Грунтовые и межпластовые безнапорные воды

Грунтовыми водами в узком понимании этого определения называют свободные гравитационные воды водоносного горизонта, залегающего на первом водоупорном слое.

В зависимости от характера залегания горных пород различают грунтовой поток и грунтовой бассейн (рисунок 3). В природе наблюдаются различные сочетания этих разновидностей залегания.

 

 

Рис. 3. Схемы залегания грунтовых вод

 

Воды, залегающие в водопроницаемой толще пород, заключенной между двумя водоупорными слоями, называют межпластовыми водами. Верхний водоупорный слой в этом случае называется водоупорной кровлей, а нижний – водоупорным ложем.

Скопления подземных вод отмечаются как в рыхлых обломочных породах, так и в трещиноватых массивных изверженных породах. В первом случае воды относятся к типу пластовых вод. Они обычно равномерно распределены по всему пласту, и движение их осуществляется по мелким порам и пустотам между зернами, слагающими породу. Во втором случае воды называются трещинно-жильными. Распространение их и движение приурочено к трещинам и крупным пустотам. Не всегда можно четко разграничить пластовые воды и трещинные, поэтому различают трещинно-пластовые воды.

Площадь распространения грунтовых вод, за редким исключением, совпадает с площадью их питания, т. е. с областью, в пределах которой воды атмосферных осадков проникают в почву и грунт и могут пополнять запасы грунтовых вод.

Площадь распространения межпластовых вод не совпадает с областью их питания. Основные области питания этих вод приурочены к местам выходов водоносной породы на земную поверхность. Дополнительное питание межпластовые воды получают за счет просачивания вод из вышерасположенных водоносных горизонтов через относительные водоупоры.

Грунтовые воды формируются:

- на междуречных массивах,

- в аллювиальных отложениях речных долин,

- в предгорных конусах выноса;

- в областях ледниковых отложений,

- в межгорных впадинах и котловинах,

- в местах накопления песчано-галечных отложений горных рек,

- в областях распространения карста.

В естественных условиях зеркало грунтовых вод представляет собой обычно не горизонтальную поверхность, а волнистую и весьма часто в сглаженной форме повторяет наземный рельеф. Это объясняется различными причинами:

- неоднородностью пород в отношении проницаемости как в зоне аэрации (верхняя зона земной коры между ее поверхностью и зеркалом грунтовых вод), так и в зоне насыщения (верхняя часть литосферы, в которой поры полностью заполнены гравитационной водой);

- различной скоростью просачивания;

- различными условиями питания грунтовых вод и выхода их на поверхность в местах пересечения водоносного пласта долинами рек, оврагов и т. п.

К месту выхода грунтовых вод на поверхность уровень их понижается. Такое понижение уровня наблюдается и у межпластовых безнапорных вод.

Глубина залегания грунтовых вод может быть различной: от десятков метров до 1-2 метров. В последнем случае они обычно в весенний период смыкаются с почвенными водами и образуют почвенно-грунтовые воды. Разновидностью последних являются болотные грунтовые воды, зеркало которых находится в пределах торфяной залежи.

 

Напорные воды

Напорные воды (артезианские подземные воды) – воды, насыщающие водопроницаемый слой, заключенный между водоупорными породами, и обладающие гидростатическим напором.

Геологическая структура (впадина, мульда, синклиналь, моноклиналь и т. п.), содержащая один или несколько водоносных горизонтов и обеспечивающая напор в них, называется артезианским бассейном.

Впадина – термин в геологии, описывающий более или менее замкнутое понижение земной поверхности относительно окружающей местности в пределах суши, дна океанов и морей.

Мульда – форма залегания слоёв горных пород в виде чаши или корытообразного прогиба, общее название изометрических или овальных пологих тектонических прогибов, или их частей в виде синклинали.

Синклиналь, геосинклиналь, синклинальная складка – вид складчатых изгибов слоёв земной коры, характерный вогнутой формой, наклоном слоёв к оси и залеганием более молодых слоёв в осевой части и более древних на крыльях.

Моноклиналь – форма залегания слоев горных пород, характеризующаяся их пологим наклоном в одну сторону.

В артезианском бассейне обычно выделяют (рисунок 4):

- область питания,

- область напора,

- в некоторых случаях область стока (разгрузки) напорных вод.

Рис. 4. Схема строения артезианского бассейна

1 – водонепроницаемые породы; 2 – напорный водоносный слой; 3, 4 – скважины; 5 – направление потока;

ВС – пьезометрический уровень, BNC – нижняя поверхность водоупорной кровли, Н₁, Н₂ – высота напора

Площади, занимаемые артезианскими бассейнами, колеблются в очень широких пределах.

При вскрытии кровли напорного водоносного горизонта буровой скважиной вода под гидростатическим давлением поднимается выше кровли водоносного пласта и иногда достигает поверхности земли или даже фонтанирует.

В напорном водоносном горизонте, таким образом, выделяют геометрический уровень, совпадающий с нижней поверхностью водоупорной кровли водоносного слоя, и гидростатический, или пьезометрический уровень, совпадающий с уровнем подъема воды в скважинах. Напор в каждой точке водоносной породы измеряется высотой, на которую поднимается вода в скважине над нижней поверхностью водоупорной кровли при вскрытии водоносного пласта. По мере погружения пласта напор обыкновенно увеличивается.

 

Просачивание воды в почву

 

Впитывание, или инфильтрация, – процесс проникновения влаги в почву. Передвижение ее от слоя к слою в условиях различной степени насыщения водой нижерасположенных горизонтов почвогрунтов относится к процессу просачивания.

Количественные характеристики впитывания, или инфильтрации:

- интенсивность впитывания – количество воды в миллиметрах слоя, поглощенной почвой в единицу времени (мм/мин).

- суммарная величина впитывания – слой воды, поглощенной почвой за некоторый промежуток времени (мм).

Интенсивность впитывания зависит от водных свойств почвогрунтов и в значительной степени определяется и их влажностью. Если почва сухая, она обладает большой инфильтрационной способностью и в первый период времени после начала дождя интенсивность впитывания близка к интенсивности дождя. С увеличением влажности почвогрунтов интенсивность инфильтрации постепенно уменьшается и при достижении полной влагоемкости в стадии фильтрации становится постоянной, равной коэффициенту фильтрации почвогрунта.

Впитывание воды происходит и в мерзлую почву во время снеготаяния, но такое состояние почвы существенно замедляет процесс инфильтрации. При этом интенсивность процесса зависит от начальной влажности перед замерзанием.

Источники

На склонах долин, оврагов, по склонам гор, в пониженных местах котловин весьма часто наблюдаются выходы водоносных пластов на поверхность земли. Если водоносный пласт обнажен до уровня циркулирующих в нем вод, то в месте пересечения зеркала подземных вод с поверхностью земли подземные воды выходят на поверхность. При этом различают:

- пластовые выходы – равномерное увлажнение склона на относительно большом расстоянии вдоль пересечения его с водоносным пластом;

- источники (родники) – сосредоточенные выходы подземных вод в виде отдельных струй или потоков.

По характеру выхода на поверхность и условиям питания источники подразделяются на:

- нисходящие – свободный сток воды из водоносных горизонтов (обычно грунтовой и межпластовой) со свободной поверхностью;

- восходящие – выходы напорных вод.

В карстовых областях формируются довольно мощные источники с расходом воды в отдельных случаях до нескольких кубических метров в секунду. По способу выхода на поверхность источники карстовых областей очень разнообразны. Наиболее распространены (рисунок 5):

- переливные – выходы грунтовых вод из водоносного горизонта, залегающего на вогнутой поверхности водоупора (рис. 6)

- перемежающиеся или сифонные – характерно наличие резервуара – пещеры, в которой накапливается вода, и отводного канала в форме сифона.

Источник действует только тогда, когда вода в резервуаре достигает уровня верхнего колена сифона (изогнутая трубка с коленами неодинаковой длины, служащая для переливания жидкости из резервуара с более высоким уровнем в резервуар с более низким уровнем).

Источники, выбрасывающие воду под действием давления паров воды, имеющих на некоторой глубине температуру выше 100 °С, называются гейзерами. Гейзеры действуют периодически.

Рис. 5. Источники

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: