Основные водные свойства геологической среды

Общее количество связанной и гравитационной воды в грунтах характеризуется величиной полной влагоемкости (W_п.в.), которая в породах, находящихся ниже зеркала грунтовых вод, является максимально возможной. Полная влагоемкость определяется по формуле

W_п.в=n/ρ_d , (19)

где n – пористость в долях единицы; ρ_d – плотность сухого грунта, высушенного при 110 ⁰С.

Способность породы, находящейся в водоносных слоях, полностью насыщенных водой, отдавать воду путем стекания под влиянием силы тяжести, называется гравитационной водоотдачей. Гравитационная водоотдача характеризуется коэффициентом водоотдачи μ_в, который определяется по формуле

μ_в = W_п.в. – W_м.в., (20)

где μ_в – коэффициент водоотдачи, %; W_п.в – полная влагоемкость, %; W_м.в – полная молекулярная влагоемкость, %.

Наибольшей водоотдачей обладают крупнообломочные породы, а также пески. Величина их коэффициента водоотдачи μ_в колеблется от 25 до 43 %. В глинах же водоотдача близка к нулю. Это связано с тем обстоятельством, что основной ее объем представлен молекулярно-связанной водой, заполняющей микропоры и микрокапилляры, где молекулярные силы и силы пленочного натяжения воды превосходят гравитационные.

Подземные воды образуются путем инфильтрации(впитывания) через пористую матрицу грунтов атмосферных осадков, речных и других вод под действием силы тяжести. Величина инфильтрации может выражаться столбом жидкости в мм или в % по отношению к выпавшим в данном районе годовым осадкам. В европейской части России для основных типов грунтов величина инфильтрации составляет (в % от годовых осадков): лессовидные суглинки – 15 – 20; глины и суглинки – 10 – 12; песчанистые грунты – 22 – 28; трещиноватые породы – 35 – 40; закарстованные породы – 50 – 60.

Обычно под инфильтрацией понимается движение вод в сухих или частично заполненных водой породах. При полном заполнении пор водой просачивание воды осуществляется сплошным потоком. Такое движение называется фильтрацией. Если фильтрующимся водам встречаются водоупорные слои, вода задерживается над ними и заполняет пустоты породы. Так создаются водоносные горизонты, одной из основных характеристик которых является водопроницаемость слагающих их пород.

Водопроницаемость — способность пород пропускать гравитацион­ную воду через поры и трещины. Чем больше размер пор или чем крупнее трещины, тем выше водопроницаемость пород и их фильтрационные свойства. Фильтрационные свойства характеризуются коэффициентом фильтрации К_ф, представляющим собой скорость движения подземной воды при гидравлическом градиенте, равном единице (см/с, м/ч или м/сут).

По величине К_ф породы разделяют на три группы:

1) водопроницае­мые — К_ф больше 1 м/сут (галечники, гравий, песок, трещиноватые породы);

2) полупроницаемые — К_ф от 1 до 0,001 м/сут (глинистые пески, лесс, торф);

3) непроницаемые — К_ф меньше 0,001 м/сут (массивные породы, глины) — принято называть водоупорами.

Дата добавления: 2015-04-30