Лекция 3. ОСНОВИ НА ХИДРОГЕОЛОГИЯТА

1. Концепцията за подземните води

2. Класификация на подземните води

3. Динамика на подземните води

4. Приток на подземни води към водовземни съоръжения

5. Борба с подземните води

ПОНЯТИЕТО ЗА ПОДЗЕМНИ ВОДИ

ВОДАТА е чудо на природата, най-необходимото от съществуващото вещество на Земята. Нашето благополучие, самият факт на съществуването на живот на Земята зависи от водата. Човешкото тяло е предимно вода по тегло. При новородено - 75%, при възрастен - 60% от телесното тегло.

Водата на земното кълбо е в много сложна връзка с живите. Той е необходим не само за поддържане на живота, той е и продукт на живите. Водата е вездесъща, повсеместна и многостранна.

Забележителен учен, създател на геохимията V.I. ВЕРНАДСКИ пише: „Водата стои отделно в историята на нашата планета, няма естествено тяло, което да се сравни с нея по отношение на влиянието си върху хода на основните, най-грандиозни геоложки процеси...“

Водите, разположени в горната част на ЗЕМНАТА КОРА и лежащи под повърхността на земята, се наричат ​​ПОДЗЕМНИ. Изследването на подземните води се извършва от секцията по геология – ХИДРОГЕОЛОГИЯ.

Хидрогеологията е наука за подземните води, техния произход, свойства, форми на възникване, природа и закони на движение, режим и резерви. Изучава начините за използване на подземните води, методите за тяхното регулиране.

ПОДЗЕМНАТА ВОДА образува подземната ХИДРОСФЕРА, като по масата на съдържащата се в нея вода е съизмерима със Световния океан.

Практическото значение на подземните води в човешкия живот е огромно. Подземните води са един от основните съществуващи и обещаващи източници на водоснабдяване, тъй като има редица предимства:

1. Има по-бяло високо качество от повърхностните води (волове на реки, езера, водоеми).

2. Не изисква скъпо почистване.

3. По-добре защитени от повърхностно замърсяване.

4. Широко разпространени.

Подземните води се използват широко за водоснабдяване, така че в САЩ те съставляват около 20% от цялата консумирана вода, в Германия - 75%, в Белгия - 90%. В Русия подземните води се използват и за централно водоснабдяване. Така около 1000 артезиански кладенеца са пробити в рамките на Москва и Московска област.

Но при експлоатация на подземните води трябва да се има предвид, че ако потокът на водата от подземните резервоари е по-бърз, отколкото запасите му се попълват поради влагата, проникваща в земята от атмосферата, тогава нивото на подземните води намалява и това често причинява неблагоприятни последици.

В продължение на няколко десетилетия нивото на подземните води в Москва е спаднало с повече от 40 m, в Санкт Петербург с 50 m, в Киев с 65 m, в Лондон с повече от 100 m, в Париж със 120 m, в Токио на 150 мм

Освен това, ако водата се взема от слоеве от относително насипни скали, това може да доведе до слягане на скалната маса. И така, Мексико Сити за 40 години е паднал със 7 метра.

Също така е необходимо да се знае, че подземните води имат негативни фактори, които са особено свързани със строителството.

подземните води:

Усложняват производството на работи в условия на приток на подземни води;

Влошаване на носещата способност на скалите като основа на конструкциите;

Те водят до оскъпяване на строителството във връзка с монтажа на хидроизолация и дренаж.

Подземните води са неразривно свързани и взаимодействат със скалите, в които се образуват, натрупват и движат.

В скалите подземните води могат да бъдат под формата на ХИМИЧЕСКИ СВЪРЗАНИ, ПАРИ, ФИЗИЧЕСКИ СВЪРЗАНИ, СВОБОДНИ и ТВЪРДИ.

ХИМИЧЕСКИ СВЪРЗАНА ВОДА- той почти не е "вода", той е част от кристалната решетка на минералите и участва в структурата на кристалната решетка. В СОДА е до 64%, в минерала МИРАБИЛИТ - 55%. Не е възможно да се изолира тази вода без да се разруши кристалната решетка.Единственото изключение е минералът ЗЕОЛИТ – „ПЛАЧЕЩИЯ КАМЪК” – кристализираната вода може да се отстрани от нея чрез нагряване.

ПАРА ВОДА- това е водна пара, която заедно с въздуха запълва всички пори и пукнатини, които не са запълнени с вода в скалите в пространството между земната повърхност и постоянното ниво на подпочвените води. В определени слоеве на земната кора парата може да проникне през пукнатини и кухини от атмосферата или от дълбоките недра на земята от горещи водни разтвори. При определени условия, парите могат да кондензират и да станат течни. Само малка част от парната вода на Земята е концентрирана в горните слоеве на земната кора. В дълбоките недра на парата е много повече, там е горещо.

