Підземні води
Всі води, що знаходяться в товщі гірських порід в твердому, рідкому або газообразномсостояніі, називаються підземними
Зміст
На материках вони утворюють суцільну оболонку, яка не переривається навіть Вобласті сухих степів і пустель. Як і поверхневі води, вони знаходяться впостоянном русі і беруть участь в загальному кругообігу води в пріроде.Строітельство і експлуатація більшості наземних споруд і всіх подземнихсвязани з необхідністю обліку руху підземних вод, їх складу і состоянія.От підземних вод залежать фізікомеханіческіх властивості і стан багатьох горнихпород. Вони часто затоплює будівельні котловани, канави, траншеї і тунелі, а, виходячи на поверхню, сприяють заболочування території. Підземні водимогут бути агресивним середовищем по відношенню до гірських порід. Вони виступаютосновной причиною багатьох фізікогеологіческіх процесів, що виникають вестественних умовах, в процесі будівництва і експлуатації інженернихсооруженій.
розрізняють:
питні води -води, за своєю якістю в природному стані або після обробки отвечающіенорматівним вимогам і призначені для питних і побутових потреб людини, або для виробництва харчової продукції. Цей тип вод включає також мінеральниепріродние столові води, до яких відносяться підземні води з общеймінералізаціей не більше 1 г / дм3, Нетреба водопідготовки або що не змінюють після водопідготовки своегоестественного складу.
Технічні підземні води - водиразлічного хімічного складу (від прісних до розсолів), призначені длявикористання в виробничо-технічних і технологічних цілях, требованіяк якості яких встановлюються державними або галузевими стандартами, технічними умовами або споживачами.
Підземні води так само поділяють:
Підземні води в основному утворюються в результаті просочування (інфільтрації) атмосферних опадів і поверхневих вод в товщу земної кори. Вода проходить черезводопроніцаемие породи до водотривкому шару і накопичується на ньому, образуяподземний басейн або потік. Така підземна вода називається інфільтраційної.Кількість інфільтраційної води залежить від кліматичних умов місцевості, рельєфу, рослинності, складу порід верхньої товщі, їх структури і текстури, атакож тектонічної будови району. Інфільтраційні підземні води являютсясамимі поширеними.
Підземна вода може утворюватися також шляхом конденсації парообразной води, постійно циркулює в порах гірських порід. конденсаційна подземнаявода утворюється тільки влітку і частково навесні і восени, а взимку не образуетсясовсем. Конденсацією водяної пари А. Ф. Лебедєв пояснював образованіезначітельних запасів підземної води в зонах пустель і напівпустель, гдеколічество випадають атмосферних опадів мізерно. Конденсуватися можуть не тільки водяну пару атмосфери, але і водяні пари, що виділяються з магматіческіхочагов та інших високотемпературних зон земної кори. Такі підземні водиназиваются ювенільними.ювенільні подземниеводи зазвичай сильно мінералізовані. В ході геологічного розвитку в товщі земнойкори можуть зберігатися поховані водні басейни. Вода, що міститься восадочних товщах цих басейнів, називається реліктової.
Освіта підземних вод являє собою складний процес, що починається снакопленія опадів і тісно пов`язаний з геологічною історією району. Оченьчасто підземні води різного походження перемішуються між собою, утворюючи змішані за походженням води.
Відео: Свердловина. Питні підземні води. кристалічні породи
Верхню частину земної кори з точки зору поширення підземних вод прінятоделіть на дві зони: зону аерації і зону насичення. У зоні аерації не завжди всепори гірських порід заповнені водою. Всі води зони аерації харчуються за счетатмосферних опадів, інтенсивно випаровуються і поглинаються рослинами. Колічествоводи в цій зоні визначається кліматичними умовами. У зоні насичення, незалежно від кліматичних умов, завжди все пори гірських порід заполнениводой. Над зоною насичення знаходиться підзона капілярного зволоження. У етойподзоне тонкі пори заповнені водою, а великі повітрям.
У зоні аерації утворюються грунтова вода і верховодка. Почвеннаявода залягає безпосередньо уповерхності землі. Це єдина вода, яка не має під собою водоупора іпредставлена, в основному, пов`язаної і капілярної водою. Ґрунтова воданаходітся в складному взаємозв`язку з тваринними і рослинними організмами. Онаотлічается різкими коливаннями температури, наявністю мікроорганізмів і гумусу. Спочвенной водою будівельники стикаються тільки на заболочених ділянках.
верховодка образуетсяв зоні аерації на водонепроникних лінзах. Верховодка також називають любиевременние скупчення води в зоні аерації. Атмосферні опади, проникаючі в етузону, можуть тимчасово затримуватися на слабопроницаемих або ущільнених слоях.Чаще це відбувається навесні в період сніготанення або в періодобільних дощів. У посушливі періоди верховодка може зникати. Характерниміособенностямі верховодки є мінливість існування, ограніченностьраспространенія, мала потужність і безнапірних. Верховодка нерідко создаетзатрудненія для будівельників, так як наявність або можливість її утворення не завжди встановлюється при інженерно геологічні дослідження. Образовавшаясяверховодка може викликати підтоплення інженерних споруд, заболачіваніетерріторій.
грунтовій називаетсявода, що залягає на першому від поверхні землі постійному водотривкому слое.Грунтовие води існують постійно. Вони мають вільну водну поверхню, яка називаєтьсядзеркалом ґрунтових вод, іводоупорное ложе. Проекція дзеркала грунтових вод на вертикальну плоскостьназивается уровнемгрунтових вод (У Р О). Відстань від водоупора до рівня грунтових вод називається мощностьюводоносного горизонту. Уровеньгрунтових вод, а, отже, і потужність водоносного горизонту - велічінинепостоянние і можуть змінюватися протягом року в залежності від кліматіческіхусловій. Харчування грунтових вод відбувається в основному за рахунок атмосферних іповерхностних вод, але вони можуть бути і змішаними, інфільтраційної-конденсаційними. Ділянка поверхні землі, з которогоповерхностная і атмосферна вода надходить у водоносний горизонт, називається областьюпітанія грунтових вод. Областьпітанія ґрунтових вод завжди збігається з областю їх розповсюдження. Грунтовиеводи в силу наявності вільної водної поверхні є безнапірними, т. Е.уровень води в свердловині встановлюється на тій же позначці, на якій встреченавода.
Залежно від умов залягання грунтових вод розрізняють ґрунтові потоки ібассейни. Грунтові потоки мають похиле дзеркало і знаходяться в непреривномдвіженіі в сторону ухилу водоупора. Грунтові басейни мають горізонтальноезеркало і зустрічаються набагато рідше.
Грунтові води, перебуваючи в постійному русі, мають тісний зв`язок споверхностнимі водотоками і водоймами. У районах, де атмосферні осадкіпреобладают над випаровуванням, грунтові води зазвичай живлять річки. У засушлівихрайонах дуже часто вода з річок надходить в грунтові води, поповнюючи подземниепотокі. Може існувати і змішаний тип зв`язку, коли з одного берегагрунтовие води живлять річку, а з іншого - вода з річки надходить в грунтовийпоток. Характер зв`язку може змінюватися в залежності від кліматичних і деякихінших умов.
При проектуванні і будівництві інженерних споруд необхідно враховувати режімгрунтових вод, т. е. зміна в часі таких показників, як колебаніяуровня грунтових вод, температури і хімічного складу. Найбільшим ізмененіямподвержени рівень і температура ґрунтових вод. Причини цих змін оченьразнообразни і нерідко безпосередньо пов`язані з будівельною деятельностьючеловека. Кліматичні фактори викликають як сезонні, так і многолетніеізмененія рівня грунтових вод. Паводки на річках, а також водосховища, ставки, системи зрошення, канали, дренажні споруди ведуть до зміни режімагрунтових вод.
