Грунтты сулар

Грунтты сулар дегеніміз – жердің жоғарғы қабатынан кейінгі бірінші сутіректе орналасқан сулар. Сулы қат-қабаттағы таралуы да қалыпты болып келеді. Сулы қат-қабат (водоносный горизонт) дегеніміз – құрамында суы бар тау жыныстарының қалың қабаты. Ал сутірек дегеніміз – сулы қат-қабат төсемесіндегі су өтпейтін жыныс. Грунтты сулардың сутірекке дейінгі жер бетінен алшақтығы (тереңдігі) сулы қат-қабат қуаты деп аталады.

Бір айта кетерлігі, сутірек қабаты немесе сутірек жынысы деген көп жағдайда шартты түрде ғана қолданылады, өйткені табиғатта мүлдем су өтпейтін тау жыныстары болмайды. Егер су өткізу деңгейі су өткізетін тау жыныстарынан әлдеқайда (жүздеген немесе мыңдаған есе) аз болса, оларды сутірек қабаты деп айта береді.

Грунтты сулардың мынадай ерекшеліктері бар:

1. Олардың қоректену аумағы таралу аумағына сай болып келеді;

2. Судың деңгейі белгілі бір деңгейге жеткеннен кейін судың бастапқы деңгейіндегідей болады, яғни грунтты сулардың жоғарғы қабаты атмосферамен тығыз байланыса отырып, атмосфералық қысымның ықпалында болады. Және ол еркін кеңістік деп аталады.

3. Грунтты сулар гидравликалық жағынан су қоймалары және ағын сулармен, яғни өзен-көлдермен және батпақты ойпауыттармен және т.б. байланысты.

4. Грунтты сулар негізінен атмосфералық жауын-шашынның және ауадағы су буларының конденсациясы есебінен қоректенеді; Грунтты сулардың өзендерден немесе әлдеқайда тереңде жатқан су қабаттарынан қоректенуі де мүмкін;

5. Су қоймалары мен ағын суларға жақын грунтты сулардың режимі, яғни олардың шығыны мен белгілі бір уақыт шегіндегі химиялық құрамының деңгейі (түрлі маусымдарда және көпжылдық уақыт шеңберінде) қабатты суларға да, ауа райының факторына да теңдей тәуелді. Ал су қоймалары мен ағын сулар жоқ болған жағдайда, тек ауа-райының факторына ғана тәуелді.

Үлкен өзендердің маңындағы грунтты сулар деңгейінің өзгерісі 5-6 метрге дейін жетеді (ең жоғарғы деңгей мен ең төменгі деңгейдің арасы). Дегенмен, грунтты сулардың деңгейі тасқын кезінде қатты көтеріледі. Су тасқыны кезінде өзен сулары біраз уақытқа дейін жағалауға жалғасып жатқан тау жынысқа қосылып, грунтты сулармен араласып кетуі мүмкін, ал оның салдарынан грунтты сулардың химиялық құрамы өзгеріске ұшырайды.

Өзен-көлдермен салыстырғанда, суайрық кеңістіктерінде грунтты сулар деңгейінің өзгеру амплитудасы әдетте 1-1,4 метрден аспайды. Және бұл өзгеріс негізінен атмосфералық жауын-шашынның инфильтрациясымен байланысты. Сондай-ақ, грунтты сулардың режиміне көп жағдайда адамның қызметіне орай туындайтын жасанды факторлар да үлкен ықпал етеді. Мәселен, ұңғымалардың, шурфтардың және өзге де су құрылғыларының көмегімен грунтты суларды эксплуатациялау, су айдындарына өнеркәсіптік кәсіпорындар мен елдімекендерден шығатын лас ағындыны қосып жіберу, түрлі гидротехникалық құрылғылар тұрғызу және тағы басқалар.

