Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Гідрогеологія



План:


Введення

Гідрогеологія (від др.-греч. ὕδωρ "Водність" + геологія) - наука, що вивчає походження, умови залягання, склад і закономірності рухів підземних вод. Також вивчається взаємодія підземних вод з гірськими породами, поверхневими водами та атмосферою.

У сферу цієї науки входять такі питання, як динаміка підземних вод, гідрогеохімія, пошук і розвідка підземних вод, а також меліоративна і регіональна гідрогеологія. Гідрогеологія тісно пов'язана з гідрологією і геологією, в тому числі і з інженерної геологією, метеорологією, геохімією, геофізикою та іншими науками про Землю. Вона спирається на дані математики, фізики, хімії і широко використовує їх методи дослідження.

Дані гідрогеології використовуються, зокрема, для вирішення питань водопостачання, меліорації та експлуатації родовищ.


1. Підземні води

Підземними вважаються всі води земної кори, що знаходяться нижче поверхні Землі в гірських породах в газоподібному, рідкому і твердому станах. Підземні води складають частину гідросфери - водної оболонки земної кулі. Запаси прісної води в надрах Землі становлять до 1/3 вод Світового океану. У Росії відомо близько 3367 родовищ підземних вод, з них експлуатується менше 50%. Іноді підземні води викликають зсуви, заболочування територій, осадку грунту, вони ускладнюють ведення гірських робіт в шахтах, для зменшення припливу підземних вод проводять осушення родовищ і споруджують водовідливи.


2. Історія гідрогеології

Накопичення знань про підземні води, що почалося з найдавніших часів, прискорилося з появою міст і поливного землеробства. Зокрема, свою лепту внесло спорудження копаний колодязів, що будувалися в 2-3 тис. до н. е.. в Єгипті, Середній Азії, Китаї та Індії і досягали глибин в декілька десятків метрів. Приблизно в цей же період з'явилося лікування мінеральними водами.

Перші уявлення про властивості та походження природних вод, умови їх накопичення і кругообігу води на Землі були описані в роботах старогрецьких вчених Фалеса і Аристотеля, а також давньоримських Тита Лукреція Кара та Вітрувія. Вивченню підземних вод сприяло розширення робіт, пов'язаних з водопостачанням в Єгипті, Ізраїлі, Греції та Римській імперії. Виникло поняття про ненапорние, напірних і самовиливних водах. Останні отримали в XII столітті н. е.. назву артезіанських - від назви провінції Артуа (давня назва - Артезі) під Франції.

У Росії перші наукові уявлення про підземні води як про природні розчинах, їх освіту шляхом інфільтрації атмосферних опадів і геологічної діяльності підземних вод були висловлені М. В. Ломоносовим у творі "Про шарах земних" (1763 р.). До середини XIX століття вчення про підземні води розвивалося як складова частина геології, після чого відокремився в окрему дисципліну.


3. Розподіл підземних вод в земній корі

Підземні води в земній корі розподілені в двох поверхах. Нижній поверх, складений щільними магматичними і метаморфічними породами, містить обмежену кількість води. Основна маса води знаходиться у верхньому шарі осадових порід. У ньому виділяють три зони - верхню зону вільного водообміну, середню зону водообміну і нижню зону уповільненої водообміну.

Води верхньої зони зазвичай прісні і служать для питного, господарського та технічного водопостачання. У середній зоні розташовуються мінеральні води різного складу. У нижній зоні знаходяться високомінералізовані розсоли. З них видобувають бром, йод і інші речовини.

Поверхня грунтових вод називається "дзеркалом грунтових вод". Відстань від дзеркала грунтових вод до водотривкому шару називають "потужністю водоносного горизонту".


4. Формування підземних вод

Підземні води утворюються різними способами. Один з основних способів утворення підземної води - просочування, або інфільтрація, атмосферних опадів та поверхневих вод. Просочується вода доходить до водотривкому шару і накопичується на ньому, насичуючи породи пористого і пористо-трещінноватого характеру. Так виникають водоносні шари, або горизонти підземних вод. Крім того, підземні води формуються шляхом конденсації водяної пари. Виділяються також підземні води ювенільного походження.

Два основних способи освіти підземних вод - шляхом інфільтрації і за рахунок конденсації водяної пари атмосфери в породах - головні шляхи накопичення підземних вод. Інфільтраційні і конденсаційні води називаються вадозних водами (лат. vadare - йти, рухатися). Ці води утворюються з вологи атмосфери і беруть участь у загальному круговороті води в природі.


