Как называются воды первого от земной поверхности водоносного пласта: Воды первого от земной поверхности водоносного пласта

Как называются воды первого от земной поверхности водоносного пласта: Воды первого от земной поверхности водоносного пласта

Содержание

Воды первого от земной поверхности водоносного пласта

Водоносный горизонт или аквифер (англ. aquifer ) [1] — осадочная горная порода, представленная одним или несколькими переслаивающимися подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Из подземной прослойки водонапорной проницаемой горной породы или неконсолидированных материалов (гравий, песок, ил, глина) могут быть извлечены подземные воды с помощью скважины.

Слои частично состоят из рыхлых материалов: гравия, доломита, ила, известняка, мергеля или песка. Трещины или пустоты между слоями заполнены подземными водами. Горизонт ограничен либо двумя водоупорными пластами (обычно глиной), либо водоупорным пластом и зоной аэрации.

Содержание

Основные характеристики [ править | править код ]

  • Статический уровень или пьезометрический уровень в скважине, пробуренной на определенный водоносный горизонт. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Динамический уровень, появляющийся в том случае, когда из скважины проводится водоотбор, например, погружным насосом. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Забор воды из водоносного горизонта или дебит скважины измеряется в л/с, м³/ч, м³/сут, тыс. м³/год.
  • Коэффициент водопроводимости измеряется в м³/сут;
  • Скорость сработки статического уровня измеряется в метрах в год, показывает скорость падения уровня воды при заданном заборе воды;
  • Годовая амплитуда колебания уровня воды измеряется в метрах.
  • Глубина залегания подошвы слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.
  • Глубина залегания кровли слоя водоносного горизонта. Измеряется в метрах от поверхности земли.

Добыча воды [ править | править код ]

Для добычи воды из водоносных слоёв бурят скважины (буровые), которые являются составной частью водозаборных сооружений.

Поверхностные водоносные горизонты [ править | править код ]

Водоносные горизонты могут находиться на разной глубине. Те из них, что расположены ближе к поверхности, не только чаще других используются в качестве источников воды для потребления и ирригации, но и чаще пополняются дождями. Многие пустынные регионы имеют в своём составе известняковые холмы или горы, которые могут содержать грунтовые воды. Поверхностные водоносные горизонты, в которых добывается вода, имеются в отдельных частях гор Атлас в Северной Африке, на хребтах Ливан и Антиливан в Сирии, Израиле и Ливане, в части Сьерра-Невада и других горах на юго-западе США.

Чрезмерное использование может привести к снижению уровня грунтовых вод. Вдоль побережья некоторых стран, например Ливии и Израиля, рост населения и увеличившееся потребление воды привели к снижению уровня подземных вод и последующему их загрязнению солёной морской водой.

Типы аквиферов [ править | править код ]

Геологические материалы могут быть классифицированы как сцементированные породы или неуплотнённые (свободные) отложения. Сцементированные породы могут быть образованы песчаником, сланцеватой глиной, гранитом и базальтом. Неуплотнённые породы содержат зернистые материалы как-то: песок, галечник, ил и глину. Четырьмя главными типами аквифера являются:

  • аллювий (песок, галечник и ил, отложенные реками),
  • пласт осадочных пород (уплотнённые отложения),
  • ледниковые отложения (неуплотнённые отложения, созданные ледниками),
  • вулканические метаморфические породы.

Движение подземных вод [ править | править код ]

Подземные воды в аллювиях находятся в поровом пространстве между частицами, а в уплотнённых породах — в трещинах. Количество воды, которое может вмещать аквифер, зависит от его пористости, являющейся поровым пространством между зёрнами отложений или объёмом трещин в породе. Для движения воды в породе необходимо, чтобы поровые пространства были соединены между собой. Подземные воды движутся очень медленно внутри аквифера, и скорость движения зависит от размера пространств внутри грунта или породы, соединённости между собой этих пространств и градиента давления водной поверхности.

Проницаемость [ править | править код ]

Крупнозернистые отложения как песок и гравий обладают более высокой пористостью, чем мелкозернистые отложения как глина и ил, и лучшей соединённостью пор. Крупнозернистые материалы более проницаемы ввиду того, что они обладают большими связанными пространствами или трещинами, позволяющими воде протекать.

В некоторых случаях поровые пространства могут быть заполнены мелкозернистыми отложениями, что уменьшает пористость и затрудняет движение воды, характеризуя аквифер слабопроницаемым. Очень важно уметь определять такие характеристики аквифера, как проницаемость для прогнозирования поведения подземных вод в аквифере.

Люди — не рыбы, но вода — необходимое условие для жизни человека, как, впрочем, и любого другого живого существа. А лёгкий к ней доступ, достаточное количество и надлежащее качество — основные условия комфорта и хорошего уровня жизни.

В среднем за 75 лет жизни современный гражданин развитых стран так или иначе, в качестве питьевой или на хозяйственно-гигиенические цели (стирка, мытьё, туалет и прочее), потребляет от 3,8 до 19 млн литров воды. То есть от 138 до 694 литров в сутки. Жители не слишком цивилизованных районов на собственные нужды расходуют в разы меньше — за 75 лет всего 380 тысяч литров воды, то есть около 13 литров (одно ведро) в день.


Колодец

Большая часть территории нашей страны не страдает от недостатка воды, но в мире существует немало мест, где живительная влага в принципе — редкость, а дефицит воды, пригодной для питья, существует не только в фантастических фильмах о судном дне. По данным последнего доклада ООН, к 2030 году более половины (67%) населения нашей планеты будут испытывать нехватку питьевой воды.

Как говорится в песенке из знаменитого советского фильма: «Ни побриться, ни попить, ни помыться, ни поплыть, человеку без воды — и ни туды и ни сюды!»

Вода — наша абсолютная необходимость

В загородном доме вопрос водоснабжения владельцу часто приходится решать собственными силами, потому что магистральный водопровод есть далеко не везде, да и качество водопроводной воды может не устраивать: например, напор слабый, а вода ржавая. И если горожанин вынужден мириться с тем, что ему поставляют коммунальные службы, используя локальные методы борьбы — устанавливая напорные насосы, расширительные баки и фильтры очистки, то землевладелец может попробовать решить проблему водоснабжения в свою пользу. Один из способов получения воды для бытовых нужд человека — это использование подземных вод.

Колодцы и скважины для добычи подземной воды используются людьми с давних пор. Не утратили они своего значения и по сей день: наличие воды на участке значительно повышает стоимость недвижимости. А возможность иметь свою воду решает вопросы не только комфорта, приближенного к привычным городским условиям, но и позволяет землевладельцу стать автономным, независимым от капризов коммунальных служб.

Вода на участке: откуда она берётся

Наша Земля — планета воды: более 70% её поверхности покрыто Мировым океаном. Подземные воды — часть водных ресурсов планеты. Они составляют примерно 1,5% от всех мировых водных запасов и две трети от объёма всей воды суши. Объём воды, находящейся под землёй, в 50 тысяч раз превосходит количество воды, наполняющее все реки на Земле.

Вода — это жизнь

Водные ресурсы Земли представляют собой единый комплекс, находящийся в постоянном динамическом равновесии, называющимся круговоротом воды в природе. Их объём составляет 1 351 421 тысяч кубических километров, из которых:

  • мировой океан — 1 350 000 тыс км³;
  • испарение с поверхности океанов, рек, озёр, земли — 452 тыс км³;
  • осадки — 385 тыс км³;
  • снег и лёд — 250 тыс км³;
  • облака — 111 тыс км³;
  • подземные воды — 84 тыс км³;
  • транспирация (испарение воды растениями) — 71 тыс км³;
  • перенос влаги от океанов вглубь суши — 40 тыс км³;
  • поверхностные стоки — 38 тыс км³;
  • влага в атмосфере — 13 тыс км³;
  • поверхностные источники воды (реки, озёра, болота и пр.) — 2 тыс км³;
  • подземные стоки — 2 тыс км³.

Схема круговорота воды в природе

Подземными называют воды, находящиеся ниже уровня поверхности земли, в горных породах верхних областей земной коры в жидком, газообразном или твёрдом состоянии. Жидкую часть подземных вод, находящуюся в свободном состоянии, способную перемещаться под действием сил гравитации, гидрогеологи именуют фреатическими, то есть «наполняющими колодцы».
Фреатические воды, в зависимости от степени водопроницаемости, влагоёмкости и способности к водоотдаче горных пород, в которых они накапливаются, образуют водоносные горизонты, совокупность которых формирует водоносные комплексы.

Водоносный горизонт

Водоносным горизонтом (в иностранных источниках – аквифером) называют пласты осадочных горных пород, близкие по своему составу и происхождению, и имеющие определённую степень водопроницаемости. Существует четыре основных типа горных пород, составляющих аквиферы:

  • аллювиальные отложения — несцементированные отложения постоянных водных потоков (рек, ручьёв), состоящие из песка, гравия, гальки;
  • уплотнённые осадочные породы;
  • неуплотнённые ледниковые отложения;
  • трещеноватые метаморфические горные породы.

В рыхлых, несцементированных породах вода накапливается в порах, в уплотнённых — в трещинах и кавернах, в водорастворимых типа гипса, известняка или доломита — в карстах.

Водоносные горизонты подстилаются водонепроницаемыми или слабо водопроницаемыми пластами — массивами гранита, глины. Водонепроницаемые пласты называются водоупорами. Надо понимать, что полностью водонепроницаемых грунтов нет: вода дырочку найдёт. Говоря о том, что пласт водонепроницаем, имеют в виду его крайне слабую водопроницаемость.


Родник Соколовский ключ в Валдайском районе

В большинстве случаев водоносные горизонты скрыты под поверхностью почвы: для добычи воды аквиферы вскрывают с помощью колодцев или скважин. Но бывает, что они вскрываются естественным путём, обнажаясь на склонах холмов или оврагов. Такое место выхода подземной воды на поверхность называют ключом или родником.

Откуда берётся вода в водоносном горизонте

Происхождение подземных вод различно в зависимости от глубины их залегания. В нижних слоях земной коры находятся метаморфогенные, магматогенные и седиментогенные подземные воды. Они появились миллионы лет назад, во время формирования земной коры: при извержении вулканов (магматогенные), метаморфизма осадочных горных пород (метаморфогенные) или в результате выдавливания воды последующими наслоениями из иловых осадков древних морей (седиментогенные). Такие подземные источники воды представляют величайший интерес для геологов, гидрогеологов и палеонтологов, но совершенно бесполезны для дачников и владельцев загородных домов, мечтающих о водопроводе на собственном участке.

С точки зрения строительства колодцев и бурения скважин интересны верхние водоносные горизонты. Именно они и участвуют в круговороте воды в природе. Верхние водоносные горизонты пополняются в основном за счёт инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков: дождей и талых вод. В их питании участвуют и воды, фильтрующиеся из наземных источников — рек, озёр, болот.

Верхние водоносные горизонты пополняются за счёт инфильтрации атмосферных осадков, вод рек, озёр, болот.

Другой источник пополнения — конденсация влаги из воздуха в трещинах и порах горных пород. Такой способ наиболее характерен для пустынных областей с резкими температурными колебаниями между днём и ночью. По водоупорным пластам подземные воды стекают в поверхностные водные источники (озёра, реки) или в моря и океаны. То есть то ведро воды, которое вы достали из колодца или подняли с помощью насоса из скважины, — малая часть 84 000 км³ подземных вод Земли.

Почвенные, грунтовые, межпластовые и артезианские подземные воды

Человек, планирующий копать колодец или бурить скважину, сталкивается с тем, что разновидностей подземных вод много. Они находятся на разной глубине под землёй, обладают различными свойствами. Кто-то категорически утверждает, что бурить нужно только «на известняк», другие считают, что «на песок» тоже подойдёт. Верховодкой во многих случаях презрительно именуют неглубокие грунтовые воды, и применять их для питья категорически не рекомендуют. Как разобраться, какие бывают водоносные слои, на сколько колец стоит копать колодец и на какую глубину бурить скважину?

Итак, рассмотрим классификацию подземных вод. Стоит иметь в виду, что она, как и любая классификация, условна: чёткой границы между водоносными слоями нет. А толщина или влагоёмкость того или иного слоя зависит от геологии участка.

Почвенные воды

Почвенные воды составляют самый верхний уровень подземных вод: они располагаются в корнеобитаемой зоне почвы — в плодородном пласте, где размещаются корни травянистых растений и поверхностная корневая система деревьев. Запасы почвенной влаги пополняются дождевыми и талыми водами и активно испаряются в атмосферу, то есть её объём очень сильно зависит от процессов испарения и транспирации.

Схема водоносных слоёв

Нижняя часть зоны почвенных вод называется подвешенной (вадозной). Зона подвешенной воды насыщается и вода начинает под действием сил тяготения просачиваться в нижние слои грунта. Эта вода называется гравитационной. Если осадков было много, например, в дождливый осенний сезон или по весне при активном таянии снега, движение гравитационных вод усиливается. Почвенные воды имеют большое значение в жизни растений, но для нужд водоснабжения человека не используются.

Грунтовые воды

Водопроницаемые породы, находящиеся под плодородным слоем почвы, образуют первый постоянно существующий водоносный горизонт. Как правило, первый водоносный горизонт составляют несцементированные отложения. Вода в этом слое заполняет поры между частицами породы: это и есть тот уровень, который на профессиональном сленге бурильщиков называется «на песок».

Его насыщаемость влагой довольно сильно зависит от количества атмосферных осадков и температурных колебаний — в малодождливые годы уровень грунтовых вод может сильно понижаться. Кроме того, грунтовые воды могут загрязняться. Именно поэтому в санитарных требованиях по устройству туалетов с выгребными ямами запрещено делать негерметичные ёмкости для нечистот: в яме без дна загрязнения попадают непосредственно в первый водоносный горизонт.

