Грунтовые воды. определение, характеристика, зональность и их применение

Подземные воды. характеристика, происхождение, зональность

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

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

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

Обратите внимание

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

.Классификации подземных вод.

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

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

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

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

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

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

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

Важно

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

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

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

Химический состав артезианских вод весьма разнообразен.

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

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

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

Запасы подземных вод

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

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

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

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

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

Совет

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

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

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

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

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

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

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

Физико-географические характеристики речного бассейна.:

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

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

Аналитически общая площадь водного сечения получается как сумма частных площадей:

Обратите внимание

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основные особенности и условия залегания грунтовых вод

К грунтовым водам относят гравитационные воды без напора или с локальным напором, которые скапливаются в рыхлых верхних отложениях или в коре выветривания под влиянием физико-географических факторов. Наиболее часто грунтовые воды определяют как подземные воды, имеющиеся в первом от поверхности земли водоносном горизонте, который расположен на первом водоупорном пласте.

Однако данная характеристика не является полной. Потому профессиональные гидрологи выдвинули своё определение, согласно которому грунтовыми водами можно считать все безнапорные и напорные подземные воды неглубокого залегания, дренируемые гидрографической сетью. В этом втором определении акцент делается на дренировании.

Но и оно ещё не совсем полное, хотя и более содержательное, чем первое.

https://www.youtube.com/watch?v=Y0OPmAChOJk

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что формирование грунтовых вод происходит в рыхлых по структуре поверхностных отложениях и в разломах коренных пород.

Читайте также:  Диоксины. определение и их влияние на организм.

Грунтовые воды формируются под воздействием природных и искусственных факторов, что является отражением прямого вмешательства физических и географических факторов, таких как почва, климатические условия, растительность, деятельность человека.

Основные характеристики грунтовых вод

Грунтовые воды, как правило, представляют собой безнапорные воды со свободной поверхностью и прямым контактом с атмосферой (поверхность грунтовых вод испытывает давление равное атмосферному).

На локальных участках, где встречаются водоупорные перекрытия, грунтовые воды получают лёгкий напор, сила которого напрямую зависит от положения вод соседних участках, на которых отсутствует водонапорное перекрытие.

Систематически колеблются такие показатели грунтовых вод как температура, глубина залегания, расход, минерализация. Все эти колебания могут происходить каждые сутки, каждый месяц, ежегодно и в течение нескольких лет.

Важно

Питание грунтовых вод происходит благодаря атмосферным осадкам и снеговым водам. Также подпитка идёт из озёр, рек и разного рода каналов. Иногда подпитка осуществляется из водоносных горизонтов глубокого залегания.

Грунтовые воды отличает максимально широкое географическое распространение. Чаще всего встречаются в рыхлых отложениях четвертичного возраста.

Формирование происходит в грунтовых массивах междуречья, в долинах рек, в тех зонах, где происходит выветривание пород.

Отличаются лёгкой доступностью для использования в практических целях, но в виду неглубокого залегания содержат множество примесей.

Водоносные горизонты

Водоносными горизонтами называются монолитные пласты литосферных пород, содержащие в себе грунтовые воды. К однородным водоносным пластам относятся те пласты, которые имеют гомогенную литологическую структуру и одинаковый уровень водопроницаемости.

Выделяют водоносный горизонт изотропного типа, который одинаково водопроницаем по всем направлениям, и анизотропную толщу, чья водопроницаемость меняется в зависимости от направления.

Так, к примеру водопроницаемость ленточной глины больше в горизонтальном направлении, а лёссовых пород – в горизонтальном.

Анизотропные свойства породы обусловлены характеристиками её структуры, а также неоднородностью её физического состава. Водоносные горизонты неоднородного типа встречаются чаще других. Среди характерных примеров неоднородных водоносных горизонтов можно выделить:

  • горизонты, сложенные из чередующихся пластов водоносных пород с разным уровнем водопроницаемости;
  • горизонты, состоящие из двух слоёв с разной водопроницаемостью (это качается, в частности, аллювиальных отложений);
  • горизонты с резким перепадом водопроницаемости по горизонтали.

Водопроницаемые залежи, на которых идёт формирование грунтовых вод, гидрологи называют водоупорным ложем. Верхний слой грунтовых вод называют зеркалом или уровнем. Мощность водоносного горизонта определяется расстоянием от зеркала до водоупорного ложа.

По причине существенных колебаний уровней грунтовых вод мощность водоносных горизонтов всё время меняется. Над зеркалом грунтовых вод размещается так называемая капиллярная бахрома с участками разной мощности, что обусловлено литологическим составом горных пород.

Самая низкая мощность капиллярной бахромы наблюдается песчаных породах, наиболее высокая – в глинистых и пылевых породах.

Формы залегания грунтовых вод

Природные формы залегания грунтовых вод могут различаться в зависимости от геологических и геоморфологических особенностей местности. Грунтовые воды залегают в форме грунтового потока, а также в форме, сочетающей в себе бассейн и поток.

Грунтовый поток представляет собой водоносный горизонт без напора, перемещение воды в котором происходит за счёт воздействия силы тяжести по линии уклона зеркала. Территория распространения грунтовых вод носит название бассейна.

Что касается грунтового бассейна, то он представляет собой понижение водоупорного ложа, которое заполнено рыхлыми водянистыми породами. Когда бассейн переполняется, то образуется грунтовый поток. Конечно, движется вода и в грунтовом бассейне – чем ближе к поверхности зеркала, тем сильнее.

Совет

Движение грунтовых вод осуществляется непрерывно под воздействием силы тяжести от высокого уровня залегания к низкому.

Перемещаются грунтовые воды с разной скоростью. Наиболее быстро движутся подземные воды в крупнозернистом песке, а наиболее медленно – в лёссовых породах и суглинке. Также скорость движение грунтовых вод напрямую зависит от географического расположения водоносного пласта.

Источник: http://baltbp.ru/stati/osnovnye-osobennosti-i-usloviya-zaleganiya-gruntovyh-vod.html

Всё о воде

Грунтовые воды, в основном, образуются за счет просачивания (инфильтрации) речных вод, озерных вод, вод из водохранилищ, оросительных каналов и атмосферных осадков в землю. Иногда они пополняются за счет вод артезианских бассейнов и за счет конденсации водяных паров на поверхности земли.

Чаще всего грунтовые воды сверху не перекрыты водонепроницаемыми породами, а имеющийся водопроницаемый слой они заполняют не полностью, именно по этой причине их поверхность является свободной. В тех местах, где все-таки имеется местное водоупорное перекрытие, эти воды имеют местный напор.

Их уровень устанавливается на такой глубине, где копаный колодец или буровая скважина обнаружили грунтовые воды. Области распространения и питания грунтовых вод практически всегда совпадают.  Именно по этой причине режим и условия их формирования имеют отличительные особенности, которые характерны исключительно им и значительно отличаются от артезианских вод.

Грунтовые воды в наибольшей степени чувствительны к изменениям в атмосфере. Их уровень постоянно колеблется в зависимости от количества выпавших атмосферных осадков. В засушливое время года он значительно понижается, а во влажное время года – повышается. Также постоянному изменению подвергается химический состав, дебит и температура воды.

Химический состав и уровень грунтовых вод, которые расположены вблизи разнообразных водоемов, напрямую зависит от гидравлической связи с режимом и уровнем поверхностных вод. За продолжительный период времени сток грунтовых вод приблизительно равен количеству воды, поступивших за счет просачивания поверхностных вод и осадков в грунт.

Уровень залегания грунтовых вод чрезвычайно важно учитывать при строительстве новых домов – если вода находится близко к поверхности, то могут возникнуть сложности с заглублением фундамента, а уж о возможности постройки подвала или погреба можно будет забыть.

А после весеннего разлива возможно даже придется изучать цены на восстановление кирпичной кладки, замену штукатурки или даже  расценки на ремонт откатных ворот.

В условиях влажного климата наблюдается выщелачивание горных пород и почв с помощью интенсивного процесса подземного стока и инфильтрации. Процесс выщелачивания заключается в том, что хорошо растворимые соли (сульфаты, хлориды) вымываются из почвы и горных пород.

Таким образом, в результате продолжительного водного обмена происходит формирование пресных грунтовых вод. Такие воды  минерализованы лишь за счет тех солей, которые плохо растворимы (в основном гидрокарбонатов кальция).

В степях, пустынях и полупустынях, то есть в условиях сухого климата подземный сток грунтовых вод не развивается. Такая тенденция наблюдается в результате того, что выпадает малое количество атмосферных осадков, а также преобладает слабая дренированность местности.

Обратите внимание

Таким образом, в балансе грунтовых вод значительное место занимает испарение, приводящее к засолению.

Условия формирования грунтовых вод напрямую зависят от зональности их географического расположения. Оно тесно связано с зональностью растительного и почвенного покрова, а также климата.