ФИЗИЧЕСКИ СВЪРЗАНА ВОДА- това е вода, образувана върху повърхността на скалните частици чрез КОНДЕНТАЦИЯ и АДсорбция на пара вода. Тук разпределете ХИГРОСКОПИЧНА и ФИЛМОВА вода.

ХИГРОСКОПИЧНАТА вода е вода, здраво задържана върху повърхността на частиците от МОЛЕКУЛНИ и ЕЛЕКТРИЧНИ сили. Може да се потисне само при температура 105-100 0 С. В зависимост от количеството хигроскопична вода, задържана върху скалните частици, хигроскопичността се различава НЕПЪЛНА (1) и МАКСИМАЛНА (2).

Наличието на хигроскопична вода в скалата не се вижда за окото. В същото време МАКСИМАЛНАТА хигроскопичност на дребнозърнестите и глинестите скали може да достигне 18%, при по-едрозърнестите скали пада до 1% от масата на сухото вещество.

FILM вода се образува върху скални частици при съдържание на влага, превишаващо максималната хигроскопичност (3.4).

Повърхността на частиците е като че ли обвита от воден филм с дебелина на няколко молекулярни слоя, покриващи хигроскопичната вода.

Наличието на филмова вода в скалите е забележимо за окото, тъй като в този случай скалите придобиват по-тъмен цвят. Филмовата вода е в състояние да се движи като течност от по-дебели филми към по-тънки филми.

Максималното водно съдържание на филма е:

За пясъчни скали - до 7%;

За глинести скали - до 45%.

БЕЗПЛАТНАТА вода е основната част от подземните води. Може да се движи или надолу по склона - това е ГРАВИТАЦИОННА вода, или нагоре - КАПИЛЯРНА вода.

Свободната вода не подлежи на действието на силите на привличане към повърхността на скалните частици. Гравитационната вода е подложена на действието на гравитацията и е в състояние да предава ХИДРОСТАТИЧНО налягане. Гравитационната вода се движи през поресто пространство и пукнатини в скалите. В ЗОНИ НА НАСЯЩАНЕ гравитационната вода образува ВОДНИ ХОРИЗОНТИ.

CIPALLAR водата запълва капилярните пори и тънките пукнатини в скалите и се задържа от силите на повърхностно напрежение. Издига се отдолу нагоре, т.е. в посока, обратна на силата на гравитацията.

ТВЪРДА вода - вода под формата на кристали, междинни слоеве и лещи от лед - е широко разпространена в зоната на вечната замръзналост.

Наличието на едното или другото до голяма степен предопределя.

Малко хора знаят отговора на въпроса какво е хидрогеология? Само малцина, за съжаление, по принцип са наясно, че такава дума, такова понятие съществува. Но, разбира се, трябва да знаете, че хидрогеологията не е просто наука за природата или нещо друго обобщено, а наука за подземните води („хидро” – вода, „гео” – земя, „логос” – думата).

Определение и обща информация

Хидрогеологията е наука, която изучава подземните води: тяхното движение, произход, състав (химичен), условия на възникване, модели на взаимодействие с атмосферата, повърхностни води и скали (планини). Тази наука се състои от няколко раздела, включително динамика на подземните води, хидрогеохимия, изследване на минерални, термални и промишлени води. Хидрогеологията е взаимосвързана с геологията (по-специално с инженерната геология), географията, хидрологията и други науки, които изучават Земята.

За извършване на необходимите изчисления се използват не само математически, но и химически, физически, геоложки методи на изследване. Без хидрогеология е проблематично да се предвидят водни потоци, да се елиминират екологичните последици от хидравличната конструкция (такива структури включват резервоари, язовири, водноелектрически централи, корабни шлюзове и др.), да се проектира използването на водни находища за различни цели и качества ( питейни, технически, минерални, промишлени, термични).

Какво представляват подземните води?

Под подземните води се разбира, че се намират под земната повърхност, в горната част на земната кора, в скалите на водата (както в течно, така и в газообразно, и в твърдо състояние). Те са един от видовете минерали. Подземните води се делят на почвени, подземни, междупластови, артезиански, минерални. По време на запознаването с понятието "хидрогеология" подземните води са обект на изследване и следователно е необходимо общи идеиза това какво представляват подземните води.

Екскурзия в историята

Има източници, от които може да се заключи, че човечеството е знаело за подземните води от древни времена. Със сигурност е известно, че през II-III хилядолетие преди Христа в Китай, Египет и редица други страни (цивилизации) е имало кладенци, чиято дълбочина е била повече от дузина метра. Още през 1-во хилядолетие пр. н. е. Аристотел, Талес, Лукреций, Витрувий (древногръцки и римски учени) описват свойствата, произхода и циркулацията на водата в природата, включително под земята. През 312 г. пр. н. е. под земята в град Афлиано е изграден тунел, в който водата тече по силата на гравитацията.

Арабският философ Ал-Бируни през 1-во хилядолетие след Христа за първи път излага предположения, че над изворите трябва да има подземни резервоари (съхранилища) с вода, за да може тя да извира. Изследовател от Персия (сега Иран) Каради даде официална представа за кръговрата на водата в природата, нейното търсене, включително сондирането като метод за търсене. Тези и много други исторически фактипоказват, че хидрогеологията е наука, чиято информация е възникнала в древни времена. Информацията от древните изследвания до голяма степен е потвърдена от съвременните учени.

Хидрогеология на СССР

Едва след октомврийска революцияПрез 1917 г. у нас започва интензивно да се развива такава наука като хидрогеологията. От 1922 г. Русия се превръща в Съюз на съветските социалистически републики. По това време се образуват първите хидрогеоложки центрове. За около петдесет години се формира обща хидрогеология, която включва много знания. Тя се превърна в голяма информативна и значима област на геоложките знания. Такова интензивно развитие беше подпомогнато по много начини и определи темпа на растеж от плодотворен период за геологията и хидрогеологията на предреволюционна Русия.

Ломоносов, Крашенинников, Зуев, Лепехин, Фалк и много други дадоха своя безценен принос към науката (и не само във връзка с хидрогеологията). IN съветска РусияНаследниците на предсъветския опит бяха такива изключителни учени като Лвов, Лебедев, Хименков, Василевски, Бутов, Обручев и много други служители на науката, които организираха хидрогеоложки изследвания в СССР, съставиха каталози на сондажи. Постепенно хидрогеологията се обособява от други геоложки науки. Именно през този период се формират основите на хидрогеологията в СССР, в Русия.

Направления на хидрогеологията

Поради факта, че хидрогеологията обхваща голямо количество знания, методи на изследване, целеви въпроси на изследване, както и косвени проблеми в такава област като подземните води, има няколко направления на тази наука:

• регионална. Това направление е посветено на изследването на регионални (различни страни по света и геоструктури) нови водни басейни, разположени под земята.
• Генетичен. В научния анализ на това направление са изследвани солени, термални води, саламури (от по-малко до по-дълбоки хоризонти).
• Хидродинамични. Посоката, която се занимава с изчислителната част, свързана с движението на водата и законите на това движение, съставянето на модели с помощта на математическо моделиране.
• Хидрогеохимични. Обект на изследване са разглеждането на състава на водата, условията за нейното образуване, постановката и решаването на различни видове проблеми, включително и в областта на търсенето на полезни изкопаеми.
• Палеохидрогеоложки. Изучават се историческите основи на формирането на науката, нейната роля.
• екологична. Занимава се с опазването на подземните води.

Водите в земната кора: разпределение, зони

Подземните води имат специално разпределение в земната кора - те образуват сякаш два етажа. Първият етаж, долният, е образуван от плътни скали (магматични и метаморфни), в резултат на което съдържа доста ограничено количество вода. Вторият етаж, съдържащ основното количество подземни води, се състои от седиментни скали. Поради големия обем вода в последния етаж, той е разделен на няколко зони:

Почвени групи по водопропускливост

Пропускливостта на почвата е нейната способност да пропуска вода през нея. В зависимост от този показател почвите биват:

1. Пропускливи - почви, през които водата преминава доста лесно, като в същото време се филтрира. Пясъкът, чакълът са такива скали.
2. Водоустойчиви - почви, които имат минимална способност да абсорбират вода. Глините принадлежат към такава група - след като се насищат с вода, те престават да пропускат вода. Мрамор, гранит са най-много известни примериводоустойчиви скали.
3. Полупропускливи - почви, които пропускат вода в ограничена степен: глинести пясъци, рохкави пясъчници.

Хидрогеоложки басейни

Подземните водни басейни се наричат ​​хидрогеоложки. Това означава, че в подземната хидросфера се отличава система от води, която се характеризира с общостта не само на условията на възникване, но и на геоложките и структурни граници. Хидрогеоложките басейни могат да бъдат разделени на няколко групи.

• Артезиански - група басейни, които са отрицателен елемент в поредица от хидрогеоложки басейни, представляващи натрупване на вода (разбира се, подземна) и съдържаща вода на резервоара под налягане.
• Подземни води - басейни, които представляват цяла система от подземни водни потоци, която се отличава с положението на хидродинамичните граници.
• Пукнатини - басейни, които са хидрогеоложки масив от разпространението на карстови, пукнатини и пукнатини-жилни води.
• Подземен отток – както и при подземните водни басейни, те представляват система от водни потоци (естествено, подземни) с обща посока.