Выгребная яма должна быть герметичной

Грунтовые воды, благодаря своему относительно неглубокому залеганию, легко доступны и широко используются для нужд водоснабжения частных домов, посёлков и небольших предприятий. Хотя, как уже говорилось выше, на интернет-ресурсах, где обсуждаются вопросы добычи воды, часто грунтовые воды называют верховодкой, не предназначенной для использования в качестве питьевой воды.

Добыча грунтовых вод производится с помощью колодцев и небольших скважин. Эти воды безнапорные: уровень в колодце устанавливается на уровне зеркала грунтовых вод.

Межпластовые воды

Ниже грунтовых вод, отделённые от них пластами водонепроницаемых или слабо проницаемых горных пород, составляющих водоупорный слой, располагается следующий слой водопроницаемых пород, образующий второй водоносный горизонт. Он слагается из более плотных пород, в которых вода заливается в трещины, образуя заполненные полости. Питание второго водяного горизонта осуществляется просачиванием (инфильтрацией) грунтовых вод через пласты со слабой проникающей способностью. Также это происходит в местах, где водовмещающие слои межпластовых вод выходят ближе к поверхности, в разрывах водоупорного слоя верхнего водяного горизонта.

Их уровень гораздо меньше подвержен колебаниям от воздействия атмосферных осадков или температур на поверхности земли. Глубокое залегание предохраняет межпластовые воды от загрязнений. Подземные воды, расположенные на большой глубине, под водоупорами, уже могут иметь гидростатическое давление. В этом случае они называются напорными. Межпластовые воды относятся к возобновимым полезным ископаемым, а значит, к государственной собственности (Закон РФ «О недрах»).

Выброс термальной воды и пара из скважины на Мутновской ГеоТЭС. Камчатка

Кроме хозяйственно-бытовых целей и технического водоснабжения (для промышленности, орошения земель, обводнения пастбищ), подземные воды используются в лечебных целях (минеральные воды), в энергетической отрасли (геотермальные воды) и в промышленности — для извлечения растворённых в них ценных веществ.

Артезианские воды

Артезианские воды — это разновидность межпластовых подземных вод. Их отличие в том, что они полностью заполняют водоносный горизонт и находятся в нём под давлением. Напорные воды обычно залегают в пределах геологических структур, имеющих вогнутое строение — в мульдах, флексурах, образуя артезианские бассейны.

Схема артезианского бассейна

При вскрытии такого водоносного горизонта уровень воды в скважине поднимается выше уровня зеркала грунтовых вод, иногда свободно изливаясь из скважины фонтаном. Артезианские воды, как правило, расположены на большой глубине — от 100 до 1000 метров. В некоторых интернет-источниках артезианскими называют все скважины, имеющие большую глубину, что не совсем правильно. Первоначально артезианскими называли именно фонтанирующие скважины, сейчас термин «артезианские» относят ко всем напорным водам.


Артезианская фонтанирующая скважина

Для водоснабжения обычно используют два верхних водоносных горизонта. Вода, находящаяся на больших глубинах, чаще всего имеет повышенную минерализацию, да и добыча её спряжена с большими финансовыми расходами.

Верховодка

И, наконец, о верховодке. Специалисты и интересующиеся вопросом добычи подземных вод не рекомендуют использовать верховодку в качестве источника питьевой воды. И правильно делают, потому что верховодка не является постоянным водоносным горизонтом. Она появляется сезонно, во время весеннего таяния снега или в период продолжительных осенних дождей.

Верховодка характерна для глинистых и суглинистых почв. Появление её связано с накоплением воды над слабопроницаемыми для воды грунтами: глинистые почвы набухают от обильной влаги и перестают пропускать воду атмосферных осадков в лежащие ниже слои грунта.

Яма, наполненная «верховодкой»

На поверхности земли образуются скопления воды в естественных углублениях, вода появляется и ниже — в метре — полутора от поверхности. В песчаных грунтах верховодка более редка и образуется локально, на временных водоупорах — прослойках глины в основном песчаном грунте.

Использовать верхние воды для нужд водоснабжения загородного дома не стоит: они имеют ярко выраженный сезонный характер, количество их недостаточно. А самое главное — такие воды загрязнены. В силу своего неглубокого местоположения они ещё не успели очиститься, проходя через естественный фильтр — толщу земли. Верховодку можно использовать для полива, искусственно углубив природные понижения, где она скапливается по весне, как, например, на фото выше.

Верховодку можно спутать с высоко стоящим уровнем грунтовых вод. Первый водоносный горизонт может начинаться довольно неглубоко от поверхности земли: в северных регионах — от 50 см (в районе тундр). С перемещением на юг глубина расположения водоносного пласта увеличивается: от 3-5 метров в средней полосе до 15-20 в южных районах. В сельской местности, вдалеке от автострад и промзон, очень часто питьевые колодцы имеют небольшую глубину. Так, к примеру, в нашей деревне общественный колодец всего на три кольца.

Общественная водоразборная колонка

Вот и всё о том, какие бывают водоносные горизонты. А информацию, что лучше для дачного участка — колодец или скважина, на какую глубину следует копать или бурить, как определить уровень грунтовых вод, а так же о правовом аспекте добычи подземной воды читайте в других материалах.

Не все подземные воды – грунтовые. Отличие грунтовых вод от других видов подземной воды состоит в условиях их залегания в толще горных пород.

Название «подземные воды» говорит само за себя – это вода, которая находится в под землей, то есть в земной коре, в верхней ее части, причем находиться там она может в любом из своих агрегатных состояний – в виде жидкости, льда или газа.

Основные классы подземных вод

Подземная вода бывает разная. перечисли основные виды подземных вод.

Почвенная вода

Почвенная вода содержится в почве, заполняя промежутки между ее частицами, или поровое пространство. Почвенная вода может быть свободной (гравитационной) и подчиняться только силе тяжести, и связанной, то есть удерживаться силами молекулярного притяжения.

Грунтовая вода

Грунтовая вода и ее подвид, называемый верховодкой – это ближайший к поверхности земли водоносный горизонт, залегающий на первом водоупоре. (Водоупор, или водоупорный слой грунта – это почвенный слой, который практически не пропускает воду. Фильтрация сквозь водоупор или очень низкая, или же слой полностью водонепроницаем – например, толщи скальных грунтов). Грунтовая вода крайне непостоянна по многим факторам, и именно грунтовая вода влияет на условия строительства, диктует выбор фундамента и технологии при проектировании сооружений. Дальнейшая эксплуатация созданных руками человека построек также находится под неустанным влиянием меняющегося поведения грунтовой воды.

Межпластовая вода

Межпластовая вода – находится ниже грунтовой воды, под первым водоупором. Эта вода ограничена двумя водоупорными слоями и может находиться между ними под значительным давлением, заполняя водоносный горизонт полностью. Отличается от грунтовой воды большим постоянством своего уровня, и конечно, большей чистотой, причем чистота межпластовой воды может быть следствием не только фильтрации.

Артезианская вода

Артезианская вода – так же, как и межпластовая, заключена между слоями водоупоров и находится там под давлением, то есть относится к напорным водам. Глубина залегания артезианских вод – примерно от ста до тысячи метров. Различные геологические подземные структуры, мульды, впадины и т.п., располагают к образованию подземных озер – артезианских бассейнов. Когда такой бассейн вскрывается при бурении шурфов или скважин, артезианская вода под давлением поднимается выше своего водоносного пласта и может дать очень мощный фонтан.

Минеральная вода

Минеральная вода – интересна для строителя, наверное, только в одном случае, если ее источник окажется на участке, хотя и не вся эта вода полезна для человека. Минеральная вода – это вода, содержащая растворы солей, биологически активных веществ и микроэлементы. Состав минеральной воды, ее физика и химия – очень сложный, это система коллоидов и связанных и несвязанных газов, и вещества в этой системе могут находится как недиссоциированными, в виде молекул, так и в виде ионов.

Грунтовые воды

Грунтовые воды – это первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, находящийся на первом водоупоре. Поэтому поверхность этого слоя – свободна, за редкими исключениями. Иногда над потоками грунтовых вод встречаются участки плотных пород – водонепроницаемая кровля.

Залегают грунтовые воды недалеко от поверхности, и поэтому очень зависят от погоды на поверхности земли – от количества атмосферных осадков, движения поверхностных вод, уровня водоемов, все эти факторы влияют на питание подземной воды. Особенность и отличие грунтовой воды от других видов – она безнапорная. Верховодка, или скопления воды верхнего водонасыщенного грунтового слоя над водоупорами из глин и суглинков с малой фильтрацией – это разновидность грунтовой воды, проявляющаяся временно, по сезонам.

На грунтовую воду и непостоянство ее состава, поведения и мощности горизонта влияют как природные факторы, так и деятельность человека. Горизонт грунтовой воды непостоянный, он зависит от свойств горных пород и их водосодержания, близости водоемов и рек, климата местности – температуры и влажности, связанных с испарением и т. далее.

Но серьезное и все более опасное влияние на грунтовую воду оказывает человеческая деятельность – мелиорация и гидротехническое строительство, подземные работы по добыче полезных ископаемых, нефти и газа. Не менее результативной в контексте опасности стала агротехника с применением минеральных удобрений, пестицидов и ядохимикатов, и конечно, промышленные стоки.

Грунтовая вода очень доступна, и если роют колодец или бурят скважину – то в большинстве случаев получают именно грунтовую воду. И свойства ее могут оказаться весьма негативны, поскольку эта водичка зависит от чистоты почвы и служит ее показателем. Все заражения от канализационных протечек, свалок, пестициды с полей, нефтепродукты и прочие результаты деятельности человека попадают в грунтовые воды.

Грунтовая вода и проблемы для строителей

Морозное пучение грунтов находится в прямой и непосредственной зависимости от присутствия грунтовой воды. Разрушения от сил морозного пучения могут быть огромны. При замерзании глинистые и суглинистые грунты получают питание в том числе и от нижнего водоносного горизонта, и в результате этого подсоса могут образовывать целые прослойки из льда.

Давление на подземные части сооружений может достигать огромных величин – 200 Мпа, или 3,2 тн/см2 далеко не предел. Сезонные подвижки грунтов на десятки сантиметров нередки. Возможные последствия действия сил морозного пучения, если их не предусмотрели или учли недостаточно, могут быть: выталкивание фундаментов из земли, затопление подвалов, разрушение дорожных покрытий, затопление и размывание траншей и котлованов и много еще разного негатива.

Кроме физического влияния, грунтовые воды способны разрушать фундаменты и химически, все зависит от степени их агрессивности. При проектировании эта агрессивность исследуется, проводятся как геологические, так и гидрологические изыскания.

Влияние грунтовых вод на бетон

Агрессивность грунтовых вод к бетону различают по типам, рассмотрим их ниже.

По общекислотному показателю

При водородном числе рН менее 4 агрессивность к бетону считают наибольшей, при значении рН более 6,5 – наименьшей. Но малая агрессивность воды вовсе не отменяет необходимости защиты бетона устройством гидроизоляции. Кроме того, имеется сильная зависимость влияния агрессии воды от видов бетона и его вяжущего, в том числе от марки цемента.

Выщелачивающие, магнезиальные и углекислотные воды

Все так или иначе разрушают бетон или способствуют процессу разрушения.

Сульфатные воды

Сульфатные воды относят к наиболее агрессивным к бетону. Ионы сульфатов проникают в бетон и реагируют с соединениями кальция. Образующиеся кристаллогидраты вызывают вспучивание и разрушение бетона.

Методы минимизации рисков от грунтовых вод

Но даже в тех случаях, когда имеется информация о неагрессивности грунтовых вод к бетону в данной местности, отмена устройства гидроизоляции подземных частей здания чревата хорошим уменьшением срока службы бетонных конструкций. Слишком большое влияние оказывают на природу, в том числе грунтовую воду и степень ее агрессии техногенные факторы. Возможность близкого строительства – это одна из причин подвижек грунта и как следствие, изменения поведения грунтовых вод. А химия и ее «накопление», в свою очередь, находится в прямой зависимости от близости сельскохозяйственных угодий.

Учет уровня грунтовых вод, а также сезонных изменений этого уровня – для частной стройки архиважен. Высокая грунтовая вода – это ограничение в выборе. От нее зависит если не вся, то огромная доля экономики индивидуального строителя. Без учета поведения и высоты грунтовой воды нельзя выбирать тип фундамента для дома, принимать решения о возможности устройства подвала и подвального помещения, устраивать погреба и канализационный септик. Дорожки, площадки и все благоустройство участка, включая и озеленение, также требуют на стадии проектирования серьезнейшего учета влияния грунтовой воды. Дело осложняется тем, что ее поведение находится в тесной связи со структурой и видами грунтов на участке. Воду и грунты надо изучать и рассматривать в комплексе.

Верховодка, как разновидность грунтовой воды, может создавать огромные проблемы, и не всегда сезонные. Если у вас песчаные грунты, а дом построен на высоком берегу реки, то сезонных верховодок вы можете и не заметить, вода уйдет быстро. Но если рядом озеро или река, и дом стоит на низком берегу, то даже при наличии песочка в основании участка вы будете на одном уровне с водоемом – как сообщающиеся сосуды, и в этом случае борьба с верховодкой вряд ли будет успешной, как и любая борьба с природой.

В случае, когда грунт – не песок, водоемы и реки далеко, но грунтовая вода очень высокая, ваш вариант – это создание эффективной дренажной системы. Каким будет ваш дренаж – кольцевым, пристенным, пластовым, самотечным или с использованием откачивающих насосов, решается индивидуально, и учесть надо многие факторы. Для этого надо иметь информацию о геологии участка.

В некоторых случаях дренаж не поможет, например, если вы находитесь в низине, а мелиорационного канала поблизости нет и воду отводить некуда. Также не всегда под первым водонесущим слоем оказывается безнапорный слой, в который возможно отвести верховодку, эффект от бурения скважины может быть и обратный – вы получите ключ или фонтан. В случаях, когда устройство дренажа не принесет результата, прибегают к устройству искусственных насыпей. Поднять участок на уровень, где грунтовые воды не достанут вас и ваш фундамент – затратное экономически, но иногда единственно верное решение. Каждый случай индивидуален, и решения хозяин принимает исходя из гидрогеологии своего участка.

Но в очень многих случаях вопрос решается именно дренажом, и важно правильно выбрать его систему и грамотно организовать водоотвод.

Узнать уровень грунтовой воды у себя на участке и отслеживать его изменения – с этими вопросами владельцы индивидуальных участков справляются самостоятельно. Весной и осенью обычно УГВ выше, чем зимой и летом, это связано с интенсивным снеготаянием, сезонностью атмосферных осадков, возможно с затяжными дождями в осенний период. Узнать уровень грунтовой воды можно, измерив его в колодце, шурфе или скважине, от водяного зеркала до поверхности грунта. Если пробить несколько скважин у себя на участке, по его границам, то несложно отследить сезонные изменения УГВ, а на полученных данных возможно принимать решения по строительству – начиная от выбора фундамента и систем водоотвода, и заканчивая планированием огородных посадок, разбивки сада, благоустройством, а также разработкой ландшафтного дизайна.

Кросcворд по предмету географии — на тему «Гидросфера

По горизонтали
7. Крупнейший водный объект, составляющая часть Мирового океана
9. Граница разделяющая соседние речные бассейны
14. воды первого от земной поверхности водоносного пласта
17. Часть океана или моря вдающаяся в сушу
20. Озера,образованные в кратерах потухших вулканов называются…
24. море ограниченное кольцом островов , которые препятствуют свободному водообмену с прилегающему океану, обычно не глубокие
26. Часть океана,отделенная от него естественной границей-это…
30. Подземные воды, содержащие повышенное количество веществ и газов, то есть … воды
32. небольшой участок суши,со всех сторон окружённый водой
33. Люди используют движение воды в океане как…
35. водное пространство, расположенное между двумя участками суши и соединяющее смежные водные бассейны или их части.
По вертикали

1. Место где река впадает в другую реку, озеро или море
2. Какой материал задерживает воду?
3. Какой воды больше всего на поверхности?
4. Участки материков и островов глубоко вдающиеся в океан
5. Ежегодный продолжительный подъем уровня реки
6. группа островов
8. Искуственный водоём
10. Как называется водная оболочка земли?
11. узкий, извилистый и глубоко врезавшийся в сушу морской залив со скалистыми берегами. Длина фьорда в несколько (чаще всего, в десятки) раз превосходит ширину.
12. Искусственные реки
13. это море , которое примыкает к материку частично обособленное от океана островами и полу-островами
15. Моря могут быть связаны с океаном…
16. самый большой и глубокий океан нашей планеты
18. Озера,образованные в кратерах потухших вулканов называются…
19. Самое большое озеро мира?
21. Место,где река впадает в другой водоем называется…
22. 97% гидросферы составляет…
23. это море глубокого впадающее в сушу и связанно одной или двумя проливами
25. Для образования озеро должно быть углубление-…
27. Озёра из которых вытекают реки
28. Глыба льда отколовшияся от ледника
29. Естественно возникший водоём
31. Река течет по…
34. как называется начало реки?
35. Часть дна речной долины, затопляемая во время разлива реки

Чтобы скачать кроссворд в формате RTF (можно открыть в MS Word и Open Office), введите пароль

грунтовые воды — это… Что такое грунтовые воды?

грунтовые воды

3.9 грунтовые воды : Подземная вода первого от поверхности водоносного горизонта, расположенного над первым от поверхности земли водонепроницаемым слоем.

3.9 грунтовые воды : Подземные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного пласта, расположенного на первом от поверхности водоупоре.

3.60 грунтовые воды : Подземные воды, находящиеся в первом от поверхности слоя земли.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • Грунтовочный слой лакокрасочного защитного покрытия
  • Грунтовые естественные дороги

Полезное

Смотреть что такое «грунтовые воды» в других словарях:

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — воды, находящиеся ниже поверхности земли и циркулирующие в пластах горных пород. Г. в. происходят гл. обр. от впитывания в землю дождевых и талых вод, а в нек рых случаях от впитывания вод, приносимых реками или искусственными каналами. Под… …   Технический железнодорожный словарь

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ, воды, находящиеся под поверхностью земли. Их источник, главным образом, дождь, хотя есть и воды вулканического или осадочного происхождения. Они просачиваются через пористые осадочные породы и почвы, накапливаются в колодцах.… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Грунтовые воды —         (a. ground waters; н. Grundwasser; ф. eaux de fond, eaux souterraines, eaux de terres; и. aguas subterraneas, aguas freaticas) гравитац. подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта. Oбразуются гл. обр. за …   Геологическая энциклопедия

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — подпочвенные воды, гравитационные безнапорные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносною горизонта, имеющего свободную поверхность, давление на которую равно атмосферному. В грунтовых водах обитают специфическая… …   Экологический словарь

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — воды, расположенные на ближайшем от поверхности водонепроницаемом слое грунта. Г. в. имеют свободную поверхность, т. е. не имеют сверху водонепроницаемых пород, водное питание получают от атмосферных осадков. В понижениях рельефа наблюдаются… …   Прудовое рыбоводство

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта, не имеющего сверху сплошной кровли водонепроницаемых пород; не обладают напором и подвержены сезонным колебаниям уровня и дебита …   Большой Энциклопедический словарь

  • Грунтовые воды — подземные воды, залегающие на первом от поверхности земли водоупоре и представляющие собой постоянный во времени и значительный по площади распространения водоносный горизонт …   Геологические термины

  • грунтовые воды — Вода, находящаяся ниже земной поверхности в толще горных пород и в почве в любых физических состояниях. Syn.: подземные воды …   Словарь по географии

  • ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ — воды, свободно расположенные поверх водоупорных пород (глина, мергель, др. нетрещиноватые породы), образующие водоносный горизонт и не имеющие сверху сплошной кровли из водонепроницаемых пород. Обычно так называют подземную воду первого от… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Грунтовые воды — Подземные воды  воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Шипот подземный источник водоснабжения Содержание 1 Классификация 2 …   Википедия

Разновидности подземных вод по характеру залегания » Блог о самостоятельном туризме

 

В литературе приблизительно с 1860 г. в связи с практикой получения самоизливающейся подземной воды укоренился французский термин «артезианская вода». В противоположность этому термину, характеризующему напорную воду, стали использовать термин «почвенная вода», характеризующему «ненапорные воды».

По характеру залегания различают:

·  Воды зоны аэрации;

·  Грунтовые воды;

·  Напорные воды;

·  Элизионные (глубинные) воды.

Подземные воды зоны аэрации. Пустоты почвы и горных пород выше уровня грунтовых вод содержат воздух, водяной пар, гигроскопическую и капиллярную влагу. В период во время дождей и снеготаяния в зоне аэрации появляются подземные воды. Просачиваясь под действием силы тяжести, они могут скапливаться в почве.

В широком смысле все свободные воды зоны аэрации именуют верховодкой.  В более стром понимании к верховодке относят воду в зоне аэрации, образовавшуюся на линзах относительных водоупоров. Тогда подземные воды зоны аэрации это:

·  Почвенные воды;

·  Инфильтрующиеся воды;

·  Собственно верховодка.

Почвенные воды.  В почве находится почвенная влага. В отличие от термина «почвенная вода» он шире и включает не только свободную воду. Наличие избыточной почвенной воды приводит к заболачиванию.

Инфильтрующиеся воды. Ниже почвенного слоя  (обычно до 5 м) между капиллярно-подвешенными и капиллярно-поднятыми водами находится промежуточный слой или «мертвый горизонт». В нем периодически появляется своюодная (гравитационная) вода, перемещающаяся вглубь.

Верховодка образуется если инфильтрующаяся вода встречает на своем пути относительный барьер (непроницаемые породы). Такой слой воды отличается сезонным характером. Он не представляет собой сплошного водоносного горизонта. Мощность верховодки обычно составляет 0,4 – 1.0 м и формируется в супесчано-суглинистых грунтах. Характер рельефа существенно влияет на формирование верховодки. Она чаще создается на плоских водоразделах и в степях. Иногда ее обнаруживают в разрезе речных террас. Режим верховодки определяется количеством инфильтрующихся осадков. Воды верховодки легко подвержены загрязнению, в обжитых местах, где имеет место утечка бытовых и промышленных стоков

При небольших размерах и малой мощности относительного водоупора верховодка существует сравнительно недолго: за короткий срок вода проходит через полупроницаемые породы, или стекает за пределы линзы в ее краевых частях.

Грунтовые воды.  Этот термин введен С.Н. Никитиным в 1900 г. Под грунтовыми водами понимают свободные (гравитационные воды первого от земной поверхности водоносного горизонта. Сверху их не перекрывают водонепроницаемые породы и они через зону аэрации связавны с атмосферой. Термин «грунтовый» горизонт фактически стал синонимом термина «безнапорный». Поверхность грунтовых вод именуется также зеркалом грунтовых вод.

В зависимости от геоморфологических и геолого-гидрогеологических условий выделяют грунтовый поток, грунтовый бассейн и сочетание грунтового потока с грунтовым бассейном.

Грунтовым потоком называют водоносный горизонт грунтовых вод (или его часть), движение воды в котором происходит под влиянием силы тяжести в направлении уклона их зеркала.

Бассейн грунтовых вод (грунтовый бассейн) обычно приурочен к понижению в водоупорном ложе, которое выполнено водопроницаемыми породами, насыщенными водой; зеркало его находится в горизонтальном положении.

Особенности грунтовых вод

·   Это безнапорные воды и перемещаются под действием силы тяжести

·   Питание их осуществляется преимущественно за счет инфильтрации атмосферных осадков и конденсации влаги в зоне аэрации

·   Разгрузка происходит у основания склонов в поверхностные водоемы и водотоки, с которыми грунтовые воды имеют гидравлическую связь

·   Вследствие воздействия приповерхностных факторов уровень, дебит, температура и другие параметры грунтовых вод подвержены колебаниям во времени

·   Неглубокое залегание и интенсивный подземный сток вызывают формирование преимущественно пресных грунтовых вод, но при недостаточном увлажнении территории они становятся минерализованными и солеными.

Условия питания и распространения грунтовых вод. Питание грунтовых вод осуществляется через зону аэрации за счет инфильтрации атмосферных осадков (дождевых, талых и паводковых вод) и конденсирующейся влаги в зоне аэрации.

Величина инфильтрации зависит от продолжительности выпадения осадков. Наибольшее значение дают длительные обложные дожди. Зимние осадки могут служить источником питания грунтовых вод весной после оттаивания промерзших пород.

В местах нарушения водоупорного перекрытия (гидрогеологические окна) грунтовые воды могут пополняться за счет подтока напорных вод из расположенных ниже пластов если напорный уровень превышает отметки грунтовых вод.

Разгрузка грунтовых вод происходит через рассеянные и сосредоточенные выходы, пластовые высачивания или в заболоченные места. Иногда такие участки протягиваются вдоль склона холмов в виде заболоченной полосы.

Характер залегания грунтовых вод зависит от многих факторов (условий питания, водопроницаемости пород, конфигурации берегов водоемов и водотоков, с которыми грунтовые воды имеют гидравлическую связь, положения водоупорного пласта и т.п.). Поверхность грунтовых вод отражают на карте гидроизогипс.

Гидроизогипсами называют линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными, или относительными отметками уровня грунтовых вод.

Глубина уровня грунтовых вод часто зависит от рельефа местности. Поэтому поверхность грунтовых водоносных горизонтов нередко повторяет в сглаженном виде рельеф. В речных долинах, балках оврагах и других понижениях рельефа грунтовые воды находятся на сравнительно небольшой глубине, а на водоразделах глубина залегания может достигать нескольких десятков метров.

Режим грунтовых вод, т.е. процесс изменения их количества и качества во времени, крайне непостоянен и зависит от воздействия на них природных или искусственных факторов. Режим, определяемый только природными факторами называют естественным или ненарушенным, тогда как при влиянии на его формирование искусственных факторов – его называют нарушенным.

Напорные подземные воды. Напорными называют подземные воды в подземных горизонтах, перекрытых и подстилаемых водоупорными или относительно водоупорными пластами и обладающие гидростатическим напором. Последний вызывает подъем уровня воды над кровлей при вскрытии скважинами. При благоприятных условиях скважины дают фонтанирующую воду. Однако не везде водоносный горизонт с напорными водами дает самоизлив.

Для напорных вод характерны следующие особенности:

·  Это межпластовые воды, горизонты и комплексы которых изолированы сверху и снизу водоупорами

·  Область питания и создания напора вод и область их распространения не совпадают и часто удалены одна от другой на большие расстояния

·  При вскрытии напорного водоносного горизонта появление воды в скважине всегда отмечается глубже по сравнению с установившимся уровнем, если уровень устанавливается выше земной поверхности, то скважина фонтанирует

·  Режим этих вод более стабилен по сравнению с режимом грунтовых вод. Поверхностные факторы оказывают на него гораздо меньшее влияние

·  В верхней части разреза напорные воды пресные, а с глубиной их минерализация возрастает.

Условия питания и распространения. Среди природных емкостей напорных вод основными являются бассейны пластовых вод и моноклинальные бассейны пластовых вод.

Под бассейном пластовых вод понимают совокупность напорных водоносных горизонтов или комплексов, залегающих в синклинальных структурах, где движение подземных вод происходит под влиянием гидростатического напора.

Водоносные комплексы напорного типа отличаются относительно небольшим размером области питания (создания напора) по сравнению с площалью стока (развития напора). Иногда питание напорных вод осуществляется путем подтока из нижележащего горизонта. Подток обычно происходит по тектонически ослабленным зонам или через относительные водоупоры. Иногда эти воды гидравлически связаны с грунтовыми на участках, где размыты перекрывающие водонепроницаемые пласты.

Область распространения напора находится внутри основной площади напорного бассейна; в ее пределах водоносным горизонтам (комплексам) свойственны напорные уровни, которые принято называть пьезометрическими. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня называют напором подземных вод. Напор характеризует запас потенциальной энергии воды.

Пьезометрический уровень определяют по измерениям в скважинах, вскрывших водоносный горизонт. Характер поверхности, составленный пьезометрическими уровнями на картах изображают гидроизопьезами. Гидроизопьезы – это линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрического уровня.

Элизионные воды. Кроме напорных вод, находящихся под гидростатическим напором, существуют воды с иным источником напора и питания. Их выделяют в самостоятельную группу. Различия в геологическом строении районов распространения и факторов напорности глубинных вод обусловливают их деление на воды:

·  Бассейнов пластовых вод

·  Кристаллического фундамента, в том числе – древних щитов

·  Различного рода разломов глубокого заложения в тектонически активных областях.

В первом случае и отчасти во второмпреобладают пассивные причины (гравитация, пластичность пород, присутствие углеводородов и т.д.), в третьем – колоссальные эндогенные силы.  Соответственно на противоположных полюсах будут находиться воды с элизионным  и эндогенным питанием.

Наиболее типичные случаи распространения элизионных вод характерны для бассейнов пластовых вод. Напрмер, основная масса вод гидрогеодинамической зоны весьма затрудненного водообмена, воды нефтяных и газовых залежей. Пластичные осадочные породы обладают наилучшими свойствами с одной стороны, для изоляции подземных вод от влияния гидростатического напора, а с другой – для возникновения и сохранения гидрогеодинамических аномалий.

Как правило, для скважин, вскрывающих элизинные воды, характерен пульсирующий режим излива. Их дебит быстро, реже постепенно снижается вследствие релаксации пластового давления. Такой режим присущ и рассолам Припятского прогиба. Общим для глубинных рассолов является быстрое истощение дебита. Глубина залегания таких вод изменяется существенно. Иногда «запечатанные» линзообразные залежи рассолов с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) встречаются всего на 0,4 – 0,5 км ниже земной поверхности.

В формировании ресурсов элизионных вод участвуют воды различного происхождения, но чаще всего они являются полигенетическим образованием. Занимая самые нижние горизонты, элизионые воды в соответствии с нормальной гидрогеохимической зональностью обычно минерализованные. Более того, они могут быть предельно насыщенными с минерализацией свыше 500 г/дм3. Очень часто глубинные воды содержат в повышенных количествах ряд макро- и микрокомпонентов (редкие щелочи, бром, фтор, стронций, литий, тяжелые металлы и т.п.).

 

Условия залегания подземных вод


Подземные воды залегают в водопроницаемых рыхлых (песок, гравий) и скальных (известняк, песчаник и др.) горных породах.


При характеристике условий залегания подземных вод применяют понятия и термины, приведенные ниже.


Водоносные породы — пласты, линзы и другие формы залегания водопроницаемых горных пород, в которых имеются поровая, трещиноватая и карстовая среды, содержащие подземную воду.


Водоносным горизонтом называют часть пласта или пласт, заполненные водой, приуроченные к одной или нескольким регионально выдержанным толщам водопроницаемых пород, гидродинамически связанным между собой и имеющим общую гидравлическую (при безнапорных водах) или пьезометрическую (при напорных водах) поверхность.


Водоносный комплекс — это комплекс водоносных горизонтов, одинаковых или различающихся по литологическому составу и пористости, приуроченных к породам какого-либо стратиграфического подразделения, среди которых вследствие изменчивости их вещественного состава, сложности тектонических условий или недостаточной изученности водовмещающих пород нельзя выделить отдельные гидравлически самостоятельные водоносные горизонты.


Площадь, в пределах которой распространен водоносный горизонт или комплекс, называется областью, или площадью распространения, а площадь, на которой происходит питание водоносного горизонта, — областью питания. Площадь, где подземные воды вытекают из водоносного горизонта или комплекса, называется областью разгрузки, или дренажа. Области питания и распространения водоносных горизонтов (комплексов) могут совпадать (в случае безнапорных) или не совпадать (в случае напорных вод).


В практике горного дела водоносные горизонты подразделяются в зависимости от их положения относительно пласта полезного ископаемого: если водоносные горизонты залегают над полезными ископаемыми, они называются надрудными (надугольными), если ниже — подрудными (подугольными).


Условия питания водоносных горизонтов зависят от многих факторов. Ведущую роль играет климат. Подземных вод больше там, где выпадает много атмосферных осадков. Большое значение имеют литологический состав пород, залегающих на поверхности, и рельеф (плоский, расчлененный, горный и т. п.).


Грунтовыми водами называют подземные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водонепроницаемом слое. Грунтовые воды имеют свободную водную поверхность. Атмосферные осадки или поверхностные воды, просачиваясь в поры и пустоты горных пород, достигают на какой-то глубине водоупорного слоя и начинают скапливаться, образуя грунтовые воды. Расстояние от поверхности водоносного горизонта до водоупора называют его мощностью.



Рис. 1. Распределение подземной воды в верхней части земной коры.

Зоны: 1 — капиллярная; 2 — водонасыщенная (грунтовый поток)




Рис. 2. Схема грунтового бассейна:

1 — поверхность земли; 2 — уровень грунтовых вод; 3 — водоупор




Рис. 3. Распределение гидроизогипс (в м):

а — гидроизогипсы пересекают водоток без искривления; б — река питает грунтовые воды; в — грунтовые воды питают реку; г — река дренирует (на правом склоне) и питает (на левом) грунтовые воды. Пунктир — уровень подземных вод


Верхняя часть земной коры между земной поверхностью и поверхностью грунтовых вод называется зоной аэрации. В породах этой зоны в порах, трещинах и других пустотах находится парообразная, физически связанная и капиллярная вода (рис. 1).


Поверхность грунтовых вод часто называют уровнем, или зеркалом, грунтовых вод. Глубина залегания зеркала грунтовых вод может быть самой различной.


Грунтовые воды, у которых зеркало представляет собой горизонтальную поверхность, называют бассейном грунтовых вод. Такие бассейны чаще всего образуются при наличии в водоупорном ложе котловины (мульды) (рис. 2). Если же зеркало грунтовых вод наклонное, что свидетельствует об их движении в направлении уклона, то образуется поток грунтовых вод.


Питание грунтовых вод происходит в результате инфильтрации атмосферных осадков (дождь, тающий снег) и поверхностных вод (из рек, озер, прудов), подтока из других водоносных горизонтов (напорных трещинных, карстовых) и конденсации паров воды.


Питание грунтовых вод за счет поступления поверхностных вод происходит повсеместно. В период весенних половодий, а также при выпадении обильных осадков уровень поверхностных вод поднимается, превышая уровень грунтовых вод прибрежной территории. В результате значительная масса воды из поверхностного водоема просачивается в породы, слагающие его берега, питая грунтовые воды. В меженный период, когда уровень воды в водоеме ниже, чем уровень подземных вод, грунтовые воды питают водоемы.


Из сказанного следует, что между поверхностными и грунтовыми водами существует постоянная гидравлическая связь, причем существуют две формы этой связи — режимы подпертой и свободной фильтрации. О характере этой связи можно судить по карте гидроизогипс.


Гидроизогипсами называют линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками уровней грунтовых вод. Их строят так же, как изогипсы рельефа земной поверхности.


Если гидравлической связи между поверхностными и грунтовыми водами нет, то гидроизогипсы пересекают поверхностный водоем без искривлений (рис. 3, а), а если грунтовые воды питаются за счет инфильтрации поверхностных вод, то гидроизогипсы изгибаются вниз по течению рек (см. рис. 3, 6), так как зеркало грунтовых вод в этом случае имеет наклон от реки. Если грунтовые воды питают поверхностный водоток, то гидроизогипсы будут изогнуты вверх по течению реки (см. рис. 3, в), так как зеркало грунтовых вод в этом случае наклонено к реке.


Возможна и такая связь между грунтовыми и поверхностными водами, когда на одном склоне долины грунтовые воды питают реку, а на другом река питает грунтовые воды. В этом случае гидроизогипсы на одном берегу будут изогнуты вверх, а на другом — вниз по течению реки (см. рис. 3, г).


При гидрогеологических исследованиях определение характера питания исследуемого водоносного горизонта является весьма важной задачей (особенно при осушении месторождений полезных ископаемых), так как выбор наиболее рациональных способов осушения в значительной степени определяется условиями питания водоносных горизонтов, подлежащих осушению.

Классификация подземных вод по условиям залегания



По условиям залегания в земной коре подземные воды делят на воды зоны аэрации: почвенные и верховодка – и воды зоны насыщения: грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды заключены в почве и не имеют водоупора.

Верховодка образуется на линзе водоупорных пород, распространена локально, залегает неглубоко, существует временно, малообильна. В условиях континентального климата умеренного пояса она появляется весной после снеготаяния, иногда осенью.

Грунтовые воды – воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, на первом водоупорном слое. Поверхность грунтовых вод называется зеркалом грунтовых вод. Мощность водоносного горизонта – это расстояние по вертикали от зеркала грунтовых вод до водоупора. В водоносных слоях грунтовые воды передвигаются от мест с более высоким уровнем к местам с более низким уровнем, т. е. в соответствии с уклоном водоносного пласта. Скорость их движения (v) прямо пропорциональна коэффициенту фильтрации водоносной породы (k), который зависит от водопроницаемости и определяется по таблице, и уклону подземного потока (i), и вычисляется по формуле Дарси: v=k*i (см/с или м/сут.).

Схема соотношения различных типов подземных вод (по О.К. Ланге).

 

Области распространения и питания грунтовых вод совпадают, поэтому мощность и во-дообилие их подвержены колебаниям, зависящим от изменений климатических и метеорологических условий, а их режиму и свойствам присуши зональные черты. Зональность грунтовых вод проявляется в глубине их залегания от поверхности и соответственно в их чистоте и температуре, а также химическом составе и степени их минерализации. В зонах избыточного и достаточного увлажнения – тундре и лесах (Kув≥1) – грунтовые воды залегают неглубоко, они ультрапресные и пресные, гидрокарбонатно-кальциевые. В зонах умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения – лесостепях и степях (Kув=1,0-0,3) – залегание вод глубже, они пресные или слабо минерализованные, постепенно становятся сульфатными. В зонах недостаточного увлажнения – полупустынях (Kув=0,3-0,1) и крайне недостаточного увлажнения – пустынях (Kув<0,1) – воды глубоко залегающие, минерализованные, обычно хлоридные.

Температура грунтовых вод в сглаженном виде повторяет годовой ход температуры воздуха, но максимумы и минимумы температуры запаздывают, и тем больше, чем глубже залегают грунтовые воды. Чистота грунтовых вод определяется глубиной их залегания от поверхности – чем глубже, тем чище.

Геолого-геоморфологические условия и вещественный состав пород вносят разнообразие и обусловливают специфику грунтовых вод в пределах природных зон. Например, при глубоком и густом долинно-балочном расчленении земной поверхности воды залегают глубже. В целом же грунтовые воды относительно чистые, обычно пресные, постоянные и широко используются для хозяйственно-бытовых нужд в сельской местности.

Схема залегания и движения грунтовых вод в междуречном массиве (по Л.К. Давыдову и др.)

 


Межпластовые воды – это воды, заключенные между двумя водоупорными пластами, из которых нижний называется водоупорным ложем, а верхний – водоупорной кровлей. Они залегают глубже и поэтому чище, чем грунтовые. Области распространения и питания их не совпадают, в связи с чем режим вод меньше зависит от метеоусловий и у них более постоянный уровень. Атмосферное питание эти воды получают лишь в местах выхода водоносного пласта на поверхность. Они могут быть напорные и ненапорные. Ненапорные воды не полностью насыщают водоносный пласт, имеют свободную поверхность и стекают как грунтовые по уклону ложа. Напорные воды залегают в вогнутых тектонических структурах, насыщают весь водоносный слой и обладают гидростатическим напором. Вскрытые скважинами, они могут изливаться на поверхность или даже фонтанировать. Такие воды называют артезианскими. Как и грунтовые воды, межпластовые могут иметь разный химический состав и степень минерализации, которая увеличивается с глубиной.

Схема строения артезианского бассейна (по Л.К. Давыдову и др.)

 

Литература.

  1. Любушкина С.Г. Общее землеведение : Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «География» / С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, А.В. Чернов; Под ред. А.В. Чернова. — М. : Просвещение, 2004. — 288 с.

 

Еще статьи о водах суши.

Подземные воды — грунтовые воды

Доклад — подземные воды

Воды, находящиеся в земной коре, называются подземными. Для того чтобы они образовались, необходимы два условия:

а) атмосферные осадки, которые выпадают на сушу в достаточном количестве. Они выпадают в виде дождя и тут же просачиваются через горные породы, а если в виде снега — после его таяния. В пустынях и в областях вечной мерзлоты большое значение имеет конденсация водяных паров в порах или трещинах;

б) способность горных пород, слагающих поверхность суши, пропускать воду. Она объясняется тем, что в горных породах есть поры, пустоты, трещины, которые и пропускают воду. Поры — промежутки между частицами горных пород; чем они крупнее, тем легче проходит вода через породу. Размер пор зависит от размера частиц. Чем крупнее частица, тем больше и поры. Хорошо пропускают воду крупнозернистый песок, гравий, галька, торф. Почти не пропускают воду глина, гранит, если только в нем нет трещин. Все горные породы по их способности пропускать воду можно разделить на несколько групп:

водопроницаемые. Это горные породы, легко пропускающие воду: пески, торф, лесс, галечник;

водонепроницаемые или водоупорные. Эти горные породы практически не пропускают влагу: глина, мергель, гранит;

растворимые. Эта группа горных пород сама легко растворяется под действием воды: известняки, мел, гипс, доломит, соли. В этих горных породах в результате растворения могут образоваться пустоты — пещеры (см. Карст), а в них — крупные озера и реки.