Слабоминерализованные и пресные грунтовые воды распространение получили в лесостепных, степных и лесных районах, а вот соленые – на территории пустынь, полупустынь и сухих степей.

В данных районах пресные воды можно встретить только в отдельных местах.

Источник: http://sitewater.ru/gruntovye-vody.html

Что такое подземная вода: определение, характеристика и виды :

Немалую часть водных запасов Земли составляют подземные бассейны, которые протекают в толще почвы и слоях горных пород. Огромные скопления подземных вод — озера, которые вымывают залежи пород и почву, образуя котлованы.

Значение грунтовой жидкости велико не только для природы, но и для человека. Поэтому исследователи проводят регулярные гидрологические наблюдения за ее состоянием и количеством, все глубже изучают, что такое подземная вода. Определение, классификация и остальные вопросы темы будут рассмотрены в статье.

Что такое подземная вода?

Подземная вода — это вода, располагающаяся в межслоевых пространствах горных пород, залегающих в верхнем слое земной коры. Такая вода может быть представлена в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом и газообразном. Чаще всего подземные воды — это тонны текучей жидкости. Вторые по распространенности — это глыбы ледников, которые сохранились еще с периода вечной мерзлоты.

Классификация

Подразделение подземных вод на классы зависит от условий их залегания:

  • почвенные;
  • грунтовые;
  • межпластовые;
  • минеральные;
  • артезианские.

Помимо перечисленных видов, разделяются подземные воды на классы, зависящие от уровня слоя, в котором они расположены:

  • Верхний горизонт — подземные воды пресного содержания. Как правило, их глубинное нахождение невелико: от 25 до 350 м.
  • Средний горизонт — это место залегания минеральной или соленой жидкости на глубине от 50 до 600 метров.
  • Нижний горизонт — глубина от 400 до 3000 метров. Вода с повышеным содержанием минералов.

Подземная вода, располагающаяся на больших глубинах, по возрасту может быть молодой, то есть недавно появившейся, или реликтовой. Последняя могла закладываться в подземных слоях вместе с грунтовыми породами, в которых она «размещена». Или же образовалась реликтовая подземная вода от многолетней мерзлоты: ледники таяли — жидкость скапливалась и сохранялась.

Почвенные воды

Почвенная вода — это жидкость, которая залегает в верхнем слое земной коры. Преимущественно она локализуется в пространственных пустотах между частичками почв.

Если понять, что такое подземная вода почвенного вида, становится очевидным тот факт, что эта разновидность жидкости самая полезная, поскольку ее поверхностное расположение не лишает ее всех минералов и химических элементов. Такая вода является одним из главных источников «питания» для сельскохозяйственных полей, лесных массивов и других агрокультур.

Эта разновидность жидкости не всегда может залегать горизонтально, зачастую ее очертания схожи с рельефом почвы. В верхнем слое земной коры влага не имеет «твердой опоры», поэтому она находится в подвешенном состоянии.

Избыточное количество почвенных вод наблюдается по весне, когда тает снег.

Грунтовые воды

Грунтовая разновидность — это воды, которые располагаются на некоторых глубинах верхнего земного слоя. Глубины протекания жидкости могут иметь большие показатели, если это засушливая местность или пустыня.

При умеренном климате с периодичным постоянством выпадения осадков, грунтовые воды залегают не так глубоко. А при избытке дождей или снега грунтовая жидкость может приводить к подтоплению местности.

В некоторых местах эта разновидность вод выходит на поверхность почв и называется родником, ключом или источником.

Грунтовые воды пополняются благодаря выпавшим осадкам. Многие путают ее с артезианской, но последняя залегает глубже.

Избыточное количество жидкости может скапливаться в одном месте. В результате стоячего положения образуются из подземных вод болота, озера и пр.

Межпластовые

Что такое подземная вода межпластовой категории? Это, по сути, те же водоносные горизонты, что и грунтовые и почвенные, но только уровень их протекания глубже, чем у двух предыдущих.

Положительной особенностью межпластовых жидкостей является то, что они намного чище, поскольку залегают глубже. Кроме того, их состав и количество всегда колеблется в одном постоянном пределе, и если и происходят изменения, то незначительные.

Артезианские

Артезианские воды располагаются на глубинах, превышающих 100 метров и достигающих 1 км. Эта разновидность считается, да и является, самой пригодной для употребления в пищу. Поэтому на загородных участках часто практикуется бурение подземных скважин как источник водоснабжения жилых домов.

Читайте также:  Инструкция по проверке и испытаниям баллонов sci

При бурении скважины артезианская вода фонтаном вырывается на поверхность, поскольку явлется напорной разновидностью подземных вод. Залегает в пустотах горных пород между водоупорными пластами земной коры.

Ориентиром для добычи артезианской воды являются определенные природные объекты, расположенные на поверхности: впадины, флексуры, мульды.

Минеральные

Минеральные — самые глубоководные и самые целебные и ценные для человеческого здоровья. В них повышенное содержание разнообразных минеральных элементов, концентрация которых постоянна.

Минеральные воды также имеют собственные классификации:

По назначению:

  • столовая;
  • лечебная;
  • смешанная.

По преобладанию химических элементов:

  • сероводородные;
  • углекислые;
  • железистые;
  • йодные;
  • бромные.

По степени минерализации: начиная от пресных и заканчивая водами с самой высокой концентрацией.

Классификация по назначению

Подземные воды используются в жизни человека. Их назначение бывает разным:

  • питьевая — это вода, которая пригодна для употребления или в своем природном, нетронутом виде, или же после очистки;
  • техническая — это жидкость, которая применяется в различных технологических, хозяйственных или промышленных отраслях.

Классификация по химическому составу

На химический состав подземных вод влияют те породы, которые прилегают в непосредственной близости к влаге. Выделяются следующие категории:

  1. Пресные.
  2. Слабоминерализованные.
  3. Минерализованные.

Как правило, воды, залегающие в непосредственной близости с земной поверхностью, пресноводные. И чем глубже располагается влага, тем более минерализованный ее состав.

Как образовались подземные воды?

На образование подземных вод влияет несколько факторов.

  1. Осадки. Выпавшие осадки в виде дождей или снега поглощаются почвой в размере 20 % от общего количества. Они формируют почвенную или грунтовую жидкость. Кроме того, эти две категории влаги участвуют в круговороте воды в природе.
  2. Таяние ледников многолетней мерзлоты. Подземные воды образуют целые озера.
  3. Есть еще ювенильные жидкости, которые образовались в застывшей магме. Это разновидность первичных вод.

Мониторинг подземных вод

Мониторинг подземных вод — важная необходимость, которая позволяет отследить не только ее качество, но и количество, и вообще, ее наличие.

Если качество воды исследуют лабораторно, обозревая изъятую пробу, то разведка наличия подразумевает следующие методы, друг с другом взаимосвязанные:

  1. Первое — это проводится оценка местности на наличие предполагаемых подземных вод.
  2. Второе — это производится замерение температурных показателей обнаруженной жидкости.
  3. Далее применяется радоновый метод.
  4. После производится бурение базовых скважин, сопровождаемых изъятием керна.
  5. Выделенный керн отправляют на исследование: определяют его возраст, толщину и состав.
  6. Из скважин откачивают некоторое количество подземных вод, чтобы определить их характеристики.
  7. По базовым скважинам составляют карты залегания жидкости, оценивают ее качество и состояние.

Разведка подземных вод подразделяется на следующие типы:

  1. Предварительная.
  2. Детальная.
  3. Эксплуатационная.

Проблемы загрязнения

Проблема загрязнения подземных вод очень актуальна на сегодняшний день. Ученые выделяют следующие способы загрязнения:

  1. Химическое. Этот тип загрязнения очень распространен. Его глобальность зависит от того, что на Земле огромное количество сельскохозяйственных и промышленных предприятий, которые сбрасывают свои отходы в жидком и твердом (кристаллизованном) виде. Эти отходы очень быстро проникают в водонесущие горизонты.
  2. Биологическое. Загрязненные стоки от хозяйственно-бытового использования, неисправные канализации — все это причины заражения подземных вод болезнетворными микроорганизмами.

Классификация по типу водонасыщенных грунтов

Различают следующие:

  • поровые, то есть те, которые обосновались в песках;
  • трещенные, те, что заполняют полости глыб горных пород и скал;
  • карстовые, те, которые располагаются в известняковых породах или иных хрупких породах.

В зависимости от места расположения формируется и состав вод.

Запасы

Подземные воды расцениваются как полезное ископаемое, которое возобновимо и участвует в круговороте воды в природе. Общие запасы этой разновидности полезных ископаемых составляют 60 млн км3. Но, несмотря на то что показатели не маленькие, подземные воды подвержены загрязнению, а это существенно сказывается на качестве потребляемой жидкости.

Заключение

Реки, озера, подземные воды, ледники, болота, моря, океаны — все это водные запасы Земли, которые так или иначе взаимосвязаны между собой. Влага, располагающаяся в слоях почвы, не только формирует подземный бассейн, но и влияет на формирование поверхностных водоемов.

Грунтовые воды пригодны для питья людей, следовательно сбережение их от загрязнения — одна и главных задач человечества.

Источник: https://www.syl.ru/article/364109/chto-takoe-podzemnaya-voda-opredelenie-harakteristika-i-vidyi

Характеристика грунтовых вод

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Геологии»

Реферат

На тему:”Характеристика грунтовых вод”

Выполнил: ст. гр. 112158 Сидоренко А.В.

Проверил: Колпашников Г.А.

Минск-2009

Грунтовые воды

Грунтовые воды — это подземные воды первого от поверхности постоянно существующего водного горизонта, расположенного на первом водонепроницаемом слое (глины). Грунтовые воды имеют свободную водную поверхность, которая поднимается или опускается в зависимости от выпавших осадков.

Грунтовые подземные воды заполняют пески разной зерности и цвета, и как правило грунтовые воды залегают близко к поверхности. Выпадающие атмосферные осадки благодаря лёгкой водопроницаемости песков свободно просачиваются и накапливаются в их основании на глинистом ложе. Глубина залегания воды в первых от поверхности песках весьма различна — от 2-3м до 20-25м от поверхности.

Грунтовые воды, в следствии изменчивости пород их вмещающих (пески и супеси), а также выклинивания и замещения песков суглинистыми породами, часто находятся в сложной взаимосвязи между собой и с водами рек и озёр.

Важно

Положение зеркала воды грунтовых вод полностью определяется рельефом местности, количеством выпавших осадков и сезоном года.

В весеннее и осеннее время года уровень воды на 1-2м выше, чем в летние месяцы. Значительное понижение уровня наблюдается также в зимний период, когда инфильтрация атмосферных осадков почти прекращается.

Установлена одиннадцатилетняя цикличность колебания уровня грунтовых вод.

В воде многих колодцев, родников и скважин Минской области отмечено значительное содержание железа.

При этом обогащение железом отмечается преимущественно там, где развиты болотные почвы, торфяники (болотные руды) или где в горной породе много железистых соединений. Отдельные анализы воды указывают на их местное загрязнение.

Загрязнение воды обычно связано с плохим состоянием колодезных срубов или скважин и общими антисанитарными условиями близ колодцев.

Грунтовые воды используются преимущественно колодцами глубиной от 1-2 до 6-10м.

В условиях влажного климата развиваются интенсивные процессы инфильтрации и подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв и горных пород. При этом легко растворимые соли — хлориды и сульфаты — выносятся из пород и почв; в результате длительного водообмена формируются пресные Г. в.

, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественно гидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток Г. в.

не развивается; в расходной части баланса Г. в. преобладает испарение и происходит их засоление.

Вблизи рек, водоемов, водохранилищ и т.п. грунтовые воды в значительной степени опреснены и по качеству могу удовлетворять нормам питьевой воды.

Совет

Вблизи свалок, скотомогильников, различного рода химических, радиоактивных захоронений Г.в. грунтовые воды заражены, таким образом являются показателем чистоты почв, местности.

Различия условий формирования грунтовых вод обусловливают зональность их географического распределения, которая тесно связана с зональностью климата, почвенного и растительного покрова.

В лесных, лесостепных и степных районах распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовые воды; в пределах сухих степей, полупустынь и пустынь на равнинах преобладают солёные грунтовые воды, среди которых пресные воды встречаются лишь на отдельных участках.

Грунтовые воды заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в коре выветривания (вода трещинного типа). Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью её распространения. Для последних характерны зональности широтная на равнинных и вертикальная на высокогорных областях.

Режим грунтовых вод формируется под воздействием физико-геогрфических факторов (климата, рельефа, поверхностных вод и др.).

Так как области питания и распространения грунтовых вод обычно совпадают.

Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод обладают характерными особенностями, отличающими их от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям.

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 водр за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путём инфильтрации.

Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).

Грунтовые воды в силу относительно лёгкой доступности имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, городов, посёлков, населенных пунктов в сельской местности и т. д..

Строительство часто ведут в условиях, когда грунтовые воды встречаются на глубине 1—2 м от поверхности. В этих случаях грунт, пригодный для отсыпки основания, и подошва сооружения оказываются под уровнем грунтовых вод. Если нет возможности понизить этот уровень, то в дальнейшем могут возникнуть серьезные ошибки.

