В случае, когда грунт – не песок, водоемы и реки далеко, но грунтовая вода очень высокая, ваш вариант – это создание эффективной дренажной системы. Каким будет ваш дренаж – кольцевым, пристенным, пластовым, самотечным или с использованием откачивающих насосов, решается индивидуально, и учесть надо многие факторы.

Для этого надо иметь информацию о геологии участка. В некоторых случаях дренаж не поможет, например, если вы находитесь в низине, а мелиорационного канала поблизости нет и воду отводить некуда.

Также не всегда под первым водонесущим слоем оказывается безнапорный слой, в который возможно отвести верховодку, эффект от бурения скважины может быть и обратный – вы получите ключ или фонтан. В случаях, когда устройство дренажа не принесет результата, прибегают к устройству искусственных насыпей.

Поднять участок на уровень, где грунтовые воды не достанут вас и ваш фундамент – затратное экономически, но иногда единственно верное решение. Каждый случай индивидуален, и решения хозяин принимает исходя из гидрогеологии своего участка.

Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод.

Узнать уровень грунтовой воды у себя на участке и отслеживать его изменения – с этими вопросами владельцы индивидуальных участков справляются самостоятельно.

Весной и осенью обычно УГВ выше, чем зимой и летом, это связано с интенсивным снеготаянием, сезонностью атмосферных осадков, возможно с затяжными дождями в осенний период.

Узнать уровень грунтовой воды можно, измерив его в колодце, шурфе или скважине, от водяного зеркала до поверхности грунта.

Если пробить несколько скважин у себя на участке, по его границам, то несложно отследить сезонные изменения УГВ, а на полученных данных возможно принимать решения по строительству – начиная от выбора фундамента и систем водоотвода, и заканчивая планированием огородных посадок, разбивки сада, благоустройством, а также разработкой ландшафтного дизайна.

Источник: http://stroyfora.ru/p/post-150

Гидрогеология, или подземные воды планеты

Гидрогеология — наука о подземных водах Земли. Подземные воды являются неотъемлемой частью Гидросферы Земли. Более детально про Гидросферу Земли читайте в нашей статье ГИДРОСФЕРА — ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ.

Как таковая наука о Подземных водах появилась 1674 году после публикации ученым П. Перро своей работы «Происхождение источников», а свое официальное название она получила после издания в 1802 году Ж. Лемарком книги «Гидрогеология, или Исследование влияния воды на поверхность земного шара».

Как утверждают ученые объем Подземных вод составляет 60 000 000 км3, или 3,83% от всего объема гидросферы. (источник Мировой водный баланс…, 1974; Гавриленко, Дерпгольц, 1971; и др.)

Подземные воды — это …

Для более точного понимания — что есть подземные воды как таковые, приведем несколько определений из авторитетных словарей и энциклопедий.

Происхождение подземных вод

Происхождение Подземных вод издавна будоражило воображение лучших умов человечества. Высказывались самые смелые предположения и гипотезы, и ради справедливости необходимо отметить, что многие из них оказались верными.

Существует обоснованное предположение, что подземные воды использовались в засушливых районах Ближнего Востока, средней Азии и Китая уже в 3000-2000 г. г. до нашей эры. Первую, из дошедших до нас, гипотез о происхождении подземных вод  относят к VII веку до н. э. Она принадлежат древнегреческому философу Фалесу.

Позднее, свое согласие с этой гипотезой выразил и Платон. Древнегреческие философы предполагали, что подземные воды происходили из охлажденного в подземных пещерах воздуха.

Подземные воды существуют в различных агрегатных состояниях. Они накапливаются в толщах земной коры и движутся там различными способами по пустотам, порам и трещинам. В местах присутствия водонепроницаемых пород они скапливаются, образуя сообщающиеся между собой подземные водохранилища — подземные водоносные системы, опоясывающие весь земной шар.

Подземные воды имеют самое разнообразное применение в хозяйственной деятельности человека.

Во-первых это источник пресной воды, во-вторых подземные воды — источник многих важных для человека минералов, всем хорошо известны лечебные минеральные воды.

Горячие или геотермальные воды, которые мы подробно рассмотрели в статье Термальные источники, или горячие воды Земли, являются не только источниками полезных минералов, но и дарят человеку доступную и бесплатную геотермальную энергию.

Виды подземных вод

О. Мейнцер (1935) классифицировал воды находящиеся в горных породах таким образом:

  • Воды в свободном состоянии, способные к самостоятельным формам движения, различным, в зависимости от конкретного вида воды: * пар (парообразная); * гравитационные воды (просачивающаяся капельножидкая, подземные потоки);* в надкритическом состоянии — подземные воды с температурой и давлением выше критических.
  • Воды в связанном состоянии, не способные к самостоятельным формам движения, без перехода в свободное состояние (в другие виды воды): * вода, химически связанная с кристаллической структурой минералов; * вода, физико-химически и физически связанная с поверхностью минеральных частиц (скелета) горных пород; * вода переходного состояния от связанной к свободной, в том числе капиллярно-связанная; * иммобилизованная (вакуольная) вода;* вода в твердом состоянии.

