Klasifikacije podzemnih voda odražavaju raznolikost uslova za njihovu distribuciju, pojavu i formiranje, kao i karakteristike sastava i svojstava (V.I. Vernadsky, F.P. Savarensky, N.I. Tolstikhin, E.V. Pinneker, itd.).

Najpotpunija je klasifikacija koju je razvio A.M. Ovchinnikov, koji odražava glavne tipove i podtipove podzemnih voda i geometriju filtracionih medija.

podzemne vode. Sloj tla sadrži vlagu, koja se zove voda tla. To uključuje: higroskopnu, labavo vezanu, kapilarnu (uzdignutu, suspendovanu, guzu) vodu. Ove vode, krećući se pod uticajem molekularnih, kapilarnih sila i, ređe, gravitacije, u velikoj meri određuju plodnost zemljišta. Male trajne akumulacije vode formiraju se samo u tlima barskog tipa; karakteriše ih visok sadržaj organskih materija i mikroorganizama.

U nauci o tlu razlikuju se sljedeće vrste zemljišne vlage: atmosferska, zemljišno-atmosferska, zemljišno-atmosferska s dodatnom površinskom ishranom i tlo-atmosferska sa dodatnom poplavnom ishranom.

U skladu sa ravnotežom vlage (odnos između njenog ulaska i izlaza (isparavanje i odliv)) Razne vrste vodni režim tla sa različite vrijednosti koeficijent vlage K y: permafrost (K y ≥1); ispiranje (K y > 1, tajga, šuma, šumska stepa - buseno-podzolična, šumska, černozemna tla); bez ispiranja (K< 1, сухие степи, полупустыни — каштановые почвы, сероземы).

U presjeku tla (2,0–2,5 m) izdvajaju se sljedeći horizonti: tlo - korijenski sloj; podzemlje, gdje u nekim područjima "kvašenje" ne dopire; kapilarna granica. Geološka aktivnost zemljišnih voda je neznatna, ali je agronomski značaj ovih voda ogroman, jer je vlaga tla neophodna za uzgoj usjeva.

Gravitacione podzemne vode koncentrisane uglavnom u zoni zasićenja, gdje formiraju vodonosne slojeve i sisteme akvifera (kompleksi, podovi, bazeni) koji se razlikuju po pojavi i ishrani.

U zoni aeracije, slobodne gravitacijske vode mogu formirati privremeno postojeće vodonosnike, nazvane perched waters.

U zoni zasićenja uobičajene su podzemne vode i međustratalne tlačne ili podzemne vode bez pritiska.

Odnosi i veze kopnenih voda, podzemnih i tlačnih voda mogu biti veoma raznoliki, u zavisnosti od geološko-strukturnih, geomorfoloških, tektonskih, litoloških, klimatskih i drugih faktora i uslova. Opća shema njihovog relativnog položaja u presjeku prikazana je na donjoj slici.

Verkhovodka- ovo je horizont koji nastaje usled malih akumulacija u zoni aeracije voda privremene, sezonske prirode, hidrauličke veze sa vodama u tlu i koje leže na nezasluženim vodootpornim i slabo propusnim slojevima u blizini površine zemlje. Zimi se smrzava, a ljeti se suši. Verkhovodka uvijek komplikuje inženjersko-geološke uslove izgradnje, jer se možda neće primijetiti tokom istraživanja. Ponekad se režim spuštene vode odlikuje relativnom stabilnošću, a tada se njegove vode koriste za lokalno vodosnabdijevanje (na primjer, u regijama Tula, Kaluga i Smolensk koriste se vode sadržane u pokrovnim ilovačama sliva).

Šema omjera vode na kopnu, podzemne i tlačne vode

1 - gornja voda; 2 - podzemne vode; 3 - voda pod pritiskom; HC je nivo gornje vode; GWL - nivo podzemnih voda; PUNV - piezometrijski nivo vode pod pritiskom; strelice pokazuju smjer kretanja podzemnih voda

Vode nastaju usled prodiranja sa površine atmosferskih padavina, površinskih i voda za navodnjavanje i njihovog nagomilavanja na sočivima i međuslojevima slabo propusnih stena, koje imaju ulogu lokalnih vodonosnika. Vode koje se nalaze obično leže plitko i nalaze se u dijelu iznad stalnih horizonata podzemnih voda. Njihove vode se uglavnom koriste za isparavanje, transpiraciju i punjenje podzemnih voda.

Karakteristike vode na smuću kao vrste podzemne vode:

• lokacija unutar stijena zone aeracije;
• privremena priroda, sezonskost (obično tokom perioda intenzivnih padavina i curenja vode iz različitih sistema);
• ograničena distribucija (lokalna priroda je unaprijed određena lokalnom distribucijom vodonosnika);
• oštra zavisnost njegovih rezervi, režima i kvaliteta od klimatskih uslova i ljudske ekonomske aktivnosti;
• laka kontaminacija i neprikladnost za stalno vodosnabdijevanje.

Akumulacija vode koja se spušta nastaje u proljeće kada se tlo odmrzne i smrznuti sloj se smanji; jesen - nakon perioda dugih kiša. Neophodan uslov za zadržavanje vlage u stijenama treba biti preslojavanje propusnih i slabo propusnih stijena. Na primjer, zatrpani horizonti tla trebali bi ležati u debljini lesa, sočiva erodiranih glinovitih morena - među fluvioglacijalnim pješčanim naslagama, sočiva i džepova ilovastih naslaga - među aluvijalnim pijescima itd.

Uglavnom se voda nalazi u ilovačama i lesolikim naslagama na slivovima. U područjima permafrosta, permafrost (voda sezonski odmrznutog sloja) vrlo je osebujan i rasprostranjen. Vode smuđa nemaju veze sa rijekama. Njegov nivo karakteriše ekstremna varijabilnost. U područjima velikih gradova ove vode se lako zagađuju. Za hidrotehničku i niskogradnju njegovo prisustvo je nepovoljno.

Po hemijskom sastavu vode smućenih voda nisu iste: sveže i blago mineralizovane sa visokim sadržajem silicijumske kiseline, organske materije i gvožđa u severnim predelima i obično mineralizovane u južnim predelima (zbog isparavanja). ). Prilikom bušenja bunara u svrhu vodosnabdijevanja, smuđ mora biti pažljivo izoliran cijevima za oblaganje kako bi se izbjegla kontaminacija vodonosnika koji se nalaze ispod.

Podzemne vode. Podzemne vode obuhvataju podzemne vode prvog trajnog vodonosnika sa površine, koje leže na relativno zrelom vodonosniku i imaju slobodnu površinu.

Odozgo, podzemne vode obično nisu začepljene vodootpornim naslagama, pa su usko povezane sa atmosferom i pritisak na njihovoj površini je jednak atmosferskom, tj. površina funtskih voda, kada se otvore bunarima, uspostavlja se u njima na dubini na kojoj su naišle. Često se, stoga, podzemne vode nazivaju netlačne (za razliku od pritiska, koji ima višak pritiska preko vodootpornog krova koji ih pokriva).

Uslovi pojave podzemnih voda na prvom vodonosniku sa površine predodređuju karakteristike njihovog snabdijevanja, distribucije, kretanja i ispuštanja. Područja snabdijevanja i distribucije podzemnih voda se poklapaju, tj. njihova ishrana kroz zonu aeracije vrši se na cijelom području njihove distribucije. Stoga je protok podzemnih voda promjenjiva vrijednost (po pravilu se povećava na putu njihovog kretanja). Glavni izvori ishrane podzemnih voda su atmosferske padavine, površinske i kondenzacione vode. Podzemne vode imaju blisku hidrauličku vezu sa površinskim vodotocima i akumulacijama i, u zavisnosti od odnosa njihovih nivoa, u njih se ili ispuštaju (odvodnjuju), obezbeđujući njihovo snabdevanje podzemnim vodama, ili se napajaju površinskim vodama (posebno za vreme rukavaca i poplava). Kada se nivo vode promeni površinske vode oko-emah promjene nivoa u hidraulički međusobno povezanim horizontima podzemnih voda.

Različiti omjeri površinskih i podzemnih voda

a - nema veze između voda; b - rijeka hrani podzemne vode; c - podzemne vode napajaju rijeku; d - jedna obala rijeke hrani podzemne vode, a druga odvodi. Strelice pokazuju smjer kretanja vode, isprekidana linija pokazuje nivo

Karakteristična je i bliska zavisnost režima nivoa, kvaliteta i količine podzemnih voda od klimatskih faktora, procesa koji se odvijaju u zoni aeracije i inženjerske djelatnosti ljudski (povećanje nivoa i zaliha u kišnoj sezoni i njihovo smanjenje u suši, pogoršanje kvaliteta vode zbog infiltracije kanalizacije).

