Подземные воды

Подземные воды образуются путем просачивания воды, выпадающей в виде осадков, сквозь толщу пород.Однако и в пустынях подземные воды существуют, благодаря конденсации из атмосферы.

            Подземная вода может образоваться также из подземной росы, путем конденсации водных пород воздуха, находящегося  в породах и пустотах горных пород. Эти воды учавствуют в общем круговороте воды в природе и получили название вадозных(странствующих). Кроме того вода может образоваться из магмы и дегидратации минералов.

            Образовавшиеся таким образом пары воды поднимаются вверх из зоны высоких температур в зоны более низких и конденсируются .Эти воды были названы нильными.

            Таким образом следует признать, что подземные воды образуются в различных случаях по разному : иногда бесспорны явление информации осадков, иногда – вполне  очевидно появление ювенальных вод, иногда – несомненно действие механизма движения и конденсации водяных паров.

            Если представить себе вертикальный разрез какой либо местности то  в общем случае подземные воды могут залегать как показано на рисунке   

Непосредственно у поверхности залегают почвенные воды , удерживаемые силами  капиллярного натяжения . Ниже, на первом водонепроницаемом пласте залегают  грунтовые воды , причем над поверхностью грунтовых вод может образоваться кайма капиллярного поднятия. В водонепроницаемых пластах , залегают межпластовые воды . В завимости  от условии взаиморасположении водонепроницаемых и водопроницаемых пластов, межпластовые воды могут иметь свободную поверхность ,обусловленную действием силы тяжести , или полностью пространство между двумя водонепроницаемыми слоями . В первом случае  межпластовые воды будут безнапорные, во втором – напорные. Напорные межпластовые воды называются артезианскими. Часть  водопроницаемого пласта , заполняемая водой, от нижней поверхности воды до ее верхнего уровня называется водоносным горизонтом. В соответствии с количеством водоносных пластов ,залегающих один ниже другого ,различают первый водоносный горизонт, второй водоносный горизонт и т.д. Очевидно, в первом водоносном горизонте будет слой грунтовых вод.

2.Почвенные воды залегают у поверхности земли. Они не имеют водоупорного ложа, а как бы подвешены в порах почвы, за счет капиллярных явлений. Характерными свойствами этих вод является сезонность, резкие колебания температуры и наличие микроорганизмов и органических веществ . Свободные почвенные воды встречаются в связи  с сезонным увлажнением, когда в следствие высокого состояния  грунтовых  вод происходит заболачивание почвы. В остальных случаях вода просачивается к водонепроницаемому  слою, образуя грунтовые воды.

Верховодки  располагаются в самых верхних  слоях земной коры. Они имеют исключительно неустойчивый режим и появляются в период дождей и усиленной инфильтрации и исчезают  в засушливый период. Режим  верховодки тесно связан с явлениями конденсации и испарения.

Залегание верховодки может быть 2 типов – на небольших линзах водонепроницаемых пород, встречаются в моренных отложениях, и на аллювиальных поймах. В первом  случае линза задерживает некоторое количество инфильтрующейся воды .Со временем часть воды стекает вниз, часть испаряется. Во втором случае образование верховодки объясняется слоистостью аллювиальных отложений с неодинаковой водонепроницаемостью слоев. Инфильтрующиеся воды  скапливаются на слое с меньшей водонепроницаемостью и затем медленно просачиваются через него горизонтальные воды, часть испаряется в атмосферу.

Мощность верховодки 1-2 м. Воды содержат органические вещества и малопригодные для хозяйственно-производственных целей. Добавочными факторами образования верховодки служит утечки воды из водопроводов. Верховодка создает затруднение для строительства, заполняет котлованы, подтапливает фундаменты, подвалы заболачивая местность.

Грунтовыми называются подземные воды постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом выдержанном водоупорном слое. Они имеют свободную поверхность, называющуюся зеркалом и уровнем грунтовых вод и водоупорное ложе. По условиям залегания эти воды могут образоваться в потоки или бассейны. Питание вод происходит за счет инфильтрации осадков. Уровень может меняться от дождей и таяния снегов. В степных областях уровень стабильный,  в горных на питание вод оказывает влияние роса, туман. В пустынях уровень поддерживается за счет конденсации водяных паров. На режим грунтовых вод иногда существенно влияние оказывает их взаимосвязь с поверхностными водоемами. В зависимости от расположения водоупора запас вод может пополняться путем питания их из открытых водоемов и наоборот.

Знание режима грунтовых вод имеет большое значение для строительства.

Для суждения об условиях залегания грунтовых вод строят карты гидроизогипс-линиий, соединяющих точки грунтовых вод, лежащих на одном уровне. По отношению к зеркалу грунтовых вод они играют ту же роль. Что и горизонтали по отношению к рельефу данной поверхности. Гидроизогипс  фиксирует УТВ на определенное время. Колебания УТВ учитывают составленные графики. Рельеф ложа УТВ существенно влияет на условия залегания и на расположение зеркала грунтовых вод. В определенных условиях возможно создание подпора грунтовых вод, возникновение наклонного быстротока и выход рудников на поверхность.

3.Количество и глубина залегания грунтовых вод зависит не только от геологических факторов, но также и от геоморфологических и климатических условий данной местности.

ПЕРВАЯ ЗОНА - начинается на Северном Урале и идет к Финскому кристаллическому массиву и называется зона тундровых вод. Воды этой зоны не минераллизованны, содержат много органических веществ, залегает близко к поверхности, что наблюдается постепенный переход их поверхностные и болотные воды.

ВТОРАЯ ЗОНА – высоких вод севера идет от Урала, захватывая верховья рек Печоры, Северной Двины, Камы. Грунтовые воды слегка минераллизованны,меньше органических примесей  и залегают на глубине 4-6 м на водоразделах, понижения рельефа приближаются к поверхности и сливаются с болотами.

ТРЕТЬЯ ЗОНА – зона неглубоких оврагов от западных склонов Уфимского плато на запад до Девонского полеского вала. С севера в районе Нижнего Новгорода до Пензы. В оврагах и речных долинах встречаются  обильные ключи, питающие реки. Эти воды не содержат органических примесей и более минерализованы.

ЧЕТВЕРТАЯ ЗОНА – из Ульяновского Поволжия в Правобережье реки Днепр, расширяясь в районе Тулы, Воронежа тянется узкая лента. Грунтовые воды глубоко залегают и обладают высокой степенью минерализации.

ПЯТАЯ ЗОНА – южнее зоны глубоких оврагов от уфимского плато, пересикая Поволжье по линии Ульяновска. Грунтовые воды сильно минерализированны, залегают на глубине 50-60 м . ключи редки, встречаются часто пересыхающая верховодка.

ШЕСТАЯ ЗОНА - от Енисея до Поволжья и от заподных склонов Ставропольского плато, на запад до Карпатских передгорий проходит зона причерноморского блока. Грунтовые воды сильно минерализованы и залегают на больших глубинах 100-120 м .

СЕДЬМАЯ ЗОНА -  в условиях малорасчлененного рельефа, характерно для пустынь и полупустынь, в низовьях рек Волга, Урал, Ямба, в Терско-Кумской низменности находится зона Прикаспийских балок. Распологаются близко к поверхности , они минерализованы.

4.Межпластами называется подземные воды , залегающие между двумя водонепроницаемыми пластами. По условиям залегания эти воды могут быть безнапорными и напорными. Межпластовые воды перекрыты с поверхности водонапорной кровлей, отделяющей область питания от области распространения. По этому температура межпластовых вод не подтверждена резким колебанием  как грунтовых вод и заметны лишь годовые колебания.

Напорные воды испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в областях питания и выхода. Прямая линия, соединяющая уровень питания напорных вод с уровнем выхода, называется линией пьезометрического уровня.

Если в какой-либо точке в месте залегания напорных вод будет пробурена скважина, таким образом вода поднимается в ней до линии пьезометрического уровня. Следовательно если линия пьезометрического уровня проходит выше земной поверхности – будет проходить фонтанирование. Для определения условий залегания артезианских вод такой иллюстрацией является горизонтальные линии, соединяющие точки с одинаковыми пьезометрическими уровнями - гидроизопьезы  или пьезоизгогипс. Кроме гидроизопьез на гидрогеологических картах показывают в изолиниях отметки кровли напорного водоносного горизонта. Такие изолинии называются изогопсами водоупорной кровли.

5.В массивных горных породах подземные воды могут находиться и передвигаться только в местах нарушения сплошности породы. Особенно склонны к образованию трещин слоистые породы – доломиты, песчаники .

Водоносность трещиноватых пород может быть различны в зависимости от характера трещин, условии их образования и дальнейшего развития. Встречаются области, где многочисленные трещины в породах являются тончайшими и поэтому не водоносны, а широкие водоносные трещины располагаются на больших расстояниях одна от другой. Необходимо отметить, что очень часто крупные водоносные трещины в последствии закупориваются оседающими глинистыми частицами. Закупорка трещин, как правило, проявляется в зонах, лежащих ниже уровня наибольшего эрозионного размыва. Значительное количество трещинных вод относится к тектоническим трещинам, образовавшимся в результате движения земной коры. В породах легко размываемых или растворяемых водой водоносных трещин увеличивается, и движения воды в них приобретают более интенсивный характер. Трещинные воды, передвигаются в больших трещинах тектонического образования или в закрытых трещинах осадочных пород, наносит название жильных пород.

Родниками или источниками называются естественные выходы подземных вод на дневную поверхность. Они образуются в результате пересечения водоносного горизонта поверхностью рельефа. Различают четыре типа источников питающиеся: верховодкой, грунтовыми водами, межпластовыми водами, жильными.

Источники питающиеся верховодкой распологаются в зоне аэрации, выше уровня  грунтовых вод. Источники питающиеся грунотовыми водами действуют постоянно .

6. Передвигаясь  в толще горных пород, подземные воды насыщаются окисями, солями и продуктами органического происхождения.

Для изучения состава подземных вод проводят их химически анализ.В 1 литр воды при температуре 22градуса содержится 0.0000001 грамм воды. Определяют также количество растворенных веществ. Количество растворенных в воде углекислых и сероводородных солей кальция и магния обуславливает так называемую жесткость воды, измеряемую градусами жесткости. Существует 3 системы градусов жесткости: немецкая ,французская, английская.

7.В зависимости о растворенных в воде веществ может быть сделана оценка ее пригодности  для различных целей. Вода считается пригодной для использования в качестве питьевой если удовлетворяет следующим требованиям:

1)сухой остаток после перегонки составляет не более 1000 мг/л.

2)общая жесткость не более 7 мг-экв.

3)постоянная жесткость не более 5 мг-экв.

4 )содержание отдельных растворенных веществ мг/л: хлориды- 15, органические вещества – 10, сульфаты- 100, азотная кислота- 15, азотистая кислота –следы, железо – 1, свинец- 0.1, мышьяк – 0.05, фтор – 1.5, медь – 3, цинк – 5, фенол – 0.001.

Питьевая вода должна быть прозрачна, бесцветна не иметь запаха, быть приятной на вкус. Бурая окраска свидетельствует о наличие в ней органических веществ. Наличие солей азотной и азотистой кислоты, аммиака указывает на связь этой воды с участками. Где происходит разложение органических веществ и наличие болезнетворных бактерии.