По интенсивности водообмена подземные воды можно разделить на такие категории:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, время обновления вод от нескольких лет до нескольких десятков лет;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, время обновления вод десятки и сотни лет;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, время обновления вод происходит на протяжении миллионов лет.

Классификация подземных вод по степени минерализации:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, преобладают пресные воды с содержанием солей до 1 грамма/литр ;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, солоноватые воды с содержанием солей от 1 до 35 г/л;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, соленые воды по степени солености близкие к морской воде более 35 г/л.

Классификация подз. вод в зависимости от вида пустот, которые они заполняют:

  • Поровыe подз. воды — в песках, галечниках … ;
  • Трещинныe подз. воды — в гранитах, песчаниках и других скальных породах;
  • Карстовыe подз. воды — воды находящиеся в растворимых породах (гипсах, известняках, доломитах … ).

Классификация подземных вод по температуре (Щербаков, 1979)

Важным фактором является температура Подземных вод. Этот вопрос рассматривался в статье «Термальные источники, или горячие воды Земли». Отметим интересный факт — на больших глубинах вода достигает состояния так называемой «водяной плазмы».

  Это состояние характеризуется тем, что, с одной стороны, вода перестает быть «водой», а с другой и не стала водяным паром.  Происходит это, когда за счет высоких температур, скорость движения молекул сравнима со скоростью движения молекул водяного пара, а плотность остается как у воды в жидком состоянии.

Такая пароводяная смесь часто выбрасывается на поверхность в виде так называемых Гейзеров.

№Температурныетипы водСтепеньнагретостиШкала температур,°СФизические и биохимические критерии температурныхграниц
1 Переохлажденные Исключительнохолодные ниже 0 Переход в твердоесостояние
2 Холодные Весьма холодные 0-4 3,98°С — температурамаксимальной плотностиводы
3 То же Умереннохолодные 4-20 Единица вязкости(сантипуаз) определенапри температуре 20°С
4 Термальные Теплые 20-37 Температура человеческоготела — около 37°С
5 То же Горячие 37-50 Оптимальная температурадля роста бактерий
6 То же Весьма горячие 50-100 Переход в парообразноесостояние
7 Перегретые Умеренноперегретые 100-200 Термометаморфизм(гидролиз карбонатовс выделением С02 , генерацияабиогенногоH2S и др.)
8 То же Весьмаперегретые 200-375 Процессы углефикацииорганического веществаи формирования углеводородов

Необходимо отметить тот факт, что в зонах вечной мерзлоты подземные воды верхнего уровня заморожены и находятся в твердом состоянии.

Одной из форм Подземных вод является так называемая «физически связанная вода». Такую формулировку она получила поскольку взаимодействуя с частицами породы притягивается ими. Чем меньше частицы тем больше воды они могут притягивать.

Много под землей и обычных вод, которые находится там благодаря гравитации, в следствии чего и называются «гравитационными водами». Среди них можно выделить два вида — напорные и безнапорные воды.

Безнапорные воды:

  • Грунтовые воды и верховодка – это первые от поверхности земли водоносные горизонты или по другому водоносные слои, залегающие на первом водоупорном слое (в отличие от верховодки грунтовые воды обычно связаны с наличием регионально-распространенного пласта слабопроницаемых пород,  эти воды питают колодцы);
  • Межпластовые воды, водоносные системы – подземные водохранилища, часто сообщающиеся между собой, у которых водонепроницаемые слой находятся как сверху, так и снизу;
  • Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды.

Напорные воды или Артезианские воды

Напорные воды или Артезианские воды – это артезианские бассейны вода в которых находится под напором/гидравлическим давлением между двумя водонепроницаемыми породами.

Ювенильные воды

Так же хотим сделать акцент на так называемые Ювенильные воды. Под которыми подразумеваются воды, происхождение которых обусловлено процессами синтеза водорода и кислорода в магматических расплавах. Далее, эти воды, поднимаясь вверх, смешиваются с другими видами Подземных вод. Гипотеза о Ювенильных водах впервые была сформулирована в 1902 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Физические свойства подземных вод

Выделяют такие физические свойства подземных вод:

  • Мутность и прозрачность;
  • Цветность;
  • Запах и вкус;
  • Температура;
  • Вязкость;
  • Электропроводность;
  • Радиоактивность.

Тема Подземных вод весьма обширна и очевидно, что отобразить ее в рамках одной статьи просто невозможно. Мы постарались выделить наиболее важные, с нашей точки зрения, моменты. Мы будем рады если этот материал подтолкнет вас к более детальному изучению столь интересной темы.

Окт 17, 2014 23:54

Источник: https://vodamama.com/podzemnye-vody.html

Подземные воды. характеристика, происхождение, зональность

Воды суши составляют менее 4% всей воды, находящейся на нашей планете. Примерно половина их количества содержится в ледниках и постоянных снегах, остальное — в реках, озёрах, болотах, искусственных водоёмах, подземных водах и подземных льдах вечной мерзлоты. Все природные воды Земли называются водными ресурсами.