Podzemne vode se ispuštaju u obliku izvora, akumulacijskih izdanaka, udubljenja u lokalne depresije i površinske vode i akumulacije. Kada se talože blizu površine (0-4 m), mogu se isprazniti isparavanjem kroz kapilarnu rubnu zonu. On odvojene sekcije moguća je hidraulička povezanost podzemne vode sa vodom pod pritiskom
odvojeni litološki prozori i područja erozije vodootpornih slojeva koji ih razdvajaju. U ovom slučaju, ovisno o omjeru nivoa međusobno povezanih horizonata, doći će do prihranjivanja ili pražnjenja podzemnih voda.
Podzemne vode se kreću sa mjesta sa svojim više visoki nivo na mjesta sa nižim nivoom, najčešće od područja sa povišenim reljefom i slivovima prema lokalnim depresijama, jarugama, jarugama i riječnim dolinama. Podzemne vode se ispuštaju u ovim depresijama, obično u obliku silaznih izvora. Površina podzemne vode (ogledalo), po pravilu, u donekle zaglađenom obliku odgovara terenu. Istovremeno, hidraulički nagibi površine podzemne vode obično su mali i u prosjeku iznose 0,05–0,001. U nekim područjima nivo podzemnih voda može biti gotovo horizontalan, što ukazuje na blagu stopu njihove filtracije ili potpuno odsustvo.

Daje vizuelni prikaz uslova za distribuciju i kretanje podzemnih voda hidroizogipna karta, koji pokazuje položaj površine podzemne vode u izolinijama koje spajaju tačke sa istim oznakama nivoa podzemne vode. Takva karta se gradi na isti način kao i karta reljefa zemljine površine u horizontalama, koristeći rezultate jednokratnih mjerenja nivoa podzemnih voda u svim raspoloživim bunarima, bunarima i njihovim prirodnim ispustima.

Ako dođe do nagle promjene nivoa podzemnih voda u različitim razdobljima, tada se sastavljaju hidroizogipne karte za ove karakteristične periode i datume (na primjer, kada je nivo podzemne vode maksimalan i minimalan). Za dobijanje podataka o promenama na ovom nivou vrše se posebna posmatranja njihovog režima (tzv. režimska posmatranja).

Mapa hidroizogipse vam omogućava da odredite:

• smjer kretanja podzemnih voda (duž normale na hidroizo-gips);
• hidraulički nagibi i brzina filtracije;
• dubina pojave podzemnih voda (prema razlici između kota horizonata Zemljine površine i hidroizogipsa vodene površine);
• priroda odnosa između podzemnih i površinskih voda (prema prirodi konjugacije hidroizogipsa s površinskim vodnim tijelima i smjeru kretanja podzemnih voda)

i rješavaju druge praktične probleme.

Često se na osnovu hidroizogipne karte čine karta dubine podzemnih voda(na izolinijama jednakih dubina ili sa dodjeljivanjem zona određene dubine podzemnih voda).

Takve karte se široko koriste u bušenju bunara za potrebe vodoopskrbe, navodnjavanja i drenaže.

Podzemne vode su raspoređene svuda gdje temperaturni uslovi gornjeg dijela litosfere dozvoljavaju njihovu akumulaciju i postojanje u tečnoj fazi. Proučavanje uslova njihovog formiranja i distribucije pokazalo je da postoje određeni obrasci zonske distribucije tipova podzemnih voda različitog porijekla.

Podzemne vode su od velikog nacionalnog ekonomskog značaja: široko se koriste za potrebe pijaće i poljoprivredne vode i navodnjavanja. Glavne vrste podzemnih voda koje se široko koriste su podzemne vode riječnih dolina, glacijalnih naslaga, stepa, polupustinja i pustinja, aluvijalne lepeze i predgorskih nagnutih ravnica, planinskih područja, pješčanih morskih obala.

U hidrogeologiji se definicija podzemnih voda često daje prema S.N. Nikitin, koji u ovu kategoriju odnosi samo vode prvog održivog horizonta podzemnih voda sa površine zemlje, koji leži na vodonosniku.

Vrste podzemnih voda koje leže blizu zemljine površine ispod neobrađenog akvikluda nazivaju se međuslojne, zatvorene ili podzemne vode (na primjer, podzemne vode podnožnih aluvijalnih lepeza ili glacijalnih naslaga).