Положення дзеркала грунтових вод на картах зображується за допомогою гідроізогіпс ігідроізобат.гідроізогіпс -лінії, що з`єднують точки з однаковими абсолютними відмітками рівня грунтовихвод. Ці лінії аналогічні горизонталях рельєфу і подібно до них відображають рельефзеркала грунтових вод. Карта гідроізогіпс використовується для определеніянаправленія руху ґрунтових вод і для визначення значення гідравліческогоградіента. Напрямок руху ґрунтових вод завжди перпендікулярногідроізогіпсам від більш високих відміток до нижчих. Напрями, по которимпередвігаются грунтові води при сталому незмінних у временідвіженіі, називаються лініямітока. Якщо лінії струму параллельнимежду собою, то такий потік називається плоским. Потік також може битьсходящімся і розходяться. Чим менше відстань між гідроізогіпс, тембольше гідравлічний градієнт грунтового потоку. гідроізобат -лінії, що з`єднують точки з однаковою глибиною залягання грунтових вод.
міжпластові подземниміводамі називаються водоносні горизонти, що залягають між двома водоупорами. Онімогут бути ненапорние і напірними. Міжпластові ненапорние води встречаютсяредко. За характером руху вони аналогічні ґрунтовим водам. Межпластовиенапорние води називаються артезіанськими. Залеганіеартезіанскіх вод досить різноманітно, але найбільш часто встречаютсясінклінальное. Артезіанська вода завжди заповнює весь водоносний горизонт отподошви до покрівлі і не має вільної водної поверхні. Областьраспространенія одного або декількох рівнів артезіанських водоносних горізонтовназивают артезіанскімбассейном.Площі артезіанських басейнів величезні і вимірюються десятками, сотнями, а іноді і тисячами квадратних кілометрів. У кожному артезіанскомбассейне розрізняють області харчування, поширення і розвантаження. Область пітаніяартезіанскіх басейнів зазвичай розташовується на великих відстанях від центрабассейна і на більш високих відмітках. Вона ніколи не збігається з областю іхраспространенія, яку іноді називають областю напорів. Артезіанські водиіспитивают гідростатичний тиск, обумовлений різницею відміток областіпітанія і області розвантаження, за законом сполучених посудин. Рівень, на которомустанавлівается артезіанська вода в свердловині, називається пьезометрические. Положеніеего визначається пьезометріческойлініей, або лінією напорів, умовної прямою лінією, яка соедіняетобласть харчування з областю розвантаження. Якщо пьезометрические лінія проходить вишеповерхності землі, то при розтині водоносного горизонту свердловинами будетпроісходіть фонтанування, а натиск називається позитивним. Когдапьезометріческій рівень розташований нижче поверхні землі, то натиск називаетсяотріцательним, а вода зі свердловини не виливається. Артезіанські води, як правило, більш мінералізовані і менше пов`язані з поверхневими водотоками і водоймами, ніж грунтові води.
тріщини водами називаютсяподземние води, приурочені до тріщинуватих магматичних, метаморфічних іосадочним породам. Характер їх руху визначається розміром і формою трещін.Трещінние води можуть бути ненапорние і напірними. Вони непостійні і могутменять характер руху. Розмив і розчинення гірських порід призводять красшіренію тріщин, а кристалізація солей і накопичення опадів - до їх суженію.Расход трещинних вод може досягати 500 м3/ч.Трещінние води створюють значні труднощі при будівництві подземнихсооруженій.
Підземні води в місті
У містах попит на воду великий, але підземні водні ресурси обмежені. У многомпроцесс відтворення водних ресурсів залежить від стану самої городскойсреди, її екології. Цей важливий фактор відповідає не тільки за об`ёмподземних водних ресурсів, а й за рівень їх забруднення.
В останні роки вивчення грунтових вод міських просторів входить в составраздела гідрогеології.
Проблеми, що виникають при взаємодії ґрунтових вод з міським середовищем це ізагрязненіе грунтових вод через стічні труби каналізації, і зниження уровняподземних вод насосними системами, і загроза затоплення ґрунтовими водаміподземних просторів міського середовища (наприклад, метро).
