ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

Современные представления геоэкологической науки определяют гидросферу как одну из главных жизнеобеспечивающих геосфер; гидросфера — неотъемлемая часть окружающей природной среды, неразрывно связанная с литосферой, атмосферой и биосферой и опосредованно — с деятельностью человека, его жизнью.

Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных. Науку о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами называют гидрогеологией.

Для строителей подземные воды в одних случаях служат источником водоснабжения, а в других выступают как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложным является производство земляных и горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, траншеи, подземные горные выработки: шахты, штольни, туннели, галереи и т.п. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам, вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк и др.) с образованием пустот и т. д.

Строители должны изучать подземные воды и использовать их в производственных целях, уметь сопротивляться их негативному воздействию при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Вода в условиях земной поверхности находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности морей, океанов и суши, она в парообразном состоянии поступает в атмосферу. При соответствующих условиях пары конденсируются и в виде атмосферных осад-

ков (дождь, снег) возвращаются на поверхность Земли — в морские бассейны и на сушу. Происходит круговорот воды в природе.

Круговорот воды в природе. Различают большой, малый и внутренний (местный) круговорот воды. При большом круговороте испаряющаяся с поверхности Мирового океана влага переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стоков. Малый круговорот характеризуется испарением влаги с поверхности океана и выпадением ее в виде осадков на ту же водную поверхность. В ходе внутреннего круговорота испарившаяся с поверхности суши влага вновь выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

Интенсивность водообмена подземных вод. В процессе круговорота воды в природе происходит постоянное возобновление природных вод, в том числе и подземных. Процесс смены первоначально накопившихся вод поступающими вновь называют водообменом. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Наиболее активно возобновляются речные воды.

Интенсивность водообмена подземных вод различна и зависит от глубины их залегания. В верхней части земной коры выделяют следующие вертикальные зоны:

  • • интенсивного водообмена (воды преимущественно пресные); расположена в самой верхней части земной коры до глубины 300—400 м, реже более; подземные воды этой зоны дренируются реками; в масштабе геологического времени — это воды молодые; водообмен осуществляется за десятки и тысячи лет;
  • • замедленного водообмена (воды солоноватые и соленые); занимает промежуточное положение и располагается до глубины 600—2000 м; обновление вод в процессе круговорота происходит в течение сотен тысяч лет;
  • • весьма замедленного водообмена (воды типа рассолов); приурочена к глубоким зонам земной коры и полностью изолирована от поверхностных вод и атмосферных осадков; водообмен — в течение сотен миллионов лет.

Наибольшее значение для водоснабжения имеют подземные воды, циркулирующие в зоне интенсивного водообмена. Постоянно пополняясь атмосферными осадками и водами поверхностных водоемов, они, как правило, отличаются значительными запасами и высоким качеством. Воды двух нижних зон, расположенных до глубины 10—15 км, в процессе круговорота практически не возобновляются, запасы их не пополняются.

Количественное выражение круговорота воды. Круговорот воды в природе количественно описывается уравнением водного баланса

где 0а.о — количество аТМОСферНЫХ ОСЭДКОВ; 0ПОдз — подземный сток; ?2П0В — поверхностный сток; 0И — испарение.

Основные расходные (0ПОдз, (?пов И (?и) и приходные (@а о) статьи водного баланса зависят от природных условий, главным образом, от климата, рельефа и геологического строения района.

Изучение водного баланса отдельных районов или земного шара в целом необходимо для целенаправленного преобразования круговорота воды, в частности для увеличения запасов пресных подземных вод, используемых для водоснабжения.

Происхождение подземных вод. Подземные воды в верхней части земной коры образуются путем инфильтрации. Атмосферные осадки, речные и другие воды под действием гравитации просачиваются по крупным порам и трещинам пород. На глубине они встречают водонепроницаемые слои горных пород. Вода задерживается и заполняет пустоты пород. Так создаются горизонты подземных вод. Количество воды, инфильтрующейся с поверхности, определяется действием многих факторов: характером рельефа, составом и фильтрующей способностью пород, климатом, растительным покровом, деятельностью человека и т. д.

Для определения величины инфильтрационного питания (?ип необходимо знать интенсивность инфильтрации атмосферных осадков @инф и испарения 0И:

би.п Q^^нф 2и-

В ряде случаев инфильтрационная теория не в состоянии объяснить появление подземных вод. Например, в сухих пустынях, где количество осадков незначительно, вблизи поверхности возникают водоносные горизонты. Было доказано, что в образовании подземных вод принимает участие также конденсация водяных паров, которые проникают в поры пород из атмосферы. Этот путь образования подземных вод хорошо прослеживается в рыхлых породах, которые служат основанием сооружений. Вследствие того что эти породы имеют температуру ниже окружающих пород, в них и происходит конденсация паров под фундаментом зданий.

Воды земной коры постоянно в течение длительного геологического времени пополняются ювенильными водами, которые возникают в глубине земли за счет кислорода и водорода, выделяемых магмой. Прямой выход на поверхность земли ювенильные воды в виде паров и горячих источников имеют при вулканической деятельности.

В зонах замедленного и весьма замедленного водообмена образуются минерализованные (соленые) воды так называемого се-диментационного происхождения. Эти воды возникли после образования (седиментации) древних морских осадков в начале геологической истории земной коры.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >