Особенности подземных вод: Глубина залегания грунтовых вод: методы определения

Содержание

Глубина залегания грунтовых вод: методы определения

В большинстве домов обустроено централизованное водоснабжение. Но в силу отдаленности от населенного пункта или по другим причинам в некоторых загородных коттеджах, на дачах его нет. Хозяевам приходится бурить скважину или обустраивать колодец.

Для определения горизонта залегания источника приходится прибегать к помощи профессионала. Его услуги обойдутся недешево. Глубина залегания грунтовых вод может быть установлена самостоятельно. При этом получится существенно сэкономить средства семейного бюджета на обустройство системы водоснабжения. Для этого применяется несколько несложных подходов. Перед началом работы необходимо рассмотреть всю процедуру подробно.

Вид подземных вод

Глубина залегания уровня грунтовых вод разная. От этого показателя зависит тип источника. Его учитывают при проведении системы водоснабжения. Самый близкий к поверхности слой называется верховодкой. Он расположен на глубине 2-3 м. Такой источник применим только в технических целях.

Далее следуют грунтовые воды со свободной поверхностью. Также есть межпластовые безнапорные и напорные артезианские источники. Самой чистой, пригодной для питья считается последняя разновидность. Химический состав и качество — самые высокие среди всех источников. Слой воды может проходить в песчаных, глинистых почвах или в гравии.

Особенности грунтовых вод

Перед тем как определить глубину залегания грунтовых вод, необходимо узнать об их особенностях. В первую очередь на их расположение влияет тип местности. В степи, где поверхность ровная, пласты пролегают равномерно. В любой точке их глубина одинакова.

Но при наличии ухабов, горок вода также расположена изгибисто. Эксперты рекомендуют при создании скважины учитывать такие особенности рельефа. Если нужна вода в технических целях, можно использовать первый слой. Он ближе других подходит к поверхности.

В питьевых целях необходимо применять воду хотя бы из второго слоя. Если местность холмистая, бурить скважину лучше на возвышенности. В этом случае слой почвы лучше отфильтрует такую воду.

В болотистой местности грунтовые воды могут подходить к поверхности на глубине всего 1 м. Разрабатывая скважину, к этому нужно быть готовым.

Грунтовые воды Московской области

Перед бурением скважины владельцы собственного дома должны навести справки об особенностях слоев подземных источников. Например, глубина залегания грунтовых вод в Московской области характеризуется неоднородностью.

Здесь выделяется 5 основных слоев. Все они неодинаково расположены и обладают разной мощностью. Первые три слоя характеризуются низким напором. Их применяют в технических целях. Водоразгрузка происходит в небольших ручьях и реках. Эти грунтовые воды пополняются в весенний период, когда снега начинают таять.

В доломитовых и известняковых породах залегают два нижних слоя. Глубина их залегания составляет около 100 м. Именно эти источники пригодны в питьевых целях. В Московской области центральное водоснабжение проложено именно из этих источников.

Подготовка к замеру

Условия увлажнения и глубина залегания грунтовых вод довольно тесно связаны. Собираясь производить измерения, необходимо правильно выбирать время. При этом не должно быть ни засухи, ни затяжных дождей. Все погодные условия влияют на результат замеров.

Чтобы определить глубину нахождения грунтовых вод, необходимо воспользоваться одним из несложных способов. Для этого необходимо подготовить все подручные средства и материалы. Из инструментов потребуются обычная штыковая лопата, бур, рулетка. Также необходимо подготовить длинную веревку.

Помимо инструментов нужны определенные химические элементы. Это сера, негашеная известь и медный купорос. Для разных методик потребуются те или иные подручные средства.

Бурение

Определение глубины залегания грунтовых вод возможно при помощи нескольких способов. Самым надежным из них считается бурение. При этом удается точно определить, какая глубина у подземного источника, нет ли на пути к нему значительных препятствий в виде камней.

Для работы подойдет обычный заводской бур. При желании на его лопасти приваривают дополнительные лезвия. Инструмент врезается в мягкий грунт. Его достают вместе с землей на поверхность. Чтобы размягчить грунт, его поливают водой.

При помощи резьбового, втулочного соединения бур скрепляют с трубами, чтобы углубиться на нужный уровень. Далее при помощи веревки делают замеры. Скважина должна быть на 0,5-1 м глубже, чем поверхность воды. К веревке крепят бумагу и проверяют, на каком уровне она намокнет.

Применение химикатов

Если бурить скважину не хочется, есть более простой способ того, как узнать глубину залегания грунтовых вод. Для этого лопатой в предполагаемом месте роют ямку. Она может быть около 0,5 м глубиной. В нее требуется установить глиняный горшок.

В сосуде в равных пропорциях смешивают негашеную известь, серу и медный купорос. Далее яму закапывают и оставляют на сутки. После этого горшок достают на поверхность и взвешивают. Чем тяжелее он стал, тем ближе грунтовые воды подходят к поверхности. Этот метод является недостаточно точным, но его применяют с самых давних времен. Только сейчас его усовершенствовали.

Барометр

Еще одним надежным способом определить то, какова глубина залегания грунтовых вод в данной местности, является применение барометра. Однако следует учесть, что для его применения требуется присутствие в округе водоема.

Если таковой имеется, можно приступать к замеру. Каждое деление барометра соответствует 1 м глубины. Сначала с прибором необходимо подойти к водоему. Здесь показания барометра записывают.

Далее отходят от водоема до предполагаемого места бурения скважины. Показания прибора помечают. Разница между первым и вторым замером приблизительно равна глубине подземного источника.

Этот метод также не очень точный. Погрешность искажает реальную картину. Но общий принцип понять можно.

Народный способ

Глубина залегания грунтовых вод может быть определена народными методами. В первую очередь необходимо обратить внимание на растительность. Где источник близко подходит к поверхности, она зеленее, ярче. В таких местах любят расти камыш, плющ, незабудка и прочие влаголюбивые представители флоры.

Народный подход предполагает следующее. Необходимо в мыльном растворе вымыть и хорошо высушить шерсть. На предполагаемом месте для опыта убирают растительность.

На земле раскладывают шерсть. На нее укладывают сырое яйцо и всё накрывают сковородкой. Утром оценивают результат опыта. Если яйцо и подстилка из шерсти покрылись каплями росы, значит, вода близко подходит к поверхности. Но проводить такую процедуру нужно в сухую погоду.

Рассмотрев то, как определяется глубина залегания грунтовых вод, можно самостоятельно произвести замеры. В зависимости от выбранного способа можно получить более точный или приблизительный результат. Всю работу можно произвести самостоятельно. При этом получится значительно сэкономить средства семейного бюджета.

Типы подземных вод и их геологическая деятельность — Студопедия

Подземные воды – воды, находящиеся в толще земной коры. Находятся они в различном физическом состоянии – жидком, твёрдом (лёд, а также вода, связанная в кристаллической решётке различных минералов) и газообразном (водяной пар). Основную работу производит вода в жидком состоянии. Но вода внутри земной коры способна переходить из одного состояния в другое. Поэтому при изучении гидрологического режима подземных вод нужно учитывать все возможные состояния её нахождения. Изучение подземных вод и их деятельности является предметом особой дисциплины, находящейся на стыке геологических и географических наук –гидрогеологии.

Подземные воды участвуют в общем круговороте воды, но с различной интенсивностью. Выделяют зоны:

— свободного водообмена (верхнюю) – большей частью пресные;

— замедленного водообмена (среднюю) – минерализованные;

— весьма замедленного водообмена (нижнюю) – преимущественно рассолы.

Виды подземных вод:

1. Свободная вода заполняет трещины и пустоты в грунтах и горных породах. Свободные воды образуют скопления и подземные потоки, передают гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.


2. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры и промежутки. Удерживается силами поверхностного натяжения и может подниматься выше уровня свободной воды на 2 м и более. Это имеет большое значение в природных процессах. В частности, именно этот эффект приводит к засолению почв.

3. Плёночная вода обволакивает минеральные частицы плёнкой толщиной в доли микрона. Удерживается силами поверхностного натяжения и может перетекать туда, где плёнка тоньше.

4. Гигроскопическая вода

облекает минеральные частицы плёнкой, толщиной в одну молекулу. Становится подвижной только при переходе в газообразную форму. Не замерзает при существующих на Земле температурах.

5. Лёд – замёрзшая вода. Может содержаться в форме мелких кристаллических частиц (в мёрзлых грунтах) и формировать скопления.

6. Газообразная вода, или водяной пар содержится в составе подземных атмосфер.

7. Кристаллизационная вода входит в состав минералов в виде молекул (гипс, опал). Удаляется и переходит в другие состояния при реакциях дегидратации.

8. Конституционная вода – в составе кристаллической решётки минералов в диссоциированном виде. Высвобождается лишь при полном разрушении минералов при метаморфических процессах.


Верховодка — временное скопление гравитационныхподземных вод в зоне аэрации в породах (почвах), подстилаемых линзами или выклинивающимися пропластками водонепроницаемых (или слабо проницаемых) пород. Верховодка образуется в результате проникновения атмосферных или поверхностных вод (талых снеговых или паводковых), а также из искусственных водоёмов; исчезает вследствие внутрипочвенного испарения, просачивания через слабо проницаемые грунты или проникновения до постоянно существующего уровня грунтовых вод.

Верховодка характеризуется сезонной изменчивостью, ограниченной площадью распространения, резкими колебаниями уровня, запасов и химического состава вод. Верховодка, как правило, непригодна для водоснабжения. При ведении открытых горных работ в области развития верховодки необходимо обеспечение устойчивости откосов въездных, разрезных траншей и рабочих бортов, которое достигается применением пригрузок, сооружением горизонтальных дренажных скважин, использованием водоотлива и водоотвода.

Грунтовые воды гравитационные подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта. Образуются главным образом за счёт инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков и вод рек, озёр, водохранилищ, оросительных каналов и шахтных водоотводных канав. Поверхность грунтовых вод — свободная, ненапорная; при вскрытии грунтовых вод скважинами или колодцами их уровень устанавливается на той глубине, где они были встречены. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают.

В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков поверхность грунтовых вод испытывает сезонные колебания (в сухое время года она понижается, во влажное — повышается), изменяются также дебит, химический состав и температура грунтовых вод. Вблизи рек и водоёмов изменения уровня, расхода и химического состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом последних. Величина стока грунтовых вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путём инфильтрации.

Грунтовые воды имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, населенных пунктов и др. При эксплуатации грунтовых вод ставятся задачи рационального использования и охраны вод от истощения и загрязнения, которые наблюдаются в районах деятельности промышленных предприятий. Изменение химического состава грунтовых вод особенно заметно вблизи химических заводов, теплоэлектростанций, обогатительных фабрик, отвалов горных пород, оросительных каналов, шахтных водоотводных канав. В горнопромышленных районах отмечается также нарушение естественного гидрогеологического режима и истощение ресурсов грунтовых вод (полное — при открытом способе разработки и частичное — при подземном).

Степень влияния подземных горных работ на режим и ресурсы грунтовых вод зависит от соотношения глубины разработки и высоты развития водопроводящих трещин зоны над добычными выработками при выемке полезных ископаемых с обрушением пород кровли. Сохранение режимов грунтовых вод может быть достигнуто закладкой (полной или частичной) выработанного пространства (при этом высота развития зоны водопроводящих трещин не должна превышать подошвы водоупорного слоя грунтовых вод), а также при помощи тампонирования зон деформации пород, изменения технологии производства горных работ (например, применение бесцеликовой выемки полезных ископаемых), управления горным давлением и др.

Артезианские воды — напорные пластовые воды, залегающие между водоупорными слоями. Образуют крупные водонапорные системы — артезианские бассейны.

Артезианские воды, вскрытые буровыми скважинами, поднимаются выше кровли водоносного пласта, а при избыточном гидростатическом давлении изливаются на поверхность Земли или фонтанируют.

Формирование напора артезианской воды связано с гидравлической изолированностью водоносных горизонтов, с разностью высот областей питания и распространения вод, находящихся на пониженных участках; некоторую роль играет также выжимание воды из уплотняющихся осадков (глин) в менее уплотнённые (песчаники, известняки). Условия залегания артезианских вод разнообразны — главным образом они приурочены к мульдообразным структурам; встречаются также при флексурообразном асимметричном моноклинальном залегании слоев.

Артезианские воды в районах активного водообмена — пресные или солоноватые, в условиях застойного режима — солёные или рассолы и являются, по-видимому, захороненными водами древних морских бассейнов, находившихся в различных геологических эпохах на этой территории. При разработке месторождений артезианских вод (если они не являются самостоятельным объектом эксплуатации) проявляются в виде прорывов, затрудняют проходку горных выработок и требуют применения специальных мер по защите выработок от воды.

Трещинные и карстовые воды —подземные воды, залегающие и циркулирующие в трещиноватых и закарстованных горных породах. Для трещинно-карстовых вод характерны турбулентное движение и относительно большие ресурсы вод. При проходке выработок и добыче полезных ископаемых без применения водозащиты трещинно-карстовые воды проявляются в виде повышенных водопритоков и мощных внезапных прорывов (часто вызывающих затопление выработок). Горные работы в области трещинно-карстовых вод вызывают также развитие депрессионной поверхности подземных вод на большой площади и истощение водных ресурсов. Трещинно-карстовые воды, благодаря повышенной водоотдаче и хорошей дренируемости закарстованных и трещиноватых массивов, содержащих воды, широко используются в народном хозяйстве для питьевого и технического водоснабжения.

Гидроизогипсы, коэффициент фильтрации

ГИДРОИЗОГИПСЫ — линии, соединяющие на карте (плане) точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками высот поверхности безнапорных подземных вод.

Коэффициент фильтрации k является важнейшей гидрогеологической характеристикой породы, вмещающей водоносный горизонт. В силу этого при любом гидрогеологическом обследовании площадки коэффициент фильтрации водоносных пород должен быть определен тем или другим методом.

Коэффициент фильтрации определяют как среднее арифметическое значение по результатам лабораторных и полевых исследований, полученных в одинаковых условиях.

Коэффициент фильтрации зависит от свойств породы и жидкости, поэтому его обычно используют для гидротехнических расчетов в тех случаях, когда жидкость одна и та же — вода.

Глава 7. Геологическая деятельность подземных вод

Все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород ниже поверхности Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней части земной коры под действием гравитационных сил, а другая часть находится в очень тонких порах, удерживаясь силами поверхностного натяжения. Подземные воды не могут существовать без обмена с поверхностной водой и активно участвуют в круговороте воды в природе. Все, что связано с подземной водной оболочкой, включая теоретические и особенно прикладные аспекты, изучает наука гидрогеология. В наше время пресная вода стала важнейшим полезным ископаемым.

Структура и свойства воды определяются строением ее молекулы — Н2О в виде тетраэдра, в центре которого находится атом кислорода. На концах одного из ребер тетраэдра расположены два положительных заряда ядер атомов водорода, что составляет гидроль, или элементарную дополнительную структурную единицу воды. Гидроли могут объединяться. Так, для льда устойчивой структурой будет тетраэдр, состоящий из гидролей. Гексагональная решетка льда, состоящая из связанных между собой тетраэдров, очень рыхлая, поэтому увеличение температуры приводит к нарушению и так непрочных связей решетки и некоторые гидроли как бы падают внутрь решетки, которая разрушается на отдельные массивы и наконец превращается в пресную воду, обладающую наибольшей плотностью при Т = +4 °С.

7.1. Виды воды в горных породах

Вода в горных породах бывает нескольких видов.

1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов, например в гипсе — CaSO4 ⋅ 2h3O (~21 % воды по массе), мирабилите Na2SO4 ⋅ 10h3O (~56 % воды по массе). Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается из кристаллической решетки. Так, гипс потеряет одну молекулу воды при +107 °С, а вторую — при +170 °С, после чего он превращается в ангидрит — CaSO4.

2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и прожилок льда. Лед образуется и при сезонном промерзании воды, содержащейся в горных породах.

3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах горной породы.

4. Прочносвязанная вода располагается в виде молекулярной прерывистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного сцепления и не может стечь с поверхности частицы (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Типы воды:
1 — прочносвязанная, 2 — рыхлосвязанная, 3 — гравитационная

5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев молекул воды на частице породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от более толстой пленки к менее толстой.

6. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способностью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя.