4.1. Інфільтрація

Підземні води формуються з вод атмосферних опадів, що випадають на земну поверхню і просочуються в грунт на деяку глибину, а також з вод боліт, річок, озер і водосховищ, також просочуються в землю. Кількість вологи, що потрапляє таким чином в грунт, становить 15-20% від загальної кількості випали атмосферних опадів.

Проникнення вод в грунти залежить від фізичних властивостей цих грунтів. Відносно водопроникності грунти діляться на три основні групи - водопроникні, напівпроникні і водонепроникні або водотривкі. До водопроникним порід відносяться великоуламкові породи, галечник, гравій, піски і тріщинуваті породи. До водонепроникним породам - ​​щільні магматичні і метаморфічні породи, такі як граніт і мармур, а також глини. До напівпроникні порід відносяться глинисті піски, лес, пухкі пісковики та Рихлі мергелі.

Кількість води, добутий в грунт, залежить не тільки від його фізичних властивостей, але і від кількості атмосферних опадів, нахилу місцевості і рослинного покриву. При цьому тривалий дрібний дощ створює кращі умови для просочування, ніж рясний дощ.

Круті схили місцевості збільшують поверхневий стік і зменшують просочування атмосферних опадів в грунт, а пологі, навпаки, збільшують просочування. Рослинний покрив збільшує випаровування випала вологи, але, в той же час затримує поверхневий стік, що сприяє просочуванню вологи в грунт.

Для багатьох територій земної кулі інфільтрація є основним способом утворення підземних вод.

Підземні води також можуть утворюватися за рахунок штучних гідротехнічних споруд, наприклад таких, як зрошувальні канали.


4.2. Конденсація водяної пари

Другий шлях утворення підземних вод - це конденсація водяної пари в гірських породах.

4.3. Ювенільні води

Ювенільні води - ще один спосіб утворення підземних вод. Такі води виділяються при диференціації магматичного вогнища і є "первинними". У природних умовах чистих ювенільних вод не існує: підземні води, що виникли різними способами, змішуються один з одним.

5. Класифікація підземних вод

Виділяється чотири типи підземних вод: верховодка, грунтові, напірні (артезіанські) та підземні води вічної мерзлоти.

  • За умовами залягання: порові, пластові, тріщинні.
  • Залежно від ступеня мінералізації: прісні, солоні, солонуваті і розсоли.
  • За температурі: переохолоджені, холодні і термальні.
  • В залежності від якості: технічні та питні.


5.1. Верховодка

Верховодка і грунтові води

Верховодка - підземні води, що залягають поблизу поверхні землі і відрізняються мінливістю розповсюдження і дебіту. Верховодка приурочена до першого від поверхні землі водотривкому пласту і займає обмежені території. Верховодка існує в період достатнього зволоження, а в посушливий час зникає. У тих випадках, коли водотривких пласт залягає поблизу поверхні або виходить на поверхню, розвивається заболочування. До верховодка також нерідко відносять грунтові води, або води грунтового шару, представлені майже пов'язаної водою, де крапельно-рідка вода присутня тільки в період надмірного зволоження.

Води верховодки зазвичай прісні, слабо, але часто бувають забруднені органічними речовинами і містять підвищені кількості заліза і кремнекислоти. Як правило, верховодка не може служити хорошим джерелом водопостачання. Однак при необхідності вживаються заходи для штучного збереження цього типу вод: влаштовують ставки, відводи з річок, що забезпечують постійним харчуванням експлуатовані колодязі, насадження рослинності або затримують сніготанення.


5.2. Грунтові води

Грунтовими водами називаються води, що залягають на першому водотривкому горизонті нижче верховодки. Вони характеризуються більш-менш постійним дебітом. Грунтові води можуть накопичуватися як у пухких пористих породах, так і в твердих тріщинуватих колекторах. Рівень грунтових вод піддається постійним коливанням, на нього впливають кількість і якість опадів, що випадають, клімат, рельєф, наявність рослинного покриву і господарська діяльність людини. Грунтові води є одним з джерел водопостачання, виходи підземних вод на поверхню називаються джерелами, або ключами.


5.3. Артезіанські води

Напірні (артезіанські) води - води, які знаходяться в водоносному шарі, укладеному між водотривкими шарами, і відчувають гідростатичний тиск, обумовлений різницею рівнів в місці харчування і виходу води на поверхню. Характеризуються сталістю дебіту. Область харчування у артезіанських вод, розміри басейнів яких досягають іноді тисячі кілометрів, лежить зазвичай вище області стоку води і вище виходу напірних вод на поверхню Землі. Області харчування артезіанських басейнів іноді значно віддалені від місць вилучення води - зокрема, в деяких оазисах Сахари одержують воду, випала у вигляді опадів над Європою.


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Гідрогеологія Курортного району Санкт-Петербурга
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru