Lección 3. FUNDAMENTOS DE HIDROGEOLOGÍA

1. El concepto de agua subterránea

2. Clasificación de las aguas subterráneas

3. Dinámica de las aguas subterráneas

4. Entrada de agua subterránea a las instalaciones de toma de agua

5. Lucha contra las aguas subterráneas

EL CONCEPTO DE AGUA SUBTERRÁNEA

El AGUA es un milagro de la naturaleza, la más necesaria de las sustancias existentes en la Tierra. Nuestro bienestar, el hecho mismo de la existencia de vida en la Tierra, depende del agua. El cuerpo humano es principalmente agua por peso. En un recién nacido - 75%, en un adulto - 60% del peso corporal.

El agua en el globo está en una relación muy compleja con los vivos. Es necesario no sólo para sostener la vida, también es un producto de lo vivo. El agua es omnipresente, ubicua y multifacética.

Un científico notable, creador de la geoquímica V.I. VERNADSKY escribió: “El agua se destaca en la historia de nuestro planeta, no hay cuerpo natural que pueda compararse con ella en cuanto a su influencia en el curso de los principales y más grandiosos procesos geológicos…”

Las aguas situadas en la parte superior de la CORTEZA TERRESTRE y que yacen bajo la superficie de la tierra se denominan SUBTERRÁNEAS. El estudio de las aguas subterráneas lo realiza la sección de geología - HIDROGEOLOGÍA.

La hidrogeología es la ciencia de las aguas subterráneas, su origen, propiedades, formas de ocurrencia, naturaleza y leyes de movimiento, régimen y reservas. Estudia las formas de uso de las aguas subterráneas, los métodos de su regulación.

El AGUA SUBTERRÁNEA forma la HIDROSFERA subterránea; en términos de masa de agua contenida en ella, es proporcional al Océano Mundial.

La importancia práctica de las aguas subterráneas en la vida humana es enorme. El agua subterránea es una de las principales fuentes existentes y prometedoras de suministro de agua, ya que tiene una serie de ventajas:

1. Tiene una calidad superior más blanca que las aguas superficiales (bueyes de ríos, lagos, embalses).

2. No requiere limpieza costosa.

3. Mejor protegido de la contaminación superficial.

4. Generalizado.

El agua subterránea se usa ampliamente para el suministro de agua, por lo que en los EE. UU. Representan aproximadamente el 20% de toda el agua consumida, en Alemania, el 75%, en Bélgica, el 90%. En Rusia, el agua subterránea también se utiliza para el suministro central de agua. Por lo tanto, se han perforado aproximadamente 1000 pozos artesianos dentro de Moscú y la región de Moscú.

Pero, al explotar las aguas subterráneas, se debe tener en cuenta que si el flujo de agua de los tanques subterráneos es más rápido de lo que se reponen sus reservas debido a la humedad que se filtra al suelo desde la atmósfera, entonces el nivel de las aguas subterráneas disminuye, y esto a menudo provoca Consecuencias adversas.

Durante varias décadas, el nivel del agua subterránea en Moscú ha descendido más de 40 m, San Petersburgo - 50 m, Kiev - 65 m, Londres - más de 100 m, París - 120 m, Tokio - 150 m. m.

Además, si se extrae agua de capas de rocas relativamente sueltas, esto puede provocar el hundimiento del macizo rocoso. Entonces, la Ciudad de México desde hace 40 años ha caído 7 metros.

También es necesario saber que las aguas subterráneas tienen factores negativos, que están especialmente relacionados con la construcción.

El agua subterránea:

Complicar la producción de obras en condiciones de afluencia de aguas subterráneas;

Deteriorar la capacidad portante de las rocas como cimiento de estructuras;

Conducen a un aumento en el costo de la construcción en relación con la instalación de impermeabilización y drenaje.

El agua subterránea está indisolublemente unida e interactúa con las rocas en las que se forma, acumula y mueve.

En las rocas, el agua subterránea puede estar en forma QUÍMICA, VAPOR, FÍSICAMENTE, LIBRE y SÓLIDA.

AGUA UNIDA QUÍMICAMENTE- casi no es "agua", forma parte de la red cristalina de los minerales y participa en la estructura de la red cristalina. En SODA es hasta 64%, en el mineral MIRABILIT - 55%. No es posible aislar esta agua sin destruir la red cristalina, la única excepción es el mineral ZEOLITA - "PIEDRA QUE LLORA" - el agua cristalizada se puede eliminar mediante calentamiento.

VAPOR DE AGUA- esto es vapor de agua, que, junto con el aire, llena todos los poros y grietas en las rocas que no están llenas de agua en el espacio entre la superficie de la tierra y un nivel constante de agua subterránea. En ciertas capas de la corteza terrestre, el vapor puede penetrar a través de grietas y huecos desde la atmósfera o desde las entrañas profundas de la tierra a partir de soluciones acuosas calientes. Bajo ciertas condiciones, los vapores pueden condensarse y volverse líquidos. Sólo una pequeña parte del agua vaporosa de la Tierra se concentra en las capas superiores de la corteza terrestre. En las entrañas profundas del vapor hay mucho más, allí hace calor.

AGUA FÍSICAMENTE LIGADA- esta es agua formada en la superficie de partículas de roca por CONDENTACIÓN y ADSORCIÓN de agua vaporizada. Aquí asignan agua HIGROSCÓPICA y PELÍCULA.