Самыми ценными для человечества являются запасы пресных вод. Всего на планете 36,7 млн. км3 пресных вод. Они сосредоточены, прежде всего, в крупных озёрах и ледниках и распределены между континентами неравномерно. Наибольшими запасами пресных вод обладают Антарктида, Северная Америка и Азия, несколько меньшими – Южная Америка и Африка, а наименее богаты пресными водами Европа и Австралия.

Подземными называются воды, содержащиеся в земной коре. Они связаны с атмосферой и поверхностными водами и участвуют в круговороте воды на земном шаре. Подземные воды находятся не только под континентами, но и под океанами и морями.

Подземные воды образуются потому, что одни горные породы пропускают воду, а другие задерживают. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Земли, просачиваются сквозь трещины, пустоты и поры водопроницаемых пород (торф, песок, гравий и др.), а водоупорные горные породы (глина, мергель, гранит и др.) задерживают воду.

.Классификации подземных вод.

Верховодка — безнапорный горизонт подземных вод, залегающий наиболее близко к земной поверхности над местным водоупором, и не имеющий сплошного распространения Она образуется в результате просачивания дождевых и талых вод Уровень верховодки подвержен колебаниям в зависимости от гидрометеорологических условий Эта вода легко загрязняется, исчезает в засушливое время года или промерзает зимой, поэтому использовать ее в бытовых целях нельзя.

Читайте также:  Пословицы и поговорки о добре с картинками для детей

Грунтовые воды — воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое, не перекрытом водонепроницаемой породой.

Эти воды могут представлять неподвижный подземный водоем если их водоупорное ложе залегает чашеобразно, поверхность или зеркало грунтовых вод в таком случае лежит горизонтально.

Минерализация и химический состав грунтовых вод формируются и изменяются в результате взаимодействия физико-географических, геологических, физико-химических, физических, биологических и антропогенных факторов. Роль последних все возрастает мере развития техники и хозяйственного освоения территорий.

Для грунтовых вод характерны зональные различия состава и концентрации растворенных веществ в пространстве и значительные колебания во времени. Так как географической зональности подчиняются и другие элементы режима грунтовых вод (температура, уровень), можно сделать вывод о зональности грунтовых вод.

Зональными называют грунтовые воды, особенности залегания, состав питания и режим которых зависят от климата и сочетания геоморфологических, почвенно-ботанических и литологических факторов Выделяют семь основных зон грунтовых вод:

1) тундровая зона ультрапресных вод — зеркало находится близко от дневной поверхности или сливается с ней; 2)лесная зона пресных высокостоящих вод — грунтовые воды залегают на глубине 1,5—4 м; 3) степная зона слабоминерализованных и глубокозалегающих вод— грунтовые воды залегают на глубине до 20 м и имеют гидрокарбонато-кальциевую минерализацию от 0,5 до 1,0 г/л, а на междуречьях — хлоридную и хлоридно-сульфатную минерализацию от 8 г/л;4) зона солевых глубокозалегающих грунтовых вод и транзитных потоков пресных вод полупустынной и пустынной зон — основная масса грунтовой воды засушливых зон — представлена миграционными потоками, поступающими из районов с иными природными условиями; 5) зона слабоминерализованных и глубокозалегающих вод тропических степей и саванн — грунтовые воды залегают на глубине от 15 до 50 м; 6) зона высокостоящих и пресных грунтовых вод экваториальных лесов — при избыточном атмосферном увлажнении и обилии поверхностных водоемов в зоне гилей грунтовые воды стоят высоко; 7) зона подземных вод областей многолетней мерзлоты Северной Азии и Северной Америки — определяющую роль играют специфические тепловые условия за последнее геологическое время, а не величина увлажнения территории.

Межпластовые воды отличаются от грунтовых тем, что межпластовый водоносный грунт перекрыт с поверхности водоупорной кровлей. Поэтому питание их атмосферными водами происходит только там, где верхний водоупорный пласт отсутствует. Межпластовые воды подразделяются на два типа: ненапорные (нисходящие) и напорные (восходящие).

Ненапорные межпластовые воды насыщают водоносный пласт частично и стекают по уклону так же, как и грунтовые.

Напорные межпластовые воды залегают в тектонических структурах, вогнутых (мульдообразных) или наклонных пластах. Их обычно называют артезианскими. Артезианские воды, залегая глубоко в земной коре, испытывают воздействие внутреннего тепла Земли, поэтому они нередко имеют высокую температуру. Воду, имеющую температуру 37— 42° С, называют термальной, свыше 42° С — горячей (гипертермальной).

Химический состав артезианских вод весьма разнообразен.

Верхние пласты в пределах глубин от 100 до 600 м имеют пресную или слабоминерализованную гидрокарбонатную воду; на них сказывается опресняющее влияние атмосферных, поверхностных и грунтовых вод.