Karakteristike podzemnih voda su sljedeće:

• pojava u blizini površine zemlje u rastresitim naslagama promjenjive debljine, uglavnom kvartarne starosti, dreniranim rijekama ili izloženim erozijskom mrežom;
• ako je akumulacija prva sa površine i nije potpuno zasićena vodom, tada su vode bez pritiska, a ako je rezervoar začepljen slojevima različite propusnosti koji nisu konzistentni po debljini, tada su vode obično tlačne;
• područje hranjenja se poklapa sa područjem distribucije, a hranjenje nastaje zbog infiltracije padavina i snježne vode; filtracija iz rijeka, jezera i kanala; kondenzacija vodene pare i isparavanje iz zemlje; dotok (napajanje) iz dubljih vodonosnih slojeva;
• dubina nivoa, temperatura, salinitet i protok podzemnih voda podložni su sistematskim dnevnim, mjesečnim, godišnjim i dugoročnim fluktuacijama;
• podzemno otjecanje podzemnih voda obično se usmjerava iz slivova u riječne doline, gdje se ispuštaju u rijeke;
• režim podzemnih voda (infiltracija i bočni dotok, oticanje i isparavanje, kao i uslovi ravnoteže, formiranja i oticanja)
  obično blisko povezana sa modernom klimom, topografijom i površinskim vodama.

Interstratalne vode bez pritiska. Ove vode, kao i podzemne vode, imaju slobodnu površinu, pritisak na kojoj je jednak atmosferskom, ali najčešće leže između dva nepropusna sloja.

Zbog toga se interstratalne vode napajaju u ograničenim područjima (u područjima gdje vodonosni sedimenti izlaze na površinu, u područjima njihovog odnosa sa površinskim vodotocima i tlačnim vodama) i u povoljnijim su sanitarnim uslovima od podzemnih voda nezaštićenih sa površine.

U periodima intenzivnih padavina i poplava nivoi interstratalnih voda mogu porasti do pojave prevelikog pritiska iznad nepropusnog krova koji ih preklapa, a zatim interstratalne vode bez pritiska mogu postati vode pod pritiskom.

Dakle, međuslojne netlačne vode su, takoreći, srednja vrsta podzemnih voda - po hidrauličnoj prirodi one su protočne i slične podzemnim vodama, ali su po uslovima nastanka bliske tlačnim vodama.

Arteške vode i bazeni. U blizini Pariza, na periferiji Artoisa, 1126. godine, neočekivano, prilikom bušenja bunara, otkrivene su šikljajuće vode, koje su nazvane arteškim vodama. Isprva su se samo vode koje su šikljale iznad površine zemlje nazivale arteškim vodama – „vodenim topovima“, kasnije je ovaj koncept počeo da objedinjuje sve međustratne vode pod pritiskom koje se javljaju u tektonskim strukturama, konkavnim ili nagnutim slojevima, uzdižući se iznad krova rezervoara u bušotina.

Za formiranje arteških voda neophodni su sledeći uslovi:

• obilje padavina u oblasti ishrane, tj. njegovo zatvaranje u pojas prekomjerne vlage;
• stijene hranilišta treba da izađu na površinu iznad bunara, tj. neophodni su nagib i zakrivljenost slojeva, koji određuju hidraulički, arteški pritisak;
• optimalne mogućnosti za upijanje vode, prisustvo dobro propusnih tla, u zoni aeracije - mala količina i mala debljina gline vodootpornih horizonata i slojeva;
• prisutnost u području distribucije ili pritiska začinjenog glinenog krova;
• visoka poroznost, lomljenost i propusnost vodonosnih stijena.

Podzemne i interstratalne vode bez pritiska

1 - podzemne vode; 2 - interstratalne vode bez pritiska; 3 - ispuštanje podzemnih voda u obliku izvora; W - infiltraciona ishrana; GWL - nivo podzemnih voda; UMNV - nivo interstratalnih voda bez pritiska

Posebnost arteških voda je prisustvo viška pritiska iznad površine krova vodonosne formacije. Kada se tlačne vode otvore rudarskim radovima, njihov nivo raste pod dejstvom prekomernog pritiska i postavlja se iznad vodootpornog krova, što odgovara položaju piezometrijske površine potisnog vodonosnika.

Šema arteškog bazena

A- prostor za hranu; b- područje pritiska; V- prostor za istovar; G- područje mogućeg samoispuštanja tlačne vode; 1,2 — pijezometrijski nivo tlačnih voda prvog horizonta; 3 - uzlazni izvor; 4 - područje moguće hidrauličke povezanosti tlačnih horizonata (hidrogeološki "prozor"); 5 - tlačni vodonosnici

Veličina pada obično se određuje položajem pijezometrijskog nivoa vodonosnog sloja u odnosu na horizontalnu ravan poređenja O - O. Vode pod pritiskom se obično nalaze ispod horizonta podzemnih voda i karakterišu ih posebni uslovi nastanka, distribucije, ishrane i pražnjenje. Prisustvo vodootpornog krova koji pokriva vodonosnik otežava dovod i ispuštanje vode pod pritiskom i njihov odnos sa površinskim vodama i atmosferom.

Snabdijevanje tlačnim vodonosnicima moguće je samo u području gdje propusna formacija izlazi na površinu, gdje se stvaraju uslovi za prodor u formaciju infiltracijom atmosferskih padavina i površinskih voda. Kao što je već spomenuto, ovo područje, koje je manje od područja distribucije tla pod pritiskom, naziva se oblast hrane. Obično se nalazi na najvišim nadmorskim visinama, često na znatnoj udaljenosti od područja distribucije i ispuštanja vode pod pritiskom.

U oblasti ishrane, podzemne vode imaju slobodnu površinu i blisku hidrauličku vezu sa površinskim vodama. Područje unutar kojeg podzemne vode imaju višak tlaka preko nepropusnog krova koji ih pokriva naziva se područjem pritiska (ili područjem distribucije tlačne vode). Na ovom području podzemne vode, po pravilu, ne primaju ishranu putem svog kretanja (pošto je u sekciji izolirana vodonosnim vodama) i njen protok se ne mijenja. U nekim područjima moguće je samoispuštanje tla pod pritiskom kada ih otvore bunari gdje piezometrijske oznake nivoa prelaze one na površini zemlje.

Iskrcavanje tlačne vode se dešava u predjelu njihovog izlaza na površinu (u područjima koja su niža u odnosu na područje opskrbe), kao i u prirodnim (rijeke, jaruge, grede i sl.) i vještačko (bunari, bunari, rudnici, kamenolomi itd.) otvaranje potisnih voda.

U prirodnim uslovima, tlačne vode, istovarujući se, formiraju uzlazne izvore, izvore, grifone itd., napajaju rijeke i druga površinska vodna tijela. Vode pod pritiskom kreću se u smjeru od područja dovoda do područja ispuštanja. Intenzitet njihovog kretanja opada kako se dubina povećava, a udaljenost od područja hranjenja raste.

Položaj piezometrijske površine vode pod pritiskom karakteriše mapa piezoizogipsa(hidroizopijeza), koja se sastavlja slično kao hidroizohipsna karta podzemnih voda i predstavlja sistem izolinija koje povezuju tačke sa istim piezometrijskim oznakama nivoa. Piezoizogipsne karte sadrže i izolinije oznaka površine krova i tabana razmatranog horizonta pritiska, što olakšava rješavanje mnogih praktičnih problema. Na primjer, prema karti piezoizogipsa određuju se pravci kretanja tlačnih voda, hidraulički nagibi, pritisci, područja mogućeg samoodlivanja vode. Ako su poznati kapacitet horizonta pritiska i njegova filtraciona svojstva, tada se može odrediti brzina filtracije podzemne vode i brzina protoka.

Vode pod pritiskom izolovane iz atmosfere (postoji veza samo u oblasti dovoda i ispuštanja) karakteriše manja zavisnost njihovog režima od klimatskih faktora, relativna konstantnost nivoa temperature i hemijskog sastava, manje zagađenje i bolja sanitarna kvaliteta vode. . Stoga se mogu koristiti za razne vrste vodosnabdijevanje (domaćinstvo i piće, industrijsko-tehničko, ljekovito i piće, termalno itd.) i navodnjavanje. Pri radu visokotlačnih voda koje se nalaze u akumulacijama pod značajnim pritiskom, od velike su praktične važnosti njihove elastične rezerve koje se oslobađaju iz akvifera uz parcijalno rasterećenje pritiska uslijed dekompresije prethodno sabijenih stijena i vode. Unatoč blagoj stišljivosti vode i stijena, elastične rezerve vode pod pritiskom su prilično velike, budući da sistemi pod pritiskom vode koji ih sadrže zauzimaju značajan prostor.

U stvarnosti prirodni usloviŠema distribucije, prihranjivanja i ispuštanja tlačnih voda zavisi od geološko-strukturnih, tektonskih, litoloških, klimatskih i drugih karakteristika određenog područja. Konkretno, tlačne vode se mogu hraniti i ispuštati u područjima gdje je moguć njihov hidraulički odnos sa susjednim tlačnim i netlačnim vodonosnicima kroz litološke hidrogeološke „prozore“, tektonske poremećaje i područja sa erozijom vodootpornih naslaga koja ih razdvaja.

Njihovo intenzivno ispuštanje moguće je i u područjima gdje se tlačne vode otvaraju kamenolomima, jamama, rudnicima, vodozahvatnim objektima, au prirodnim uslovima - kroz kanal i donje nanose rijeka, jezera, mora (skriveni ispust). Formacije sa vodom pod pritiskom mogu se međusobno spajati ili isticati (nestajati), što pruža jedinstvene uslove za akumulaciju i distribuciju vode pod pritiskom.

Vode pod pritiskom se često nazivaju arteškim, a geološke strukture koje ih sadrže (korita, sinklinale, monoklinale, depresije itd.) arteški bazeni.

U granicama arteškog bazena može postojati jedan ili više tlačnih vodonosnika ili kompleksa, međusobno povezanih ili izoliranih jedni od drugih vodootpornim naslagama. Položaj pijezometrijskih površina koje čine sliv zatvorenih vodonosnika zavisi od visinske lokacije područja njihovog dovoda i ispuštanja, kao i od stepena hidrauličke povezanosti ograničenih vodonosnika.

Piezometrijska površina duboko usađenih akvifera je u velikoj mjeri određena geostatskim pritiskom gornjih sedimenata. Znatno veći pritisci u centralnim dijelovima slivova nego u rubnim mogu uzrokovati kretanje podzemnih voda iz centralnih dijelova u rubne, tj. na periferna područja ishrane arteških bazena.

Neobični tlačni baseni nalaze se u podgorskim i planinskim predjelima, gdje postoji monoklinalna pojava i izbijanje vodonosnih naslaga, doprinoseći formiranju tzv. artesijske padine.

Shema arteške padine

a - područje ishrane; 6 - područje pritiska; c - prostor za istovar; 7 - nivo slobodne podzemne vode u zoni snabdevanja; 2 - pijezometrijski nivo podzemne vode u oblasti pritiska; 3 - izvori silaznog i uzlaznog tipa u zoni istovara

Podzemne vode nastale u području prihranjivanja arteške padine ispuštaju se u obliku uzlaznih i silaznih izvora u neposrednoj blizini područja prihranjivanja. Tlačni karakter voda arteške padine je u zoni njihovog preklapanja sa vodootpornim naslagama. Hipsometrijski, područje pritiska je na nižim apsolutnim oznakama od područja istovara. U arteškim bazenima sa intenzivnim kretanjem podzemnih voda, u pravilu su uobičajene slatke infiltracione vode niskog saliniteta. (zona intenzivne razmjene vode). Debljina zone intenzivne izmjene vode u povoljnim uslovima može biti 1000 m i više.

U velikim arteškim bazenima sa malim područjima za hranjenje svježa voda ograničeno na plitke vodonosne slojeve i komplekse. U dubljim horizontima, koji nisu pokriveni intenzivnom izmjenom vode, rasprostranjene su mineralizirane i visoko mineralizirane podzemne vode različitog sastava (hidrokarbonatno-sulfatne, sulfatne, sulfatno-hloridne). Ovo područje se obično naziva zona otežane razmjene vode.

U arteškim basenima sa nepovoljnim uslovima razmjene vode (mala razlika u visinskom položaju područja dovoda i ispuštanja, duboka pojava i široka regionalna rasprostranjenost tla pod pritiskom, zatvorenost vodonosnih objekata, itd.) ispod ove zone je zona veoma otežane razmene vode, u okviru koje se u akviferima čuvaju sedimentne antičke vode (vode morskog porijekla). Dakle, arteške bazene karakterizira određena hidrodinamička i hidrohemijska zona. Prisustvo i debljina svake od zona i njihov relativni položaj zavise od specifičnih uslova sliva i ukupnosti faktora koji određuju formiranje, akumulaciju, kretanje i potrošnju podzemnih voda.

Vode pod pritiskom arteških bazena imaju veliki praktični značaj ne samo kao izvor vodosnabdijevanja. Ovisno o svom kemijskom i plinskom sastavu, prisutnosti biološki aktivnih i industrijskih mikrokomponenti u njima, njihovoj temperaturi i drugim pokazateljima, tlačne podzemne vode se široko koriste u odmaralištima i sanatorijama (mineralne vode), za industrijsku ekstrakciju soli i vrijednih mikrokomponenti. (industrijske vode), za potrebe daljinskog grijanja, termoenergetike i stakleničko-plasteničke privrede (termalne vode). Primjeri velikih arteških bazena platformskog tipa su Zapadnosibirski, Moskovski, Baltički, Dnjeparsko-Donjecki itd.