7. Капиллярная вода, как следует из названия, находится в тончайших капиллярных трубочках или порах, в которых удерживается силами поверхностного натяжения с образованием менисков. Капиллярная вода обычно располагается выше уровня грунтовых вод, и при этом она может подниматься вверх от этого уровня на 1,5–3 м. Капиллярная кайма, будучи связана с уровнем грунтовых вод, колеблется вместе с ним.

Выше уровня грунтовых вод может располагаться еще одна неширокая кайма капиллярно-подвешенной воды, удерживаемой в тонких порах почвы и подпочвенных горизонтов суглинков и глин (рис. 7.2).

Подземные воды распределяются в верхней части земной коры вполне закономерно. Самая верхняя часть земной коры, вблизи поверхности, называется зоной аэрации, т. к. она связана с атмосферой и почвенным покровом. Ниже нее залегает зона полного насыщения, где вода распространена преимущественно в жидком виде, тогда как в зоне аэрации она может быть и парообразной. Если температуры отрицательны, то вода в этих двух зонах может присутствовать и в виде льда.

Рис. 7.2. Распределение воды выше зоны грунтовых вод. 1 — зона аэрации,
2 — зона полного насыщения (водоносный горизонт), 3 — капиллярно-подтянутая вода,
4 — капиллярно-подвешенная вода

Таким образом, зона аэрации представляет собой как бы переходный буферный слой между атмосферой и гидросферой. В зоне полного насыщения все поры заполнены капельно-жидкой водой, и тогда образуется водоносный горизонт.

Однако горные породы в различной степени проницаемы для воды, что зависит от ряда факторов. Следует подчеркнуть, что пористость и проницаемость не одно и то же.

Горные породы подразделяются на водопроницаемые, слабопроницаемые и водоупорные.

Водопроницаемые — песок, гравий, галечники, конгломераты, трещиноватые песчаники, доломиты, закарстованные известняки и др., и это несмотря на то, что галечники, прекрасно проницаемые для воды, имеют пористость всего 20 %. Пористость

n = Vn / V ⋅ 100,

где Vn — объем пор в образце, а V — объем всего образца.

Пески обладают пористостью 30–35 %.

К слабопроницаемым породам относятся супеси, легкие суглинки, лессы.

Водоупорными считаются всевозможные глины, тяжелые суглинки, плотные сцементированные породы.

Глины имеют пористость 50–60 %. Все дело в том, что поры в глинах очень тонкие (субкапиллярные) и вода через них не может проникнуть, т. к. задерживается силами поверхностного напряжения. Водопроницаемость зависит не от количества пор, а от размера и формы слагающих породу зерен и от плотности их сложения.

Способность горных пород накапливать и удерживать в себе воду называется влагоемкостью. Под полной влагоемкостью понимают такое состояние породы, в котором все виды пор заполнены водой. Максимальная молекулярная влагоемкость — это то количество воды, которое остается в горной породе после того, как стечет вся капельно-жидкая гравитационная вода. Оставшаяся вода удерживается в порах силами молекулярного сцепления и поверхностного натяжения (рис. 7.4). Разница между полной влагоемкостью и максимальной молекулярной влагоемкостью называется водоотдачей, а удельная водоотдача — это количество воды, получаемое из 1 м3 горной породы.

Рис. 7.4. Влагоемкость и водоотдача. 1 — полная влагоемкость, все поры заполнены водой;
2 — водоотдача, гравитационная вода стекла; 3 — максимальная молекулярная влагоемкость:
вода удерживается силами молекулярного сцепления.
Разница между объемами воды в 1 и 3 называется водоотдачей

Классифицировать подземные воды можно по разным признакам — по условиям залегания, по происхождению, по химическому составу.

Типы подземных вод по условиям залегания. Выделяются воды безнапорные, подразделяющиеся на верховодку, грунтовые и межпластовые, а также напорные, или артезианские.

Верховодка — это временное скопление воды в близповерхностном слое в пределах зоны аэрации, в водоносных отложениях на линзовидном, выклинивающемся водоупоре (рис. 7.3). Как правило, верховодка появляется весной, когда тают снега, или в дождливое время, но потом она может исчезнуть. Поэтому колодцы, выкопанные до верховодки, летом пересыхают. Временными водоупорами могут быть любые выклинивающиеся линзовидные пласты глин и тяжелых суглинков, располагающиеся в толще водоносных аллювиальных или флювиогляциальных отложений.

Грунтовые воды представляют собой верхний постоянный водоносный горизонт, располагающийся на первом же протяженном водоупорном слое. Питаются грунтовые воды из области водосбора в пределах водоносного горизонта. Грунтовые воды могут быть связаны с любыми породами: как рыхлыми, так и твердыми, но трещиноватыми.

Поверхность грунтовых вод называется зеркалом, а мощность водосодержащего слоя оценивается вертикалью от зеркала до кровли водоупорного горизонта, и она не остается постоянной, а меняется из-за неровностей рельефа, положения уровня разгрузки, количества атмосферных осадков, изгиба кровли водоупорного слоя. Выше зеркала грунтовых вод образуется кайма капиллярно-подтянутой воды (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема залегания грунтовых вод:
1 — верховодка (водоносный временный горизонт), 2 — локальный водоупор,
3 — водоносный горизонт, 4 — водоупорный горизонт,
5 — зеркало грунтовых вод, 6 — река, 7 — аллювий, 8 — родник

7.2. Движение и режим грунтовых вод

Зеркало грунтовых вод ведет себя в зависимости от рельефа, повышаясь на водоразделах и понижаясь к рекам, оврагам и другим местам дренирования. Естественно, вода в водоносном слое под действием силы тяжести находится в непрерывном движении и стремится достичь наиболее низкого места в рельефе, например уреза воды в реке, тальвега дна оврага. Именно там, в области разгрузки подземных вод, образуются родники. Вода в водоносном слое перемещается в зависимости от пористости пород, характера соприкосновения частиц, формы и размеров пор, уклона водоносного слоя. Обычно в песках скорость движения воды при небольших уклонах составляет от 0,5 до 2–3 м/сутки. Но если уклон большой и поры велики, то скорость может достигать нескольких десятков метров в сутки (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Движение грунтовых вод в зависимости от уровня вод и давления.
1. Точки А и Б имеют одинаковое давление, но А выше Б и вода движется от А к Б (толстая стрелка).
2. Точка В имеет более высокое давление, чем точка Г, и вода движется от В к Г.
3. Точка Д имеет большее давление, чем точка Е, вода движется от Д к Е. e — уровень грунтовых вод

В зависимости от количества атмосферных осадков объем грунтовых вод может изменяться, и летом дебит источников падает, а в сильные засухи родники даже пересыхают (рис. 7.7). Зеркало грунтовых вод особенно сильно может понижаться в связи с забором воды для промышленных нужд. Вокруг скважин, откачивающих воду, уровень грунтовых вод постепенно понижается, и образуется депрессионная воронка (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Образование депрессионной воронки в уровне грунтовых вод при усиленном
отборе воды из скважины. 1 — водоносный горизонт; 2 — уровень воды
в скважине; 3 — депрессионная воронка; 4 — новый уровень грунтовых вод;
5 — прежний уровень грунтовых вод (до отбора)

Рис. 7.7. Положение уровня грунтовых вод в дождливый (1) и засушливый (2) сезоны.
В сухой сезон понижается уровень реки (межень) и некоторые колодцы пересыхают

Межпластовые безнапорные подземные воды приурочены к водоносным слоям, располагающимся между двумя водоупорными слоями. Иногда таких водоносных пластов может быть несколько. Если водоносный горизонт обладает большой мощностью и выше его зеркала находится озеро, пруд или река, то направление течения воды в водоносном горизонте будет проходить по изогнутым линиям, стремящимся к реке.

Напорные, или артезианские, межпластовые воды образуются в том случае, если водоносный горизонт, зажатый между двумя водоупорными, приурочен или к пологой синклинали, или к мульде, или к моноклинали, или еще к каким-нибудь структурам, в которых возможно образование напорного градиента.

