Подземные воды: характеристика и виды
Водную оболочку Земли — гидросферу — формируют подземные воды, атмосферная влага, ледники и поверхностные водоемы, в том числе океаны, моря, озера, реки, болота. Все воды гидросферы взаимосвязаны между собой и находятся в беспрерывном круговороте.
Основной состав гидросферы — соленые воды. На пресную воду приходится менее 3% всего объема. Цифры условны, так как в расчетах учтены только разведанные запасы. Между тем, по предположениям гидрогеологов, в глубинных слоях Земли находятся колоссальные хранилища подземных вод, месторождения которых еще предстоит открыть.
Подземные воды как часть водных ресурсов планеты
Подземные воды — воды, содержащиеся в водовмещающих осадочных породах, слагающих верхний слой земной коры. В зависимости от окружающих условий, таких как температура, давление, виды горных пород, воды находятся в твердом, жидком или парообразном состоянии. Классификация подземных вод прямым образом зависит от грунтов, слагающих земную кору, их влагоемкости и глубины залегания. Слои водонасыщенных пород носят название «водоносные горизонты».
Водоносные горизонты с пресной водой считаются одним из важнейших стратегических ресурсов.
Характеристики и свойства подземных вод
Различают безнапорные водоносные горизонты, ограниченные пластом водонепроницаемых пород снизу и называемые грунтовыми водами, и напорные, расположенные между двумя водоупорными пластами. Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов:
- поровые, залегающие в песках;
- трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;
- карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах.
Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы.
Виды воды в подземной гидросфере
Вода под землей находится в свободном или связанном состоянии. К свободным подземным водам относятся напорные и безнапорные воды, способные перемещаться под действием гравитационных сил. В числе связанных вод:
- кристаллизационная вода, химически входящая в кристаллическую структуру минералов;
- гигроскопическая и пленочная вода, физически связанная с поверхностью частичек минералов;
- вода, находящаяся в твердом состоянии.
Запасы подземных вод
На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается:
- Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта — естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока.
- Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта — упругие запасы.
Еще один термин — «ресурсы» — обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.
Загрязнение подземных вод
Эксперты классифицируют состав и вид загрязнения подземных вод следующим образом:
Химические загрязнения
Неочищенные жидкие стоки и твердые отходы предприятий индустрии и сельского хозяйства содержат различные органические и неорганические вещества, в том числе тяжелые металлы, нефтепродукты, токсичные ядохимикаты, почвенные удобрения, дорожные реагенты. Химические вещества проникают в водоносные горизонты через грунтовые воды и неправильно изолированные от смежных водонасыщенных пластов скважины. Химические загрязнения подземных вод отличаются широким распространением.
Биологические загрязнения
Неочищенные хозяйственно-бытовые стоки, неисправные канализационные магистрали и поля фильтрации, расположенные вблизи водозаборных скважин, могут стать источниками заражения водоносных горизонтов болезнетворными микроорганизмами. Чем выше фильтрационная способность грунтов, тем медленнее распространяется биологического загрязнение подземных вод.
Решение проблемы загрязнения подземных вод
Учитывая, что причины загрязнения подземных вод носят антропогенный характер, мероприятия по охране подземных водных ресурсов от загрязнения должны включать мониторинг бытовых и промышленных стоков, модернизацию систем очистки и утилизации сточных вод, ограничение сбросов стоков в поверхностные водоемы, создание водоохранных зон, усовершенствование технологий производства.
xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
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.geographyofrussia.com
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
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 водой поверхностной и активно участвуют в круговороте воды
в природе.
Структура и свойства воды определяется 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.
Виды подземных вод
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
2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и
прожилков льда. Также лед образуется и при сезонном промерзании воды, содержащейся
в почве.
3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах почвы.
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
5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев
молекул воды на частицы породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от
более толстой пленке к менее толстой.
6. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способностью свободно
перемещаться в почвах 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 подтягиваясь 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 капилярно-подвешенной воды, удерживаемой в тонких порах почвы и подпочвенных
горизонтов суглинков и глин.
Подземные воды распределяются в верхней части земной коры вполне закономерно. Самая верхняя часть земной коры, вблизи поверхности, называют зоной аэрации, т.к. она связана с атмосферой и с 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.