Ниже залегают минерализованные воды, химический состав которых формируется в результате смешения верхних пресных нижних высокоминерализованных вод. По преимуществу они сульфатные и щелочные.

Особую разновидность артезианских вод представляют минеральные воды, обладающие лечебными свойствами: углекислые, водородные, радоновые, бромистые, железистые и др. Так как артезианские воды залегают на больших глубинах и изолированы от загрязнения с поверхности, качество их хорошее.

Запасы подземных вод

Подземные воды — часть водных ресурсов Земли; общие запасы подземных вод составляют свыше 60 млн км³. Подземные воды рассматриваются как полезное ископаемое. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации.

На поверхность Земли подземные воды выходят в оврагах, речных долинах в виде источников — родников или ключей. Они образуются там, где водоносный горизонт горных пород выходит на земную поверхность. Поскольку глубина грунтовых вод меняется в зависимости от сезона и количества осадков, источники иногда внезапно исчезают, а иногда бьют ключом.

Температура воды в источниках может быть разной. Холодными считаются источники с температурой воды до 20°C, тёплыми – с температурой от 20 до 37°C, а горячими, или термальными, — с температурой выше 37°C.

Большинство горячих источников встречаются в вулканических областях, где горизонты подземных вод нагреваются от раскалённых горных пород и расплавленной магмы, подходящей близко к земной поверхности.

Минеральные подземные воды содержат много солей и газов и, как правило, обладают целебными свойствами.

Значение подземных вод очень велико, их можно отнести к числу полезных ископаемых наряду с углём, нефтью или железной рудой. Подземные воды питают реки и озёра, благодаря им реки не мелеют летом, когда выпадает мало дождей, и не пересыхают подо льдом.

Человек широко использует подземные воды: их выкачивают из-под земли для водоснабжения жителей городов и деревень, для нужд промышленности и для орошения сельскохозяйственных угодий. Несмотря на огромные запасы, подземные воды возобновляются медленно, существует опасность их истощения и загрязнения бытовыми и промышленными стоками.

Чрезмерный забор воды из глубинных горизонтов уменьшает питание рек в межень — период, когда уровень воды самый низкий.

13. РЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ, их типы. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ и ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАССЕЙНА РЕКИ.

Речна́я систе́ма — совокупность рек, изливающих воды одним общим руслом или системой протоков в море, озеро или другой водоём.

Состоит из главной реки (ствола системы) и притоков первого, второго и следующих порядков. Притоками первого порядка называются реки, непосредственно впадающие в главную реку, второго порядка — притоки притоков первого порядка и т. д. Иногда наименование порядка рек ведётся, наоборот, от мелких рек к главной.

Название речной системы даётся по названию главной реки, которая является обычно наиболее длинной и многоводной рекой в системе.

Физико-географические характеристики речного бассейна.:

Площадь водного сечения (F, м2) определяется в результате промеров глубины по всему поперечному сечению через определенные интервалы, принимаемые в зависимости от ширины. Как видно из рис.

12, промерные вертикали разбивают водное сечение на ряд трапеций, и только береговые участки его могут иметь форму прямоугольного треугольника, если глубина на урезе воды (границе воды у берега реки) равна нулю.

Аналитически общая площадь водного сечения получается как сумма частных площадей:

На гидрометрических створках, где измеряют расходы воды, помимо площади водного сечения, определяют площадь живого сечения, которая при наличии течения воды в пределах всего сечения будет равна ему, а при наличии в нем застойной зоны (мертвой) будет меньше площади водного сечения на величину площади мертвого пространства.

Смоченный периметр х — длина дна реки на профиле, заключенная между урезами воды.

Гидравлический радиус (R) — отношение площади поперечного сечения к смоченному периметру: Гидравлический радиус характеризует форму русла в поперечном разрезе, так как зависит от соотношения его ширины и глубины. V мелких и широких рек смоченный периметр почти равен ширине, в этом случае гидравлический радиус почти равен средней глубине.

Средняя глубина (hcp) поперечного сечения реки определяется делением его площади на ширину (В). Ширину и максимальную глубину получают путем непосредственных измерений. Все элементы поперечного сечения реки изменяются в зависимости от высоты уровня воды. Одной из важнейших морфометрических характеристик русла является его продольный профиль.

Продольный профиль вырабатывается под влиянием большого числа факторов, главными из которых являются степень сопротивляемости пород и грунтов, слагающих русло реки, размыв, водоносность реки и уклон ее долины.

Продольный профиль представляет собой линию пересечения дна и или водной поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через фарватер. В первом случае он называется продольным профилем дна реки, во втором — водной поверхности (рис. 13). Продольный профиль речного русла характеризуется падением и уклоном.

Падение (Ah) — разность высот двух точек в начале и конце заданного участка реки. Отношение падения к длине участка называется уклоном.Если падение и длина участка берутся в одной размерности (например в метрах), то уклон является безразмерной величиной.

А если падение принимается в метрах, длина в километрах, то единица уклона будет промилле (0/00%).

Источник: https://studopedya.ru/1-108034.html

Поверхностные, грунтовые и подземные воды

Вода — основа жизни на Земле. Она есть как на поверхности, в грунте, под землей. Каждая из этих категорий имеет свое название – это, соответственно, поверхностные, грунтовые и подземные воды.

В последние несколько десятилетий крупномасштабный характер приняло загрязнение атмосферы. Загрязнение постоянно наносит ущерб водохранилищам, рекам, озерам, морям.

Рано или поздно различными путями загрязнение из атмосферы проникает в почву. Основной, самой серьезной проблемой гидросферы является загрязнение океанов.

Из атмосферы загрязнения (тепловые, физические, химические, биологические) проникают в почву, и ведет к ухудшению качества и изменению состава подземных вод.

К подземным водам также относятся артезианские и ключевые воды. Артезианская вода, как правило, находится в глубоких слоях, залегающими между двумя не подверженными проникновению воды грунтами. Такие воды также называют напорными, так как при наличии большого давления вода из таких скважин бьет фонтаном.

Некоторые виды грунтовых вод находят выход на поверхность. Их называют ключевыми. Ключи могут появляться из нижних слоев и в результате обнажения пластов (например, на склонах оврагов, балок).

Поверхностные воды

Различают следующие категории поверхностных вод:

  • болота;
  • моря;
  • озера;
  • реки;
  • иные водоемы и водостоки.

Расположенные на суше поверхностные воды характеризуются течением. Они временно либо постоянно находятся в поверхностных водных объектах.

Природный водный поток называется рекой. Текут реки в выработанном ими углублении (естественном русле). Питаются реки за счет подземного или поверхностного стока.

Крупные реки с разветвленными притоками образует речную систему.

Та часть поверхности суши, с которой река собирает воды, называется водосборной площадью, а водосборная площадь вместе с верхними слоями почвы – речным бассейном. Реки распространены по поверхности планеты неравномерно.

Моря являются частью Мирового океана. Характеризуются обособленным положением по отношению к океанам и замедленным водообменом, объясняющимся ограниченной связью с открытой частью. Интересный факт: в Библии морями называли любые водные пространства – океаны, моря, заливы, озера.

Болотами называют участки суши, характеризующиеся повышенным увлажнением. На этих территориях обычно почва обладает повышенной кислотностью и низкой плодородностью.

Озера также относятся к категории поверхностных вод. Озеро – водоем естественного происхождения. Это углубление в суше, в которое вода стекает и там скапливается.

Частью Мирового океана озера не являются. К поверхностным водам также относятся более мелкие водоемы – лиманы, ручьи, водохранилища и прочие.

Воды суш (так по-другому называют поверхностные воды) могут быть как пресными, так и солеными.

Подземные воды

Подземные воды являются частью водных ресурсов планеты. С точки зрения геологии такие воды рассматривают как подземные ископаемые. Подземные воды разделяют на три вида: грунтовые, почвенные и межпластовые.

Между частицами почвы под землей находятся почвенные воды. Такие воды могут быть гравитационными (такими, которые могут перемещаться из-за влияния силы тяжести), либо связанными (теми, что удерживаются молекулярной силой).

Межпластовые воды расположены ниже других подземных вод. Они находятся между двумя слоями. От грунтовых вод межпластовые отличаются тем, что они имеют более постоянный уровень и меньше подвержены различным временным изменениям.

Эту разновидность вод различают по условиям, а которых они движутся в водоносных слоях. Они движутся в:

  • Слои гальки, песка, гравия
  • В трещинах сцементированных (скальных) пород

По глубине залегания подземные воды разделяются на три категории:

  • Карстовые (в гипсах, доломитах, известняке)
  • Жильные (в граните, песчаниках)
  • Поровые (в обломочных породах, песках)

Для обнаружения подземных вод проводятся мероприятия по геологической разведке. Обнаружить воду под землей можно следующими способами:

  • исследование температур
  • бурение опорных скважин
  • взрывные работы, цель которых – определить скорость распространения и отражения звука
  • проведением опытных откачек
  • геоморфологическая оценка
  • радоновый метод

Грунтовые воды

Под поверхностью земли существует так называемый водоносный горизонт, расположен он на первом слое. Грунтовые – это гравитационные воды, которые находятся именно в этом слое. Грунтовая вода может находиться как в порах пород, так и в рыхлых породах.

Также они могут находиться в трещинах хорошо сцементированных пород. Грунтовые воды залегают не глубоко, в связи с чем их уровень подвержен значительным сезонным колебаниям. Из-за своего расположения данный вид воды более других подвержен загрязнению.

На появление и режим грунтовых вод главное влияние имеют метеорологические условия. К ним относятся:

  • испарения;
  • атмосферное давление;
  • температура;
  • атмосферные осадки.

Также на режим таких вод имеет влияние хозяйственная деятельность (добыча полезных ископаемых, откачка воды, строительство гидравлических сооружений) и гидравлические условия.