Водопроницаемые и водоупорные слои, залегая в земной коре, располагаются различно: в одних местах они залегают горизонтально, а в других могут изгибаться. При этом они очень часто чередуются друг с другом.

Слой, насыщенный водой, называют водоносным слоем. Если он сверху не прикрыт водонепроницаемым слоем, то вода этого слоя называется грунтовой. Грунтовые воды пополняются водой, которая просачивается со всей поверхности, расположенной над ними, поэтому можно утверждать, что грунтовые воды в целом имеют атмосферное происхождение и их количество и глубина зависят прежде всего от величины атмосферного увлажнения. Когда оно избыточно (в тундре, экваториальных лесах), уровень грунтовых вод находится близко от поверхности, а иногда и сливается с ней. Если испарение превышает осадки, то уровень грунтовых вод понижается и залегает тем глубже, чем больше испарение. Глубина залегания грунтовых вод зависит от рельефа. На холмистой равнине поверхность грунтовых вод повторяет рисунок рельефа, но если равнина сильно расчленена речными долинами или оврагами, то грунтовые воды залегают глубоко. Зависят они также и от уровня рек, озер, от наличия растительности, причем последняя на уровень грунтовых вод влияет противоречиво. С одной стороны, древесная растительность корневой системой высасывает влагу и тем самым уменьшает пополнение грунтовых вод. С другой стороны, лесная растительность способствует снегозадержанию, а талый снег питает грунтовые воды.

Если водоносный слой лежит между двумя водонепроницаемыми слоями, то вода этого слоя называется межпластовой. Эти воды пополняются очень медленно. Область питания вод этого слоя находится там, где этот слой выходит на поверхность.

Грунтовые воды медленно «текут» по порам в ту сторону, где их уровень ниже. В оврагах, речных долинах они образуют источники (родники). Межпластовые воды тоже образуют источники, но чаще их добывают из скважин, пробуренных через водоупорные слои до водоносного.

Межпластовые воды могут быть ненапорными и напорными. Последние также называются артезианскими, как бы в напоминание о названии французской провинции Артуа, где в XII веке впервые в Европе был устроен фонтанирующий колодец. В артезианских водах и сосредоточена основная масса подземных вод материка. Геологические структуры равнин, содержащие эти воды, называются артезианскими бассейнами. Крупные артезианские бассейны располагаются на Русской платформе в Прибалтике, в Подмосковье, на Украине. Многочисленны артезианские бассейны и в Северной Африке, в Австралии, где они занимают 1/3 всей площади материка. В США артезианские бассейны находятся в районе Великих озер.

Обычно пласты артезианских вод залегают в виде чаши и водоносный слой в этих чашах ограничен водоупорными пластами сверху и снизу. Вода в водоносном слое испытывает напор вышележащих слоев. Если пробурить скважину, то вода будет подниматься по скважине и фонтанировать. По химическому составу артезианская вода весьма разнообразна. Верхние пласты в артезианском бассейне имеют пресную воду. Она образуется в результате проникновения атмосферных, поверхностных и грунтовых вод. Ниже залегают слои минерализованных вод, химический состав которых формируется в результате смешения верхних пресных и нижних высокоминерализованных. Минеральный состав меняется по бассейнам, что связано с химическим составом глубинных пластов.

Минеральные воды, имеющие целебные свойства, благодаря содержанию в них полезных микроэлементов пользуются особой известностью. Эти воды обладают биологически активными свойствами и оказывают благотворное влияние на организм человека.

В некоторых районах, где есть вулканы, подземные воды имеют высокую температуру (до 100°С). На поверхность они вытекают довольно спокойно, образуя источники, ручьи. А иногда вырываются фонтанами с густыми клубами пара и при этом могут подниматься на высоту нескольких десятков метров. Такие фонтанирующие источники называются гейзерами (исл. geysir — хлынуть). Каждый гейзер имеет определенную периодичность действия, от минуты до нескольких суток, в зависимости от скорости закипания воды и близости ее к источнику нагревания. Например, гейзер Великан на Камчатке выбрасывает струю воды диаметром 3 метра на высоту 40-50 метров через каждые 5-6 часов. При этом пар поднимается на 300-500 метров. Много гейзеров в Исландии, Новой Зеландии, Северной Америке. Горячие подземные воды широко используются человеком для обогревания помещений, теплиц, оранжерей.

Подземные воды — драгоценная часть мировых запасов пресных вод, их надо разумно расходовать и заботливо охранять от загрязнения.

водоносных горизонтов и водоносных горизонтов | Национальное географическое общество

Уровень грунтовых вод описывает границу между водонасыщенным и ненасыщенным грунтом. Ниже уровня грунтовых вод камни и почва полны воды. Водные карманы, существующие ниже уровня грунтовых вод, называются водоносными горизонтами.

Уровень грунтовых вод может колебаться, поскольку вода просачивается вниз с поверхности. Он фильтруется через почву, отложения и камни. Эта вода включает осадки, такие как дождь и снег. Орошение сельскохозяйственных культур и других растений также может способствовать повышению уровня грунтовых вод.

Этот процесс просачивания называется насыщением. Отложения или камни, наполненные водой, насыщены. Уровень грунтовых вод находится на вершине того, что специалисты называют зоной насыщения или фреатической зоной. Область над уровнем грунтовых вод называется зоной вадозы.

В отличие от столов, которые вы найдете в своем доме, уровень грунтовых вод обычно не плоский и не горизонтальный. Уровень грунтовых вод часто (но не всегда) соответствует топографии или наклонам земли над ними вверх и вниз.

Иногда трассы водного зеркала пересекаются с земной поверхностью. Источником или оазисом может быть уровень грунтовых вод, пересекающийся с поверхностью. Каньон, утес или наклонный склон холма могут обнажить подземную реку или озеро, лежащее на уровне грунтовых вод.

Помимо топографии, на уровень грунтовых вод влияют многие факторы, включая геологию, погоду, почвенный покров и землепользование.

Геология часто отвечает за то, сколько воды фильтруется ниже зоны насыщения, что упрощает измерение уровня грунтовых вод.Легкие пористые породы могут удерживать больше воды, чем тяжелые плотные породы. Область, покрытая пемзой, очень легкой и пористой породой, с большей вероятностью будет содержать более полный водоносный горизонт и обеспечить более четкое измерение уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод на территории, покрытой твердым гранитом или мрамором, может быть намного труднее оценить.

Уровень грунтовых вод также зависит от погоды. Обычно они будут выше в сезон дождей или ранней весной, так как таяние снега фильтруется ниже зоны насыщения.

Почвенный покров может способствовать повышению уровня грунтовых вод в области. Например, губчатая впитывающая растительность на болотах бывает насыщена, по крайней мере, часть каждого года. Уровень грунтовых вод в болотах почти ровный или даже выше поверхности.

Землепользование также может влиять на уровень грунтовых вод в районе. Городские районы часто имеют непроницаемые поверхности, например, парковки. Непроницаемые поверхности предотвращают просачивание воды под землю. Вместо попадания в зону насыщения местности вода становится стоком.Уровень грунтовых вод падает.

Водоносные горизонты

Уровень грунтовых вод — полезный инструмент для измерения водоносных горизонтов, насыщенных площадей под уровнем грунтовых вод. Водоносные горизонты используются для извлечения воды для людей, растений и всех организмов, живущих на поверхности Земли.

В таких регионах, как Северная Африка, люди используют воду из водоносных горизонтов быстрее, чем ее может заменить дождь или снег.Люди и предприятия в Северной Африке , а не , используют больше воды, чем люди в других областях, но их водоносные горизонты под пустыней Сахара намного мельче, чем водоносные горизонты в Северной Америке или Австралии. Некоторые части Северной Африки испытывают истощение водоносных горизонтов.

Даже огромные водоносные горизонты в Северной Америке могут оказаться под угрозой истощения водоносных горизонтов. Водоносный горизонт Оглалла простирается более чем на 450 000 квадратных километров (174 000 квадратных миль) через части U.Южные штаты Южная Дакота, Вайоминг, Небраска, Колорадо, Канзас, Нью-Мексико, Оклахома и Техас. Водоносный горизонт Оглалла содержит более 3000 кубических километров (2,4 миллиарда акро-футов) грунтовых вод.

Водоносный горизонт Оглалла является одним из наиболее важных источников воды для орошения, питья, промышленности и гигиены в США. Однако истощение водоносного горизонта стало угрозой в 20-м веке, поскольку промышленное сельское хозяйство и развитие осушали водоносный горизонт быстрее, чем он мог естественным образом восполниться. .

Хотя уровень грунтовых вод в водоносном горизонте Оглалла варьируется, обычно он находится на 15–90 метров (от 50 до 300 футов) ниже поверхности суши. Промышленное сельское хозяйство и развитие в 1940-х и 1950-х годах способствовали снижению уровня грунтовых вод более чем на метр (3,5 фута) в год. В частях Техасской Панхандл, где уровень грунтовых вод был самым низким, водоносный горизонт был почти осушен.

Усовершенствованные методы орошения замедлили темпы истощения водоносного горизонта, а уровень грунтовых вод в водоносном горизонте Оглалла повысился.

Подземные воды — Ballotpedia

Вода, расположенная в трещинах и пространствах в песке, почве и скалах под поверхностью Земли, известна как грунтовые воды . Эта вода просачивается в землю и накапливается в скалах под поверхностью Земли. Источники подземных вод включают дождевые осадки, талые воды и воду со дна озер и рек. В основном подземные воды используются для орошения и питья. [1] [2]

Согласно U.S. Geological Survey в отчете за ноябрь 2014 года, из 355 миллиардов галлонов воды, забираемых каждый день для использования в Соединенных Штатах в 2010 году, приблизительно 76 миллиардов галлонов — 21 процент — приходились на пресные подземные воды. [3]

Фон

После того, как осадки достигают поверхности Земли или снег тает в воду, он перетекает в озера, ручьи и почвы. Часть этой воды остается в почве или прикрепляется к корням растений, которые используют воду и влагу для своего роста.Оставшаяся вода просачивается в землю через трещины и пустоты в камнях, песке и почве. Эта вода в конечном итоге достигает слоев горных пород, через которые она не может легко пройти. Подземные воды — это результат попадания воды в пустые трещины и пространства над непроницаемыми слоями горных пород. Ошибка цитирования: Недействительный тег ;
недопустимые имена, например слишком много [4]

Подземный грунт или скала, через которые могут проходить грунтовые воды, называется водоносным горизонтом, который состоит из гравия, песчаника, песка или известняка.Водоносные горизонты содержат поры — большие взаимосвязанные пространства, через которые может течь вода. Без взаимосвязанных пор в породе грунтовые воды не могут проникать в водоносный горизонт. Например, сланец и глина содержат поры, но грунтовые воды не могут легко проходить через эти поры, потому что они не связаны между собой. [5] [4] [6]

Запасы подземных вод естественным образом пополняются за счет дождя, таяния снега и воды со дна озер и рек. Количество осадков или снеготаяния, которые пополняют подземные воды, зависит от местной геологии и климата, а вода от дождя или таяния снега распределяется другими способами.Например, часть воды от дождя или таяния снега испаряется в воздух, который попадает в организм через дыхание растений. Осадки или таяние снега также могут собираться ручьями. [7] [8] [9]

Водоносные горизонты, содержащие подземные воды, также могут быть искусственно восполнены. Этот процесс, известный как искусственная подпитка, включает распространение очищенной поверхностной воды на сушу, чтобы она просачивалась в водоносные горизонты, или включает прямую закачку очищенной воды в водоносные горизонты через колодец. [7] [8] [9]

Подземные воды естественным образом выводятся на поверхность через родники или озера, а также могут быть извлечены путем рытья или бурения скважин в водоносные горизонты. Колодец, который обычно представляет собой одинарную трубу, подает грунтовые воды на поверхность с помощью насоса. Другой тип скважины, известный как артезианская скважина, пробурен в артезианских водоносных горизонтах, которые находятся в двух непроницаемых слоях породы. Артезианская скважина доставляет грунтовые воды на поверхность за счет подземного давления, которое выталкивает воду над водоносным горизонтом и на поверхность. [5] [4] [10] [11]

Очистка подземных вод

Несколько процессов обработки удаляют частицы, химические вещества, микроорганизмы и другие потенциальные загрязнители из грунтовых вод, чтобы сделать их пригодными для питья: [12] [13] [14]

  • Грунтовые воды сначала обрабатываются путем добавления химикатов с положительным зарядом, которые преодолевают отрицательно заряженную грязь и растворенные частицы в воде.Частицы и положительно заряженные химические вещества вместе образуют более крупные частицы.
  • Эти более крупные частицы оседают на дне воды. Этот процесс известен как осаждение. Когда более крупные частицы оседают на дне, более чистая вода наверху фильтруется через гравий, песок, древесный уголь или другие материалы для удаления дополнительных растворенных частиц, включая бактерии, вирусы, химические вещества, паразитов и пыль.
  • После фильтрации в воду добавляют хлор или другое дезинфицирующее средство, чтобы уничтожить оставшиеся вирусы или бактерии и обеспечить качество воды при доставке в дома и на предприятия.

См. Также

  1. Агентство по охране окружающей среды США , «Water Glossary, A», по состоянию на 25 ноября 2014 г.
  2. Американский институт геонаук , «Для чего используются подземные воды?» по состоянию на 7 июня 2017 г.
  3. US Geological Survey , «Total Water Use in the United States, 2010», по состоянию на 6 июня 2017 г.
  4. 4,0 4,1 4,2 Международный центр оценки ресурсов подземных вод , «Что такое подземные воды?» по состоянию на 7 июня 2017 г.
  5. 5.0 5.1 Ошибка цитирования: недопустимый тег ;
    для ссылок с названием USGS
  6. текст предоставлен не был.