Таким образом, зона аэрации представляет собой как бы переходный буферный слой
между атмосферой и гидросферой.
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, располагающееся в водоносных отложениях, лежащих на линзовидном,
выклинивающемся водоупоре. 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 первый сверху 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.
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, что 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 первых десятков м/сутки.
В зависимости от количества атмосферных осадков объем грунтовых вод может
изменяться и летом дебит источников падает, а в сильные засухи родники даже пересыхают. 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
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 либо к пологой
синклинали или мульде, или к моноклинали, или еще к каким-нибудь структурам, в которых возможно образование напорного градиента. 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 там, 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 горизонта, что особенно характерно для артезианских бассейнов в
межгорных впадинах, где глубины водоносных горизонтов могут превышать 1000-1500 м.
В платформенных областях, где артезианские бассейны большие, верхние
водоносные горизонты до глубин в 200-5—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 хорошо известная московская
минеральная вода. В Московском артезианском бассейне сосредоточены большие запасы
l
h I =
пресных и промышленных вод. На всю территорию России составлены карты
распространения артезианских бассейнов и подсчитаны запасы в них воды, как пресной,
так 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.
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, в
виду 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.
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.
Вокруг минеральных источников, особенно углекислых вод, на поверхности
образуется скопление т.н. 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
обвалакиваются известковым туфом.
studfiles.net
Подземные воды
Подземные воды
Подземные воды образуются в следствии просачивания вод через грунт с поверхности земли и атмосферных осадков.
Структура и состав горных пород, чередование водопроницаемых и водоупорных пород в земной коре создают условия для скопления вод в толще водопроницаемых горных пород, залегающих на непропускающих воду слоях (водоупорах). В этих условиях на различных глубинах от поверхности земли формируются водоносные слои, или водоносные горизонты, под которыми понимают насыщенные водой водопроницаемые слои горных пород. Вода может заполнять не всю толщу водопроницаемого слоя породы, а лишь до определенной поверхности.
Если при вскрытии водоносного горизонта шурфом или скважиной вода в них устанавливается на том же уровне, на котором она находится в породе, то эта уровненная поверхность является свободной (безнапорной) и носит название зеркала или уровня подземных вод.
Свободная поверхность подземных вод не может быть идеально ровной. Над ней поднимаются капиллярные воды, увлажняющие до некоторой высоты вышерасположенный слой водоносной породы, называемый капиллярной каймой, которая гидравлически связана со всей остальной водной массой водоносного слоя и испытывает такие же колебания, как и уровень подземной воды. Высота капиллярной каймы над зеркалом подземных вод зависит от свойств водоносной породы и меняется в широких пределах: от нескольких сантиметров в грубозернистых песках до 4 м и более в суглинистых породах. Расстояние по вертикали от водоупорного ложа до зеркала подземных вод называется мощностью водоносного слоя.
При вскрытии водоносного пласта, перекрытого сверху водоупорной породой, уровень в скважине может установиться выше нижней поверхности водоупорного пласта. В этом случае воды, заполняющие водопроницаемую породу, находятся под гидростатическим напором, а водоносный горизонт называется напорным водоносным горизонтом.
Чем ближе подземные воды залегают к поверхности, тем значительнее они подвергаются воздействию климатических факторов и тем интенсивнее водообмен между подземными, почвенными и поверхностными водами.
Классификация подземных вод
Подземные воды бывают безнапорные и напорные (артезианские). Относительно поверхности земли до уровня залегания водоносного горизонта различают следующие виды подземных вод:
Вода в почве
Вода в почве почти всегда находится в связанном состоянии. Она удерживается на поверхности почвенных частиц и перемещается в почве под влиянием молекулярных и капиллярных сил. В местах избыточного увлажнения в почве может находиться и свободная, просачивающаяся гравитационная вода. Встретив на своем пути водоупорный или относительно водоупорный слой в пределах почвенного разреза или в подпочвенном слое ниже границы корнеобитаемого слоя, вода накапливается, заполняет поровое пространство вышележащего слоя и образует так называемый горизонт гравитационной подпертой влаги. Если эти воды находятся целиком в почвенном слое и не имеют гидравлической связи с нижерасположенными грунтовыми водами, они называются почвенными. Если эти воды гидравлически связаны с грунтовыми водами, они называются почвенно-грунтовыми. Иногда почвенные и почвенно-грунтовые воды называют верховодкой.
Почвенные воды, так же как и грунтовые, способны передавать гидростатическое давление и стекать по уклону водоупорного слоя (внутрипочвенный сток).
Почвенные воды почти всегда являются временными. В теплую часть года, особенно в период вегетации, вода из почвы интенсивно расходуется при испарении и главным образом на транспирацию растениями.
Грунтовые и межпластовые безнапорные воды
Грунтовыми водами называют свободные гравитационные воды водоносного горизонта, залегающего на первом водоупорном слое. Воды, залегающие в водопроницаемой толще пород, заключенной между двумя водоупорными слоями, называют межпластовыми. Верхний водоупорный слой в этом случае называется водоупорной кровлей, а нижний — водоупорным ложем. Грунтовые воды имеют обычно свободную уровненную поверхность (давление на этой поверхности равно атмосферному). Свободную поверхность имеют и межпластовые воды, в том случае, если они безнапорные или если водоносная порода насыщена водой не полностью.
Скопления подземных вод отмечаются как в рыхлых обломочных породах, так и в трещиноватых массивных изверженных или сильно метаморфизированных осадочных породах. Пластовые воды обычно равномерно распределены по всему пласту и движение их осуществляется по мелким порам и пустотам между зернами, слагающими породу. Трещинно-жильные воды распространены и движутся в трещинах и крупных пустотах.
Площадь распространения грунтовых вод, за редким исключением, совпадает с площадью их питания, т. е. с областью, в пределах которой воды атмосферных осадков проникают в почву и грунт и могут пополнять запасы грунтовых вод. Площадь распространения межпластовых вод не совпадает с областью их питания. Основные области питания этих вод — выходы водоносной породы на земную поверхность. В естественных условиях зеркало грунтовых вод представляет собой обычно не горизонтальную поверхность, а волнистую и весьма часто в сглаженной форме повторяет наземный рельеф.
Глубина залегания грунтовых вод может быть различной: от десятков метров до 1-2 м.
Грунтовые воды — это неглубоко залегающие безнапорные и с местным напором подземные воды в водоносных пластах, дренируемых реками или вскрываемых эрозионной сетью и понижениями рельефа.
Напорные воды
Воды, насыщающие водопроницаемый слой, заключенный между водоупорными породами, и обладающие гидростатическим напором, называются напорными, или артезианскими, подземными водами. Напорные воды обычно приурочены к геологическим структурам осадочных пород при соответствующем напластовании водопроницаемых и водоупорных слоев или к сложной системе тектонических трещин и сбросов.
Геологическая структура, содержащая один или несколько водоносных горизонтов и обеспечивающая напор в них, называется артезианским бассейном. В артезианском бассейне обычно выделяют область питания, область напора и в некоторых случаях область стока (разгрузки) напорных вод. Площади, занимаемые артезианскими бассейнами, колеблются в очень широких пределах.
При вскрытии кровли напорного водоносного горизонта буровой скважиной вода под гидростатическим давлением поднимается выше кровли водоносного пласта и иногда достигает поверхности земли или даже фонтанирует. В напорном водоносном горизонте, таким образом, выделяют геометрический уровень, совпадающий с нижней поверхностью водоупорной кровли водоносного слоя, и гидростатический, или пьезометрический уровень, совпадающий с уровнем подъема воды в скважинах. Напор в каждой точке водоносной породы измеряется высотой, на которую поднимается вода в скважине над нижней поверхностью водоупорной кровли при вскрытии водоносного пласта.
Вы смотрели: Подземные воды
Поделиться ссылкой в социальных сетях
Оставить отзыв или комментарий
stroykaa.ru
Виды подземных вод: описание, характеристика и особенности
Вода представляет собой наиболее распространенное вещество на нашей планете, благодаря которому поддерживается на ней жизнь. Она находится и в литосфере, и в гидросфере. Биосфера Земли состоит на ¾ из воды. Важную роль в кругообороте данного вещества играют его подземные виды. Здесь она может образовываться из мантийных газов, в процессе стока атмосферных осадков и т. д. В данной статье мы рассмотрим виды подземных вод.