El agua HIGROSCÓPICA es agua firmemente retenida en la superficie de las partículas por fuerzas MOLECULARES y ELÉCTRICAS. Puede suprimirse solo a una temperatura de 105-100 0 C. Dependiendo de la cantidad de agua higroscópica retenida en las partículas de roca, la higroscopicidad se distingue INCOMPLETA (1) y MÁXIMA (2).

La presencia de agua higroscópica en la roca no es visible a simple vista. Al mismo tiempo, la higroscopicidad MÁXIMA de las rocas de grano fino y arcillosas puede llegar al 18%, en rocas de grano más grueso desciende al 1% de la masa de materia seca.

El agua FILM se forma sobre partículas de roca con un contenido de humedad que excede la higroscopicidad máxima (3.4).

La superficie de las partículas está, por así decirlo, envuelta por una película de agua de varias capas moleculares de espesor que cubre el agua higroscópica.

La presencia de película de agua en las rocas es notoria a la vista, ya que las rocas adquieren en este caso un color más oscuro. El agua de película es capaz de moverse como líquido de películas más gruesas a películas más delgadas.

El contenido máximo de agua de la película es:

Para rocas arenosas - hasta 7%;

Para rocas arcillosas - hasta 45%.

El agua LIBRE es la mayor parte del agua subterránea. Puede moverse hacia abajo por la pendiente, esto es agua por GRAVEDAD, o hacia arriba, agua CAPILAR.

El agua libre no está sujeta a la acción de fuerzas de atracción hacia la superficie de las partículas de roca. El agua gravitatoria está sujeta a la acción de la gravedad y es capaz de transmitir presión HIDROSTÁTICA. El agua gravitacional se mueve a través del espacio poroso y las grietas en las rocas. En ZONAS DE SATURACIÓN el agua gravitacional forma HORIZONTES DE AGUA.

El agua CIPALLAR llena los poros capilares y las grietas finas de las rocas y es retenida por las fuerzas de tensión superficial. Se eleva de abajo hacia arriba, es decir, en la dirección opuesta a la fuerza de gravedad.

El agua SÓLIDA, agua en forma de cristales, capas intermedias y lentes de hielo, está muy extendida en la zona de permafrost.

La presencia de uno u otro predetermina en gran medida.

Pocas personas saben la respuesta a la pregunta, ¿qué es la hidrogeología? Desafortunadamente, solo unos pocos son generalmente conscientes de que existe tal palabra, tal concepto. Pero, por supuesto, debe saber que la hidrogeología no es solo la ciencia de la naturaleza o algo más generalizado, sino la ciencia de las aguas subterráneas ("hidro" - agua, "geo" - tierra, "logos" - la palabra).

Definición e información general

La hidrogeología es una ciencia que estudia las aguas subterráneas: su movimiento, origen, composición (química), condiciones de ocurrencia, patrones de interacción con la atmósfera, aguas superficiales y rocas (montañas). Esta ciencia consta de varias secciones, incluida la dinámica de las aguas subterráneas, la hidrogeoquímica, el estudio de las aguas minerales, termales e industriales. La hidrogeología está interconectada con la geología (en particular, con la ingeniería geológica), la geografía, la hidrología y otras ciencias que estudian la Tierra.

Para llevar a cabo los cálculos necesarios, no solo se utilizan métodos de investigación matemáticos, sino también químicos, físicos y geológicos. Sin hidrogeología, es problemático predecir las entradas de agua, eliminar las consecuencias ambientales de una estructura hidráulica (tales estructuras incluyen embalses, represas, centrales hidroeléctricas, esclusas de envío, etc.), diseñar el uso de depósitos de agua para varios propósitos y calidades ( potable, técnica, mineral, industrial, térmica).

¿Qué es el agua subterránea?

Se entiende por agua subterránea el estar debajo de la superficie terrestre, la parte superior de la corteza terrestre, en las rocas de agua (tanto en estado líquido, como gaseoso y sólido). Son uno de los tipos de minerales. El agua subterránea se divide en suelo, agua subterránea, interestratal, artesiana, mineral. Durante el conocimiento del concepto de "hidrogeología", el agua subterránea es objeto de estudio y, por lo tanto, es necesario ideas generales sobre lo que es el agua subterránea.

Excursión a la historia

Hay fuentes de las que se puede concluir que la humanidad conoce las aguas subterráneas desde la antigüedad. Se sabe con certeza que en el milenio II-III a. C. en China, Egipto y varios otros países (civilizaciones) había pozos, cuya profundidad era de más de una docena de metros. Ya en el 1er milenio antes de Cristo, Aristóteles, Tales, Lucrecio, Vitruvio (antiguos científicos griegos y romanos) describieron las propiedades, el origen y la circulación del agua en la naturaleza, incluso bajo tierra. En el año 312 a. C., se construyó un túnel subterráneo en la ciudad de Affliano, en el que el agua fluía por gravedad.

El filósofo árabe Al-Biruni en el primer milenio de nuestra era, por primera vez, planteó conjeturas de que debería haber depósitos subterráneos (depósitos) de agua sobre los manantiales para que pudiera brotar. Un investigador de Persia (ahora Irán) Karadi dio una idea formal del ciclo del agua en la naturaleza, su búsqueda, incluida la perforación como método de búsqueda. Estos y muchos más hechos históricos indican que la hidrogeología es una ciencia cuya información surgió en la antigüedad. La información de la investigación antigua ha sido confirmada en gran medida por los científicos modernos.

Hidrogeología de la URSS

Solo después revolución de octubre En 1917, una ciencia como la hidrogeología comenzó a desarrollarse intensamente en nuestro país. Desde 1922, Rusia se ha convertido en la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas. Fue en este momento cuando tuvo lugar la formación de los primeros centros hidrogeológicos. En unos cincuenta años se formó una hidrogeología general, que incluía una gran cantidad de conocimientos. Se ha convertido en un gran campo informativo y significativo del conocimiento geológico. Tal desarrollo intensivo fue ayudado de muchas maneras y determinó la tasa de crecimiento de un período fructífero para la geología y la hidrogeología de la Rusia prerrevolucionaria.

Lomonosov, Krasheninnikov, Zuev, Lepekhin, Falk y muchos otros hicieron su invaluable contribución a la ciencia (y no solo en relación con la hidrogeología). EN Rusia soviética Los sucesores de la experiencia presoviética fueron científicos tan destacados como Lvov, Lebedev, Khimenkov, Vasilevsky, Butov, Obruchev y muchos otros servidores de la ciencia, que organizaron investigaciones hidrogeológicas en la URSS y compilaron catálogos de pozos. Poco a poco, la hidrogeología surgió de otras ciencias geológicas. Fue durante este período que se formaron los cimientos de la hidrogeología en la URSS, en Rusia.

Direcciones de hidrogeología

Debido al hecho de que la hidrogeología cubre una gran cantidad de conocimientos, métodos de estudio, preguntas de estudio objetivo, así como problemas indirectos en un campo como el agua subterránea, hay varias direcciones de esta ciencia:

• Regional. Esta dirección está dedicada al estudio de nuevas cuencas de agua regionales (diferentes países del mundo y geoestructuras) ubicadas bajo tierra.
• Genético. En el análisis científico de esta dirección se estudiaron aguas saladas, termales, salmueras (desde horizontes menores a más profundos).
• Hidrodinámica. La dirección que se ocupa de la parte de cálculo relativa al movimiento del agua y de las leyes de este movimiento, la elaboración de modelos mediante modelización matemática.
• Hidrogeoquímica. Los objetos de estudio son la consideración de la composición del agua, las condiciones para su formación, la formulación y solución de diversos tipos de problemas, incluidos los del campo de la prospección de minerales.
• Paleohidrogeológico. Se están estudiando los fundamentos históricos de la formación de la ciencia, su papel.
• Ecológico. Comprometidos en la protección de las aguas subterráneas.

Aguas en la corteza terrestre: distribución, zonas.

El agua subterránea tiene una distribución especial en la corteza terrestre: forman, por así decirlo, dos pisos. El primer piso, el inferior, está formado por rocas densas (ígneas y metamórficas), por lo que contiene una cantidad de agua bastante limitada. El segundo piso, que contiene la mayor cantidad de agua subterránea, está formado por rocas sedimentarias. Debido al gran volumen de agua en la última planta, se divide en varias zonas:

Grupos de suelo por permeabilidad al agua

La permeabilidad de un suelo es su capacidad para hacer pasar agua a través de él. Dependiendo de este indicador, los suelos son:

1. Permeable: suelos a través de los cuales el agua pasa con bastante facilidad, filtrándose al mismo tiempo. Arena, grava son tales rocas.
2. Impermeable: suelos que tienen una capacidad mínima para absorber agua. Las arcillas pertenecen a ese grupo: después de que se saturan con agua, dejan de pasar agua. Mármol, granito son los más ejemplos famosos rocas impermeables.
3. Semipermeables: suelos que dejan pasar agua de forma limitada: arenas arcillosas, areniscas sueltas.

cuencas hidrogeologicas

Las cuencas de agua subterránea se denominan hidrogeológicas. Esto significa que en la hidrosfera subterránea se distingue un sistema de aguas, que se caracteriza por la similitud no solo de las condiciones de ocurrencia, sino también de los límites geológicos y estructurales. Las cuencas hidrogeológicas se pueden dividir en varios grupos.

• Artesiano: un grupo de cuencas, que son un elemento negativo en una serie de cuencas hidrogeológicas, que representan una acumulación de agua (por supuesto, subterránea) y que contienen agua de depósito a presión.
• Agua subterránea: cuencas, que son un sistema completo de flujos de agua subterránea, que se distingue por la posición de los límites hidrodinámicos.
• Aguas de fisura - cuencas, que son un macizo hidrogeológico de la distribución de aguas kársticas, de fisura y de vena de fisura.
• Escorrentía subterránea - como en el caso de las cuencas de aguas subterráneas, son un sistema de flujos de agua (naturalmente, subterráneos) con una dirección común.

Sistemas hidrogeológicos

Existe tal cosa como un sistema hidrogeológico. Este sistema es una asociación de cuerpos denominados "cuerpos geológicos", en los que las aguas no sólo están interconectadas, sino que también tienen leyes generales movimienot. Estamos hablando, por supuesto, de aguas subterráneas. Las conexiones e interacciones entre los componentes del sistema pueden ser de tres tipos:

1. Líneas rectas: interacción a través de un límite común.
2. Indirecto: a través de otros elementos de un sistema o de un sistema limítrofe con el que se estudia.
3. Indirecto: a través de otro sistema, los elementos del exterior ingresan al sistema analizado.