  7. Геологическая служба США , «Что такое грунтовые воды?» по состоянию на 7 июня 2017 г.
  8. 7,0 7,1 Программа ООН по окружающей среде , «Искусственное пополнение подземных вод: техническое описание», по состоянию на 6 июня 2017 г.
  9. 8,0 8,1 National Academies Press , «Введение в искусственную подпитку», по состоянию на 6 июня 2017 г.
  10. 9.0 9,1 Геологическая служба США , «Искусственное пополнение подземных вод», по состоянию на 3 июня 2017 г.
  11. ↑ Ошибка цитирования: недопустимый тег ;
    для ссылок GF
  12. текст предоставлен не был.

  13. Фонд подземных вод , «Что такое подземные воды?» по состоянию на 9 марта 2015 г.
  14. Правительство Нового Южного Уэльса , «Информационный бюллетень по очистке грунтовых вод», по состоянию на 8 июня 2017 г.
  15. Центры США по контролю за заболеваниями , «Обработка воды», по состоянию на 8 июня 2017 г.
  16. Департамент водоснабжения Лонг-Бич , «Очистка и качество подземных вод», по состоянию на 7 июля 2016 г.

вода, проникшая на поверхность земли

.

Подземные воды

вода, проникшая на поверхность земли

Автор анимации:
Bramer

Подземные воды — это вся вода, которая проникла в земные
поверхность и находится в одном из двух слоев почвы. Ближайший
поверхность — это «зона аэрации», где есть зазоры между почвой.
наполненный воздухом и водой. Ниже этого слоя находится
«зона насыщения»,
где зазоры заполнены водой. Уровень грунтовых вод — граница
между этими двумя слоями.По мере увеличения количества грунтовых вод
или уменьшается, уровень грунтовых вод соответственно повышается или понижается.
Когда вся территория
под землей насыщено, затопление
происходит потому, что все последующие осадки вынуждены оставаться на поверхности.

Количество воды, которое может удерживаться в почве, называется
«пористость». Скорость, с которой вода протекает через почву.
это его «проницаемость». На разных поверхностях содержится разное количество
воды и поглощают воду с разной скоростью.Поверхность
проницаемость чрезвычайно важна для контроля гидрологов
потому что по мере того, как поверхность становится менее проницаемой,
на поверхности остается все большее количество воды,
создание большего потенциала для наводнения.
Зимой и ранней весной наводнения очень распространены, потому что
мерзлый грунт не проницаем, поэтому
большая часть дождевой и талой воды превращается в сток.

Вода, проникающая в почву
течет вниз, пока не встретит
непроницаемая порода (показана серым цветом), а затем перемещается вбок.Места, где вода движется в боковом направлении, называются «водоносными горизонтами».
Подземные воды возвращаются на поверхность через эти водоносные горизонты.
(стрелки), которые впадают в озера, реки и океаны. Под специальным
обстоятельства, грунтовые воды могут даже течь вверх в артезианских скважинах.
Течение грунтовых вод намного медленнее, чем сток,
со скоростью, обычно измеряемой в сантиметрах на
день, метры в год или даже сантиметры в год.


осадки

испарение

2.Прохождение подземных вод

2. Проявление подземных вод


При выпадении осадков (рис. 1) они могут: (i) испаряться с поверхности земли или с листьев растений (эвапотранспирация), корни которых впитали влагу из почвы; (ii) течь вдоль или около поверхности земли в водотоках постоянно увеличивающихся размеров, пока не достигнет океана; (iii) просачиваться вниз через поры или щели мантии Земли либо в точке падения, либо в некоторой удаленной точке, к которой поверхностный поток перенес ее.Вода, которая испаряется с поверхности земли или водоемов, готова начать цикл снова в виде осадков.

Когда вода добавляется в сухую или ненасыщенную почву, она удерживается в пустотах между частицами за счет капиллярных сил. Однако, как только пустоты насыщаются, вода может свободно спускаться под действием силы тяжести. Пока воды достаточно для поддержания насыщения, вода будет опускаться до тех пор, пока ее не остановит какой-нибудь непроницаемый слой, такой как скала или очень непроницаемая глина.Затем вода может течь в боковом направлении через пустоты или трещины в скалах над барьером. Если есть значительные различия в высоте поверхности, вода может вытекать по водонепроницаемому слою в некоторой более низкой точке, называемой источником. Если отверстие проделать вертикально вниз в насыщенный слой, вода будет стекать в отверстие. Если насыщенный слой имеет достаточно соединенных между собой пустот, вода будет течь через него относительно быстро. Когда насыщенный слой дает воду в экономичных количествах, он называется водоносным горизонтом , и сделанное в нем отверстие можно превратить в колодец.Отсутствие сопротивления потоку через пористый материал называется проницаемостью. Обычно мелкозернистый материал, такой как глина или ил, имеет низкую проницаемость; Песок средней проницаемости, а гравий наиболее проницаемый. Трещиноватая порода различается по проницаемости в зависимости от степени и характера трещиноватости. Количество воды, которое может храниться в водоносном горизонте, равно общему объему пустот между твердыми частицами. Доля общего объема водоносного горизонта, состоящая из пустот, называется пористостью . Если пустоты соединены между собой, водоносные горизонты с высокой пористостью также имеют тенденцию к высокой проницаемости.

Рис. 1 Гидрологический цикл

Иногда подземные воды задерживаются под непроницаемым слоем. Расположенный таким образом водоносный горизонт называется замкнутым водоносным горизонтом . Если площадь притока к замкнутому водоносному горизонту выше, чем ограничивающий слой, в котором скважина проникает в него, вода будет находиться под давлением и поднимется в скважине до некоторого уровня выше ограничивающего слоя.Такой колодец именуется артезианским. Если вода поднимается до верха колодца, получается «проточный колодец» .

Очевидно, что в одних местах шансы на успешное бурение выше, чем в других. Подсказки, которые могут быть полезны при выборе местоположения скважин, включают (i) местоположение и глубину воды существующих скважин; (ii) наличие источников и / или ручьев; (iii) относительное расположение зон инфильтрации и выходов горных пород, которые могут составлять непроницаемый слой; и (iv) наличие известных фреатофитов (растений, требующих обильного полива, чьи корни часто доходят до уровня грунтовых вод).В некоторых областях с однородной геологией, таких как определенные аллювиальные отложения в долинах, скважины могут быть построены где угодно с одинаковым успехом.

При отсутствии каких-либо подсказок или данных пробное бурение может быть выполнено одним из методов, описанных для скважин малого диаметра. Такое растачивание можно провести относительно быстро и дешево и в конечном итоге сэкономить много времени, денег и нервов.

Когда скважина перекачивается, вода в ней опускается до некоторого уровня ниже статического (Рисунок 2).Поверхность воды в водоносном горизонте затем образует «конус впадины», когда она наклоняется от статического уровня на некотором довольно большом радиусе R к скважине с радиусом r. Если скважина полностью проникает в водоносный горизонт при статической высоте воды H и высоте воды во время откачки h, то теоретические соображения дают:

где:

Q = производительность или скорость закачки (например, м 3 / час, литры / с и т. Д.)
K = проницаемость водоносного горизонта

Фиг.2 Поток в скважину

(H — h) известен как «просадка» скважины. Если просадка мала по сравнению с H, то член (H + h) приблизительно равен 2H, а доходность Q приблизительно пропорциональна произведению H на просадку. Это показывает важность проникновения в водоносный горизонт на достаточную глубину. Напротив, выход Q гораздо менее чувствителен к изменениям диаметра скважины, поскольку он обратно пропорционален натуральному логарифму отношения (R / r).


Земля имеет значение — Исчезающие подземные воды Земли

Возможно, вы слышали, что люди называют Землю «водной планетой». Прозвище заслуженное. Эта мозаика изображений, полученных с помощью спектрорадиометра со средним разрешением (MODIS) на спутнике Terra, так хорошо передает, что большая часть поверхности Земли покрыта жидкой или замороженной водой. Атмосфера тоже наполнена водой.По оценкам одного набора спутниковых данных, около 60 процентов поверхности Земли в любой момент времени покрыто облаками (состоящими из капель воды и льда).

Земля является домом для еще одного типа воды — подземных вод, которые включают всю пресную воду, хранящуюся под землей в почве и водоносных горизонтах пористых горных пород. Хотя о грунтовых водах часто забывают, потому что их не видно, более двух миллиардов человек полагаются на них как на основной источник воды.

Из-за засухи, поразившей несколько частей мира, и из-за агрессивного использования грунтовых вод во многих сельскохозяйственных регионах, этот драгоценный водный ресурс находится под серьезной нагрузкой, предупреждает гидролог Лаборатории реактивного движения НАСА Джеймс Фамиглиетти.В комментарии, опубликованном Nature Climate Change в октябре 2014 года, Фамиглиетти написал:

Во многих частях мира, в частности в засушливых средних широтах, используется гораздо больше воды, чем доступно на ежегодной возобновляемой основе. Осадки, таяние снега и речной сток уже недостаточны для удовлетворения многочисленных конкурирующих потребностей общества в воде. Поскольку разрыв между спросом и предложением обычно устраняется за счет невозобновляемых грунтовых вод, тем более во время засухи, запасы грунтовых вод в некоторых основных водоносных горизонтах будут истощены в течение нескольких десятилетий.Мифу о безграничных водах и всеобщем свободе от использования подземных вод должен быть положен конец.

Изображение J.T. Рейджер, Лаборатория реактивного движения НАСА.

Большинство основных водоносных горизонтов в засушливых и полузасушливых зонах мира — тех частях мира, которые в наибольшей степени зависят от грунтовых вод, — испытывают быстрые темпы истощения из-за водопотребления ферм. Как показано на приведенной выше диаграмме — на основе данных, собранных с помощью Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) — сюда входят Северо-Китайская равнина, Австралийский каннинговый бассейн, система водоносных горизонтов Северо-Западной Сахары, водоносный горизонт Гуарани в Южной Америке, Высокие равнины. и водоносные горизонты Центральной долины США, а также водоносные горизонты под северо-западом Индии и на Ближнем Востоке.

Ситуация выглядит особенно мрачной в Калифорнии, штате, который в настоящее время страдает от сильной засухи. Степень засухи видна на серии карт GRACE с аномалиями накопления воды в засушливый сезон (сентябрь-ноябрь), показанных ниже. Красные области показывают высоту воды по сравнению со средним значением за 2005–2010 годы. С 2011 года бассейны рек Сакраменто и Сан-Хоакин в Калифорнии теряли примерно 15 кубических километров (4 кубических мили) воды в год — больше, чем все 38 миллионов калифорнийцев ежегодно используют для бытовых и муниципальных нужд.По словам Фамиглиетти, более половины потерь воды происходит из-за откачки грунтовых вод в Центральной долине.

Изображение сделано Феликсом Ландерером, Лаборатория реактивного движения НАСА.

Первый шаг к решению проблемы подземных вод в мире — это признать, что они у нас есть, — рекомендует Фамиглиетти. И когда общества будут готовы искать решения, в первую очередь им придется обратиться к сельскохозяйственному сектору. «На сельское хозяйство приходится почти 80 процентов использования воды во всем мире, и по крайней мере половина используемой воды для орошения приходится на подземные воды», — написал он.«Даже скромное повышение эффективности сельского хозяйства приведет к экономии огромных объемов грунтовых вод или воды, доступной для окружающей среды или других видов использования человеком, таких как муниципалитеты, производство энергии, промышленность и экономический рост».

Прочтите полный комментарий здесь. Вы можете прочитать новостные сообщения о статье Фамильетти в Mashable, в Financial Times, и Discovery News . Подробнее о наблюдении за грунтовыми водами из космоса читайте в статье «Гравитация грунтовых вод.«Посмотрите, как Фамиглиетти расскажет на TEDx о потерях грунтовых вод ниже.


Эта запись была опубликована
в среду, 5 ноября 2014 г., в 11:25
и находится в разделе News Roundup.
Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 корма.

И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.

Водоносные горизонты — Фонд безопасной питьевой воды

Водоносные горизонты расположены там, где грунтовые воды располагаются над ненасыщенными горными образованиями в результате прерывистого водонепроницаемого слоя.В ледниковых отложениях довольно часто встречаются возвышающиеся водоносные горизонты. Они также встречаются в других осадочных формациях, где выветрившиеся слои, древние почвы или кальцинированные (известковый слой, распространенный в полузасушливых районах) создали непроницаемые зоны.

Вода, которая достигает этих камер, обычно намного чище, чем вода резервуаров на поверхности земли. В водоносных горизонтах почти нет бактерий. Многие загрязнители отфильтровываются, когда вода проходит через почву на пути к водоносному горизонту. Нет илистой грязи, которая затуманивает воду, нет загрязнения от лодочников и нет испарения воды под действием солнца.Однако водоносные горизонты могут быть загрязнены в результате действий человека, и когда водоносный горизонт становится загрязненным, это очень трудно исправить.

Для отбора грунтовых вод в водоносный горизонт выкапывают колодцы до тех пор, пока они не достигнут верхнего слоя водоносного горизонта, уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод не плоский, как кажется из названия. У него есть пики и впадины, которые повторяют форму земли над ним. Дальнейшие осадки добавляют воду в пористую породу водоносного горизонта. Однако скорость подпитки не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачке воды из колодца.Слишком большая перекачка слишком большого количества воды втягивает воду в водоносный горизонт и, в конечном итоге, приводит к тому, что колодец дает все меньше и меньше воды и даже становится сухим. На самом деле, слишком быстрая откачка колодца может даже привести к высыханию колодца вашего соседа, если вы оба откачиваете воду из одного и того же водоносного горизонта. Уровни воды в большинстве водоносных горизонтов меняются в зависимости от сезона и во время засухи. Вопрос о том, является ли «пустой» водоносный горизонт по-прежнему водоносным горизонтом, является спорным, и нет научного согласия относительно того, как называть постоянно истощенные части пердрафтированных водоносных горизонтов.В целях разумной политики защиты грунтовых вод мы должны рассматривать как водоносные горизонты полную вертикальную и горизонтальную протяженность сезонно обезвоженных или перекачиваемых горных пород. Вода, поступающая в районы подпитки — землю, покрытую почвой и деревьями, — заполняет водоносный горизонт. Болота и болота могут поглощать и накапливать воду, которая позже медленно стекает в водоносные горизонты. Когда зоны подпитки и водно-болотные угодья заменяются автостоянками и автомагистралями, меньше воды достигает водоносного горизонта. Нефть и дорожная соль с мощеных дорог могут стекать с дождем и таянием снега и загрязнять водоносный горизонт.Высокие уровни использования химикатов и образования отходов в последние десятилетия постепенно отравляют запасы грунтовых вод — основного источника наших потребностей в пресной воде. Это безмолвное бедствие распространяется по многим частям мира. Непрекращающееся загрязнение грунтовых вод еще больше ограничит запасы пригодной для использования воды.