Эта категория вод считается относительно легкодоступной, что дает возможность активно использовать их для водоснабжения населенных пунктов, промышленности. Чтобы добывать грунтовые воды и использовать их в хозяйственной деятельности, бурят скважины и роют колодцы.

Качество грунтовых вод может быть разным. К основным их характеристикам относятся:

Интенсивность инфильтрации и подземного стока зависит от влажности климата. Чем выше влажность, тем активнее происходят эти процессы. Надо отметить, что грунтовые воды могут быть достаточно агрессивными.

Воды с высокой кислотностью оказывают разрушающее влияние на бетон, другие стройматериалы. Поэтому перед строительством различных сооружений обязательно проводится исследование грунтовой воды на агрессивность.

Источник: http://terasfera.ru/krugovorot-vody-v-prirode/poverhnostnye-gruntovye-i-podzemnye-vody

Подземные воды

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ (а. underground waters; н. Grundwasser; ф. eaux souterraines, eaux de sous-sol; и. aguas subterraneas) — воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. Подземные воды являются частью водных ресурсов.

Читайте также:  Соня мармеладова: характеристика и образ героини в романе ф.м. достоевского "преступление и наказание"

В областях существования подземных вод температура колеблется от -93 до 1200°С, давление — от нескольких до 3000 МПа.

В зависимости от характера пустот водовмещающих пород подземные воды делятся на: поровые — в песках, галечниках и других обломочных породах; трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках); карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

Подземные воды, перемещающиеся под влиянием силы тяжести, называются гравитационными или свободными водами, в отличие от связанных вод (гигроскопические, плёночные, капиллярные и кристаллизационные воды).

Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты, или пласты, составляющие водоносные комплексы, горные породы которых обладают различной степенью влагоемкости, водопроницаемости и водоотдачи.

Первый от поверхности Земли постоянно существующий безнапорный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Непосредственно над их поверхностью (зеркалом грунтовых вод) распространены капиллярные воды, которые могут быть подвешенными, т.е. несообщающимися с зеркалом грунтовых вод.

Всё пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод называется зоной аэрации, в которой происходит просачивание вод с поверхности.

В зоне аэрации на отдельных разобщённых прослоях пород, обладающих меньшей фильтрационной способностью, в период питания грунтовых вод могут образовываться временные, или сезонные, скопления подземных вод, называющиеся верховодкой.

Глубина залегания грунтовых вод зависит от географических условий, закономерно изменяющихся от полюсов к экватору.

В Европейской части CCCP средняя глубина зеркала грунтовых вод постепенно увеличивается с севера на юг (в зоне тундр — близ поверхности, в средней полосе — несколько метров, на юге — несколько десятков метров). Нижняя граница грунтовых вод располагается на глубине более 10-12 км.

Водоносные горизонты, залегающие ниже грунтовых вод, отделяются от них пластами водонепроницаемых (водоупорных) или слабопроницаемых пород и называются горизонтами межпластовых вод. Они обычно находятся под гидростатическим давлением (артезианские воды), реже имеют свободную поверхность — безнапорные воды.

Область питания межпластовых вод находится в местах выхода водовмещающих пород на дневную поверхность (или в местах их неглубокого залегания); питание происходит также и путём перетекания воды из других водоносных горизонтов.

Подземные воды — природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов (в наибольших количествах — К, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, S, С, Si, N, О, Н), а также микроорганизмы (окисляющие и восстанавливающие различные вещества). Как правило, подземные воды насыщены газами (CO2, О2, N2, С2H2 и др.). По степени минерализации подземные воды подразделяют (по В. И.

Вернадскому) на пресные (до 1 г/л), солоноватые (от 1 до 10 г/л), солёные (от 10 до 50 г/л) и подземные рассолы (свыше 50 г/л); в более поздних классификациях к подземным рассолам относят воды с минерализацией свыше 36 г/л.

В зависимости от температуры (°С) различают: переохлаждённые подземные воды (ниже 0), холодные (от 0 до 20), тёплые (от 20 до 37), горячие (от 37 до 50), весьма горячие (от 50 до 100) и перегретые (свыше 100).

По происхождению выделяется несколько типов подземных вод. Инфильтрационные воды образуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые.

При выщелачивании гипсовых пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных — хлоридно-натриевые воды. Конденсационные подземные воды образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород.

Седиментационные воды формируются в процессе геологического осадкообразования и обычно представляют собой изменённые захороненные воды морского происхождения (хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-натриевые и др.).

К ним же относятся погребённые рассолы солеродных бассейнов, а также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях. Воды, образующиеся из магмы при ее кристаллизации и при метаморфизме горных пород, называются магматогенными или ювенильными водами.

Один из показателей природной обстановки формирования подземных вод — состав растворённых и свободно выделяющихся газов.

Для верхних водоносных горизонтов с окислительной обстановкой характерно присутствие кислорода, азота, для нижних частей разреза, где преобладает восстановительная среда, типичны газы биохимического происхождения (сероводород, метан).

В очагах интрузий и термометаморфизма распространены воды, насыщенные углекислым газом (углекислые воды Кавказа, Памира, Забайкалья). У кратеров вулканов встречаются кислые сульфатные воды (т.н. фумарольные термы).

Во многих водонапорных системах, которыми являются часто крупные артезианские бассейны, выделяют три зоны, различающиеся степенью интенсивности водообмена с поверхностными водами и составом подземных вод.

Верхние и краевые части бассейнов заняты обычно инфильтрационными пресными водами зоны активного водообмена (по Н. К. Игнатовичу) или активной циркуляции. В центральных глубоких частях бассейнов выделяется зона весьма замедленного водообмена или застойного режима, где распространены высокоминерализованные воды. В промежуточной зоне относительно замедленного или затруднённого водообмена развиты смешанные воды различного состава.

Многие качественные и количественные показатели параметров подземных вод (уровня, напора, расходов, химического и газового составов, температуры и др.) подвергаются кратковременным, многолетним и вековым изменениям, которые определяют режим подземных вод.

Последний отражает процесс формирования подземных вод во времени и на различных территориях под влиянием естественных (климатических, гидрологических, геологических, гидрогеологических) и техногенных факторов.

Наибольшие колебания показателей режима происходят при неглубоком залегании подземных вод.

Закономерности распространения подземных вод зависят от многих геологических и физико-географических особенностей территории. В пределах платформ и краевых прогибов развиты артезианские бассейны и склоны (на территории CCCP, например, Западносибирский артезианский бассейн, Московский артезианский бассейн, Прибалтийский артезианский бассейн).

На платформах в районах поднятий докембрийского кристаллического фундамента (Украинский щит, Анабарский массив и др.) и в горноскладчатых областях развиты подземные воды трещинного типа.

Своеобразные гидрогеологические условия, определяющие характер циркуляции и состав подземных вод, создаются в областях развития многолетнемёрзлых горных пород, где формируются надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды.

Подземные воды являются полезным ископаемым, запасы которого в отличие от других видов полезных ископаемых возобновимы в процессе эксплуатации.

Площади водоносных горизонтов и их комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора подземных вод определённого состава, отвечающего установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называется месторождениями подземных вод.

По характеру использования подземные воды в CCCP подразделяются на 4 вида: питьевые и технические, применяемые для хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения, орошения земель и обводнения пастбищ; лечебные минеральные воды, используемые в бальнеологических целях и в качестве столовых напитков; теплоэнергетические (включая пароводяные смеси) — для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и гражданских объектов, а в отдельных случаях — и для выработки электроэнергии (см. Геотермальные ресурсы); промышленные воды — для извлечения из них ценных компонентов. В ряде случаев подземные воды одновременно являются минеральными и теплоэнергетическими, промышленными и теплоэнергетическими, в связи с чем они рассматриваются как комплексное полезное ископаемое. Месторождения пресных и солоноватых вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения, подразделяются на основные типы: месторождения речных долин, артезианских бассейнов, конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин, ограниченных по площади структур или массивов трещинных и трещинно-карстовых пород, тектонических нарушений, песчаных массивов пустынь и полупустынь, надморенных и межморенных водоледниковых отложений, областей развития многолетнемёрзлых пород.

При оценке возможности использования подземных вод производится подсчёт эксплуатационных запасов подземных вод.

Эти данные используются при разработке схем развития народного хозяйства, составлении годовых, пятилетних и долгосрочных государственных планов экономического и социального развития CCCP, планировании геологоразведочных работ, а по месторождениям — для проектирования водозаборных сооружений и предприятий, добывающих и использующих подземные воды. Различают также прогнозные ресурсы подземных вод, наличие которых предполагается на основе общих гидрогеологических представлений, теоретических предпосылок, результатов геологического и гидрогеологического картирования, геофизических, гидрохимических, гидрологических и воднобалансовых исследований. Они оцениваются в границах артезианских бассейнов, гидрогеологических массивов и районов и отражают их потенциальные эксплуатационные возможности.

Геологоразведочные работы на подземные воды состоят из последовательных стадий: поиски, предварительная, детальная и эксплуатационная разведки, в результате которых с увеличивающейся детальностью определяются эксплуатационные запасы, рассматриваемые и утверждаемые Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых при Совете Министров CCCP или территориальными комиссиями по запасам полезных ископаемых подземных вод, обводняющие месторождения твёрдых полезных ископаемых, изучаются в степени, достаточной для обоснования мероприятий по осушению и определения возможности использования их в народном хозяйстве для питьевого и технического водоснабжения, извлечения из них ценных компонентов или для бальнеологических целей. Изучение этой части подземных вод осуществляется в соответствии с инструкциями по применению классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод. Дополнительно учитываются решения, определяемые горно-геологическими и горнотехническими условиями разработки месторождений полезных ископаемых: изменение во времени и подвижность в пространстве водоприёмных систем, создание в зоне их влияния хвостохранилищ и водохранилищ, необходимость отвода поверхностных водотоков и бетонирование их русел и др. Для оценки запасов дренажных вод изучают их качество с учётом целевого использования и возможности сохранения стабильности на расчётный период их использования.

