Теория и гипотезы происхождения подземных вод

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Стребков, С.В. Надежность технических систем: Учебное пособие по выполнению курсовой работы и разделов дипломного проекта дисциплины «Надежность технических систем» для подготовки бакалавров по направлению 35.03.06 (110800.62) «Агроинженерия», профиль «Технический сервис в агропромышленном комплексе». – Майский: Изд-во Белгородского ГАУ им. В.Я.Горина, 2014. – 50 с.

_ Происхождение подземных вод

Существуют две основные теории происхождения подземных вод: ин-

фильтрационная и конденсационная.

Инфильтрационная теория объясняет образование подземных вод проса-

чиванием (инфильтрацией) вглубь Земли атмосферных осадков и поверхностных вод. Просачиваясь по крупным трещинам и порам, вода задерживается на водонепроницаемых слоях и дает начало подземным водам. Процесс инфильтрации атмосферных осадков весьма сложный.

Питание подземных вод инфильтрационным путем изменчиво во времени

и определяется природными условиями района: рельефом, водопроницаемо-

стью пород, растительным покровом, деятельностью человека и т. д.

Для определения величины инфильтрационного питания (Qи. п.) необхо-

димо знать интенсивность инфильтрации атмосферных осад (Qинф) и испарения

(Qи):

Qи. п. = Qи н ф − Qи

При понижении уровня подземных вод испарение с их поверхности

уменьшается, а на некоторой глубине становится равной нулю. В этих условиях величина инфильтрационного питания подземных вод возрастает.

Конденсационная теория предполагает возникновение подземных вод в

связи с конденсацией водяных паров, которые проникают в поры и трещины из атмосферы. В настоящее время эти две теории не противопоставляются, а взаимно дополняют друг друга. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что атмосферная вода может проникать в горные породы как в капельно-жидком состоянии, так и в виде пара (в меньших количествах).

Инфильтрационный путь образования подземных вод является основным

для подземных вод, залегающих в зоне активного водообмена, в районах с достаточно высоким количеством атмосферных осадков. В районах с небольшим их количеством (пустыни, сухие степи) роль конденсации водяных паров в образовании и питании подземных вод существенно возрастает.

Минерализованные (соленые) воды глубоких зон земной коры, находя-

щиеся в зоне замедленного и весьма замедленного водообмена, имеют седи-

ментационное происхождение. Эти воды образовались после отложения (се-

диментации) древних морских осадков и последующего отжатия из них воды

вследствие уплотнения пород.

Воды земной коры постоянно в течение длительного геологического вре-

мени пополняются и ювенильными водами, которые возникают в глубине

Земли за счет кислорода и водорода, выделяемых магмой. Прямой выход на по-верхность Земли в виде паров и горячих источников ювенильные воды имеют при вулканической деятельности.

24 Классификации подземных вод.

(1) По характеру грунтов:

· поровые

· пластовые

· трещинные

· трещинно-жильные

(2) По гидравлическим условиям:

· напорные (артезианские и глубинные)

· безнапорные (грунтовые)

(3) По t°:

· исключительно холодные <0°

· весьма холодные 4-20°

· теплые 20-37°

· горячие 37-42°

· весьма горячие

· исключительно горячие >100°

· термальные t>20°

(4) По минерализации:

· пресные до 1‰(обычно преобладают HCO^-₃,Са⁺²)

· солоноватые 1-25 ‰

· соленые 25-50‰ (обычно преобладает Nacl,KCl,CaCO,Cl^-,Na⁺,Ca⁺²)

· рассолы >50‰ (обычно преобладает Nacl,KCl,CaCO,Cl^-,Na⁺,Ca⁺²)

Полезные для здоровья - минеральные:

· углекислые (боровые)

· сульфидные

· железистые (Кавказ, Закрпаты)

· бромовые и йодовые (Трускавец)

· родоновые (Пятигорск)

(5) По характеру залегания:

· подземные воды суши

· подземные воды океанов и морей

А.Грунтовые воды (безнапорные).

Б. Артезианские.

С.Глубинные.

25- Виды воды в порах грунта.

Основные силы, воздействующие на воду:

- силы молекулярного взаимодействия

- капиляные силы

- сила тяжести

- сила гидростатического давления

- сосущая сила корней растений (десукция)

Виды воды в грунтах:

1) химическая связанная

2)физическая связанная

(1) гигроскопическая

(2) пленочная

(1), (2)-в круговороте не участвуют, гидрология не изучает

Капиллярная вода - образуется в порах после их насыщения пленочный водой и перемешивается под действием капиллярных сил.