Наш растущий спрос на воду сделал ее критически важным ресурсом в такой степени, которой никогда не были даже золото и нефть. Во всем мире ирригация, безусловно, является крупнейшим стоком пресной воды: на нее ежегодно приходится около 70% воды, забираемой из рек и колодцев.С 1950 года произошло резкое расширение орошаемого земледелия. В Индии, ведущей стране по общей площади орошаемых земель и третьем по величине производителе зерна в мире, количество неглубоких колодцев, используемых для забора грунтовых вод, выросло с 3000 в 1960 году до 6 миллионов в 1990 году. В то время как Индия удвоила площадь своих земель, орошаемых поверхностными водами. между 1950 и 1985 годами площадь орошения водоносными горизонтами увеличилась в 113 раз. Сегодня водоносные горизонты обеспечивают водой более половины орошаемых земель Индии. Соединенные Штаты, занимающие третье место в мире по площади орошаемых земель, использовали грунтовые воды для обработки 43% своих орошаемых сельскохозяйственных угодий.В других отраслях водопользование увеличивалось даже быстрее, чем в сельском хозяйстве, и при этом были получены гораздо более высокие прибыли. В среднем тонна воды, используемая в промышленности, дает продукции на сумму около 14 000 долларов, что примерно в 70 раз больше прибыли, чем такое же количество воды, используемой для выращивания зерна. Таким образом, по мере индустриализации мира значительные объемы воды перенаправляются с ферм на более прибыльные предприятия. Доля промышленности в общем потреблении достигла 19% и, вероятно, продолжит быстро расти.Таким образом, количество воды, доступной для питья, ограничено не только из-за ограниченной ресурсной базы, но и из-за конкуренции с другими, более влиятельными пользователями. Практически на каждом континенте многие крупные водоносные горизонты осушаются быстрее, чем их естественная скорость пополнения. Истощение подземных вод наиболее серьезно в некоторых частях Индии, Китая, США, Северной Африки и Ближнего Востока. Поскольку конкуренция между фабриками, фермами и домашними хозяйствами усиливается, легко не заметить, в какой степени пресная вода также требуется для жизненно важных экологических услуг.Это не только осадки, но и бьющие снизу подземные воды, которые пополняли реки, озера и ручьи. При исследовании 54 водотоков в разных частях страны Геологическая служба США обнаружила, что подземные воды являются источником в среднем более половины стока. Подземные воды обеспечивают основной вклад в Миссисипи, Нигер, Янцзы и многие другие великие реки мира, некоторые из которых в противном случае не текли бы круглый год. Водно-болотные угодья, важные среды обитания для птиц, рыб и других диких животных, часто в основном питаются грунтовыми водами, создаваемыми в местах, где уровень грунтовых вод постоянно выходит на поверхность.Обеспечивая поверхностные тела достаточным количеством воды для поддержания их устойчивости, водоносные горизонты также помогают предотвратить их затопление: когда идет сильный дождь, водоносные горизонты под реками впитывают излишки воды, предотвращая слишком быстрое повышение поверхностного стока и перетекание на соседние поля и города. В тропической Азии, где жаркий сезон может длиться до 9 месяцев и где муссонные дожди могут быть очень интенсивными, эта двойная гидрологическая служба имеет решающее значение.

Более трети населения планеты живут и работают в густонаселенных городах, которые занимают всего 2% площади суши Земли.При такой концентрации рабочей силы фабрики и другие центры занятости также группируют одни и те же городские районы. Водоносные горизонты в этих областях начинают отражать растущую плотность и разнообразие человеческой деятельности над ними. В то время как загрязняющие вещества, исходящие от свиноводческих ферм или медных рудников, могут быть вполне предсказуемыми, потоки отходов, стекающие в воду под городами, содержат ведьмовский отвар загрязняющих веществ. Основным фактором такого загрязнения является то, что в большинстве мест люди научились утилизировать отходы — убирать их из поля зрения и запаха — настолько эффективно, что легко забыть, что Земля — ​​это замкнутая экологическая система, в которой ничто не исчезает навсегда.Методы, обычно используемые для сокрытия мусора и других отходов — свалки, септики и канализационные трубы — становятся основными проводниками химического загрязнения подземных вод. В Соединенных Штатах предприятия ежегодно сбрасывают в септические системы почти 2 миллиона килограммов различных химикатов, загрязняя питьевую воду 1,3 миллиона человек. Во многих частях развивающегося мира предприятия по-прежнему сбрасывают жидкие сточные воды на землю и ждут, пока они исчезнут. Даже охраняемые свалки могут быть мощным источником загрязнения водоносных горизонтов: Агентство по охране окружающей среды США (EPA) обнаружило, что четверть свалок в США.Например, в штате Мэн www.safewater.org 6 были загрязнены подземные воды. В промышленно развитых странах отходы, которые слишком опасны для захоронения, обычно закапывают в подземные резервуары, но по мере того, как эти контейнеры стареют, как и резервуары для бензина, они в конечном итоге дают утечки. В калифорнийской Силиконовой долине, где электронная промышленность хранит различные отработанные растворители в подземных резервуарах, местные власти по подземным водам обнаружили, что в 85% резервуаров, которые они проинспектировали, есть утечки. В Кремниевой долине имеется больше участков Суперфонда, большинство из которых влияет на грунтовые воды, чем на любой другой территории страны такого размера, и 60% жидких опасных отходов в США — 34 миллиарда литров растворителей, тяжелых металлов и радиоактивных материалов — закачиваются напрямую. в землю.Хотя сточные воды закачиваются ниже самого глубокого источника питьевой воды, некоторые из этих отходов попали в водоносные горизонты, используемые для водоснабжения в некоторых частях Флориды, Техаса, Огайо и Оклахомы. Десятки городов в развивающихся странах, таких как Шэньян в Китае и Джайпур в Индии, были вынуждены искать альтернативные источники воды, потому что их подземные воды стали непригодными для использования. Санта-Крус в Боливии также изо всех сил пытался найти чистую воду, так как его неглубокий водоносный горизонт, который является основным источником воды в городе, должен был впитать варево сульфатов, нитратов и хлоридов, сброшенных на него, но поскольку он затопил более глубокие колодцы в В погоне за чистыми запасами сточные воды проникли глубже в водоносный горизонт, чтобы заменить откачиваемую из них воду.Некоторые из самых сильных потрясений могут ощущаться в местах, где использование и удаление химикатов увеличилось за последние несколько десятилетий и где не были приняты самые элементарные меры по защите грунтовых вод. В Индии, например, Центральный совет по контролю за загрязнением (ЦПКБ) обследовал 22 основные промышленные зоны и обнаружил, что подземные воды в каждой из них непригодны для питья. Когда водоносные горизонты загрязнены, практически невозможно вымыть загрязнители из мелкозернистых слоев глины, где может храниться большая часть воды водоносного горизонта.Скорость обновления грунтовых вод очень медленная по сравнению с поверхностными водами. Хотя верно то, что некоторые водоносные горизонты пополняются довольно быстро, среднее время рециркуляции грунтовых вод оценивается в 1400 лет, в отличие от всего 20 дней для речной воды, и поскольку вода в водоносных горизонтах движется через Землю с ледяной медленностью, ее загрязнители продолжают накапливаться. . В отличие от рек, которые впадают в океаны, водоносные горизонты становятся стоками для загрязнения.

Около семидесяти процентов поверхности Земли покрыто водой.Только один процент — это пресная вода, протекающая через реки, озера и подземные ручьи. Многое из этого уже было загрязнено людьми. Вот почему водоносные горизонты и родники — естественные источники чистой воды — так важны. Учитывая, какой ущерб это загрязнение наносит общественному здоровью, окружающей среде и экономике, когда оно попадает в воду, очень важно сместить акцент с фильтрации токсинов на их полное неиспользование. Профилактика — единственная надежная стратегия. Это требует рассмотрения не только отдельных заводов, заправочных станций, кукурузных полей и химчисток, но и целых социальных, промышленных и сельскохозяйственных систем, частью которых являются эти предприятия.Экологическая несостоятельность этих систем — вот что действительно отравляет воду в мире. Например, это преобладающая система высокозатратного сельского хозяйства, которая не только сокращает биоразнообразие своими обширными монокультурами, но и подавляет землю — и лежащие в основе воды — благодаря массовому применению сельскохозяйственных химикатов. Это система, в которой преобладают автомобили, географически расширяющиеся города, которые не только генерируют неустойчивое количество нарушающих климат парниковых газов и кислотных дождей, вызывающих загрязнение воздуха, но также переполняют водоносные горизонты и почвы нефтехимическими продуктами, тяжелыми металлами и сточными водами.Адекватный ответ потребует капитального ремонта каждой из этих систем.

Посмотреть план урока Что такое водоносный горизонт? для урока, который является частью программы Operation Water Flow, которая знакомит студентов с водоносными горизонтами. У Фонда безопасной питьевой воды есть образовательные программы, которые могут дополнить информацию, содержащуюся в этом информационном бюллетене. Операция «Капля воды» изучает химические загрязнители, содержащиеся в воде; он предназначен для научного класса. Операция Water Flow рассматривает, как используется вода, откуда она берется и сколько это стоит; в нем есть уроки, предназначенные для классов обществознания, математики, биологии, химии и естественных наук.Операция «Дух воды» представляет взгляд коренных народов на воду и окружающие ее проблемы; он предназначен для занятий по естественным наукам или обществознанию. Операция Water Health рассматривает общие проблемы со здоровьем, связанные с питьевой водой в Канаде и во всем мире, и предназначена для сотрудничества в области здравоохранения, науки и социальных исследований. Операция «Загрязнение воды» фокусируется на том, как происходит загрязнение воды и как она очищается, и была разработана для сотрудничества в области науки и социальных исследований. Чтобы получить дополнительную информацию об этих и других образовательных мероприятиях, а также дополнительные информационные бюллетени, посетите веб-сайт Фонда безопасной питьевой воды www.safewater.org.

Вы нашли эту информацию интересной? Пожалуйста, помогите нам обучить больше людей! Пожалуйста, внесите 5 долларов или пожертвуйте 20 долларов или более и получите официальную квитанцию ​​о пожертвовании для целей налогообложения доходов.

Водоносные горизонты и источники — Техасская программа по водным наукам

Водоносный горизонт — это подземный слой проницаемых пород или песка , который собирает, удерживает и проводит воду. Материалы действуют как подземные губки, позволяя воде течь через них очень медленно.Вода в водоносном горизонте называется грунтовой водой. Многие водоносные горизонты похожи на водохранилища, потому что в них хранится вода, полезная для человека и водных экосистем .

Подземные воды могут естественным образом выходить из водоносного горизонта в виде источников. Когда уровень грунтовых вод водоносного горизонта достигает поверхности, подземные воды могут сбрасываться в виде поверхностных вод в рек и озер . Водно-болотные угодья могут образовываться там, где грунтовые воды достигают уровня земли. Если грунтовые воды опустятся ниже поверхности, эти заболоченные места станут сухими и перестанут быть заболоченными.

Водоносные горизонты различаются по размеру от узких до широких и могут достигать сотни футов в толщину. Они могут охватывать от одного до двух округов или могут занимать тысячи квадратных миль и несколько штатов. Они перезаряжаются или пополняются, когда осадки, выпадающие на землю, просачиваются в землю. Водоносные горизонты дают начало ручьям и рекам Техаса, где источники образуют истоки. Люди также пробуривают скважины в водоносный горизонт, чтобы перекачивать грунтовые воды на поверхность, чтобы использовать их для питья или орошения.

Водоносные горизонты

Большая часть поверхности суши Техаса расположена над водоносными горизонтами, некоторые из которых являются большими, а некоторые — небольшими.В Техасе девять основных водоносных горизонтов (Рис. 7.1) и 21 второстепенный водоносный горизонт (Рис. 7.2). Главный водоносный горизонт содержит большое количество воды, разбросанной по большой площади. Незначительные водоносные горизонты содержат меньшее количество воды, разбросанной по большим площадям, или большее количество воды, разбросанное по небольшим площадям.

Водоносные горизонты являются важным источником воды для людей, поставляя около 60% воды, которую мы используем. Большая часть воды, откачиваемой из водоносных горизонтов, идет в сельское хозяйство для орошения продовольственных культур. Более 80% оросительной воды, используемой в Техасе, поступает из одного водоносного горизонта — Огаллала.Самый большой водоносный горизонт в Соединенных Штатах, Огаллала простирается от Южной Дакоты на юг до Техаса и лежит в основе большей части региона Высоких равнин Техаса. Толщина этого водоносного горизонта в среднем составляет 95 футов, хотя в некоторых местах он может достигать более 800 футов.

Подземные воды в некоторых водоносных горизонтах могут быть древними. Водоносный горизонт Огаллала образовался от 2 до 6 миллионов лет назад. Подземные воды тоже могут быть очень новыми. Воду, которая выпадает в виде дождя и попадает в водоносный горизонт Эдвардс около Сан-Маркоса, можно обнаружить, что она вытекает из источников через несколько дней или даже часов.Части водоносного горизонта Эдвардса похожи на гигантскую систему подводных пещер. Подземные воды могут течь, как река, через большие отверстия в подземной породе известняк и мрамор скала, образующая этот водоносный горизонт.