Напорный, или гидравлический, градиент:

I = h / l,

где h — превышение одной точки зеркала грунтовых вод над другой, а l — расстояние между ними (рис. 7.8). Напорные воды обладают способностью самоизливаться и фонтанировать, т. к. находятся под гидростатическим давлением. Впервые такие фонтаны воды были получены во Франции в провинции Артезия, поэтому они и стали называться артезианскими. Каждый артезианский бассейн включает в себя области питания, напора и разгрузки. Первая область представляет собой выход на поверхность водоносного слоя, на которую выпадают все атмосферные осадки, питающие этот водоносный горизонт. Область напора заключена между двумя водоупорами — водоупорной кровлей и водоупорным ложем, а место, где водоносный слой появляется на поверхности или вскрывается скважинами, но ниже области питания, называется областью разгрузки. Нередко в артезианских бассейнах развито сразу несколько водоносных напорных горизонтов, что особенно характерно для артезианских бассейнов в межгорных впадинах, где глубины водоносных горизонтов могут превышать 1500 м.

Рис. 7.8. Артезианские напорные воды: 1 — водоносный горизонт,
2 — водоупорный горизонт, 3 — фонтанирующая скважина, 4 — осадки, h/l — напорный градиент

В платформенных областях, где артезианские бассейны большие, верхние водоносные горизонты до глубин в 200-500 м содержат преимущественно пресные воды, а ниже воды обладают уже высокой минерализацией. В центре европейской части России находится Московский артезианский бассейн, располагающийся в пологой чашеобразной впадине — Московской синеклизе. Водоносные горизонты связаны с
трещиноватыми каменноугольными и девонскими известняками, а водоупорами служат прослои глин. Области питания располагаются на крыльях синеклизы. В девонских карбонатных отложениях на глубинах от 400 до 600 м развиты минеральные воды с минерализацией 2,4 4,5 г/л. Это всем известная московская минеральная вода. В Московском артезианском бассейне сосредоточены большие запасы пресных и промышленных вод. В отношении всей территории России составлены карты распространения артезианских бассейнов и подсчитаны запасы в них воды, как пресной, так и промышленной и термальной.

Типы источников. Всем хорошо известны выходы подземных вод на поверхность в виде родников и ключей с холодной вкусной водой. Родники появляются там, где происходит разгрузка водоносных горизонтов (рис. 7.9).

Рис. 7.9. Различные типы источников: 1 — воды трещинного типа, 2 — нисходящий,
3 — восходящий, 4 — карстовый. Точки: редкие — пески; частые — водоносный горизонт.
Черным цветом показаны источники

Нисходящие источники чаще всего располагаются недалеко от уреза воды в долине реки, в нижней части склонов оврагов, там, где к поверхности подходят водоупорные горизонты. Источники этого типа связаны как с верховодкой, так и с грунтовыми, а также межпластовыми водами. Все они характеризуются изменяющимся дебитом вплоть до высыхания в жаркое лето. В источниках нисходящего типа вода изливается спокойно ввиду небольшого угла наклона слоев. Нередко можно наблюдать вдоль берега реки сплошную линию сочащихся подземных вод. Нисходящие источники обычно водообильны, поэтому местами они дают начало ручьям и небольшим речкам, как происходит с карстовыми источниками, вытекающими из пещер или из полостей, образовавшихся в карбонатных породах.

Восходящие источники — это выходы на поверхность в местах разгрузки напорных вод, тогда как сам водоносный горизонт расположен намного ниже. Вода может подниматься вверх по трещинам или тектоническому разлому, особенно когда он пересекает водоупорные слои.

Вокруг минеральных источников, особенно углекислых вод, на поверхности образуется скопление так называемого известкового туфа, или травертина, иногда достигающего нескольких метров мощности. Такие травертины белого, желтоватого или розового цветов известны на г. Машук в Пятигорске, в районе Кавказских Минеральных Вод. Туф образуется из гидрокарбонатно-кальциевых вод, когда гидрокарбонат Ca(HCO3)2 переходит в СаСО3 при уходе в воздух СО2 — углекислого газа. В травертинах часто находят отпечатки листьев растений, кости древних животных, которые постепенно обволакиваются известковым туфом.

7.3. Подземные воды и окружающая среда

Гидрогеологические процессы, происходящие в верхней части земной коры, тесно связаны с хозяйственной деятельностью человека — водоснабжением, эксплуатацией городских агломераций, обоснованием строительства и т. д. Именно в области прикладной геологии очень важно понимать существо природно-технического взаимодействия, усиливающегося техногенного пресса на геологическую среду. Мировые запасы пресной воды составляют 34 980 тыс. км3, и в России, включая поверхностные и подземные воды, 3 млн км3, причем водопотребление быстро растет.

Одними из важных задач прикладной гидрогеологии являются обоснование водозабора для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а сейчас особенно, и оценка качества воды. Кажется невероятным, но в России в настоящее время только 1 % воды отвечает нормам, установленным для питьевой воды. Большая часть воды на земле непригодна для питья. Около 70 % пресной воды уходит на орошение, а на производство 1 кг пшеницы уходит 1 м3 воды. Многие регионы, такие как США, Северный Китай, Северная и Западная Индия, Западная Азия, Северная Африка, выкачивают подземную воду гораздо быстрее, чем восстанавливаются водоносные горизонты.

Какое количество воды можно извлечь из данного водоносного слоя? Как при этом изменится уровень грунтовых вод? Какова будет депрессионная воронка и как быстро она сформируется? Какова должна быть ширина зоны санитарной охраны? На все эти вопросы надо дать ответ.

В связи с отбором воды из водоносных горизонтов разного типа изменяется водный режим ландшафтов, происходит изменение растительности, меняются поверхностный сток и напряженно-деформированное состояние водонасыщенных горных пород. Понижение уровня грунтовых вод приводит к угнетению лесов, к осушению и возгоранию летом торфяников, к уменьшению поверхностного водного стока и обмелению небольших рек, эвтрофикации мелеющих озер, оседанию отдельных участков земной поверхности. Поэтому необходим мониторинг влияния водоотбора на окружающую среду, а также геофильтрационное моделирование потока подземных вод.

Для многих городов характерно подтопление территорий, т. е. повышение уровня грунтовых вод за счет увеличения инфильтрации осадков, утечек промышленных вод, искусственного орошения. Такое подтопление вызывает усиление оползневых явлений, суффозии (вымывания), уменьшение прочностных свойств грунтов. Поэтому необходимо проводить дренаж, чтобы снизить уровень грунтовых вод.

Другая опасность — это техногенное загрязнение подземных вод из атмосферы в виде твердой и жидкой фаз, закачка промышленных стоков, утечки из систем канализации, свалки, нефтепродукты и др. Все это способствует проникновению токсичных веществ сначала в зону аэрации, а потом и в водоносные горизонты (рис. 7.10). Все сказанное выше свидетельствует об уязвимости водоснабжения населения в связи с усиливающимся техногенным загрязнением. Существует еще много очень важных вопросов, касающихся прикладной гидрогеологии. Отсюда следует очевидный вывод о том поистине жизненном значении, которое приобретает наука о подземных водах.

Рис. 7.10. Загрязнение водоносного горизонта за счет просачивания вод из района свалки:
1 — зеркало грунтовых вод, 2 — направление движения грунтовых вод,
3 — свалка, 4 — дождь, 5 — загрязнение воды

Водоснабжение и санитарная техника Журнал

bbk 000000

УДК 628.1.036:543.3

Сериков Л. В., Шиян Л. Н., Тропина Е. А., Хряпов П. А.

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований по определению цветности подземных вод Западно-Сибирского региона, отобранных с глубины 80–200 м, с использованием методики измерения цветности, рекомендованной ГОСТ Р 52769-2007. Трудности определения цветности связаны с особенностями химического состава подземных вод и обусловлены образованием устойчивых коллоидных частиц, состоящих из Fe(OH)3 и растворенных органических веществ гумусового происхождения. Установлено, что цветность подземных вод в основном определяется присутствием коллоидных соединений железа и характеризуется как «кажущаяся» цветность воды.

Ключевые слова:

питьевая вода , подземные воды , цветность , водоподготовка , запах , вкус , коллоидные частицы , гумус

 

Скачать статью в журнальной верстке PDF

Органолептические показатели воды – цветность, запах и вкус – являются определяющими при оценке ее качества. Цветность служит индикатором пригодности воды для использования в питьевых целях, относится к физико-химическим показателям свойств природной и питьевой воды и характеризует количество содержащихся в ней окрашенных растворенных веществ. Измерение цветности природных вод необходимо для правильного выбора технологии водоподготовки. Согласно данным [1; 2], цветность природной воды обусловлена присутствием главным образом гуминовых и фульвокислот, связанных с гумусом почвы. В работах [3; 4] отмечается, что на цветность воды влияет присутствие соединений железа и других металлов в виде естественных примесей.

В международном стандарте ИСО для описания окраски воды используется термин «цвет». Получаемый в присутствии нерастворенного взвешенного вещества, он характеризуется как «кажущийся». Для аналитических целей представляет интерес «истинный цвет пробы». Он характеризуется как цвет, обусловленный растворенными веществами [5].

В России, в соответствии с ГОСТ Р 52769-2007, этот органолептический показатель характеризуется термином «цветность воды» и определяется двумя методами: визуально – для ориентировочной оценки цветности и фотометрически – для количественной оценки, с использованием хромокобальтовой или платинокобальтовой шкалы в качестве калибровки. Визуальный и фотометрический методы можно применять отдельно или в сочетании. Однако даже сочетание этих методов не исключает неточности в определении цветности воды, если цвет пробы будет отличаться от эталонов сравнения. Особую трудность представляют подземные воды. В методиках определения цветности в соответствии с ГОСТ Р 52769-2007 не учитываются особенности подземных вод, что может приводить к ошибкам и получению недостоверных результатов. На примере подземных источников Западно-Сибирского региона рассмотрим некоторые проблемы, возникающие при определении цветности.

Несмотря на обилие в Западной Сибири рек, озер и водохранилищ, для питьевого водоснабжения часто используют подземные воды [6; 7]. Содержание примесей в них разнообразно как по качественному составу, так и по количественному соотношению. Основной примесью, влияющей на качество подземных вод указанного региона, являются соединения железа. Обогащение подземных вод этими соединениями происходит вследствие выщелачивания и растворения железистых минералов и пород, запасы которых обнаружены на территории Западной Сибири [8].

Наличие болот и мелких рек, обогащенных гуминовыми веществами, предполагает присутствие в подземных водах органических веществ, что подтверждается аналитически. Так, значение перманганатной окисляемости подземных вод Западной Сибири составляет от 3 до 14 мг/л. В некоторых подземных водах, которые содержат железо в виде двухвалентного иона, при окислении в процессе водоподготовки образуются устойчивые коллоидные частицы [9; 10]. Их наличие обусловлено содержанием железа в виде Fe(OH)3, связанного с растворенными органическими веществами гумусового происхождения. Присутствие устойчивых коллоидных соединений железа является основной особенностью подземных вод Западно-Сибирского региона, которую необходимо учитывать при определении цветности с использованием методик, рекомендованных ГОСТ Р 52769-2007.

Для исследований были выбраны подземные воды Западно-Сибирского региона, отобранные с глубины 80–200 м. Эксперименты проводили как на месте отбора воды, так и в лабораторных условиях. Температура подземных вод на месте отбора составляла 279–284 К. Катионный и анионный состав этих вод определяли в соответствии с ГОСТ Р 51232-98, концентрации Fe (II) и Fe (III) – колориметрическим методом с о-фенантролином и сульфосалициловой кислотой соответственно. Полный анализ катионного состава примесей был получен с использованием плазменного оптического эмиссионного спектрометра ICP-OES фирмы «Varian» в Центре коллективного пользования Томского политехнического университета.

Органические вещества в воде определяли по значению перманганатной окисляемости, содержанию общего органического углерода и растворенного органического углерода на хроматографе ТОС-V фирмы «Shimadzu».

Распределение частиц по размерам было получено на анализаторе Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments). Размер частиц определялся по динамическому рассеянию света (угол рассеяния 173).

Регистрацию спектров оптического поглощения в диапазоне 200–500 нм проводили на спектрометре SPECORD M-40 фирмы «Carl Zeiss Jena». Значения рН и Eh определяли с помощью портативного анализатора воды Water Test фирмы «HANNA» (HI 98204).

Для фильтрации исследуемых вод использовали бумажные фильтры («синяя лента») с размером пор 3000–5000 нм и мембраны фирмы «Millipore» с размерами пор 200, 400, 450 и 1200 нм.

Цветность воды определяли на фотоколориметре КФК 2. При этом использовали синий светофильтр ( = 400 ± 5  нм с шириной полосы пропускания 45 ± 10 нм) и кюветы с размерами поглощающего слоя 5–10 см. Стандартные растворы готовили смешиванием известных количеств окрашенных солей двухромовокислого калия (К2Сг2О7) и сернокислого кобальта (CoSO4·7H2O).

Железосодержащие подземные воды по способности к образованию фильтруемых осадков при аэрации можно разделить на два типа [11; 12]. Первый тип – воды гидрокарбонатного состава, в которых железо находится в виде гидрокарбоната железа. Второй тип – воды, содержащие соединения железа, связанные с растворенными органическими веществами. В табл. 1 приведен химический состав подземных вод Западно-Сибирского региона первого ивторого типа.

Наиболее характерными показателями воды первого типа являются соотношение концентраций ионов Са2+ и Mg2+ (примерно 4:1) и содержание гидрокарбонатов (280–800 мг/л). Количество органических веществ, определенных по значению перманганатной окисляемости, составляет 0,9–3 мг/л. После аэрации, отстаивания и фильтрования вода такого состава становится бесцветной, прозрачной и по качеству соответствует нормативным требованиям для питьевой воды.

Вода второго типа по сравнению с водой первого типа имеет более низкое значение рН, пониженное содержание солей жесткости и отличается большим значением перманганатной окисляемости, что указывает на присутствие в ней органических примесей. После аэрации, отстаивания и фильтрования вода такого состава остается желтоватого цвета, устойчивого во времени. Цвет воды обусловлен наличием коллоидных частиц, состоящих из Fe(OH)3, связанных с органическими веществами природного происхождения, обладающими защитными свойствами [13] и препятствующими коагуляции Fe(OH)3.

При использовании методики определения цветности подземных вод в соответствии с ГОСТ Р 52769-2007 возникают определенные трудности. Так, отбор проб рекомендуется производить в количестве 200 мл без консервации. Выполнять анализ следует как можно быстрее после отбора. Подземные воды как первого, так и второго типов имеют температуру 275–284 К, содержат железо только в виде Fe (II) и по визуальной оценке бесцветны лишь в первый момент после отбора пробы. При контакте с кислородом воздуха Fe  (II) окисляется, образуя Fe(OH)3.

На рис. 1 представлены кинетические зависимости изменения концентрации Fe (III), образующегося в процессе аэрации подземных вод.

В водах первого типа после окисления Fe (II) цветность воды, обусловленная присутствием взвешенных частиц Fe(OH)3, в соответствии с РД 52.24.497-2005, характеризуется термином «кажущаяся» цветность. Как видно из рис. 1, концентрация Fe (III), а следовательно, и «кажущаяся» цветность воды возрастают со временем, достигая стационарного значения, которое характеризует полное окисление Fe (II). Последующее фильтрование воды на фильтре с размером пор 0,45 мкм, рекомендуемом ГОСТом, приводит к полному удалению Fe(OH)3.

В этом случае вода имеет «истинную» цветность, которая обусловлена только растворенными органическими веществами. Следует отметить, что окисление Fe (II) происходит и в процессе фильтрования исходной пробы. Ионы Fe (II) фильтром не задерживаются, и процесс окисления, продолжающийся после фильтрования, обусловливает ошибку при измерении «истинной» цветности. Определенная после полного окисления Fe (II) и последующего фильтрования «истинная» цветность подземных вод первого типа, как правило, соответствует нормативным значениям. Результаты, полученные на воде первого типа, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что исходная вода прозрачна. В процессе окисления Fe (II) происходит увеличение концентрации Fe (III), которая характеризует «кажущуюся» цветность воды. Определение «истинной» цветности воды первого типа следует проводить после полного окисления Fe (II) с последующим фильтрованием. В этом случае такие показатели, как температура и время проведения анализа после отбора пробы не влияют на точность получаемых результатов.

В воде второго типа аналогичный процесс [полное окисление Fe (II) и последующее фильтрование через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм] не приводит к полному удалению Fe(OH)3. В растворе остается гидроксид железа (III), связанный с органическими веществами в виде коллоидных частиц, придающих воде желтоватую окраску. На рис. 2 показана взаимосвязь «кажущейся» цветности воды второго типа с концентрацией Fe (III), оставшегося в фильтрате после использования фильтра с размером пор 0,45 мкм.

Для определения размера коллоидных частиц использовали воду второго типа с концентрацией Fe (III) 6,26 мг/л.

Для удаления частиц, способных образовывать осадок, исследуемую воду предварительно фильтровали через мембранный фильтр с размером пор 1200 нм. Распределение коллоидных частиц по размерам приведено на рис. 3, из которого видно, что в воде второго типа присутствуют два вида частиц, содержащих Fe(OH)3, связанных с растворенными органическими веществами. Частицы одного вида имеют размеры примерно от 110 до 270 нм и второго вида – размеры примерно от 300 до 800 нм. Таким образом, при фильтровании воды второго типа через мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм задерживаются не все коллоидные частицы.

В табл. 3 приведены показатели воды второго типа [цветность и концентрация Fe (III)] до и после фильтрования на мембранных фильтрах фирмы «Millipore» с размером пор 0,45; 0,4; 0,2 мкм. Из табл. 3 видно, что при использовании мембранных фильтров с размером пор 0,45 мкм действительно не может быть установлена «истинная» цветность воды второго типа, которая достигается только после фильтрации через мембранные фильтры c размером пор 0,2 мкм. Таким образом, для подземных вод второго типа по методике, рекомендуемой ГОСТ Р 52769-2007, можно определить только «кажущуюся» цветность.

Выводы

Проведенные исследования подземных вод Западно-Сибирского региона показали неоднозначность результатов по определению цветности. Этот факт обусловлен особенностями химического состава воды. Наличие в подземных водах Fe (II) и его окисление при контакте с кислородом воздуха не позволяют проводить измерение цветности воды непосредственно после отбора пробы.

«Истинную» цветность воды, содержащей соединения железа, связанные с растворенными органическими веществами, можно измерять только после полного окисления Fe (II) и фильтрования через фильтр с размером пор 0,2 мкм. В этом случае температура и время проведения анализа после отбора пробы не влияют на точность получаемых результатов. В таких подземных водах присутствуют коллоидные частицы двух видов с максимальным распределением на 130 и 460 нм, обусловливающие цветность воды. Наличие этих частиц не позволяет определять «истинную» цветность, так как они не удаляются при фильтровании через фильтр с размером пор 0,45 мкм, рекомендованный ГОСТ. Поэтому целесообразно пользоваться только термином «кажущаяся» цветность.

Авторы благодарят сотрудников Технического университета г. Карлсруэ (Германия) и Центра коллективного пользования Томского политехнического университета за предоставленную возможность проведения серии экспериментов на их оборудовании.

 

Список литературы

  1. Кирюхин В. К., Мелькановицкая С. Г., Швец В. М. Определение органических веществ в подземных водах. – М.: Недра, 1976.
  2. Швец В. М. Органические вещества подземных вод. – М.: Недра, 1973.
  3. Труфанов А. И. Формирование железистых подземных вод. – М.: Наука, 1982.
  4. Унифицированные методы анализа вод: Под. ред. Ю. Ю. Лурье. – М.: Химия, 1973.
  5. Фомин Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: Энциклопедический справ. – М.: Протектор, 1995.
  6. Зекцер И. С., Язвин Л. С. Ресурсы подземных вод и их использование / Водные проблемы на рубеже веков. – М.: Наука, 1999.
  7. О состоянии водных ресурсов Российской Федерации в 2002 году: Государственный доклад. – М.: НИА-Природа, 2003.
  8. Назаров А. Д., Шварцев С. Л. Подземные воды и их использование // Природные ресурсы Томской области. – Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1991.
  9. Serikov L. V., Shiyan L. N., Tropina E. A. Oxidation of different forms of iron compositions in the underground water: 8th Korea-Russia Intern. Symp. on Science and Technology. 26 Jun. – 3 Jul. 2004. – Tomsk, 2004. V. II.
  10. Сериков Л. В., Шиян Л. Н., Тропина Е. А. и др. Коллоидные системы подземных вод Западно-Сибирского региона // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 6.
  11. Яворовский Н. А., Сериков Л. В., Шиян Л. Н. и др. Особенности химического состава подземных источников Томской области. – Томск: Изд. дом «Цхай и К», 2005.
  12. Сериков Л. В., Шиян Л. Н., Тропина Е. А. Окисление различных форм соединений железа в скважинных водах / Высокоразбавленные системы: массоперенос, реакции и процессы: Матер. нем.-рус. семинара 15–17 октября 2005 г. – Томск, 2005.
  13. Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1976.

% PDF-1.3 % 1323 0 объект > endobj xref 1323 217 0000000016 00000 н. 0000007333 00000 н. 0000007487 00000 н. 0000010543 00000 п. 0000010812 00000 п. 0000011179 00000 п. 0000011446 00000 п. 0000012119 00000 п. 0000012218 00000 п. 0000012481 00000 п. 0000013121 00000 п. 0000013212 00000 п. 0000013327 00000 п. 0000013712 00000 п. 0000014472 00000 п. 0000015044 00000 п. 0000015083 00000 п. 0000015134 00000 п. 0000015184 00000 п. 0000015233 00000 п. 0000015284 00000 п. 0000015334 00000 п. 0000019767 00000 п. 0000023856 00000 п. 0000024047 00000 п. 0000024241 00000 п. 0000024435 00000 п. 0000024638 00000 п. 0000024832 00000 п. 0000025022 00000 н. 0000025216 00000 п. 0000025410 00000 п. 0000025608 00000 п. 0000025801 00000 п. 0000025993 00000 п. 0000026187 00000 п. 0000026379 00000 п. 0000031032 00000 п. 0000031228 00000 п. 0000031422 00000 п. 0000031622 00000 п. 0000031818 00000 п. 0000032016 00000 п. 0000032214 00000 п. 0000032407 00000 п. 0000032603 00000 п. 0000032806 00000 п. 0000033004 00000 п. 0000033202 00000 п. 0000033402 00000 п. 0000033597 00000 п. 0000033793 00000 п. 0000033998 00000 н. 0000034194 00000 п. 0000034390 00000 п. 0000034588 00000 п. 0000034782 00000 п. 0000034980 00000 п. 0000035180 00000 п. 0000035374 00000 п. 0000035570 00000 п. 0000035760 00000 п. 0000035953 00000 п. 0000036150 00000 п. 0000036345 00000 п. 0000036541 00000 п. 0000036734 00000 п. 0000036925 00000 п. 0000037119 00000 п. 0000037312 00000 п. 0000037502 00000 п. 0000037692 00000 п. 0000037889 00000 п. 0000038084 00000 п. 0000038275 00000 п. 0000038476 00000 п. 0000038674 00000 п. 0000038869 00000 п. 0000039061 00000 н. 0000039259 00000 н. 0000039451 00000 п. 0000039646 00000 п. 0000039841 00000 п. 0000040032 00000 п. 0000040229 00000 п. 0000040424 00000 п. 0000044125 00000 п. 0000044315 00000 п. 0000044511 00000 п. 0000044704 00000 п. 0000044898 00000 н. 0000045089 00000 п. 0000045285 00000 п. 0000045479 00000 п. 0000045673 00000 п. 0000045871 00000 п. 0000046068 00000 п. 0000046262 00000 п. 0000046460 00000 п. 0000046655 00000 п. 0000046848 00000 н. 0000047039 00000 п. 0000047229 00000 п. 0000047422 00000 п. 0000047616 00000 п. 0000047810 00000 п. 0000048002 00000 н. 0000048195 00000 п. 0000048390 00000 н. 0000048587 00000 н. 0000048785 00000 п. 0000048981 00000 п. 0000049179 00000 п. 0000049377 00000 п. 0000049573 00000 п. 0000049768 00000 п. 0000049955 00000 н. 0000050148 00000 п. 0000050343 00000 п. 0000050539 00000 п. 0000050733 00000 п. 0000050931 00000 п. 0000051129 00000 п. 0000051325 00000 п. 0000051516 00000 п. 0000051707 00000 п. 0000051904 00000 п. 0000052101 00000 п. 0000052295 00000 п. 0000052491 00000 п. 0000052689 00000 п. 0000052887 00000 п. 0000053085 00000 п. 0000053281 00000 п. 0000053472 00000 п. 0000053668 00000 п. 0000053862 00000 п. 0000056781 00000 п. 0000056978 00000 п. 0000057176 00000 п. 0000057371 00000 п. 0000057566 00000 п. 0000057765 00000 п. 0000057959 00000 п. 0000058155 00000 п. 0000058353 00000 п. 0000058543 00000 п. 0000058736 00000 п. 0000058929 00000 п. 0000059124 00000 п. 0000059322 00000 п. 0000059520 00000 н. 0000059713 00000 п. 0000059909 00000 н. 0000060102 00000 п. 0000060294 00000 п. 0000060488 00000 н. 0000060678 00000 п. 0000060872 00000 п. 0000061069 00000 п. 0000061262 00000 п. 0000061361 00000 п. 0000061557 00000 п. 0000061754 00000 п. 0000061952 00000 п. 0000062148 00000 п. 0000062344 00000 п. 0000062542 00000 п. 0000062739 00000 п. 0000062942 00000 п. 0000063137 00000 п. 0000063331 00000 п. 0000063528 00000 п. 0000063729 00000 п. 0000063927 00000 н. 0000064123 00000 п. 0000064324 00000 п. 0000064520 00000 п. 0000064714 ​​00000 п. 0000064912 00000 п. 0000065107 00000 п. 0000065303 00000 п. 0000065500 00000 н. 0000065696 00000 п. 0000065891 00000 п. 0000066086 00000 п. 0000066286 00000 п. 0000066481 00000 п. 0000066677 00000 п. 0000066878 00000 п. 0000067076 00000 п. 0000067272 00000 п. 0000067470 00000 п. 0000070474 00000 п. 0000073297 00000 п. 0000073533 00000 п. 0000077321 00000 п. 0000078922 00000 п. 0000085314 00000 п. 0000090870 00000 н. 0000091099 00000 п. 0000091138 00000 п. 0000093788 00000 п. 0000093841 00000 п. 0000108958 00000 п. 0000109302 00000 п. 0000111990 00000 н. 0000112116 00000 н. 0000112979 00000 н. 0000115223 00000 п. 0000115536 ​​00000 н. 0000117787 00000 н. 0000118578 00000 н. 0000118739 00000 н. 0000118884 00000 н. 0000007156 00000 н. 0000004728 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1539 0 объект > поток xW} XS? & $ ˇDPh̢ gѨbhy> zĕjP) Nut «P&Z (jG ڢ ;? 쟽 缿 uM

Глоссарий по подземным водам | Международный центр оценки ресурсов подземных вод

Забор

)

Забор подземных вод

  1. Процесс забора воды из источника, временно или постоянно.
  2. Объем воды, взятой во время этого процесса за единицу времени.

Синонимы: изъятие, извлечение.

Аллювиальный

Геологический термин, указывающий на происхождение, связанное с наземными текущими поверхностными водами. Пример: аллювиальные отложения или отложения (обычно состоящие из гравия, песка, ила и / или глины), обнаруженные в пределах досягаемости современных или бывших речных систем.

Водоносный горизонт

Гидравлически непрерывный массив относительно проницаемых рыхлых пористых отложений или пористых или трещиноватых пород, содержащих грунтовые воды.Он способен давать пригодные для эксплуатации количества грунтовых вод.

Синоним: водоносный пласт .

Aquitard

Заполненное грунтовыми водами тело из плохо проницаемых образований, через которое все еще могут проходить значительные объемы грунтовых вод, хотя и с низким расходом.

Aquiclude

Заполненные подземными водами водоемы с низкой проницаемостью, через которые не проходит или почти не проходит поток подземных вод.

Засушливый регион в Перу

Засушливый район

Район с низким уровнем осадков, характеризующийся острой нехваткой доступной воды, которая препятствует или даже препятствует росту и развитию растений. В сельском хозяйстве этот термин используется для обозначения чрезвычайно засушливых районов, где без орошения выращивать сельскохозяйственные культуры невозможно.

Артезианская

Состояние давления грунтовых вод, которое позволяет грунтовым водам подниматься выше местной поверхности земли, если скважина пробурена в зоне, где такое давление присутствует («артезианский водоносный горизонт»). Другими словами: пьезометрический уровень грунтовых вод в артезианском водоносном горизонте находится над уровнем земли. Колодец, выходящий из артезианского водоносного горизонта, называется «проточной скважиной» или «артезианской скважиной».

Базовый поток

Стабильная составляющая потока ручья, продолжающаяся долгое время после прекращения дождя. В основном он поступает из систем подземных вод и иногда называется «сток в засушливую погоду».

Подвал

Самые старые породы, известные в данной области, комплекс метаморфических и магматических пород — обычно докембрийского или палеозойского возраста — которые лежат в основе всех осадочных образований.

Коренная порода

Твердая порода, которая относительно не претерпела изменений и не стала мягкой (поэтому она довольно плотная и обычно с низкой пористостью).

Черная вода

Сточные воды, содержащие фекалии или другие остатки санитарного использования.

Голубая вода

Природные поверхностные и подземные воды.

Солоноватая вода

Вода, содержащая растворенные твердые вещества в концентрации от 1 000 до 10 000 миллиграмм на литр.

Скв.

Отверстие, пробиваемое в почве или верхней коре земли путем бурения. Его диаметр обычно небольшой, и его целью обычно является либо геологическая разведка, либо строительство скважины для извлечения или закачки жидкостей (например,г. вода).

Кайнозой (также: Кайнозой)

Эра в геологической истории, начавшаяся примерно 66 миллионов лет назад до наших дней. Часто также используется как прилагательное, чтобы указать возраст геологического образования.

Капиллярная бахрома

Подземная зона непосредственно над уровнем грунтовых вод, в которой пустоты полностью заполнены водой, но под давлением ниже атмосферного (из-за сил всасывания).

Углеродный цикл, источник: BGS

Углеродный цикл

Биогеохимический цикл, в рамках которого происходит обмен углерода между биосферой, педосферой, геосферой, гидросферой и атмосферой Земли.

Карбонатная порода

Порода, состоящая из карбонатных минералов, особенно известняка и доломита.

Карбон

Период геологической истории, относящийся к палеозойской эре. Часто также используется как прилагательное, чтобы указать возраст геологического образования.

Водосбор, площадь водосбора

Общая площадь с общим выходом для сброса поверхностных вод.
Синонимы: водораздел, бассейн реки.

Климат

Синтез местных погодных условий, представленных в виде статистики (средние значения, дисперсии, вероятности экстремальных значений и т. Д.) в течение длительного периода времени (обычно принимается 30 лет).

Изменение климата

Долгосрочное изменение климата (проявляющееся в изменении долгосрочных статистических свойств климатических переменных, в частности, в средних значениях и / или изменчивости).

Коллекторный колодец

Скважина с горизонтальными трубчатыми дренажами, расположенными в нескольких радиальных направлениях и увеличивающими ее эффективный радиус.

Напорный водоносный горизонт

Полностью насыщенный водоносный горизонт (т.е. давление везде выше атмосферного) непосредственно перекрывается непроницаемым или почти непроницаемым пластом (ограничивающим слоем). Ограничивающий слой препятствует непосредственному взаимодействию водоносного горизонта с атмосферой и поверхностными водными объектами (за исключением поверхностных водных объектов, которые пересекают водоносный горизонт).

Конфигурационная кровать

Непроницаемый или плохо проницаемый пласт, перекрывающий полностью насыщенный водоносный горизонт (см. Также: «Закрытый водоносный горизонт»).

Сложная вода

Вода, захваченная в пустотах осадочной породы во время ее образования.

Консолидированный

  1. Геологический термин: указывает на то, что в принципе горная порода образует твердую массу, а не скопление несцементированных рыхлых материалов, таких как гравий, песок, ил и глина (последние являются рыхлыми отложениями).
  2. Термин механики грунта: указывает на то, что объем слоя земли уменьшился (в основном из-за уменьшения пористости) в ответ на внешнюю нагрузку или уменьшение гидростатического давления.

Потребительское использование

Часть используемой воды, которая не возвращается в водоносные горизонты, ручьи или моря, но либо включается в продукты или организмы, либо сбрасывается в виде пара в атмосферу.

Меловой период

Период геологической истории, относящийся к мезозойской эре. Часто также используется как прилагательное, чтобы указать возраст геологического образования.