Капиллярная вода бывает:

· капиллярная подвешенная А

· капиллярная разобщенная В

· капиллярная поднятия

Свободная вода (гравитационная)-находится в порах и трещинах грунта и перемещается под влиянием силы тяжести и гидростатического давления.

· жидкая (капиллярная свободная)

· лед (кристаллы, прослои, линзы льда)

· пар (заполняет вместе с воздухом пустые поры)

26 типы подземных вод по характеру залегания: воды зоны аэрации и насыщения Зона аэрации:

инфильтрация (сплошной поток под действием силы тяжести, гидростатическое давление, капиллярные капиллярные силы, пустых пор нет)

свободное просачивание (под воздействием силы тяжети и капиллярных сил, часть пор воздухом).

Зона насыщения:

Здесь вода перемещается в сторону уклона поверхности или в сторону уменьшения напора (фильтрация).

) По характеру залегания:

· подземные воды суши

· подземные воды океанов и морей

А.Грунтовые воды (безнапорные).

Б. Артезианские.

С.Глубинные.

Зоны грунтов по отношению к подземным водам и виды воды в них.

1.Зона аэрации (з.а.)

2. Зона насыщения (з.н.)

Внимание! В грунтах морей нет зоны аэрации.

Процессы:

Зона аэрации - инфильтрация дождевых и талых вод, формирование почвенной воды и верховодки, фильтрация гравитационной воды и десукция влаги растениями.

Зона насыщения -формируются грунтовые воды, а также артезианские.

Грунтовые воды - воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, залегающего на первом водоупорном пласте.

Два главных процесса: питание и разгрузка (инфильтрация и конденсация) –источники испарения и перетекания вниз.

Артезианские воды - напорные подземные воды, залегающие между водоупорными пластами. Напор создается гидростатическим давлением и весом вышезалегающих пород.

пьезометрический уровень-линия напора.

Артезианский бассейн - гидрогеологическая структура синклинального типа, которые содержат один или несколько водоносных горизонтов с напорными водами.

27.Почвенные и почвенно-грунтовые воды.

Вода в почве находится в основном 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 водами. Почвенные воды почти всегда являются временными. Они обра­зуются обычно весной, в отдельных местах осенью, при просачива­нии талых или дождевых вод. В степных районах они распростра­нены не повсеместно, чаще встречаются под «степными блюдцами», лесными полосами и в поймах рек.

Если эти воды гидравлически связаны с грунто­выми водами (постоянно или временно), они называются почвенно-грунтовыми. Почвенно-грунтовые воды ши­роко распространены в зоне избыточного увлажнения, где уровень грунтовых вод расположен близко к поверхности и иногда дости­гает ее, способствуя процессу заболачивания.Иногда почвенные и почвенно-грунтовые воды называют верховодкой. Верховодка. К верховодке относятся подземные воды, залегающие на небольшой глубине от поверхности земли в зоне аэрации. Отличие верховодки от грунтовых вод в основном заключается в том, что она располагается выше них и, кроме того, ограничена площадным распространением. Это периодически существующие локально развитые подземные воды, не имеющие регионально выдержанного водоупора. Они накапливаются на поверхности небольших линз или перемежающихся слоев водонепроницаемых и полупроницаемых горных пород.

Таковы, например, линзы морен в флювиогляциальных отложениях, погребенные почвенные горизонты в лёссовидных суглинках, глинистые линзы в песчаном аллювии и т.п. (рис. 8.3). Мощность верховодки (0,5 – 1, редко 2 – 3 м) и ее вровень подвержены значительным колебаниям которые находятся в соответствии с климатическими изменениями. Наибольшей величины мощность верховодки достигает весной или осенью. Часто, при малом количестве осадков, верховодка совсем исчезает. Большое количество таких линз верховодки можно наблюдать в степных районах юго-востока европейской части СССР, где они обычно локализованы под степными блюдцами и другими понижениями рельефа, развитыми на поверхности лёссовидных суглинков. Местное население использует эту воду для водоснабжения.

Рис. 8.3. Схема залегания грунтовой воды и соотношение ее с верховодкой:

1 – зона аэрации; II – зона насышения водой (грунтовая вода); III – водоупорное ложе; IV – зона капиллярного поднятия; V – верховодка; 1 – песок; 2 – водонасышенпый песок; 3 – глина; 4 – тяжелый суглинок; 5 – источник; 6 – направление движения грунтовых вод; 7 – зеркало, или уровень, грунтовых

Дата добавления: 2015-04-30