Хидрогеоложки системи

Има такова нещо като хидрогеоложка система. Тази система е асоциация от тела, наречени "геоложки тела", в които водите не само са взаимосвързани, но и имат общи законидвижение. Говорим, разбира се, за подземните води. Връзките и взаимодействията между компонентите на системата могат да бъдат три вида:

1. Прави линии - взаимодействие през обща граница.
2. Непряко - чрез други елементи на една система или система, граничеща с изследваната.
3. Индиректно - чрез друга система елементи отвън влизат в анализираната система.

Самите системи могат да се разделят на природни и природно-техногенни. Естествените и техногенните включват инженерни конструкции.

Хидрогеология днес

Съвременното състояние на подземните води, техните промени в резултат на човешката дейност в областта на стопанската дейност се изследват от инженерната хидрогеология. Разбира се, това не е отделна наука, а клон на хидрогеологията като цяло.

Хидрогеологията и инженерната геология се занимават с изследване на въздействието на инженерните дейности върху подземните води, техните Химични свойства, взаимодействие със скали, процеси в скалните пластове. Към днешна дата най-належащият проблем, който експертите решават е рационално използванеподземни води.

Необходимо е не само да се справите с потреблението на вода, но и да се гарантира, че изчерпването и замърсяването не се случват с минимални разходи. В същото време остава актуален въпросът, свързан с необходимостта от управление на подземните води в хода на стопанската дейност.

Подземните води се намират в горната част на земната кора (литосферата). Науката за подземните води се нарича хидрогеология. Изучава разпространението, произхода, физичните и химичните свойства, законите на движение на подземните води. Валежите, които падат върху сушата, се разделят на три части: 1) изпаряване, 2) отток и 3) просмукване (инфилтрация) в почвата.

Образуването на подземните води е възможно по четири начина:

1) поради инфилтрация на седименти в литосферата се образува основната част от подземните води (вкл. минерална вода KMV),

2) поради кондензацията на парите в порите на почвата (подземна роса през нощта в пустини),

3) седиментна вода едновременно с отлагане на морски седименти (например остатъкът от морска вода в глинестите слоеве на Сармата и Майкопа на Ставропол),

4) т.нар. млади води, освободени от магма.

Класификация на подземните води според условията на възникване. В геоложкия разрез, според условията на възникване, могат да се разграничат следните подземни води:

1) почвена вода в почвения слой,

2) кацнала вода се образува над местния водонос през пролетта или поради техногенно изтичане на вода,

3) подземните води при първия водонос от повърхността, без налягане, могат да бъдат замърсени,

4) междупластови (безнапорни и напорно-артезиански) води.

Видове подземни води. В зависимост от състоянието на почвата се разграничават следните видове вода:

1) Парна вода - водна пара в порите на почвата с относителна влажност W = 100%, движението става в посока на падане на температурата. По този начин през лятото в подземията може да има натрупване на влага.

2) Силно свързана (адсорбирана, хигроскопична) вода. Това е слой от до 10-15 H2O молекули с дебелина 0,1 микрона, покриващ частици от почва (глина), не разтваря соли, не е електропроводим, не замръзва при 0°C и при отрицателни температури около минус 100°C, има висок вискозитет, отстранява се при T≥105°. Съдържанието на силно свързана вода зависи основно от количеството на глинестите частици: в пясъците - 1-2%, в глинестите - 5-10%, в глините - 10-25%, във високодисперсните монтморилонитови глини - до 30%.

3) Несвързаната (филмовата) вода се задържа от електрически сили до Р=70000g, има плътност=1,0, точка на замръзване минус 1-3-5оС, слабо разтваря соли, тече от дебели към тънки филми.

4) Свободна вода – капилярна и гравитационна. Капилярната вода се задържа в порите от капилярни сили, движи се поради разликата в капилярното налягане, разтваря соли, замръзва при температури под 0ºС. Височината на капилярното издигане в глините достига 3-4 m, в пясъците - няколко dm.

Гравитационната вода се движи под въздействието на гравитацията (разлика в налягането).

5) Вода в твърдо състояние (лед), първо замръзва свободната вода, а след това последователно всички останали видове вода.

6) кристализационната вода участва в изграждането на кристалната решетка на минералите (гипс CaSO4∙2H2O). Химически свързаната вода е съставна част на минерали (лимонит Fe2O3 nH2O, опал SiO2∙H2O, хидроксид CaO H2O). Тези форми на влага се отстраняват при T>100°C.

Химичен състав.Подземните води съдържат разтворени соли и газове. Основните соли са хлориди и сулфати на Na, K, Ca, Mg. Разтворените във водата газове са O2, H2, CO2. Именно тези йони предопределят много свойства на водата: твърдост, алкалност, соленост, агресивност. По размера на сухия остатък водите се разграничават: 1) пресни -<1 г/л, 2) соленые – 1-30 г/л, 3) рассолы - >30g/l.

Като такава, науката за подземни водисе появява през 1674 г. след публикуването от учения П. Перо на неговия труд "Произходът на източниците", а неговият официално иметя получава след публикуването през 1802 г. от Дж. Лемарк на книгата "Хидрогеология, или изследване на влиянието на водата върху повърхността на земното кълбо".

Според учените обемът Подземни водие 60 000 000 km3, или 3,83% от общия обем на хидросферата. (източник Световен воден баланс..., 1974; Гавриленко, Дерпголт, 1971; и др.)

Подземните води са...

За по-точно разбиране – какво представляват подземните води като такива, ще дадем няколко определения от авторитетни речници и енциклопедии.

Планинска енциклопедия

Подземни води ... - вода, намираща се в скалните маси на горната част на земната кора в течно, твърдо и парообразно състояние. П. в са част от водните ресурси. В районите на съществуване на П. в. температура варира от -93 до 1200°C, налягане - от няколко до 3000 MPa ...

А. А. Коноплянцев.

Планинска енциклопедия. М.: Съветска енциклопедия. Под редакцията на E. A. Kozlovsky. 1984 - 1991 г

Екологичен речник

Подземни води - вода, включително минерална вода, разположена в подземни водни тела (Водния кодекс на Руската федерация)

Едуарт. Термини и определения за защита заобикаляща среда, управление на околната среда и екологична безопасност. Речник. 2010 г

Географски речник

Вода, разположена под земната повърхност в дебелината на скалите и в почвата във всяко физическо състояние.

Географски речник. 2015 г

Произход на подземните води

Произход Подземни водиотдавна вълнува въображението на най-добрите умове на човечеството. Бяха изразени най-смелите предположения и хипотези, като за справедливост трябва да се отбележи, че много от тях се оказаха верни. Има разумно предположение, че подземните води са били използвани в сухите райони на Близкия изток, Централна Азия и Китай още през 3000-2000 г. пр.н.е. Първата от дошлите до нас хипотези за произхода на подземните води датира от 7 век пр.н.е. д. Принадлежи на древногръцкия философ Талес. По-късно Платон изрази съгласието си с тази хипотеза. Древногръцките философи са предполагали, че подземните води идват от въздух, охладен в подземни пещери.

Подземните водисъществуват в различни агрегатни състояния. Те се натрупват в пластовете на земната кора и се движат там. различни начинипрез кухини, пори и пукнатини. На места, където има водоустойчиви скали, те се натрупват, образувайки взаимосвързани подземни резервоари - подземни водоносни системи, които обграждат цялото земно кълбо.

Подземните води имат голямо разнообразие от приложения в човешките дейности. Първо, това е източник на прясна вода, и второ, подземните води са източник на много важни за човека минерали, лечебните минерални води са добре познати на всички. Горещите или геотермални води, които разгледахме подробно в статията, или горещите води на Земята, са не само източници на полезни минерали, но и дават на хората достъпна и безплатна геотермална енергия.

Видове подземни води

O. Meinzer (1935) класифицира водите в скалите по следния начин:

• Вода в свободно състояние, способна на независими форми на движение, различни, в зависимост от конкретния вид вода:
  * пара (парообразна);
  * гравитационни води (инфилтрирани капково-течни, подземни потоци);
  * в свръхкритично състояние - подземни води с температура и налягане над критичните.
• Вода в свързано състояние, неспособна на независими форми на движение, без преминаване в свободно състояние (към други видове вода):
  * вода, химически свързана с кристалната структура на минералите;
  * вода, физико-химично и физически свързана с повърхността на минерални частици (скелет) на скалите;
  * вода в преходно състояние от свързана към свободна, включително капилярно свързана;
  * имобилизирана (вакуолна) вода;
  * твърда вода.

Според интензивността на водния обмен подземните води могат да бъдат разделени на следните категории:

• Активна водообменна зона - 300 / 500 метра от земната повърхност, време за обновяване на водата от няколко години до няколко десетки години;
• Зона на бавен водообмен - 500 / 2000 метра от земната повърхност, времето за обновяване на водата е десетки и стотици години;
• Зоната на пасивен водообмен е на повече от 2000 метра от повърхността, времето на обновяване на водата протича в продължение на милиони години.