Понятие
Под подземными водами понимают последние, находящиеся в земной коре, расположенные в горных породах, находящихся ниже поверхности Земли в различных агрегатных состояниях. Они составляют часть гидросферы. Как считает В. И. Вернадский, данные воды могут располагаться на глубине до 60 км. Расчетный объем подземных вод, расположенных на глубине до 16 км, составляет 400 млн кубических км, то есть треть от вод Мирового океана. Они расположены в двух этажах. В нижнем из них находятся метаморфические и магматические горные породы, поэтому здесь количество воды лимитированное. Основная масса воды расположена в верхнем этаже, в котором расположены осадочные породы.
Классификация по характеру обмена с поверхностными водами
В нем выделяют 3 зоны: верхнюю — свободного; среднюю и нижнюю — замедленного водного обмена. Виды подземных вод по составу в разных зонах различны. Так, в верхней из них располагаются пресные воды, использующиеся для технических, питьевых и хозяйственных целей. В средней зоне расположены древние воды различного минерального состава. В нижней части находятся высокоминерализованные рассолы, из которых добывают различные элементы.
Классификация по минерализации
Выделяют следующие виды подземных вод по минерализации: ультра-, пресные, имеющие относительно повышенную минерализацию — только последняя группа может достигать уровня минерализации 1,0 г/куб. дм; солоноватые, соленые, повышенной солености, рассолы. У последних минерализация превышает 35 мг/ куб. дм.
Классификация по залеганию
Выделяют следующие виды подземных вод по условиям залегания: верховодку, грунтовые, артезианские и почвенные воды.
Верховодка в основном формируется на линзах и выклинивающихся пластах слабопроницаемых или водоупорных горных пород в зоне аэрации при инфильтрации поверхностных и атмосферных вод. Иногда она образуется за счет иллювиального горизонта под почвенным слоем. Формирование данных вод связано с процессами конденсации водных паров помимо перечисленных выше. В некоторых климатических зонах они формируют достаточно большие запасы качественной воды, но в основном образуются маломощные водоносные горизонты, исчезающие при засухе и образующиеся в периоды интенсивных увлажнений. В основном данный вид подземных вод характерен для суглинков. Его мощность достигает 0,4-5 м. Существенное влияние на образование верховодки оказывает рельеф. На крутых склонах она существует короткое время или отсутствует вовсе. На плоских степях с понижениями в виде блюдец и плоских водоразделах, на поверхности речных трасс формируется более устойчивая верховодка. Она не имеет гидравлической связи с речными водами, при этом легко загрязняется иными водами. При этом она может питать грунтовые воды, а может расходоваться на испарение. Верховодка может быть пресной или слабоминерализованной.
Грунтовые воды — это часть подземных вод. Они расположены на первом водоносном горизонте от поверхности, залегают на первом водоносном пласте, выдержанном по площади. В основном они — безнапорные воды, небольшой напор могут иметь в участках с локальным водоупорным перекрытием. Глубина залегания, их химические и физические свойства подвержены периодическим колебаниям. Распространены повсеместно. Питаются посредством инфильтрации осадков из атмосферы, фильтрации из поверхностных источников, конденсации водных паров и внутригрунтового испарения, дополнительного питания, поступающего из нижерасположенных водоносных горизонтов.
Артезианские воды — это часть подземных вод, имеющих напор, залегающих в водоносных горизонтах между относительно водоупорными и водоупорными пластами. Они залегают глубже грунтовых. У них в большинстве случаев области питания и создания напора не совпадают. Вода появляется в скважине ниже установившегося уровня. Свойства данных вод менее подвержены колебаниям и загрязнениям по сравнению с грунтовыми.
Почвенные воды представляют собой таковые, которые приурочены к почвенному водному слою, принимают участие в снабжении растений данным веществом, связаны с атмосферой, верховодкой и грунтовыми водами. Они оказывают существенное влияние на химсостав грунтовых вод при их глубоком залегании. Если последние расположены неглубоко, то почва переувлажняется и начинается заболачивание. Гравитационная вода не формирует отдельного горизонта, передвижение осуществляется сверху вниз под действием капиллярных сил или сил тяжести в различных направлениях.