Pore ​​vode — to su vode koje zasićuju porozne stijene (šljunak, pijesak, slabo cementirani pješčari, pješčane ilovače, ilovače itd.). Količina vode koja se može izvući iz takvih stijena u jedinici vremena, tj. njihov protok zavisi od granulometrijskog sastava, strukture i vrste poroznosti stijene, koji određuju brzinu dotoka vode u bunar ili bunar. Što je više pora u stijenama, voda se brže ispumpava iz njih, jer je njeno kretanje slobodnije. Brzina dana podzemnog toka obično dostiže 0,1–0,3 m/dan u lesu i ilovastim stijenama, 0,5–1,0 m/dan u pjeskovitoj ilovači i sitnozrnom pijesku i od 1 do 5 do 10 m/dan.

(do dubine od 12-16 km) u tečnom, čvrstom i parnom stanju. Većina ih nastaje zbog curenja s površine kišnih, otopljenih i riječnih voda. Podzemne vode stalno se kreće i vertikalno i horizontalno. Njihova dubina, smjer i intenzitet kretanja zavise od vodopropusnosti stijena. Propusne stijene uključuju šljunak, pijesak, šljunak. Vodootporan (vodootporan), praktički vodootporan - glina, gusta bez pukotina, smrznuta tla. Sloj stijene koji sadrži vodu naziva se vodonosnik.

Prema uslovima nastanka, podzemne vode se dijele na tri vrste: smještene u najgornjem, sloju tla; leži na prvom trajnom vodootpornom sloju sa površine; interstratalni, smješten između dva vodootporna sloja. Podzemne vode se napajaju infiltriranim sedimentima, vodama, jezerima,. Nivo podzemne vode varira s godišnjim dobima i različit je u različitim zonama. Dakle, u njemu se praktički poklapa s površinom, nalazi se na dubini od 60-100 m. Rasprostranjeni su gotovo posvuda, nemaju pritisak, kreću se sporo (u krupnozrnom pijesku, na primjer, brzinom od 1,5- 2,0 m dnevno). Hemijski sastav podzemnih voda varira i zavisi od rastvorljivosti susednih stena. Prema hemijskom sastavu razlikuju se slatke (do 1 g soli na 1 litar vode) i mineralizovane (do 50 g soli na 1 litar vode) podzemne vode. Prirodni izlazi podzemnih voda na površinu zemlje nazivaju se izvori (izvori, izvori). Obično se formiraju na niskim mjestima gdje vodonosnici prelaze površinu zemlje. Izvori su hladni (sa ne višom od 20°C, topli (od 20 do 37°C) i topli, odnosno termalni (preko 37°C). Vrela koja periodično šikljaju nazivaju se gejziri. Nalaze se u područjima novijeg ili modernog doba. (,).Vode izvora sadrže razne hemijske elemente i mogu biti ugljične, alkalne, hlorovodonične, itd. Mnoge od njih imaju lekovitu vrednost.

Podzemne vode obnavljaju bunare, rijeke, jezera; rastvaraju različite tvari u stijenama i prenose ih; izazvati klizišta. Oni daju biljkama vlagu i stanovništvo pije vodu. Izvori pružaju najčistiju vodu. Vodena para i topla voda iz gejzira koriste se za grijanje zgrada, staklenika i elektrana.

Rezerve podzemnih voda su veoma velike - 1,7%, ali se izuzetno sporo obnavljaju i o tome se mora voditi računa prilikom njihovog trošenja. Jednako važna je i zaštita podzemnih voda od zagađenja.

Sve vode zemljine kore, koje se nalaze ispod površine Zemlje u stijenama u plinovitom, tekućem i čvrstom stanju, nazivaju se podzemnim vodama.

Podzemne vode su dio hidrosfere - vodene ljuske zemaljske kugle. Nalaze se u bušotinama na dubinama do nekoliko kilometara. Prema V.I. Vernandsky, podzemne vode mogu postojati do dubine od 60 km zbog činjenice da su molekuli vode, čak i na temperaturi od 2000 °C, disocirani za samo 2%.

Približni proračuni rezervi slatke vode u utrobi Zemlje do dubine od 16 kilometara daju vrijednost od 400 miliona kubnih kilometara, tj. oko 1/3 voda okeana.