Класификация на подземните води според степента на минерализация:

• Зона на активен водообмен - 300 / 500 метра от повърхността на земята, преобладава прясна вода със съдържание на сол до 1 грам / литър;
• Зона на бавен водообмен - 500 / 2000 метра от земната повърхност, бракени води със съдържание на сол от 1 до 35 g/l;
• Зоната на пасивен водообмен е на повече от 2000 метра от повърхността, солените води са близо до морска водаповече от 35 g/l.

Класификация на субтитрите. вода, в зависимост от вида на празнините, които запълват:

• Пори субтитри вода - в пясъци, камъчета ...;
• Пукнатина под. вода - в гранити, пясъчници и други скали;
• Карст под земята вода - вода, намираща се в разтворими скали (гипс, варовик, доломит...).

Класификация на подземните води по температура (Щербаков, 1979)

Важен фактор е температурата на подземните води. Този въпрос беше разгледан в статията „Термални извори или горещи води на Земята“. Забележка интересен факт- на голяма дълбочина водата достига до състоянието на така наречената "водна плазма". Това състояние се характеризира с факта, че, от една страна, водата престава да бъде "вода", а от друга страна, не се превръща във водна пара. Това се случва, когато поради високи температури, скоростта на движение на молекулите е сравнима със скоростта на движение на молекулите на водната пара, а плътността остава същата като тази на водата в течно състояние. Такава смес от пара и вода често се изхвърля на повърхността под формата на така наречените гейзери.

Преохладени подземни води

• Степен на нагряване:изключително студено.
• Температурна скала:под 0 °С.
• преминаване в твърдо състояние.

Студени подземни води - тип No1

• Степен на нагряване:много студено.
• Температурна скала:под 0-4 °С.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници: 3,98°C е температурата на максималната плътност на водата.

Студени подземни води - тип No2

• Степен на нагряване:умерено студено.
• Температурна скала:под 4-20 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:единицата за вискозитет (сантипоаз) се определя при температура 20°C.

Термални подземни води - тип No1

• Степен на нагряване:топло.
• Температурна скала:под 20-37 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:температура човешкото тяло- около 37°С.

Термални подземни води - тип No2

• Степен на нагряване:горещо.
• Температурна скала:под 37-50 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:оптимална температура за растежа на бактериите.

Термални подземни води - тип No3

• Степен на нагряване:много горещо.
• Температурна скала:под 50-100 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:преминаване в състояние на пара.

Прегрята подземна вода - тип No1

• Степен на нагряване:умерено прегрят.
• Температурна скала:под 100-200 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:термометаморфизъм (хидролиза на карбонати с освобождаване на CO2, генериране на абиогенен H2S и др.).

Прегрята подземна вода - тип #2

• Степен на нагряване:много прегрят.
• Температурна скала:под 200-372 °C.
• Физически и биохимични критерии за температурни граници:процеси на коализиране на органични вещества и образуване на въглеводороди.

Безплатна вода:

• подземни водии кацнала вода - това са първите водоносни хоризонти от повърхността на земята или, с други думи, водоносни хоризонти, които лежат върху първия водоустойчив слой (за разлика от накацалата вода, подземните води обикновено се свързват с наличието на регионално разпространен слой от ниски -пропускливост скали, тези води захранват кладенци);
• Междупластови води, водоносни системи - подземни резервоари, често свързани помежду си, в които водоустойчивият слой е разположен както отгоре, така и отдолу;
• Пукнатини и пукнатини-карстови подземни води.

Води под налягане или артезиански води

Водите под налягане или артезиански води са артезиански басейни с вода, в които водата е под налягане/хидравлично налягане между две непроницаеми скали.

Подрастващи води

Искаме да се съсредоточим и върху така наречените юношески води. Под това разбираме води, чийто произход се дължи на процесите на синтез на водород и кислород в магматни стопилки. Освен това тези води, издигайки се нагоре, се смесват с други видове подземни води. Хипотезата за младите води е формулирана за първи път през 1902 г. от австрийския геолог Е. Зюс.

Трябва да се отбележи, че в зоните на вечна замръзване подземните води на горното ниво са замръзнали и са в твърдо състояние.

Една от формите на подземните води е така наречената "физически свързана вода". Тя получи такава формулировка, защото, взаимодействайки със скалните частици, тя е привлечена от тях. Колкото по-малки са частиците, толкова повече вода могат да привлекат.

Има много подземни и обикновени води, които се намират там поради гравитацията, в резултат на което се наричат ​​"гравитационни води". Сред тях могат да се разграничат два вида - вода под налягане и вода без налягане.

Физични свойства на подземните води

Има такива физически свойства на подземните води:

• Мътност и прозрачност;
• Цветност;
• Мирис и вкус;
• температура;
• вискозитет;
• Радиоактивност.

Темата за подземните води е много обширна и е очевидно, че е просто невъзможно да се покаже в рамките на една статия. Опитахме се да откроим най-важните, от наша гледна точка, моменти. Ще се радваме, ако този материал ви подтикне към по-подробно проучване на такава интересна тема.

Хидрогеология(от други гръцки ὕδωρ „вода” + геология) – наука, която изучава произхода, условията на възникване, състава и моделите на движение на подземните води. Проучва се и взаимодействието на подземните води със скалите, повърхностните води и атмосферата.

Обхватът на тази наука включва въпроси като динамика на подземните води, хидрогеохимия, търсене и проучване на подземни води, както и рекултивация и регионална хидрогеология. Хидрогеологията е тясно свързана с хидрологията и геологията, включително инженерна геология, метеорология, геохимия, геофизика и други науки за Земята. Разчита на данните от математиката, физиката, химията и широко използва техните изследователски методи.

Хидрогеоложките данни се използват по-специално за решаване на проблемите на водоснабдяването, рекултивацията и експлоатацията на находищата.

Подземните води.

Под земята са всички води от земната кора, разположени под повърхността на Земята в скали в газообразно, течно и твърдо състояние. Подземните води са част от хидросферата - водна обвивкаГлобусът. Запасите от прясна вода в недрата на Земята са до 1/3 от водите на океаните. В Русия са известни около 3367 находища на подземни води, от които по-малко от 50% се експлоатират. Понякога подземните води причиняват свлачища, заблатяване на територии, заселване на почвата, затрудняват провеждането на минни дейности в мините, намаляват притока на подземни води, отводняват се находища и се изграждат дренажни системи.

История на хидрогеологията

Натрупването на знания за подземните води, започнало в древни времена, се ускорява с появата на градовете и поливното земеделие. По-специално, изграждането на изкопани кладенци, построени през 2-3 хил. пр. н. е., има своя принос. д. в Египет, Централна Азия, Китай и Индия и достигащи дълбочини до няколко десетки метра. Приблизително в същия период се появява и лечението с минерална вода.

Първите представи за свойствата и произхода на природните води, условията за тяхното натрупване и кръговрата на водата на Земята са описани в трудовете на древногръцките учени Талес и Аристотел, както и на древнеримските Тит Лукреций Кара и Витрувий. Изучаването на подземните води беше улеснено от разширяването на работата, свързана с водоснабдяването в Египет, Израел, Гърция и Римската империя. Възникнаха концепциите за вода без налягане, налягане и самотечащи се води. Последният получава през 12 век сл. Хр. д. името артезиански - от името на провинция Артоа (древно име - Артезия) във Франция.

В Русия първите научни идеи за подземните води като естествени разтвори, тяхното образуване чрез инфилтрация на атмосферни валежи и геоложката активност на подземните води са изразени от М. В. Ломоносов в есето му „За слоевете на Земята“ (1763 г.). До средата на 19 век учението за подземните води се развива като съставна частгеология, след което се превръща в отделна дисциплина.

Разпределение на подземните води в земната кора

Подземните води в земната кора са разпределени на два етажа. Долният етаж, съставен от плътни магмени и метаморфни скали, съдържа ограничено количество вода. По-голямата част от водата е вътре горен слойседиментни скали. В него се разграничават три зони - горна зона на свободен водообмен, средна зона на водообмен и долна зона на бавен водообмен.

Водите на горната зона обикновено са пресни и служат за питейно, битово и техническо водоснабдяване. В средната зона има минерални води с различен състав. Долната зона съдържа силно минерализирани саламура. От тях се извличат бром, йод и други вещества.

Повърхността на подземните води се нарича "подземна вода". Разстоянието от подземните води до непроницаемия слой се нарича "дебелина на непроницаемия слой".

Образуване на подземни води

Подземните води се образуват по различни начини. Един от основните начини за образуване на подземните води е чрез просмукване или инфилтрация на валежите и повърхностните води. Процеждащата се вода достига до водоустойчивия слой и се натрупва върху него, насищайки порести и поресто-пукнатни скали. Така възникват водоносните хоризонти или хоризонтите на подземните води. Освен това подземните води се образуват от кондензацията на водни пари. Разграничават се и подземни води от ювенилен произход.

Двата основни начина за образуване на подземните води - чрез инфилтрация и чрез кондензация на атмосферни водни пари в скалите - са основните начини за натрупване на подземни води. Инфилтрационните и кондензационните води се наричат ​​вандозни води (лат. vadare - отивам, премествам). Тези води се образуват от атмосферната влага и участват в общия кръговрат на водата в природата.

Инфилтрация

Подземните води се образуват от атмосферни валежи, които попадат на земната повърхност и се просмукват в земята до определена дълбочина, както и от водите на блата, реки, езера и водоеми, които също се просмукват в земята. Количеството на влагата, постъпваща в почвата по този начин, е 15-20% от общото количество на валежите.

Проникването на вода в почвата зависи от физични свойстватези почви. По отношение на водопропускливостта почвите се разделят на три основни групи – пропускливи, полупропускливи и непроницаеми или непроницаеми. Пропускливите скали включват едри кластични скали, чакъл, чакъл, пясъци и натрошени скали. Водоустойчивите скали включват плътни магмени и метаморфни скали като гранит и мрамор, както и глини. Полупропускливите скали включват глинести пясъци, льос, насипни пясъчници и рохкави мергели.

Количеството вода, проникваща в почвата, зависи не само от нейните физически свойства, но и от количеството на валежите, наклона на терена и растителната покривка. В същото време създава продължителен ръмжен дъжд По-добри условияза просмукване, отколкото проливен дъжд.

Стръмните склонове на терена увеличават повърхностния отток и намаляват инфилтрацията на валежите в земята, докато нежните склонове, напротив, увеличават инфилтрацията. Растителната покривка увеличава изпарението на утаената влага, но в същото време забавя повърхностния отток, което допринася за инфилтрацията на влагата в почвата.

За много области на земното кълбо инфилтрацията е основният метод за образуване на подземни води.

Подземните води могат да се генерират и от изкуствени хидравлични конструкции, като напоителни канали.

Кондензация на водни пари

Вторият начин за образуване на подземни води е кондензацията на водни пари в скалите.

Подрастващи води

Младежните води са друг начин за образуване на подземни води. Такива води се отделят при диференциацията на магмената камера и са "първични". IN природни условияняма чисти ювенилни води: подземни води, които са възникнали различни начинисе смесват един с друг.

Класификация на подземните води

Има три вида подземни води: кацнала вода, подземна вода и напорна (артезианска). В зависимост от степента на минерализация се разграничават сладките подземни, солени, солени и саламури, по температура се делят на преохладени, студени и термични, а в зависимост от качеството на подземните води се делят на технически и питейни.

Верховодка

Verkhovodka - подземни води, които се срещат близо до повърхността на земята и се характеризират с променливост в разпределението и дебита. Верховодка е ограничена до първия водоустойчив слой от повърхността на земята и заема ограничени територии. Verkhovodka съществува в период на достатъчно влага и изчезва в сухи времена. В случаите, когато водоустойчивият слой лежи близо до повърхността или излиза на повърхността, се развива преовлажняване. Почвените води или водите на почвения слой, представени от почти свързана вода, където капковата вода присъства само по време на периоди на прекомерна влага, също често се наричат ​​кацнала вода.

Водите от костур обикновено са пресни, слабо минерализирани, но често замърсени. органична материяи съдържат големи количества желязо и силициева киселина. По правило кацната вода не може да служи като добър източник на водоснабдяване. Въпреки това, ако е необходимо, се предприемат мерки за изкуствено запазване на този тип вода: организират езера, отклонения от реки, които осигуряват постоянно захранване на работещите кладенци, засаждане на растителност или забавяне на топенето на снега.

подземни води

Подземните води се отнасят до водата, лежаща на първия водоустойчив хоризонт под костур. Те се характеризират с повече или по-малко постоянен дебит. Подземните води могат да се натрупват както в рохкави порести скали, така и в твърди пукнатини. Нивото на подземните води е подложено на постоянни колебания, то се влияе от количеството и качеството на валежите, климата, релефа, растителната покривка и човешката дейност. Подземните води са един от източниците на водоснабдяване, изходите на подземните води към повърхността се наричат ​​извори или извори.

артезиански води

Води под налягане (артезиански) - води, които са във водоносния хоризонт, затворени между непроницаеми слоеве и опит хидростатично налягане, поради разликата в нивата на мястото на подаване и изхода на водата на повърхността. Те се характеризират с постоянен дебит. Зоната на хранене в близост до артезиански води, чиито басейни понякога достигат хиляди километри, обикновено се намира над зоната на водния отток и над изхода на напорни води към земната повърхност. Зоните на снабдяване на артезиански басейни понякога са значително отдалечени от местата за добив на вода - по-специално в някои оазиси на Сахара те получават вода, паднала под формата на валежи над Европа.

Артезиански води (от Artesium, латинско име френска провинцияАртоа, където тези води се използват отдавна) - подземни води под налягане, затворени във водоносни хоризонти от скали между непроницаеми слоеве. Обикновено се намира в рамките на определени геоложки структури(вдлъбнатини, корита, флексури и др.), образуващи артезиански басейни. При отваряне те се издигат над покрива на водоносния хоризонт, понякога бликат.