Классификация по формированию
Основными видами подземных вод являются инфильтрационные, которые формируются из-за просачивания атмосферных осадков. Помимо этого они могут образовываться в результате конденсации водяного пара, который попадает в трещиноватые и пористые породы вместе с воздухом. Помимо этого выделяют реликтовые (погребенные) воды, которые были в древних бассейнах, но были захоронены мощными слоями осадочных пород. Также отдельным видом идут термальные воды, которые образовались на последних этапах магматических процессов. Эти воды образуют магматогенные или ювенильные виды.
Классификация движения рассматриваемых объектов
Выделяют следующие виды движения подземных вод (см. рисунок).
Просачивание поверхностных вод и осадков из атмосферы происходит в зоне аэрации. При этом данный процесс подразделяется на свободно осуществляемый и нормальную инфильтрацию. Первый предполагает осуществление движения сверху вниз под влиянием силы тяжести и капиллярных сил по неким канальцам и капиллярным порам, при этом пористое пространство не насыщается водой, что способствует сохранению движения воздуха. При нормальной инфильтрации к перечисленным выше силам присоединяются градиенты гидростатического давления, что приводит к тому, что поры полностью заполняются водой.
В зоне насыщения действуют гидростатическое давление и сила тяжести, что способствует перемещению свободной воды по трещинам и порам в стороны, уменьшение напора либо уклона поверхности горизонта, несущего воду. Такое движение называют фильтрацией. Наибольшая скорость движения воды наблюдается в подземных карстовых пещерах и каналах. На втором месте идут галечники. Гораздо более медленное перемещение наблюдается в песках — скорость составляет 0,5-5 м/сутки.
Виды подземных вод в зоне вечной мерзлоты
Данные подземные воды классифицируют на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Первые располагаются в толще многолетней мерзлоты на водоупоре в основном в подножии склонов или на дне речных долин. Они, в свою очередь, делятся на сезонно промерзающие, верховодку, расположенную в деятельном слое; на сезонно частично промерзающие, с верхней частью в активном слое, на сезонно непромерзающие, залегание которых отмечается ниже сезонно промерзающего слоя. В некоторых случаях может происходить разрыв деятельного слоя различных грунтов, что приводит к выходу некоторой части надмерзлотных вод на поверхность, где приобретает вид наледи.
Межмерзлотные воды могут присутствовать в жидкой фазе, но наибольшее распространение получили в твердой фазе; как правило, не подвержены сезонным процессам оттаивания/промерзания. Данные воды в жидкой фазе обеспечивают водообмен с над- и подмерзлотными водами. Могут выходить на поверхность как родники. Подмерзлотные воды являются артезианскими. Они могут быть от пресных до рассолов.
Виды подземных вод России те же, что были рассмотрены выше.
Загрязнение рассматриваемых объектов
Выделяют следующие виды загрязнения подземных вод: химическое, которое, в свою очередь, подразделяется на органическое и неорганическое, тепловое, радиоактивное и биологическое.
В качестве химических загрязнителей в основном выступают жидкие и твердые отходы промышленных предприятий, а также пестициды и удобрения от сельхозтоваропроизводителей. Тяжелые металлы, другие токсичные элементы в наибольшей степени поражают грунтовые воды. По водоносным горизонтам они распространяются на значительные расстояния. Подобным образом ведет себя и загрязнение радионуклидами.
Биологическое загрязнение вызывает патогенная микрофлора. Источниками загрязнения обычно выступают скотные дворы, поля фильтрации, неисправная канализация, выгребные ямы и др. Распространение микрофлоры определяется скоростью фильтрации и выживаемостью данных организмов.
Тепловое загрязнение является увеличением температуры подземных вод, возникающим при эксплуатации водозабора. Оно может возникать на участках сброса отработанных сточных вод или при расположении водозабора вблизи водоема с более нагретыми поверхностными водами.
Использование недр
Добыча подземных вод как вид пользования недрами регулируется ФЗ «О недрах». На добычу данных объектов требуется получение лицензии. Она выдается по отношению к подземным водам на срок до 25 лет. Срок пользования начинает исчисляться с момента госрегистрации лицензии.
Работы по добыче нужно зарегистрировать в Росреестре. Далее составляют проект геологоразведочных работ и передают его на госэкспертизу. Затем готовят проект организации санохрзоны подземного водозабора, оценивают запасы этих вод и передают расчеты в госэкспертизу, фонд геоинформации и Росгеолфонд. Далее к полученным документам прикладывают свидетельства о праве собственности на землю, после чего подается заявка на лицензию.
В заключение
Какие виды подземных вод есть в России? Те же самые, что и в мире. Площадь нашей страны достаточно большая, поэтому в ней есть и мерзлотные, и артезианские, и грунтовые, и почвенные воды. Классификация рассматриваемых объектов достаточно сложна, и в данной статье она отражена неполная, здесь показаны самые основные ее моменты.
fb.ru
Подземные воды: классификация и происхождение
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.
spb-burenie.ru
Подземные воды
Подземные воды – это воды, которые находятся в твердом, жидком или парообразном состоянии в верхних слоях земной коры, в толще горных пород. Они относятся к ресурсам гидросферы. В областях расположения таких вод температура находится в пределах от минус девяноста трех до плюс тысячи двухсот градусов, а давление в их толще составляет от нескольких единиц до трех тысяч МПа.
Подземные гидроресурсы подразделяются по своему месторасположению на следующие виды:
— поровые, находящиеся в галечниках, песчаных и различных обломочных породах;
— трещинные или жильные, протекающие в песчаниках и гранитах;
— карстовые, располагающиеся в гипсах, доломитах, известняках и прочих растворимых породах.
Гравитационные или свободные воды перемещаются под воздействием сил тяжести. В противовес им связанные гидроресурсы образуют в горных породах пласты или горизонты.
Самым первым от земной поверхности находится слой, который существует без напора. Он называется «горизонт грунтовых вод». Его глубина находится в прямой зависимости от географического расположения местности. Изменение параметров залегания происходит от полюсов к экваториальной зоне.
В европейских областях России средняя величина глубины горизонта грунтового слоя увеличивается постепенно от северных районов к южным. Если в зоне тундры подземные воды располагаются непосредственно у поверхности земной коры, то в южных районах – на глубине нескольких десятков метров. Максимальная глубина залегания данных гидроресурсов колеблется в пределах от десяти до двенадцати километров.
Подземные воды представляют собой растворы, в состав которых входит свыше шестидесяти химических веществ, а также различные микроорганизмы. В основном данные гидроресурсы имеют насыщенность газами. Воды, находящиеся в верхних слоях земной коры, подразделяют на виды в зависимости от степени насыщенности минералами. Различают:
— пресные;
— солоноватые;
— соленые;
— подземные рассолы.
Происхождение подземных вод отражено в их типовой классификации:
1. Инфильтрационные слои образованы путем просачивания речных, дождевых или талых вод с земной поверхности.
2. Конденсационные горизонты являются результатом процессов конденсации паров воды в трещинах или в порах горных пород.
3. Седиментационные подземные гидроресурсы сформированы в результате осадкообразования геологического типа. Они, как правило, являются захороненными водами, имеющими морское происхождение. Сюда же относят ультрапресные слои, расположенные в моренных отложениях, а также солеродные бассейны.
4. Подземные воды, относящиеся к магматогенному типу, произошли из магмы, которая прошла процесс кристаллизации, а также из горных пород в результате их метаморфизма.
Большинство количественных и качественных показателей (уровень напора, расход, газовый и химический состав, температура и т.д.) грунтовых слоев подвержены как кратковременным, так и многолетним изменениям, определяющим их общий режим. При этом наибольшие колебания характеристик проявляются при неглубоком залегании водных пластов.
Гидроресурсы, находящиеся в верхних слоях земной коры, относятся к разряду возобновляемых полезных ископаемых. С целью охраны от истощения и загрязнения, для управления эксплуатацией, а также для недопущения отрицательных последствий при водозаборе производится мониторинг подземных вод. Организация, а также ведение данных контрольных мероприятий является непосредственной обязанностью тех юридических лиц, которые получили лицензию на добычу и использование природных гидроресурсов. При производстве мониторинга ведется также обследование санитарной зоны водозабора. Эти работы призваны выявить источники вероятного загрязнения подземных вод и рекомендовать виновным субъектам хозяйствования устранить нарушения.
fb.ru