Закон Дарси

Один из основных физических законов гидравлики грунтовых вод, гласящий, что объем потока, проходящего через секцию в пористой среде в течение заданного интервала времени, пропорционален гидравлическому градиенту и гидравлической проводимости насыщенной среды.

Дельта

Дельта

Форма суши в устье реки, где она впадает в океан, море, эстуарий, озеро, водохранилище, другую реку или равнинную засушливую местность, характеризующаяся отложением большой доли наносов, переносимых этой рекой ( аллювиальные отложения).

Истощение

Уменьшение накопленного объема подземных вод в водоносном горизонте (также: уменьшение накопленного объема воды любого другого компонента местного гидрологического цикла).

Залог

Геологический синоним осадка.

Хозяйственное водопользование

Использование воды для питья и других бытовых целей, в офисах и для коммунальных служб водоснабжения вне сельскохозяйственной и промышленной сфер. Вода может подаваться из муниципальных или общественных систем водоснабжения или забираться самими пользователями (самообеспечение).

Дренаж

Естественный сброс или искусственное удаление лишней воды.

Просадка

Понижение уровня грунтовых вод или пьезометрической поверхности, вызванное забором грунтовых вод (включая не только откачку, но и отток из артезианской скважины или сброс из источника).

Экосистема

Динамический комплекс сообществ растений, животных и микроорганизмов и их неживой окружающей среды, взаимодействующих как функциональная единица.

Эндорейский

Прилагательное, указывающее на то, что вода из рассматриваемого района, водоносного горизонта или ручья не сбрасывается в открытое море и океаны, а сбрасывается непосредственно в атмосферу.Эндорейные водоносные горизонты дренируются либо ручьями в бассейнах безводных рек, либо испарением в закрытых впадинах. Бассейны эндорейских рек или озер обычно называют «закрытыми бассейнами».

Эвапорит

Химическая осадочная порода, состоящая из минералов, выпавших в осадок при испарении воды. В основном соль (каменная соль) и гипс.

Испарение

Испарение

  1. Физический процесс выброса водяного пара в атмосферу.
  2. Количество испарившейся воды.(Максимальная скорость, которая представляет собой скорость испарения с поверхности воды, называется потенциальным испарением)

Эвапотранспирация

  1. Выброс воды в атмосферу за счет испарения с земли и с водных поверхностей, а также утечка с поверхности листьев растений в атмосферу (транспирация).
  2. Количество воды, потерянной при эвапотранспирации. (Максимальная скорость, которая представляет собой скорость эвапотранспирации с полностью развитого растительного покрова, хорошо обеспеченного водой, называется потенциальной эвапотранспирацией)

Истощение

Истощение, достигшее стадии отсутствия оставшихся пригодных для использования ресурсов.

Фации

Набор характеристик породы, указывающих на ее особые условия, когда она образовалась, и которые отличает ее от других фаций в той же горной формации. В случае осадочных пород это указывает на особую среду их отложения, в случае метаморфических пород — на конкретный диапазон давления и температуры, при котором происходил метаморфизм.

Неисправность

См. Перелом.

Трещины

Вторичные пустоты, образовавшиеся после образования породы.

Флюс

Числовое значение скорости потока через заданную поверхность.

Плотность потока

Поток на единицу площади.

Складчатые горы

Горы, образованные первоначально плоской структурой земли (обычно последовательностью осадочных отложений) изгибом. Деформация могла быть вызвана горизонтальными или вертикальными силами в коре.

Формация

Набор горных пород или рыхлых отложений, которые являются или когда-то были непрерывными по горизонтали и которые имеют некоторые отличительные черты литологии.

Ископаемые подземные воды

Накопленные подземные воды, которые проникли в горную породу в отдаленный период времени (в климатических и / или геологических условиях, отличных от нынешних) и не возобновляются в современных условиях.
Синоним: невозобновляемые подземные воды.

Перелом

Трещины в горных массивах, которые развиваются, если силы в коре превышают определенную критическую точку (ниже этой критической точки может произойти складывание). Есть две категории переломов: суставы и разломы.Шов — это трещина, по которой не произошло смещения. Если имеется относительное смещение горных пород по обе стороны от трещины и параллельно ей, то трещина называется разломом.

Свободный водоносный горизонт

Неограниченный водоносный горизонт, грунтовый водоносный горизонт.

Пресная вода

Вода с относительно низким содержанием растворенных твердых веществ (обычно менее 1 000 мг на литр).

Поле Гейзера, кредиты: Эндрю Миллер

Гейзер

Горячий источник, извергающий в воздух горячую воду и пар. Считается, что тепло возникает в результате контакта грунтовых вод с телами магмы.

Геотермальная энергия

Относится к тепловой энергии земной коры.

Грабен

Геологический термин, обозначающий опущенный блок земной коры, ограниченный параллельными границами (известный как «нормальные разломы»).

Зеленая вода

Вода, образующаяся в результате атмосферных осадков, которая не стекает и не подпитывает грунтовые воды, а накапливается в почве или временно остается на поверхности почвы или растительности.В конце концов, эта часть осадков испаряется или проходит через растения.

Серая вода

Загрязненная вода, образующаяся в результате использования воды не в санитарных целях.

Подземные воды

Подземная вода, давление в которой равно или выше местного атмосферного давления. Другими словами: вода ниже уровня грунтовых вод или фреатического уровня.

Разработка подземных вод, эксплуатация подземных вод

Деятельность человека, заключающаяся в извлечении подземных вод и предоставлении их для полезного использования.

Сброс подземных вод

Отток воды из системы подземных вод (1. Явление; 2. Поток)

Уровень подземных вод

Отметка, на которую грунтовые воды поднимутся или поднимутся в пьезометре, соединенном с точкой в ​​области грунтовых вод. Это время-зависимой переменной, изменяется от точки к точке в пределах области грунтовых вод, а также указывает на потенциальную энергию грунтовых вод в любой рассматриваемой точке (в метрах водяного столба по отношению к выбранной топографического опорного уровня).
Синонимы: пьезометрический уровень, пьезометрический напор, гидравлический напор, гидравлический потенциал подземных вод.

Добыча подземных вод

Отвод подземных вод, которые больше не будут обновляться (ископаемые или невозобновляемые подземные воды).

Подземные воды для устойчивого развития — журнал

Многие профессионалы считают, что обмен знаниями и опытом по вопросам подземных вод в мировом масштабе и по дисциплинам является эффективной стратегией для определения и продвижения оптимальных подходов к оценке, освоению и управлению ресурсами подземных вод. Это именно то, к чему стремится международный журнал «Подземные воды для устойчивого развития». На глобальной платформе авторы и читатели журнала должны пользоваться всеми преимуществами глобального междисциплинарного совместного обмена информацией, которому способствуют информационные технологии и онлайн-доступ к содержанию журналов.

Журнал предназначен для различных заинтересованных сторон и специалистов, включая правительственные и неправительственные организации, международные финансовые агентства, университеты, общественные водные учреждения, общественное здравоохранение и других специалистов государственного / частного сектора, а также другие соответствующие учреждения.Он предназначен для профессионалов, ученых и студентов в таких областях, как: подземные воды и их связь с поверхностной гидрологией и окружающей средой, почвоведение, инженерия, экология, микробиология, атмосферные науки, аналитическая химия, гидротехника, водные технологии, окружающая среда. этика, экономика, общественное здравоохранение, политика, а также социальные науки, юридические дисциплины или любая другая область, связанная с проблемами воды.

Цели этого журнала: способствовать:
• Улучшение эффективного и устойчивого управления водными ресурсами во всем мире.
• Улучшение доступа людей к ресурсам подземных вод в достаточном количестве и хорошего качества.
• Удовлетворение растущего спроса на питьевую и оросительную воду, необходимую для обеспечения продовольственной безопасности, чтобы способствовать социальному и экономически здоровому человеческому развитию.
• Создание глобальной междисциплинарной платформы и форума для улучшения нашего понимания ресурсов подземных вод и пропаганды их эффективного и устойчивого управления и защиты от загрязнения.
• Междисциплинарный обмен информацией и стимулирование научных исследований в области наук о грунтовых водах, а также социальных наук и наук о здоровье, необходимых для достижения Целей развития тысячелетия Организации Объединенных Наций для устойчивого развития.

Этот журнал призван стать международным форумом по исследованию подземных вод, ориентированным на решение проблем большого социального воздействия, а не только на прорывные исследования в физических и химических вопросах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.