На территории CCCP подземные воды эксплуатируются несколькими сотнями тысяч специально оборудованных буровых скважин. При использовании подземных вод постоянно ведётся контроль за качеством воды, осуществляемый санитарно-эпидемиологическими станциями.

При этом согласно ГОСТу 2874-82 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

В связи с интенсивным использованием подземных вод (свыше 70% населения CCCP использует подземные воды, 1985) и их охраной от загрязнения важнейшее значение приобретает оценка фильтрации через слабопроницаемые отложения.

Проницаемость глин возрастает с ростом минерализации подземных вод (наибольшая проницаемость в интервале минерализации 5-20 г/л) и увеличением температуры (наиболее интенсивно при температуре от 40-60°С и до 80-90°С). Существенна проницаемость глин и при невысоких температурах пресных подземных вод.

Например, исследованиями установлено, что в районе крупных действующих водозаборов Брянска (центральная часть Московского артезианского бассейна) существенную роль в формировании эксплуатационных запасов подземных вод каменноугольных и девонских водоносных горизонтов играет перетекание через неоком-юрскую глинистую толщу (до 56% от суммарного водоотбора).

Подземные воды широко используются при гидромеханизированном способе ведения горных работ, при добыче полезных ископаемых методами подземного выщелачивания, добыче нефти, торфа, управлении горным давлением, при дегазации угольных пластов, пылеподавлении в горных выработках и др. Водонасыщенная толща полезных ископаемых характеризуется более низкими прочностными свойствами, легче поддаётся разрушению без существенного пылеобразования и газовыделения, что облегчает разработку.

Однако часто подземные воды осложняют ведение горных работ, вызывая иногда катастрофические последствия с человеческими жертвами и остановкой горнодобывающих предприятий.

Например, при открытом способе разработки увеличение выходных градиентов подземных вод на бортах, сложенных обводнёнными песками, сопровождается развитием суффозионных явлений; на участках песчано-глинистых и полускальных пород — оползневых явлений, обвалов, обрушений, а в местах залегания глинистых пород — пучения.

При подземном способе разработки подземные воды проявляются в виде внезапных прорывов воды и плывунов (до нескольких тысяч м3/ч), сопровождающихся затоплением (или заилением) выработок отдельных участков, горизонтов, а в ряде случаев затоплением шахты (особенно в районах карста).

Давление подземных вод на вмещающие породы подземных выработок способствует прогибанию и обрушению кровли и пучению почвы, осложняя управление горным давлением. Кроме того, подземные воды увеличивают влажность добываемого полезного ископаемого.

Нарушение естественного режима подземных вод при водозаборе для целей водоснабжения или водопонижения для осушения месторождений полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации ряда промышленных и гражданских сооружений (особенно гидротехнических) может вызывать катастрофические явления.

Например, интенсивное извлечение подземных вод из песчано-глинистых пород для водоснабжения повлекло за собой уплотнение водовмещающих пород и сильное оседание земной поверхности (районы городов Мехико, Токио, Лондона, Венеции и др.

); глубокое водопонижение на обводнённых месторождениях также сопровождается уплотнением водоносных пород, оседанием земной поверхности и деформацией крепи стволов.

Ведение горных работ в свою очередь вызывает изменение режима подземных вод на участках оседания земной поверхности при подземной разработке полезных ископаемых с обрушением кровли, что ведёт к заболачиванию территории и нарушению равновесия экосистемы. Размещение террикоников в местах выхода подземных вод способствует подъёму уровня грунтовых вод, снижению несущих свойств пород и развитию оползней, в т.ч. с катастрофическими последствиями.

В системе Министерства геологии CCCP режим подземных вод изучается более чем по 40 000 пунктов опорной наблюдательной сети. Кроме того, наблюдательная сеть имеется в других ведомствах (Министерстве мелиорации и водного хозяйства CCCP, Госкомгидромете CCCP и др.).

В опорной наблюдательной сети изучается естественный режим и его нарушения в результате различных инженерных мероприятий, связанных с извлечением воды из водоносного горизонта (осушением месторождений, водозабором, осушительной или оросительной мелиорацией, гидротехническим строительством и др.).

В CCCP разработаны теоретические основы и методы прогноза режима подземных вод, организован выпуск регулярных краткосрочных и долгосрочных гидрогеологических прогнозов.

Например, ежегодно выпускаются прогнозы режима подземных вод зоны интенсивного водообмена (предвесеннее минимальное, максимальное и осеннее положение уровня воды).

Прогнозы выпускаются в виде карт, на которых показываются изменения уровня подземных вод.

Исследованием подземных вод занимается гидрогеология.

Источник: http://www.mining-enc.ru/p/podzemnye-vody/

Ссылка на основную публикацию