Los sistemas en sí se pueden dividir en natural y natural-tecnogénico. Natural y tecnogénico incluyen estructuras de ingenieria.

Hidrogeología hoy

La ingeniería hidrogeológica estudia el estado actual de las aguas subterráneas, sus cambios como resultado de las actividades humanas en el campo de la actividad económica. Por supuesto, esta no es una ciencia separada, sino una rama de la hidrogeología como un todo.

La hidrogeología y la ingeniería geológica se ocupan del estudio del impacto de las actividades de ingeniería en las aguas subterráneas, su Propiedades químicas, interacción con rocas, procesos en estratos rocosos. Hasta la fecha, el problema más apremiante que los expertos están resolviendo es uso racional agua subterránea

Es necesario no solo lidiar con el consumo de agua, sino también asegurar que el agotamiento y la contaminación no se produzcan a un costo mínimo. Al mismo tiempo, sigue siendo relevante la cuestión relacionada con la necesidad de gestionar las aguas subterráneas en el curso de la actividad económica.

El agua subterránea se encuentra en la parte superior de la corteza terrestre (litosfera). La ciencia de las aguas subterráneas se llama hidrogeología. Estudia la distribución, el origen, las propiedades físicas y químicas, las leyes del movimiento de las aguas subterráneas. La precipitación que cae sobre la tierra se divide en tres partes: 1) evaporación, 2) escorrentía y 3) filtración (infiltración) en el suelo.

La formación de agua subterránea es posible de cuatro maneras:

1) debido a la infiltración de sedimentos en la litosfera, se forma la mayor parte del agua subterránea (incluido agua mineral KMV),

2) debido a la condensación de vapores en los poros del suelo (rocío subterráneo en la noche en los desiertos),

3) agua sedimentaria simultáneamente con la deposición de sedimentos marinos (por ejemplo, el resto del agua de mar en los estratos arcillosos del Sármata y Maikop de Stavropol),

4) los llamados. aguas juveniles liberadas por el magma.

Clasificación de las aguas subterráneas según las condiciones de ocurrencia. En el apartado geológico, según las condiciones de ocurrencia, se pueden distinguir las siguientes aguas subterráneas:

1) agua del suelo en la capa del suelo,

2) el agua posada se forma sobre el acuicludo local en primavera o debido a una fuga de agua tecnogénica,

3) el agua subterránea en el primer acuicluido de la superficie, sin presión, puede estar contaminada,

4) aguas interestratales (sin presión y con presión artesiana).

Tipos de aguas subterráneas. Dependiendo del estado en el suelo, se distinguen los siguientes tipos de agua:

1) Agua vaporosa: vapor de agua en los poros del suelo con humedad relativa W = 100%, el movimiento ocurre en la dirección de la caída de la temperatura. De esta forma, en verano en los subterráneos puede haber una acumulación de humedad.

2) Agua fuertemente ligada (adsorbida, higroscópica). Esta es una capa de hasta 10-15 moléculas de H2O con un espesor de 0,1 micras, que cubre partículas de suelo (arcilla), no disuelve sales, no es conductora eléctrica, no se congela a 0°C y a temperaturas negativas alrededor de - 100°C, tiene una alta viscosidad, se elimina a T≥105°. El contenido de agua fuertemente unida depende principalmente de la cantidad de partículas de arcilla: en arenas - 1-2%, en margas - 5-10%, en arcillas - 10-25%, en arcillas de montmorillonita altamente dispersas - hasta 30%.

3) El agua suelta (película) es retenida por fuerzas eléctricas hasta Р=70000g, tiene densidad=1.0, punto de congelación menos 1-3-5оС, disuelve sales débilmente, fluye de películas gruesas a delgadas.

4) Agua libre - capilar y gravitacional. El agua capilar es retenida en los poros por fuerzas capilares, se mueve debido a la diferencia de presión capilar, disuelve sales, se congela a temperaturas inferiores a 0ºС. La altura del ascenso capilar en las arcillas alcanza los 3-4 m, en las arenas, varios dm.

El agua gravitacional se mueve bajo la influencia de la gravedad (diferencia de presión).

5) Agua en estado sólido (hielo), primero se congela el agua libre, y luego sucesivamente todos los demás tipos de agua.

6) El agua de cristalización está involucrada en la construcción de la red cristalina de minerales (yeso CaSO4∙2H2O). El agua unida químicamente es un componente de los minerales (limonita Fe2O3 nH2O, ópalo SiO2∙H2O, hidróxido CaO H2O). Estas formas de humedad se eliminan a T>100°C.

Composición química. El agua subterránea contiene sales y gases disueltos. Las principales sales son cloruros y sulfatos de Na, K, Ca, Mg. Los gases disueltos en agua son O2, H2, CO2. Son estos iones los que predeterminan muchas propiedades del agua: dureza, alcalinidad, salinidad, agresividad. Por el tamaño del residuo seco, las aguas se distinguen: 1) frescas -<1 г/л, 2) соленые – 1-30 г/л, 3) рассолы - >30 g/l.

Como tal, la ciencia de agua subterránea apareció en 1674 tras la publicación por parte del científico P. Perrault de su obra "El origen de las fuentes", y su nombre oficial recibió después de la publicación en 1802 por J. Lemarck del libro "Hidrogeología o estudio de la influencia del agua en la superficie del globo".

Según los científicos, el volumen agua subterránea es 60.000.000 km3, o 3,83% del volumen total de la hidrosfera. (fuente Balance hídrico mundial…, 1974; Gavrilenko, Derpgolts, 1971; etc.)

El agua subterránea es...

Para una comprensión más precisa de lo que es el agua subterránea como tal, daremos varias definiciones de diccionarios y enciclopedias autorizados.

Enciclopedia de montaña

Agua subterránea ... - agua ubicada en las masas rocosas de la parte superior de la corteza terrestre en estado líquido, sólido y vapor. Clavo. forman parte de los Recursos Hídricos. En las áreas de existencia de P. in. la temperatura varía de -93 a 1200°C, la presión - de unos pocos a 3000 MPa ...

A. A. Konoplyantsev.

Enciclopedia de montaña. METRO.: Enciclopedia soviética. Editado por E. A. Kozlovsky. 1984 - 1991

diccionario ecologico

Agua subterránea: agua, incluida el agua mineral, ubicada en cuerpos de agua subterránea (Código de Agua de la Federación Rusa)

Eduardo. Términos y definiciones de protección medioambiente, gestión ambiental y seguridad ambiental. Vocabulario. 2010

Diccionario de Geografía

Agua que se encuentra debajo de la superficie terrestre en el espesor de las rocas y en el suelo en cualquier estado físico.

Diccionario de Geografía. 2015

Origen de las aguas subterráneas

Origen agua subterránea ha excitado durante mucho tiempo la imaginación de las mejores mentes de la humanidad. Se expresaron las suposiciones e hipótesis más atrevidas y, en aras de la justicia, cabe señalar que muchas de ellas resultaron ser ciertas. Existe una suposición razonable de que las aguas subterráneas se utilizaron en las regiones áridas de Oriente Medio, Asia Central y China ya entre el 3000 y el 2000 a. La primera de las hipótesis que nos han llegado sobre el origen de las aguas subterráneas se remonta al siglo VII a.C. mi. Pertenece al antiguo filósofo griego Tales. Más tarde, Platón expresó su acuerdo con esta hipótesis. Los antiguos filósofos griegos asumieron que el agua subterránea provenía del aire enfriado en cuevas subterráneas.

el agua subterránea existen en diferentes estados agregados. Se acumulan en los estratos de la corteza terrestre y se mueven allí. diferentes caminos a través de huecos, poros y grietas. En lugares donde hay rocas impermeables, se acumulan y forman reservorios subterráneos interconectados, sistemas acuíferos subterráneos que rodean todo el mundo.

El agua subterránea tiene una amplia variedad de usos en las actividades humanas. En primer lugar, es una fuente de agua dulce y, en segundo lugar, las aguas subterráneas son una fuente de muchos minerales importantes para los humanos, las aguas minerales curativas son bien conocidas por todos. Las aguas calientes o geotérmicas, que examinamos en detalle en el artículo, o las aguas calientes de la Tierra, no solo son fuentes de minerales útiles, sino que también brindan a las personas energía geotérmica asequible y gratuita.

Tipos de agua subterránea

O. Meinzer (1935) clasificó las aguas en las rocas de esta forma:

• Agua en estado libre, capaz de formas de movimiento independientes, varias, según el tipo específico de agua:
  * vapor (vaporoso);
  * aguas gravitatorias (líquido por goteo infiltrado, corrientes subterráneas);
  * en estado supercrítico: agua subterránea con una temperatura y una presión superiores a las críticas.
• Agua en estado ligado, no capaz de formas independientes de movimiento, sin transición a un estado libre (a otros tipos de agua):
  * agua unida químicamente a la estructura cristalina de los minerales;
  * agua, fisicoquímica y físicamente asociada con la superficie de las partículas minerales (esqueleto) de las rocas;
  * agua en estado de transición de ligada a libre, incluida la ligada por capilaridad;
  * agua inmovilizada (vacuola);
  * Agua sólida .

De acuerdo con la intensidad del intercambio de agua, el agua subterránea se puede dividir en las siguientes categorías:

• Zona de intercambio activo de agua: 300/500 metros desde la superficie de la tierra, el tiempo de renovación del agua de varios años a varias decenas de años;
• Zona de intercambio lento de agua: a 500/2000 metros de la superficie terrestre, el tiempo de renovación del agua es de decenas y cientos de años;
• La zona de intercambio pasivo de agua se encuentra a más de 2000 metros de la superficie, el tiempo de renovación del agua transcurre a lo largo de millones de años.

Clasificación de las aguas subterráneas según el grado de mineralización:

• Zona de intercambio activo de agua: a 300 / 500 metros de la superficie de la tierra, prevalece el agua dulce con un contenido de sal de hasta 1 gramo / litro;
• Zona de intercambio lento de agua - 500 / 2000 metros de la superficie terrestre, aguas salobres con contenido de sal de 1 a 35 g/l;
• La zona de intercambio pasivo de agua está a más de 2000 metros de la superficie, las aguas salinas están cerca de agua de mar más de 35 g/l.