Площадка для фундамента, находящаяся под уровнем грунтовых вод, уже в процессе выемки грунта бывает затоптана и размыта; грунт становится рыхлым, теряет свои первоначальные свойства, в том числе несущую способность. Исходная расчетная площадь нарушенного грунта уже не будет достаточной, возникнут непредвиденные просадки, которые фундамент не выдержит, а также трещины, разрушения.

Обратите внимание

Перед проектированием фундамента необходимо получить информацию о составе грунта: не менее важно иметь точные данные об уровне грунтовых вод, их объеме. Допускает ошибку тот, кто пренебрегает такой информацией, отсутствие которой приводит к различным повреждениям.

Слои грунта имеют неодинаковую водопроницаемость. В таких слоях вода находится в состоянии покоя подчас на высоком уровне. Накопившиеся грунтовые воды не имеют стока и оказывают различное по величине давление на конструкции, фундаменты, погруженные в грунт.

Например, на 1 м2 пола подвала, «погруженного» на 1 м в грунтовую воду, действует снизу вверх сила в 1 т. Чтобы противодействовать ей, необходимо уложить бетонную плиту толщиной около 0,46 м.

Эта опасная особенность грунтовых вод далеко не всем известна, поэтому иногда не обращают на нее должного внимания.

Перед началом строительства следует определить заранее не только уровень грунтовых вод, но также другие опасные их свойства. Встречаются грунтовые воды, в которых растворены сульфаты, соли и другие химические вещества, например органические кислоты, угольная кислота; нередко в них содержатся различные щелочи.

Наиболее агрессивную среду создает вода с большим содержанием сульфатов; при воздействии на бетон она может его полностью разрушить.

Читайте также:  Техногенная нагрузка на природную среду

Имеющийся в воде серный ангидрид S03 вступает в химическую реакцию с составляющими цемента, в результате чего образуется сульфоалюминат кальция — так называемая «цементная бацилла».

Эта двойная соль растворяет и разрыхляет бетон; одновременно материал кристаллизуется.

Важно

Для оценки возможного максимального загрязнения грунтовых вод нейтральными загрязнителями, которые не сорбируются почвами и породами зоны аэрации, следует воспользоваться самой простой моделью переноса загрязнения воды — моделью поршневого вытеснения, когда интенсивность движения фронта инфильтрующейся влаги через защитную зону совпадает с интенсивностью миграции загрязнения воды. Степень защищенности грунтовых вод будет определяться временем достижения фронтом инфильтрующейся влаги (tз) уровня грунтовых вод, для этого используем следующее выражение, заменив в нем недостаток насыщения пород на их естественную влажность:

где W — инфильтрационное питание грунтовых вод, м/год; и — естественная влажность пород; М — мощность зоны аэрации — глубина залегания грунтовых вод (м).

Категории защищенности грунтовых вод от загрязнения выбирались в соответствии с требованиями к срокам действия водозаборов подземных вод. Были установлены следующие категории защищенности грунтовых вод от загрязнения нейтральными ЗВ:

— чрезвычайно слабо защищенные грунтовые воды (tз= 0-5 лет);

— слабо защищенные грунтовые воды (tз= 5-10 лет);

— средне защищенные грунтовые воды (tз= 10-25 лет);

— условно защищенные грунтовые воды (tз= 25-50 лет);

— защищенные грунтовые воды (tз >50 лет).

Грунтовые воды формируются в основном из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся (инфильтрующих) в землю на некоторую глубину, и из вод из болот, рек, озер и водохранилищ, также просачивающихся в землю. Количество влаги, прогоняемой таким образом в почву, составляет по данным А.Ф.Лебедева, 15-20 % общего количества атмосферных осадков.

Проникновение вод в грунты (водопроницаемость), слагающих земную кору, зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы: водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные.

К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески, трещиноватые породы и т.д.

К водонепроницаемым породам — массивно- кристаллические породы (гранит, порфир, мрамор), имеющие минимальную впитывать в себя влагу, и глины. Последние, пропитавшись водой, в дальнейшем ее не пропускают.

К породам полупроницаемым относятся глинистые пески, лесс, рыхлые песчаники, рыхловатые мергели и т.п.

В грунтах часть его объема занимают твердые минеральные частицы, а другую часть — поры, которые обусловливают водопроницаемость. Различные виды грунтов обладают разной водопроницаемостью. При прочих равных условиях лучшей водопроницаемостью обладают песчаные грунты и меньшей — глинистые.