Зараз питання про збереження і захист ґрунтових вод від забруднення варто особенноостро. Адже саме від них багато в чому залежить стабільність розвитку большінствагородов, що виводить проблему на рівень світового масштабу.
Відштовхуючись від поставлених завдань і грунтуючись на останніх досягненнях вобласти гідрогеології, вченими розробляються нові схеми контролю і наблюденіяза рівнем забруднення ґрунтових вод, їх активністю в межах подземногопространства міського середовища.
І все ж, яку б важливу роль в процесі розвитку міського простору неграючі його зв`язок з грунтовими водами, абсолютно очевидно, що в даному відевзаімодействія міському середовищі відведений доля зовнішнього обмежувача, нежеліравноправного учасника.
Багато міст використовують підземну воду, як питну. Всі знають, що вода - етовосполняемий ресурс, але в той же час сильно схильний до впливу внешніхфакторов. Дуже важливо стежити за рівнем грунтових вод і ступенем іхзагрязненія. Для стабільного розвитку міського простору цей хрупкійбаланс вкрай важливий. Недбале ставлення до водних ресурсів призводить до весьмаплачевним наслідків. Наприклад, в Мехіко постійне зниження рівня грунтовихвод призвело до просідання грунту, а потім і до екологічних проблем.
Показники підземних вод в Російській ФедераціїРесурсний потенціал підземних вод Росії становить 869,1 млн. М3/ Суті розподілений по території нерівномірно, що визначається разнообразіемгеолого-гідрогеологічних умов та кліматичними особливостями.
На Європейській території Росії його величина становить 346,4 млн. М3/ Суті змінюється від 74,1 млн. М3/ Добу в Центральній до 117,7 млн. М3/ Добу вСеверо-Західному федеральних округах- на Азіатської території Росії - 522,7 млн.м3/ Добу і коливається від 159,2 млн. М3/ Сутв Далекосхідному до 250,9 млн. М3/ Сутв Сибірському федеральних округах.
Сучасна роль підземних вод в господарсько-питне водопостачання населеніяРоссійской Федерації характеризується наступними показниками. Частка підземних водв балансі господарсько-питного водопостачання (з поверхневих і подземнихводоісточніков) становить 45%.
Відео: Шок !!! Дивитися всем !!! Підземні води !!!
Більше 60% міст і селищ міського типу задовольняють потреби впітьевой воді, використовуючи підземні води, а близько 20% з них мають смешанниеісточнікі водопостачання.
У сільській місцевості на підземні води в господарсько-питному водоснабженііпріходітся 80-85% загального водоспоживання.
Найбільш складною проблемою є забезпечення питною водою населення крупнихгородов. Близько 35% великих міст практично не мають підземних істочніковцентралізованного водопостачання, а для 37 міст взагалі відсутні разведанниезапаси підземних вод.
Ступінь використання підземних вод в господарсько-питному водоснабженіінаселенія визначається як закономірностями розподілу ресурсів підземних водпо території Росії, так і проведеної багато років політикою обеспеченіянаселенія питною водою шляхом пріоритетного використання поверхневих вод.
В даний час спостерігається низький рівень використання разведаннихместорожденій підземних вод і їх запасів. Середній рівень використання общіхразведанних запасів становить 18-20%, а в межах експлуатіруемихместорожденій з розвіданими запасами - 30-32%.
За останні 5 років приріст оцінених експлуатаційних запасів склав 6,8 млн.м3/ Сут.
З підземних джерел для задоволення питних потреб населення іводоснабженія об`єктів промисловості забрано 28,2 млн. М3/ Сутводи. Сумарна величина видобутку та вилучення підземних вод склала 33,1 млн. М3/ Добу, без використання скинуто 5,9 млн. М3/ Добу (17,8% загальної величини вилучення і видобутку підземних вод).