Грунтты сулардың үстіңгі қабатының формасы туралы сөз еткенде гидроизогипс картасына жүгінуге тура келеді. Гидроизогипс дегеніміз – грунтты сулар деңгейінің біркелкі көрсеткішін біріктіретін сызықтар. Гидроизогипс картасын жасау үшін сулы кеңістіктегі (шурфтар, ұңғымалар, т.б.) бірқатар нүктелердегі су деңгейін өлшеп алу керек. Мұндай өлшеу жұмыстары көп уақытты қажет етпейді. Гидроизогипс картасын бір мезгілдегі немесе қысқа уақыт аралығындағы (бір-екі күн) өлшемдердің қорытындысына сүйене отырып жасауға болады. Немесе жыл мезгіліне қарай жасалады.

Гидроизогипс картасына сүйене отырып грунтты сулардың ағу бағытын анықтауға болады. Бұл бағыт қай кезде де гидроизогипс картасына перпендикуляр жатады. Өйткені, грунтты сулар аса жоғары өлшемнен төменгі көрсеткішке қарай қозғалады. Бірдей өлшем көрсеткішін біріктіретіндіктен, гидроизогипс сызығының бойында қозғалыс болмайды. Уақыт пен қозғалысқа қарамастан өзгермейтін, белгілі бір шектің шеңберінде ғана жылжитын жерасты сулары ток сызықтары деп аталады.

Грунтты сулардың қай бағытпен ағып жатқанын анықтаудың ең қарапайым тәсілі үшбұрыш тәсілі деп аталады. Үшбұрыштың үш бұрышында орналасқан үш ұңғымадағы судың тереңдік деңгейін білетін болсақ, сондай-ақ, олардың үстіңгі қабатының салыстырмалы және абсолютті шамасы белгілі болса, осы үш нүктенің әрқайсысындағы су деңгейінің көрсеткішін анықтауға болады.

Мәселен, А нүктесінде судың жоғарғы деңгейі 36 метр дейік. Б нүктесінде – 40, В нүктесінде 34 метр (27-сурет).

27 - сурет. Үшбұрыш әдісімен грунтты ағынның бағытын анықтау

Үшбұрыштың қабырғаларын пропорция бойынша бөліп, әр қабырға бойынша бірнеше нүктедегі су деңгейін анықтап аламыз. Соның негізінде бірдей көрсеткіштерді қосу арқылы гидроизогипс түземіз. 27-суретке назар аударатын болсақ, грунтты сулардың ағыны БГ бағыты бойынша жүріп жатқанын аңғарамыз, яғни гидроизогипске перпендикуляр жүріп жатыр.

Грунтты сулардың еңіске қарай ағуы Б және Г нүктелерінде екі түрлі. Ал олардың арақашықтығын сызба негізінде анықтауға болады. Ол үшін көлемнің ауқымын білу керек. Мысалы, дәл осы жағдайда Б мен Г -ның ара қашықтығын 80 метр деп алатын болсақ, І еңістігі 0,05-ке тең:

Көріп отырғанымыздай, гидроизогипстердің арасындағы қашықтық аз болған сайын грунтты сулардың ағынының еңістігі ұлғая береді немесе керісінше.

Гидроизогипс жоспарын сызу және олардың жиілік деңгейі, осылайша, грунтты сулардың жоғарғы қабатының формасы туралы түсінік береді. Ол тау жыныстарының су өткізгіштік деңгейіне, грунтты сулар қосылатын өзен жағалауларының орналасуына, сутіректің қуатына және тағы басқа жағдайларға орай анықталады.

Бірнеше мысал келтірейік. Грунттар біркелді болған жағдайда, көлденең (горизонталь) сутірек пен өзен жағалауларының шегі бір сызық бетінде жатқан уақытта грунтты сулардың жоғарғы қабаты өзенге жақындаған сайын төмендей береді. Бұл жағдайда гидроизогипстер өзен жағалауына қарай жиілеп, тік параллель бойында орналасады (28,а-сурет).