В Техасе есть три типа водоносных горизонтов

Неограниченные водоносные горизонты напрямую связаны с поверхностью и имеют уровень воды, зависящий от относительно постоянной подпитки. Подземные воды выходят на поверхность всякий раз, когда верхний слой водоносного горизонта , насыщенный , называемый уровнем грунтовых вод, поднимается до уровня поверхности земли.Возможно, самый известный неограниченный водоносный горизонт — это Огаллала. Во многих местах этот водоносный горизонт находится близко к поверхности, и его подпитка зависит от воды, которая собирается на поверхности в заболоченных местах. 95% подпиточной воды в Техасе поступает из озер Плайя . Озеро Плайя — это естественное водно-болотное угодье (в среднем около 17 акров), образовавшееся, когда дождь заполняет небольшие впадины в прерии. На Высоких равнинах Техаса около 20 000 озер Плайя.

Замкнутые водоносные горизонты представляют собой насыщенные слои проницаемой породы, ограниченные сверху и снизу непроницаемой горной породой , через которую вода не может пройти.Такое размещение водоносного горизонта между непроницаемыми слоями породы может «сдавливать» грунтовые воды, оказывая на них давление. Напорный водоносный горизонт, содержащий воду под давлением, называется артезианским водоносным горизонтом . Артезианские потоки питают многие известные источники Техаса, в том числе Сан-Соломон-Спрингс в Западном Техасе. (Рис. 7.3) Артезианское давление может быть настолько большим, что, если в водоносный горизонт пробурена скважина, грунтовые воды могут быть вытолкнуты на поверхность без использования насосов.

Карстовые водоносные горизонты встречаются в известняках и мраморных породах.В течение длительного времени известняк и мрамор растворяются под действием воды. Это может образовывать большие отверстия, каналы и даже большие подземные пещеры, озера и ручьи. Водоносный горизонт Эдвардса, один из самых известных водоносных горизонтов в мире, представляет собой замкнутый карстовый водоносный горизонт, протекающий через известняк в Техасе. Есть много известных мест, где вода из этого водоносного горизонта выходит на поверхность, образуя большие источники. (Рис. 7.4) В некоторых местах входы в пещеры открываются прямо на поверхности и ведут глубоко в водоносный горизонт.Подводные дайверы исследовали некоторые подводные пещеры и текущие реки водоносного горизонта Эдвардс. (Рис. 7.5)

Источники

Источники — это места, где вода из водоносного горизонта выходит на поверхность. Пруд, а часто и ручей образованы родниками. В Техасе насчитывается более 3000 источников. (Рис. 7.6) Источники могут быть прохладной водой или настолько горячей, что вода испаряется и почти закипает, когда достигает поверхности.

Источники часто образуются по разломам . Это места, где землетрясение раскололо землю, обнажив водоносную породу водоносного горизонта.Одним из таких разломов в Техасе является разлом Балконс, который проходит примерно от юго-западной части штата около Дель-Рио до северного центрального региона около Вако вдоль межштатной автомагистрали 35. На расстоянии около 300 миль этот разлом обнажил водоносный горизонт Эдвардс, создавая много выступающих родников (рис. 7.4).

Водоносный горизонт и родниковые экосистемы

Большинство водоносных горизонтов не поддерживают водные экосистемы, как мы обычно думаем о них. Под землей нет света, поэтому фотосинтез растениями невозможен.Не может быть растворенного кислорода . Есть некоторые организмы, которые могут жить в таких темных, питательных -плохих анаэробных условиях. Микроорганизмы , в основном бактерии , простейшие и другие одноклеточные живые организмы, обитают в водоносных горизонтах. Некоторые виды бактерий в грунтовых водах полезны для человека. Примером может служить денитрифицирующих бактерий , удаляющих нитраты. Избыток n itrates — это загрязнитель воды , который может просачиваться в водоносный горизонт, особенно в сельскохозяйственных регионах, где удобрения или навоз, содержащие нитраты, разбрасываются на почвы для увеличения роста продовольственных культур.

Есть один вид водоносного горизонта, который может поддерживать более сложную подземную водную экосистему, хотя жизнь здесь сильно отличается от того, что мы видим в озерах, реках или океане. Пещеры карстовых водоносных горизонтов, подземные озера и реки могут поддерживать целые экосистемы, включая беспозвоночных, , рыб и земноводных. Но эти виды не похожи на те, которые мы привыкли видеть над землей. В водоносном горизонте нет солнечного света и, следовательно, нет зеленых растений или водорослей с хлорофиллом , которые берут солнечную энергию и превращают ее в пищу.Без этих первичных продуцентов эти водные системы не имеют большого количества питательных веществ или пищи. Имеющаяся пища постоянно перерабатывается организмами, лишь изредка добавляются извне. Эти подземные экосистемы имеют очень низкую пропускную способность . Они могут поддерживать только несколько особей одного вида, и эти особи не вырастают очень большими.

Недостаток солнечного света имеет еще одно последствие. Самая удивительная особенность адаптации беспозвоночных, рыб и земноводных к темным подземным водным экосистемам — это отсутствие глаз.Без света не нужны глаза. (Рис. 7.7) Хищники адаптировали способы поиска и ловли добычи в темноте, а жертвы адаптировали способы убежать. Сенсорные адаптации, такие как антенны, хеморецепторы , и рецепторы прикосновения, как правило, сильно развиты у подземных обитателей.

Эти виды также часто имеют очень низкий метаболизм, что позволяет им питаться очень небольшим количеством пищи. Этой адаптации способствует постоянная температура воды водоносного горизонта по сравнению с температурой поверхностных вод, которая может быстро и широко варьироваться.Виды подземных вод живут в очень стабильной и предсказуемой среде. Как и в случае с водными экосистемами над землей, они могут пересекаться с другими экосистемами. Это означает, что виды в водоносном горизонте не могут быть полностью изолированы от жизни на поверхности.

Поверхность суши над карстовыми водоносными горизонтами является неотъемлемой частью ареала обитания животных, населяющих подземные области. Дыры в известняке и мраморе этих водоносных горизонтов часто выходят на поверхность. Хороший пример — колодец Джейкоба недалеко от Уимберли.Здесь большое отверстие в русле ручья Сайпресс-Крик на самом деле представляет собой заполненную водой пещеру, уходящую глубоко в водоносный горизонт. Есть также пещеры, открытые на поверхности, которые ведут к водоносному горизонту.

Поскольку растения не могут расти в темноте, пещера и связанная с ней подводная экосистема зависят от растительных и животных материалов, смываемых в пещеру извне. Пища в пещере также может поступать от таких организмов, как летучие мыши, мыши и сверчки, которые укрываются в пещерах. Они могут стать пищей (добычей) для пещерных обитателей или оставить «пищу» после ухода.Например, фекалии летучих мышей и мышей, сброшенные на пол пещеры, обеспечивают грибам питательными веществами, которые необходимы для роста. Грибы едят несколько видов насекомых, которые могут бродить по пещере и выходить из нее. Эти насекомые быстро размножаются, перемещаются по пещере и становятся добычей хищных беспозвоночных, которые всю свою жизнь живут в пещере. Эти беспозвоночные падают в воду и уносятся глубоко в водоносный горизонт, где их могут съесть такие виды, как техасская слепая саламандра. Саламандру ест беззубая слепая кошка, сом, живущий на глубине более 1000 футов под поверхностью Земли.

Экосистема водоносного горизонта простирается за пределы самого водоносного горизонта, где грунтовые воды проникают в родник. Здесь грунтовые воды смешиваются с поверхностными водами весной, ручьем, реками и озерами. Однако именно в источниках, образованных выходящими водами водоносного горизонта, уникальная подземная экосистема действительно простирается до поверхности. Иногда мы можем увидеть жизнь в подземной экосистеме, когда беспозвоночное, рыбу или саламандру из водоносного горизонта Эдвардса уносит родник.Вы можете увидеть одно из этих странных существ или одного из хищников, которые любят их есть, когда вы путешествуете по Сан-Маркос-Спрингс на лодке со стеклянным дном.

В то время как многие водоносные горизонты не содержат водных организмов, большинство основных источников Техаса содержат. Некоторые даже содержат виды, которые больше нигде не встречаются. Экосистема водоносного горизонта Эдвардса и его источники содержат более 60 видов растений и животных, которые больше нигде в мире не обитают. Виды саламандр, рыб, амфипод, жуков, пауков и других эволюционировали в изолированных средах обитания в водоносном горизонте и источниках.Многие из них живут в сухих пещерах над уровнем грунтовых вод, а другие живут во многих источниках, питаемых водоносным горизонтом. Бартон-Спрингс, расположенный в Остине, — единственное место, где живут слепые саламандры Бартон-Спрингс и Остин. Фонтанные дротики обитают только в верховьях рек Сан-Маркос и Комал. Техасский дикий рис обитает только в Сан-Маркос-Спрингс и реке, расположенной непосредственно ниже по течению от источников.

Поскольку источники подвержены воздействию солнечного света, водные растения и водоросли играют важную роль в обеспечении питательными веществами.Относительно постоянная температура, по крайней мере, возле весенних выходов, позволяет видам адаптироваться к узкоспециализированному образу жизни. Эти виды часто не могут существовать очень далеко от источника, в том числе в ручьях и реках, которые создает источник. В частности, температура воды может ограничивать виды, адаптированные к весенней экосистеме, от блуждания за пределы родника. Прохладная родниковая вода может быстро нагреться под воздействием жаркой погоды Техаса. В результате весенние экосистемы, как правило, невелики, что позволяет выживать только относительно небольшим популяциям какого-либо одного вида.

Как и виды, приспособленные к жизни полностью под землей, виды в весенних экосистемах могут сильно пострадать даже от небольших изменений среды обитания. Для видов весной пониженный весенний сток из-за засухи или забора грунтовых вод может уменьшить среду обитания и создать значительный стресс. Инвазивные виды могут быстро подавить и вытеснить местные весенние виды. Многие из речных экосистем Техаса пострадали как от сокращения стока, так и от инвазивных видов.

Больше всего изменений в пружинах внесли люди.Многие из крупнейших источников Техаса даже превратили в бассейны, построив плотину через воду, текущую из источника. К ним относятся бассейн Бартон-Спрингс в Остине и самый большой в мире бассейн с подпиткой от источника, расположенный в государственном парке Балмореа в Западном Техасе. В таких местах естественных родниковых экосистем больше не существует.

Используйте подземные воды с умом

Подземные воды в водоносном горизонте — это как деньги в вашем банке. Каждый раз, когда вы кладете деньги в свой банк, количество ваших денег растет.Когда вы снимаете деньги из банка, чтобы что-то купить, ваш банковский счет опускается и остается открытым, пока вы не вложите в него больше денег. Водоносные горизонты растут, когда природа вводит воду из-за дождя, снега и других осадков . Вода естественным образом покидает водоносный горизонт по ручьям, источникам и через другие отверстия. Люди значительно увеличивают водозабор, буря скважины в водоносный горизонт и откачивая воду. Подобно тому, как снятие денег с вашего банковского счета истощает ваши деньги для будущего использования, забор грунтовых вод без равных или больших залежей дождя истощает наши грунтовые воды.

Размер водоносного горизонта и то, насколько он заполнен, определяют, сколько воды в нем содержится в любой момент времени. Пористость водоносного горизонта определяет скорость, с которой вода может проходить через водоносный горизонт или в него. Некоторые водоносные горизонты наполняются быстро, поэтому, если в районе водоносного горизонта выпадает достаточно осадков, время, необходимое для подпитки водоносного горизонта, может быть коротким. (Рис. 7.8) Водоносный горизонт Эдвардса может быстро восполняться. В некоторых местах вода в водоносном горизонте Эдвардса может перемещаться на расстояние до восьми миль за один день.Вода может продвинуться так далеко в других водоносных горизонтах за сотни или десятки тысяч лет. Водоносный горизонт Эдвардса также может быть быстро опустошен, если грунтовые воды не будут сохранены.

Другие водоносные горизонты, такие как Огаллала, обладают огромной способностью накапливать воду, но для их восстановления может потребоваться очень много времени. Вода, забираемая из водоносных горизонтов, которые медленно восстанавливаются, почти как добыча невозобновляемых ресурсов, таких как уголь или медь. После того, как вода будет извлечена, подпитка займет так много времени, что для всех практических целей водоносный горизонт больше не будет использоваться для людей.Воду из Огаллалы в настоящее время откачивают почти 200 000 ирригационных колодцев, причем самые высокие показатели откачки обычно происходят в самые засушливые годы. В южных частях водоносного горизонта откачка уже опустила уровень грунтовых вод на 200 футов.

Загрязняющие вещества, такие как бензин, нефть, стоки с дорог, удобрения и химикаты могут проникать в грунтовые воды. Источники загрязнения подземных вод включают свалки и свалки с опасными отходами. Водоносные горизонты действуют как естественные фильтры, улавливающие осадок, и другие частицы.Они обеспечивают естественную очистку грунтовых вод, протекающих через них, поэтому вода, выходящая из водоносного горизонта, обычно чище, чем при входе внутрь. Однако многие растворенные вещества не могут быть отфильтрованы. Несмотря на естественную очистку, грунтовые воды могут загрязняться. Природные концентрации около загрязняющих веществ могут быть высокими. Например, некоторые подземные воды содержат высокие естественные концентрации железа, сероводорода, солей, марганца, урана или мышьяка. Иногда грунтовые воды необходимо очищать с помощью специальных процессов, чтобы люди могли безопасно использовать воду.

В связи с растущей утратой и загрязнением этой особой среды обитания, многие из уникальных родниковых и подземных видов Техаса были объявлены правительственными агентствами находящимися под угрозой исчезновения .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.