Clasificación de subtítulos. agua, dependiendo del tipo de vacíos que llenan:

• subtítulo de poro agua - en arenas, guijarros ...;
• Fisura sub. agua - en granitos, areniscas y otras rocas;
• kárstico subterráneo agua - agua que se encuentra en rocas solubles (yeso, caliza, dolomita...).

Clasificación de las aguas subterráneas por temperatura (Shcherbakov, 1979)

Un factor importante es la temperatura del agua subterránea. Este tema fue tratado en el artículo “Aguas termales, o aguas calientes de la Tierra”. Nota hecho interesante- a grandes profundidades, el agua alcanza el estado del llamado "plasma de agua". Este estado se caracteriza por el hecho de que, por un lado, el agua deja de ser "agua" y, por otro lado, no se convierte en vapor de agua. Esto sucede cuando debido a altas temperaturas, la velocidad de movimiento de las moléculas es comparable a la velocidad de movimiento de las moléculas de vapor de agua, y la densidad sigue siendo la misma que la del agua en estado líquido. Esta mezcla de vapor y agua a menudo se expulsa a la superficie en forma de los llamados géiseres.

agua subterránea sobreenfriada

• Grado de calentamiento: excepcionalmente frío.
• La escala de temperatura: por debajo de 0 °C.
• transición a un estado sólido.

Agua subterránea fría - tipo No. 1

• Grado de calentamiento: muy frío.
• La escala de temperatura: por debajo de 0-4 °С.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: 3,98°C es la temperatura de máxima densidad del agua.

Agua subterránea fría - tipo No. 2

• Grado de calentamiento: moderadamente frío.
• La escala de temperatura: por debajo de 4-20 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: la unidad de viscosidad (centipoise) se determina a una temperatura de 20°C.

Aguas subterráneas termales - tipo No. 1

• Grado de calentamiento: cálido.
• La escala de temperatura: por debajo de 20-37 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: temperatura cuerpo humano- unos 37°С.

Aguas subterráneas termales - tipo No. 2

• Grado de calentamiento: caliente.
• La escala de temperatura: por debajo de 37-50 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: temperatura óptima para el crecimiento bacteriano.

Aguas subterráneas termales - tipo No. 3

• Grado de calentamiento: muy caliente.
• La escala de temperatura: por debajo de 50-100 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: transición a un estado de vapor.

Agua subterránea sobrecalentada - tipo No. 1

• Grado de calentamiento: moderadamente sobrecalentado.
• La escala de temperatura: por debajo de 100-200 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: termometamorfismo (hidrólisis de carbonatos con liberación de CO2, generación de H2S abiogénico, etc.).

Agua subterránea sobrecalentada - tipo #2

• Grado de calentamiento: muy sobrecalentado.
• La escala de temperatura: por debajo de 200-372 °C.
• Criterios físicos y bioquímicos para los límites de temperatura: procesos de carbonificación de materia orgánica y formación de hidrocarburos.

Agua gratis:

• agua subterránea y agua suspendida: estos son los primeros acuíferos de la superficie de la tierra o, en otras palabras, acuíferos que se encuentran en la primera capa resistente al agua (a diferencia del agua suspendida, el agua subterránea generalmente se asocia con la presencia de una capa regionalmente extendida de baja -permeabilidad rocas, estas aguas alimentan pozos);
• Aguas interestratales, sistemas acuíferos: depósitos subterráneos, a menudo interconectados, en los que la capa impermeable se encuentra tanto arriba como abajo;
• Aguas subterráneas de fisura y kárstico de fisura.

Aguas presurizadas o aguas artesianas

Las aguas presurizadas o aguas artesianas son piscinas artesianas de agua en las que el agua se encuentra a presión/presión hidráulica entre dos rocas impermeables.

aguas juveniles

También queremos centrarnos en las denominadas Aguas Juveniles. Con lo cual nos referimos a las aguas, cuyo origen se debe a los procesos de síntesis de hidrógeno y oxígeno en los fundidos magmáticos. Además, estas aguas, al ascender, se mezclan con otros tipos de Aguas Subterráneas. La hipótesis de las aguas juveniles fue formulada por primera vez en 1902 por el geólogo austriaco E. Suess.

Cabe señalar que en las zonas de permafrost, el agua subterránea del nivel superior está congelada y se encuentra en estado sólido.

Una de las formas de agua subterránea es la llamada "agua ligada físicamente". Recibió tal formulación porque, al interactuar con las partículas de roca, se siente atraída por ellas. Cuanto más pequeñas son las partículas, más agua pueden atraer.

Son muchas las aguas subterráneas y ordinarias que se encuentran allí por gravedad, por lo que se denominan "aguas gravitatorias". Entre ellos, se pueden distinguir dos tipos: agua a presión y sin presión.

Propiedades físicas del agua subterránea

Hay tales propiedades físicas del agua subterránea:

• Turbidez y transparencia;
• cromaticidad;
• Olfato y gusto;
• Temperatura;
• Viscosidad;
• Radioactividad.

El tema de las aguas subterráneas es muy extenso y es obvio que es simplemente imposible mostrarlo en el marco de un artículo. Hemos tratado de resaltar los momentos más importantes, desde nuestro punto de vista. Estaremos encantados si este material lo empuja a un estudio más detallado de un tema tan interesante.

hidrogeología(del otro griego ὕδωρ "agua" + geología) - una ciencia que estudia el origen, las condiciones de ocurrencia, la composición y los patrones de movimiento del agua subterránea. También se está estudiando la interacción de las aguas subterráneas con las rocas, las aguas superficiales y la atmósfera.