28-сурет. Көлденең сутіректе орналасқан, суөткізгіштігі бойынша біртекті қабаттары грунттың ағын бетінің пішіндері:

а-өзен жағалауының тіксызықты кескінінде; б-дөңес иреңдердегі қисық сызықты кескінде; в-ойыс иреңдердегі қисық сызықты кескінде

Біз бұл арада өзен бойындағы шағын ғана бір бөлікті алып отырмыз. Ондағы судың деңгейін тұрақты деуге болады және гидроизогипс те параллель жағалаудағымен тең. Егер грунтты сулардың қозғалу жолында атмосфералық жауын-шашынның инфильтрациясы жоқ болса, АА грунтты суларының қисық деңгейі параболалық формаға ие болады. Ал инфильтрация болған жағдайда ол эллипс формасына енеді.

Дәл осындай жағдайларда, тек өзеннің жағалауы қисық болған жағдайда, грунтты сулардың жоғарғы қабаты әлдеқайда күрделі формаға түседі. Өзеннің жоғарғы иіндерінде грунттың ағыны тарам-тарамға бөлініп, гидроизогипстер сирейді және оған перпендикуляр ток сызықтары желпуіш тәрізді тарамданады (28,б-сурет). Ал өзеннің ойыс келетін жерлерінде гидроизогипстер мен ток сызықтары жиілей түседі (28,в-сурет). Алғашқы жағдайда грунтты сулардың қозғалыс жиілігі мен шығыны ағынның ұзындығына шаққанда аз болады да, екінші жағдайда керісінше, көбірек болады.

Грунт біркелкі болмаған жағдайда грунтты сулардың жоғарғы қабаты су өткізгіштік деңгейі әр түрлі қабаттардан өткен уақыттарда өзгеріске ұшырап, бүгіледі. Мысалы, ағынның қозғалыс жолында суды тез өткізетін тау жыныстар әлсіз өткізетін жыныстармен алмасса, грунтты сулардың үстіңгі жағы соңғы қабатқа келгенде айтарлықтай ылдилайды; соған орай бұл жағдайда гидроизогипстер бір-біріне жақындай түседі (29,а-сурет). Ал егер грунтты сулар суды аз өткізетін қабаттан тез өткізетін қабатқа түсетін болса, онда сәйкестік шамасы керісінше болады. Мұндай жағдайда су өткізгіштігі күшті шамадағы грунтты сулардың жоғарғы қабаты көлбеу болып келеді. Және гидроизогипстер сирек орналасады (29,б-сурет).

Тау жыныстардың су өткізгіштігі жекелеген учаскелерде өзгеріске ұшырауы да мүмкін. Бұл, әрине, грунтты сулардың жоғарғы қабатының формасына айтарлықтай әсер етіп, гидроизогипсті түзуде де байқалады (29,в -сурет).

Көлденең емес сутіректе грунтты сулардың жоғарғы қабаты түрлі формада болуы мүмкін. Атап айтқанда, сутірек грунтты сулардың қозғалыс бағытына сай тура құлаған жағдайда грунтты сулардың жоғарғы қабатын сутірекке параллель жазықтық түрінде елестетуге болады (30,а-сурет, АБ сызығы).Мұндай жағдайда ағынның қуаты тұрақты болады және барлық нүктеде біркелкі болып келеді. Гидроизогипстер тік параллель түрінде болып, бір-бірінен бірдей қашықтықта жатады.

29-сурет. Суөткізгіштігі бойынша жыныстардың әртекті қабаттарындағы грунттық ағын бетінің пішіндері:

а-ағын бойынша суөткізгіштік төмен қарай кемиді (K₁<K₂), б- ағын бойынша суөткізгіштік төмен қарай артады (K₁>K₂), в-ағынның әр түрлі бөліктерінде суөткізгіштік әр түрлі (K₁<K₂, K₂>K₃)

Сутіректің дәл осы жағдайында грунтты сулардың жоғарғы қабаты иілген немесе керісінше, көтеріңкі болуы да мүмкін ( 30,а-сурет, АБ және АГ сызықтары). Мұндайда сулы қат-қабаттың қуаты тұрақты бола алмайды, ол ағынның қозғалыс жолына қарай өзгеріп отырады. Сутіректің беткейі керісінше болса, қисық сызық сүйірленіп келеді (30,б-сурет).

30-сурет. Сутіректің әр түрлі орналасуындағы грунттық ағын бетінің пішіндері:

а-тік еңісті сутіректе, б-кері еңісті сутіректе; в-сутіректің кенеттен болатын иіндерінде

Ағынның қуаты өзгеріп отыратын болса, грунтты сулардың қозғалысы біркелкі емес деп аталады. Ол тек беткейлі сутіректе ғана емес, горизонтальды сутіректе де байқалады.

Сутірек шұғыл иілген жағдайда грунтты сулардың жоғарғы қабаты біркелкі емес тау жыныстарындағы секілді бүгілуге тап болады: сутірек жылғалары тереңдеген учаскелерде грунтты сулардың жоғарғы қабаты көлбеу кескінде болады, ал сутірек жылғалары көтерілген жерлерде айтарлықтай тік болып келеді (30,в-сурет).

Жоғарыда айтылған түрлі табиғи жағдайлардағы грунтты сулардың жоғарғы қабатының айырмашылықтарын сүзілу (фильтрация) заңдылығы турасынан оп-оңай түсіндіруге болады. Бізге белгілісі, сүзілудің негізгі заңдылығына сәйкес (Дарси заңы), грунтты ағынның шығыны сүзілу коэффициентіне, гидравликалық беткейге және көлемге тең. Егер ағынның жолында ұдайы шығым сақталатын болса, онда тау жыныстарының су өтімділігі өзгерген жағдайда олардың сүзілу коэффициенті (фильтрация) немесе ағынның қима көлемі міндетті түрде өзгеріске ұшырайды. Яғни, жерасты суларының жоғарғы қабаты не көлбеу, не тік болып келеді.

Қорыта келгенде айтарымыз, грунтты сулардың жоғарғы қабаты өзінің конфигурациясы жөнінен жердің жоғарғы қабатынікіне ұқсас (31-сурет). Алайда, жоғарыда атап айтқанымыздай, жердің жоғарғы қабатының бедерінде суайрық сызықтары грунтты сулардың жоғарғы қабатының айтарлықтай жоғары нүктелерімен сәйкес келе бермейді, сондай-ақ жоғарғы қабаттағы ағынды бассейн өзінің көлемі жөнінен грунтты сулардың жоғарғы қабатының ағынынан өзгеше болуы мүмкін.

Грунтты сулардың жоғарғы қабаттағы су қоймаларымен және ағынды сулармен байланысы. Грунтты сулар ұдайы қозғалыста болатындықтан, жоғарғы қабаттағы су қоймаларымен және ағынды сулармен тығыз байланыста болады.

Атмосфералық жауын-шашын булануға бейім жерлерде, яғни айтарлықтай және қатты ылғалды климатта өзендер әдетте грунтты сулармен қоректенеді, мұндайда грунтты сулар өзен алқаптарына қарай ағады.

31-сурет. Грунт суларының деңгейімен жер беті бедерінің қатынасы:

1-құм, 2-сулы құм, 3-саздар

Бұл жағдайда грунтты сулар мен өзен суларының сәйкестігі әр түрлі болуы мүмкін.

1. Сулылық кеңістігіндегі сутірек жылғасы өзен суының деңгейінен жоғары болады, яғни сулылық кеңістігі алқаптың беткейіне қарай сыналанады;

2. Сутірек терең орналасатын болса, грунтты сулар мен өзен суларының арасында гидравликалық байланыс орнайды. Өзен арнасы еңіс болып келетіндіктен, грунтты ағынның гидроизогипсі бұл жағдайда өзеннің ағысына қарай жоғары иіледі; мұндайда грунтты сулардың жоғарғы қабатында депрессия пайда болады;

3. Беткейге жақын жайылмалы учаскелерде өткізгіштігі әлсіз делювий қабаты болады, мұндайда өзенге қарай ағатын грунт сулардың жоғарғы қабаты жиі-жиі батпақтанады; Сондай-ақ, сәл тереңдіктегі грунтты сулардың ты мұндайда өзеннің ағысымен тікелей байланысты (32-сурет).