Водопроницаемостью грунта называют его способность пропускать через себя свободногравитационную воду под действием разности напоров. От водопроницаемости грунтов зависит ряд процессов, влияющих на устойчивость сооружений, в том числе:

скорость уплотнения основания (грунтов);

суффозия грунта — перемещение или вынос мелких частиц по порам, образованным более крупными частицами под воздействием фильтрационного потока;

Совет

оползневые явления — перемещение грунтовых масс под действием силы тяжести или внешней нагрузки.

Движение свободногравитационной воды в грунтах оснований называется фильтрацией. Фильтрация может происходить по различным направлениям:

Схемы движения воды в фунтах: l — длина или высота образца грунта; ДН — разность отметок воды перед входом в образец и выходом из него

Таким образом, движение воды в грунте происходит под действием возникающего в нем градиента напора.

Движение воды в песчаных и глинистых грунтах рассматривается как параллельно-струйное, т.е. имеет ламинарный характер движения, так как скорость фильтрации в таких грунтах невелика.

Первые эксперименты по изучению фильтрации воды были поставлены французским инженером А. Дарси в 1854 г. Дарси установил, что объем воды V, профильтровавшийся через заполненную песком трубу, пропорционален площади ее поперечного сечения, потерям напора и продолжительности фильтрации:

V = kfJAt,

где kf — коэффициент фильтрации, см/с (м/сут); J — гидравлический градиент (уклон), равный потере напора на пути фильтрации:

где kѓ — площадь поперечного сечения трубки, м2;

t — продолжительность фильтрации, с.

Коэффициент фильтрации

Коэффициент фильтрации — это скорость фильтрации при гидравлическом градиенте, равном единице. Он широко используется в практике гидрогеологических расчетов, характеризует водопроницаемость грунтов, зависит от грануломефического состава, плотности и пористости грунта. Коэффициент фильтрации определяется в лабораторных и полевых условиях.

Обратите внимание

Средние ориентировочные значения коэффициента фильтрации для некоторых видов грунтов приведены в таблице.

Ориентировочные значения коэффициента фильтрации:

Грунт Коэффициентфильтрации kѓ, м/сут.
Галечниковый (чистый) 200
Гравийный (чистый) От 100 до 200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем От 100 до 150
Песок:гравелистыйкрупныйсредней крупностимелкийпылеватый От 50 до 100
От 25 до 75
От 10 до 25
От 2 до 10
От 0,1 до 2
Супесь От 0,1 до 0,7
Суглинок 0,005 до 0,4
Глина 0,005
Торф:слаборазложившийсясреднеразложившийсясильноразложившийся От 1 до 4
От 0,15 до 1,0
От 0,01 до 0,15

Источник: http://referatwork.ru/refs/source/ref-25360.html

Зональность гидрологических процессов и явлений

 

Формы проявления гидрологической зональности разнообразны. Это:

· зональность основных гидрологических характеристик и прежде всего стока поверхностных потоков;

· зональность теплового режима поверхностных и грунтовых вод в связи с общими особенностями температурного режима;

· зональность солености поверхностных и грунтовых вод;

· зональность глубины залегания грунтовых вод.

Зональность стока поверхностных потоков. Основной характеристикой поверхностных водотоков является коэффициент стока, представляющий собой отношение величины стока к сумме осадков за год и площади водосборного бассейна.

К= Q/ iхS, где

Q — величина стока (количество воды, проходящее через живое сечение реки за определенный промежуток времени),

i — сумма осадков за тот же период,

S — площадь водосбора.

Между значениями коэффициента стока и радиационным индексом сухости существует очень тесная связь и каждой градации параметра R/Li соответствует определенная градация величин коэффициента стока. В соответствии с этим значения коэффициента стока в различных природных зонах составляют в среднем:

в тундре, где R/Li меньше 13, К больше 0,70 ,

в лесной зоне при значениях RLi от 13 до 1, К — от 0,3 до 0,7,

в степной зоне, где RLi имеет значения в интервале от 1 до 2, K составляет от 0,1 до 0,3,

в полупустыне и пустыне, при значении R/Li больше 3, К меньше 0,1.

Зонален вид стока: в полярных пустынях сток имеет преимущественно форму движения льда, в тундре преобладает внутрипочвенный сток и поверхностный сток болотного типа, в лесной зоне основным является грунтовый сток; в степях и полупустынях — поверхностный сток (склоновый), в пустынях стока практически нет.

Режим рек так же носит зональные черты и отражает особенности режима осадков территории.

· В экваториальном поясе, где осадки выпадают равномерно в течение года, речной сток обилен круглый год и выраженных половодий не бывает.

· В тропическом поясе с отчетливо выраженным сухим зимним и влажным летним сезонами, летний сток превосходит значения зимнего стока.

· В субтропиках восточных побережий с летними муссонными осадкам наблюдается половодье во вторую половину лета.

· В умеренном поясе и на западном побережье субтропической зоны можно выделить четыре типа стока: средиземноморский тип — с преобладанием зимнего стока; морской тип с преобладанием зимнего стока при сильном летнем испарении и равномерном ходе осадков; континентальный тип — с преобладание весеннего стока (дождевого и снегового).

· В областях с муссонным типом осадков максимальный сток наблюдается во второй половине периода летних муссонных дождей.

Зональность грунтовых вод (первого водоносного горизонта). Зональность грунтовых вод проявляется в зональности глубины залегания грунтовых вод и в их солености. Глубина залегания грунтовых вод определяется разницей между количеством осадков и испарением.

Чем больше разница между этими характеристиками, тем глубже (при прочих равных) залегают грунтовые воды. Вторым фактором, влияющим на глубину залегания грунтовых вод, является глубина залегания водоупорных отложений. Этот фактор азонален и определяется геологическим строением территории.

Он может стирать зональные закономерности глубины залегания грунтовых вод и опосредованно определять возникновение азонального типа растительности. Это связано с тем, что грунтовые воды в условиях неглубокого залегания являются дополнительным источником увлажнения почвенной толщи.

Количество почвенной влаги в летний, более засушливый период, даже в гумидных районах, ограничено и ее не хватает для древесной растительности, которая испытывает большие потребности во влаге. Близкозалегающие грунтовые воды обеспечивают в этих условиях дополнительное поступление влаги.

В более аридных зонах запасов почвенной влаги хватает только для травянистых растений на раннелетний период В сухое время, во второй половине лета, без дополнительного поступления влаги с грунтовыми водами травянистая растительность резко сокращается или прекращает свою вегетацию.

Важно

Близкое залегание грунтовых вод в долинах реки крупных балок обеспечивает формирование здесь влаголюбивых фитоценозов, не свойственных аридным ландшафтам. Поэтому грунтовым водам принадлежит ведущая роль в формировании и зональных и азональных лесных ландшафтов

Соленость грунтовых вод определяется прежде всего количеством осадков, поэтому в гумидных районах грунтовые воды, как правило, пресные, в них преобладают углекислые соли.

Чем суше климат, тем больше соленость грунтовых вод, тем больше в них растворено солей.

Но, при близком залегании засоленосных горных пород, солевой состав и соленость грунтовых вод даже в гумидных ландшафтах может возрастать, и они приобретают свойства грунтовых вод более аридных зон.

В зоне вечной мерзлоты, если зимой слой сезонного промерзания смыкается с верхней границей вечной мерзлоты, то грунтовые воды зимой не функционируют.

Если же глубина залегания слоя вечной мерзлоты больше слоя сезонного протаивая, то грунтовые воды зимой функционируют, они очень холодные и при их прорывах часто возникают такие опасные явления как наледи.

Низкие температуры грунтовых вод тундровой зоны определяются подстилающими многолетнемерзлыми породами и являются причиной явления физиологической сухости, которая ограничивает возможности произрастания древесной растительности.

В аридных зонах из-за малого количества осадков фильтрация поверхностных вод осуществляется в значительно меньшей степени, верховодка отсутствует, и горизонты постоянных грунтовых вод залегают на больших глубинах — 10 и более метров (в пустыне Кара-Кум известен колодец, в котором вода залегает на глубине 240 м).

Совет

Недостаток воды в почвенном слое и глубокое залегание грунтовых вод, не создающих дополнительного поступления влаги, приводят в формированию условий физической сухости, лимитирующей произрастание растительности и, прежде всего древесной. Грунтовые воды в аридных зонах, как правило, солоноватые или соленые.

Обогащение солями грунтовых вод происходит в связи с тем, что атмосферная влага по мере фильтрации переходит в пленочное и молекулярное состояние и это уменьшает объем гравитационной влаги и увеличивает содержание солей, поступающих за счет выветривания минеральной толщи. Чем меньше влаги фильтруется через почву, тем больше шансов на ее засоление.

Засоление грунтовых вод аридных зон, как правило, хлоридное или сульфатное.



Источник: http://biofile.ru/geo/14201.html

Ссылка на основную публикацию