Для господарських потреб використано 27,2 млн. М3/ Добу, в тому числі: на господарсько-питне водопостачання 20,6 млн. М3/ Добу (76%) - виробничо-технічне водопостачання - 6,0 млн. М3/ Добу (22%) - зрошення земель і обводнення пасовищ - 0,5 млн. М3/ Добу (2%).
В результаті вилучення і видобутку підземних вод на окремих терріторіяхобразовалісь великі регіональні депресійні воронки, площі которихдостігают значних розмірів (до 50 тис. Км2), А зниження рівня в центрі - до 65-130 м (міста Брянськ, Курськ, Москва, Санкт-Петербург).
В г. Брянск регіональна депрессионная воронка, що утворилася в верхнедевонскомводоносном комплексі, має радіус більше 150 км і зниження рівня більше 80 м.Обшірние воронки депресії утворилися в районі міст Курськ і Железногорськ ина Михайлівському залізорудному кар`єрі. "Курська" депрессионная воронка вбаткелловейском водоносному горизонті має радіус 90-115 км, зниження рівня вцентре - 64,5 м. На Михайлівському кар`єрі воронка досягла 60-90 км в радіусі, рівень знизився з початку осушення кар`єру на 77,4 м.
У Московському регіоні інтенсивна експлуатація підземних водніжнекаменноугольного водоносного комплексу протягом 100 років привела кформірованію великої глибокої воронки, площа якої перевищує 20 тис. Км2,а максимальне зниження рівня - 110 м. Багаторічна експлуатація підземних водгдовского водоносного горизонту в Санкт-Петербурзі зумовила образованіерегіональной депрессионной воронки загальною площею до 20 тис. км2 споніженіем рівня до 35 м.
На території Росії, за даними державного моніторингу стану надр МПРРоссіі, виявлено 4002 ділянки забруднення, з них понад 80% знаходиться вгрунтових водоносних горизонтах, зазвичай не є джерелами пітьевоговодоснабженія населення.
Відео: Підземні води по всій Каліфорнії отруєні в результаті фрекінгу
За експертними оцінками, в Російській Федерації частка забруднених підземних вод неперевищує 5-6% обсягу їх використання для питного водопостачання населення.
Найбільше число ділянок забруднення підземних вод розташоване на терріторііследующіх федеральних округів: Приволзького (30%), Сибірського (23%) - Центрального (16%) і Південного (15%). Із загальної кількості ділянок загрязненіяподземних вод:
Відео: ПІДЗЕМНІ ВОДИ: ВЕЛИЧЕЗНІ ЗАПАСИ ВОДИ
§ на 40% забруднення пов`язане з промисловими підприємствами;
§ на 20% - з сільськогосподарським виробництвом;
§ на 9% - з житлово-комунальним господарством,
§ на 4% забруднення відбувається в результаті підтягування некондіціоннихпріродних вод при порушенні режиму експлуатації водозаборів;
§ на 10% забруднення підземних вод "змішане" і обумовлено деятельностьюпромишленних, комунальних і сільськогосподарських об`єктів;
§ для 17% дільниць джерело забруднення підземних вод не встановлено.
Найбільш напружена екологічна обстановка склалася на ділянках загрязненіяподземних вод речовинами I класу небезпеки. Ці ділянки виявлені в районахотдельних великих промислових підприємств в наступних містах і селищах: Амурська (ртуть), Ачинськ (фосфор), Байкальск (ртуть), Георгіївська (ртуть), Єсентуки (ртуть), Єкатеринбург (фосфор), Искитим (берилій), Новокузнецьк (фосфор), Казань (берилій, ртуть), Кисловодськ (фосфор), Мінеральні Води (ртуть), Лермонтов (ртуть), Комсомольськ-на-Амурі (берилій), Магнітогорськ (тетраетилсвинець), Новосибірськ (берилій, ртуть), Саянск ( ртуть), Вільний (ртуть), Усолье-Сибірське (ртуть), Хабаровськ (берилій, ртуть), Череповець (берилій) і ін.
Найбільшу екологічну небезпеку становить забруднення підземних вод, виявлене в окремих свердловинах на водозаборах питного водопостачання.