El alcance de esta ciencia incluye temas como la dinámica de las aguas subterráneas, la hidrogeoquímica, la búsqueda y exploración de las aguas subterráneas, así como la recuperación y la hidrogeología regional. La hidrogeología está estrechamente relacionada con la hidrología y la geología, incluida la ingeniería geológica, la meteorología, la geoquímica, la geofísica y otras ciencias de la tierra. Se basa en los datos de las matemáticas, la física, la química y hace un uso extensivo de sus métodos de investigación.

Los datos hidrogeológicos se utilizan, en particular, para abordar cuestiones de suministro de agua, recuperación de tierras y explotación de depósitos.

El agua subterránea.

Bajo tierra son todas las aguas de la corteza terrestre, ubicadas debajo de la superficie de la Tierra en rocas en estado gaseoso, líquido y sólido. El agua subterránea es parte de la hidrosfera - concha de agua el mundo. Las reservas de agua dulce en las entrañas de la Tierra llegan hasta 1/3 de las aguas de los océanos. En Rusia se conocen alrededor de 3.367 depósitos de agua subterránea, de los cuales menos del 50% están explotados. A veces, las aguas subterráneas provocan deslizamientos, inundaciones de territorios, asentamientos de suelos, dificultan la realización de operaciones mineras en las minas, para reducir la entrada de aguas subterráneas, se drenan los depósitos y se construyen sistemas de drenaje.

Historia de la hidrogeología

La acumulación de conocimientos sobre las aguas subterráneas, que comenzó en la antigüedad, se aceleró con la llegada de las ciudades y la agricultura de regadío. En particular, la construcción de pozos excavados, construidos en 2-3 mil antes de Cristo, hizo su contribución. mi. en Egipto, Asia Central, China e India y alcanzando profundidades de varias decenas de metros. Aproximadamente en el mismo período, apareció el tratamiento del agua mineral.

Las primeras ideas sobre las propiedades y el origen de las aguas naturales, las condiciones para su acumulación y el ciclo del agua en la Tierra se describieron en los trabajos de los antiguos científicos griegos Thales y Aristóteles, así como en los antiguos romanos Titus Lucretius Kara y Vitruvius. El estudio de las aguas subterráneas se vio facilitado por la expansión del trabajo relacionado con el suministro de agua en Egipto, Israel, Grecia y el Imperio Romano. Surgieron los conceptos de aguas sin presión, con presión y con flujo propio. Este último recibió en el siglo XII d.C. mi. el nombre artesiano - del nombre de la provincia de Artois (nombre antiguo - Artesia) en Francia.

En Rusia, las primeras ideas científicas sobre las aguas subterráneas como soluciones naturales, su formación por infiltración de la precipitación atmosférica y la actividad geológica de las aguas subterráneas fueron expresadas por MV Lomonosov en su ensayo "Sobre las capas de la Tierra" (1763). Hasta mediados del siglo XIX, la doctrina de las aguas subterráneas se desarrolló como componente geología, después de lo cual se convirtió en una disciplina separada.

Distribución de las aguas subterráneas en la corteza terrestre

El agua subterránea en la corteza terrestre se distribuye en dos plantas. El piso inferior, compuesto por densas rocas ígneas y metamórficas, contiene una cantidad limitada de agua. La mayor parte del agua está en la capa superior rocas sedimentarias. En él se distinguen tres zonas: la zona superior de intercambio de agua libre, la zona media de intercambio de agua y la zona inferior de intercambio de agua lento.

Las aguas de la zona alta suelen ser dulces y sirven para el abastecimiento de agua potable, domiciliaria y técnica. En la zona media hay aguas minerales de diversa composición. La zona inferior contiene salmueras altamente mineralizadas. De ellos se extrae bromo, yodo y otras sustancias.

La superficie del agua subterránea se denomina "capa freática". La distancia desde el nivel freático hasta la capa impermeable se denomina "espesor de la capa impermeable".

Formación de agua subterránea

El agua subterránea se forma de varias maneras. Una de las principales formas en que se forma el agua subterránea es por filtración o infiltración de precipitaciones y aguas superficiales. El agua que se filtra llega a la capa resistente al agua y se acumula sobre ella, saturando las rocas porosas y las rocas porosas fracturadas. Así es como surgen los acuíferos, u horizontes de aguas subterráneas. Además, el agua subterránea se forma por la condensación del vapor de agua. También se distinguen las aguas subterráneas de origen juvenil.

Las dos formas principales de formación de agua subterránea, por infiltración y por condensación del vapor de agua atmosférico en las rocas, son las principales formas de acumulación de agua subterránea. Las aguas de infiltración y condensación se denominan aguas vandosas (lat. vadare - ir, moverse). Estas aguas se forman a partir de la humedad atmosférica y participan en el ciclo general del agua en la naturaleza.

Infiltración

El agua subterránea se forma a partir del agua de precipitación atmosférica que cae sobre la superficie terrestre y se infiltra en el suelo hasta cierta profundidad, así como de las aguas de pantanos, ríos, lagos y embalses, que también se filtran en el suelo. La cantidad de humedad que ingresa al suelo de esta manera es del 15 al 20% de la cantidad total de precipitación.

La penetración del agua en el suelo depende de propiedades físicas estos suelos. Con respecto a la permeabilidad al agua, los suelos se dividen en tres grupos principales: permeables, semipermeables e impermeables o impermeables. Las rocas permeables incluyen rocas clásticas gruesas, grava, grava, arenas y rocas fracturadas. Las rocas impermeables incluyen rocas ígneas y metamórficas densas como el granito y el mármol, así como las arcillas. Las rocas semipermeables incluyen arenas arcillosas, loess, areniscas sueltas y margas sueltas.

La cantidad de agua que se filtra en el suelo depende no solo de sus propiedades físicas, sino también de la cantidad de precipitación, la pendiente del terreno y la cubierta vegetal. Al mismo tiempo, las lloviznas prolongadas crean Mejores condiciones por filtraciones que aguaceros torrenciales.

Las pendientes pronunciadas del terreno aumentan la escorrentía superficial y reducen la infiltración de las precipitaciones en el suelo, mientras que las pendientes suaves, por el contrario, aumentan la infiltración. La cubierta vegetal aumenta la evaporación de la humedad precipitada, pero al mismo tiempo retrasa la escorrentía superficial, lo que contribuye a la infiltración de la humedad en el suelo.

Para muchas áreas del mundo, la infiltración es el principal método de formación de agua subterránea.

El agua subterránea también puede ser generada por estructuras hidráulicas artificiales, como canales de riego.

Condensación de vapor de agua

La segunda forma de formación de agua subterránea es la condensación de vapor de agua en las rocas.

aguas juveniles

Las aguas juveniles son otra forma de formación de aguas subterráneas. Tales aguas se liberan durante la diferenciación de la cámara magmática y son "primarias". EN condiciones naturales no hay aguas juveniles puras: aguas subterráneas que han surgido diferentes caminos se mezclan entre sí.

Clasificación de aguas subterráneas

Hay tres tipos de aguas subterráneas: aguas estancadas, aguas subterráneas y de presión (artesiana). Según el grado de mineralización se distinguen aguas subterráneas dulces, salinas, salobres y salmueras, según la temperatura se dividen en sobreenfriadas, frías y térmicas, y según la calidad de las aguas subterráneas se dividen en técnicas y potables.

Verjovodka

Verkhovodka: agua subterránea que se encuentra cerca de la superficie de la tierra y se caracteriza por la variabilidad en la distribución y el débito. Verkhovodka está confinado a la primera capa resistente al agua de la superficie de la tierra y ocupa territorios limitados. Verkhovodka existe en un período de suficiente humedad y desaparece en tiempos secos. En los casos en que la capa resistente al agua se encuentra cerca de la superficie o sale a la superficie, se desarrolla un encharcamiento. Las aguas del suelo, o las aguas de la capa del suelo, representadas por agua casi unida, donde el agua líquida por goteo está presente solo durante períodos de humedad excesiva, también se denominan agua estancada.

Las aguas de las percas suelen ser frescas, ligeramente mineralizadas, pero a menudo contaminadas. materia orgánica y contienen altas cantidades de hierro y ácido silícico. Como regla general, el agua posada no puede servir como una buena fuente de suministro de agua. No obstante, si es necesario, se toman medidas para conservar artificialmente este tipo de agua: se disponen estanques, desvíos de ríos que dan energía constante a los pozos operados, plantación de vegetación o retraso del deshielo.

agua subterránea

El agua subterránea se refiere al agua que se encuentra en el primer horizonte resistente al agua debajo de la percha. Se caracterizan por un caudal más o menos constante. El agua subterránea puede acumularse tanto en rocas porosas sueltas como en depósitos sólidos fracturados. El nivel de las aguas subterráneas está sujeto a constantes fluctuaciones, está influenciado por la cantidad y calidad de las precipitaciones, el clima, la topografía, la cubierta vegetal y las actividades humanas. El agua subterránea es una de las fuentes de abastecimiento de agua, las salidas de agua subterránea a la superficie se denominan manantiales, o manantiales.

aguas artesianas

Aguas de presión (artesianas): aguas que se encuentran en el acuífero encerradas entre capas impermeables y experimentan presion hidrostatica, debido al desnivel en el lugar de abastecimiento y la salida del agua a la superficie. Se caracterizan por el débito constante. El área de alimentación cerca de las aguas artesianas, cuyas cuencas a veces alcanzan miles de kilómetros de tamaño, generalmente se encuentra por encima del área de escorrentía de agua y por encima de la salida de aguas a presión a la superficie terrestre. Las áreas de suministro de cuencas artesianas a veces están significativamente alejadas de los lugares de extracción de agua; en particular, en algunos oasis del Sahara reciben agua que ha caído en forma de precipitación sobre Europa.

Aguas artesianas (de Artesium, nombre en latín provincia francesa Artois, donde estas aguas se han utilizado durante mucho tiempo) - agua subterránea a presión encerrada en acuíferos de rocas entre capas resistentes al agua. Generalmente se encuentra dentro de ciertos estructuras geológicas(huecos, artesas, flexiones, etc.), formando cuencas artesianas. Cuando se abren, se elevan por encima del techo del acuífero, a veces a borbotones.