32-сурет. Батпақтанудың пайда болуымен жайылмада сулы қат-қабаттың сыналануы (А-А)

Мұндай жағдайларда грунтты сулардың гидроизогипстері жайылма шамасында жер бедерінің жоғарғы изосызықтарымен сәйкес келеді. Және батпақтанумен қиылыспайды, оған қосылып кетеді.

Алайда, кей жағдайларда өзен сулары грунтты ағынға қосылып кетеді. Бұл әсіресе шөл және шөлейт жерлер мен жартылай шөлейт жерлерге тән. Мұндай жағдайда грунтты сулардың жоғарғы қабаты өзенге жантая орналасады, буланудың қарқындылығына қарай ол тегіс немесе иілген формада болуы мүмкін. Мұндай жағдайда гидроизогипстер өзен ағысынан сәл төмен қарай еңкейеді, яғни грунт сулардың деңгейі өзен жағалай келіп, иірім пайда болады.

Өзен суларының грунтты су ағынына қосылуы кей жағдайларға су қоймаларының салынуымен байланысты болады. Мұндай жағдай 32-суретте бейнеленген.

33-сурет. Жерасты суларының ашық ағын сумен қоректенуі кезіндегі гидроизогипстердің жағдайы

Мұнда үзік сызықпен А өзенінде су қоймасы салынғанға дейінгі грунтты сулардың деңгейі көрсетілген, ал түзу сызықпен су қоймасы салынғаннан кейінгі грунтты сулардың деңгейі көрінісі бейнеленген. Екі өзеннің де жанындағы грунтты сулардың гидроизогипстері әр түрлі кескінде болып келеді.

Су тасқыны кезінде өзендегі су деңгейі көтеріліп, грунтты сулардың тіреуі пайда болады (34-сурет).

34-сурет. Өзендегі су деңгейінің уақытша көтерілуі кезінде грунттық сулардың депрессиялық шұңқырының өзгеруі; грунт суларының табиғи деңгейіндегі депрессиялық беті (АБА)

Жоғарыда айтқанымыздай, мұндайда өзен сулары өзенге жақын аралықтағы жағалауды толықтырады. Мұндайда грунтты сулардың жоғарғы қабаты керісінше қисаяды.

Су тасқыны тоқтағаннан кейін грунтты сулардың жоғарғы қабаты қалыпты арнасына түседі.

Өзендерге су қоймалары салынған жағдайда грунтты сулардың тіреуі тұрақты сипаттамаға ие болады. Бір айта кетерлігі, алғашқы кезде су қоймасын толтыру үшін және оны толтырғаннан кейін де біраз уақытқа дейін су қоймасындағы су жағаға қарай жылжитын болады; сөйтіп грунтты сулардың деңгейі біртіндеп өзінің орналасу жағдайын өзгертеді. Біраз уақыт өткеннен кейін, әдетте ұзақ уақыттан соң грунтты сулардың деңгейі тұрақтанады. Егер өзеннен алыс жатқан учаскелерде грунтты сулардың деңгейі табиғи жағдайда су қоймасындағы су деңгейінен жоғарылап кететін болса, грунтты сулар қайтадан су қоймасына қарай жылжи бастайды (35-сурет).

35-сурет. Тұрақты көтерілу кезінде грунт суларының депрессиялық бетінің өзгеруі:

АБА-табиғи деңгей; аб, ав, аг-суқойманың толтырылуы кезіндегі грунт суларының беттері; ад-тұрақты көтерілу кезіндегі депрессиялық шұңқыр

Дата добавления: 2015-08-31