Akumulacija znanja o podzemnim vodama, započeta u antičko doba, ubrzala se pojavom gradova i navodnjavane poljoprivrede. Umjetnost izgradnje iskopanih bunara do nekoliko desetina metara bila je poznata 2000-3000 hiljada godina prije nove ere. u Egiptu, Centralna Azija, Indija, Kina. U istom periodu pojavio se tretman mineralne vode.

U prvom milenijumu pre nove ere pojavile su se prve ideje o svojstvima i poreklu prirodnih voda, uslovima za njihovu akumulaciju i kruženju vode na Zemlji (u delima Talesa i Aristotela - god. Ancient Greece; Tit Lukrecije Kara i Vitruvije - u Drevni Rim, itd.).

Proučavanje podzemnih voda olakšano je proširenjem poslova vezanih za vodosnabdijevanje, izgradnjom kapacionih objekata (na primjer, karez kod naroda Kavkaza, srednje Azije), vađenjem slane vode za isparavanje soli kopanjem bunara i zatim bušenje (teritorija Rusije, 12-17 vek) . Kasnije se pojavio koncept voda bez pritiska, pritisak(diže se odozdo prema gore) i samoprotočna. Potonji je dobio naziv arteški - iz provincije Artois (staro ime "Artesia") u Francuskoj.

U renesansi i kasnije, radovi mnogih naučnika - Agricolla, Palissy, Steno i drugi - bili su posvećeni podzemnim vodama i njihovoj ulozi u prirodnim procesima.

U Rusiji su prve naučne ideje o podzemnim vodama kao prirodnim rješenjima, njihovom formiranju infiltracijom atmosferskih padavina i geološkoj aktivnosti podzemnih voda iznio M.V. Lomonosov u eseju "O slojevima zemlje" (1763).

Do sredine 19. stoljeća razvijala se doktrina podzemnih voda kao komponenta geologija. Zatim se izdvaja u zasebnu disciplinu - hidrologiju.

Opća hidrogeologija proučava porijeklo podzemnih voda, njihovu fizičku i Hemijska svojstva, interakcija sa stenama domaćinima.

Proučavanje podzemnih voda u vezi sa istorijom tektonskih kretanja, procesa sedimentacije i dijanogeneze omogućilo je pristup istoriji njihovog nastanka i doprinelo nastanku u 20. veku nove grane hidrogeologije - paleohidrogeologija(doktrina podzemnih voda prošlih geoloških era).

Dinamika podzemnih voda proučava kretanje podzemnih voda pod uticajem prirodnih i veštačkih faktora, razvija metode za kvantifikaciju produktivnosti proizvodnih bunara i rezervi podzemnih voda.

Doktrina režima i ravnoteže podzemnih voda razmatra promene u podzemnim vodama (njihov nivo, temperatura, hemijski sastav, uslovi hranjenja i kretanja) koje nastaju pod uticajem različitih prirodnih faktora (padavina, i uslova njihove infiltracije, isparavanja, temperature i vlažnost i sloj tla, uticaj režima površinskih vodnih tijela, rijeka, ljudske aktivnosti).

U drugoj polovini 20. stoljeća počinju se razvijati metode predviđanja režima podzemnih voda, što je od velikog praktičnog značaja u eksploataciji podzemnih voda, hidrotehnici, poljoprivredi navodnjavanja i drugim pitanjima.

Sada, od 510 miliona kvadratnih kilometara zemaljske kugle, 361 milion kvadratnih kilometara. km (70,7%) zauzimaju mora i okeani, čineći jedinstveni Svjetski okean, preostalih 149 (29,3%) miliona. km je pokriveno kopnom. Na sjevernoj hemisferi zemljište čini 39,3% površine hemisfere, na južnoj - 19,1%. O specifičnoj težini elemenata cirkulacije vlage i njihovom uticaju na ukupnu cirkulaciju vode u prirodi može se suditi iz dole navedenih podataka:

Tabela 1

Naziv indikatora

Volume

Isparavanje iz okeana

Isparavanje sa kopna

totalno isparavanje

padavina na površini okeana

Padavine na kopnu

Ukupne padavine

Oticanje rijeka i podzemnih voda

447,9 hiljada km 3

70,7 hiljada km 3

518,6 hiljada km 3

411,6 hiljada km 3

107,0 hiljada km 3

518,6 hiljada km 3

36,3 hiljade km 3

Pod uticajem sunčeve energije sa površine Svetskog okeana ispari u proseku oko 450,0 hiljada km 3 vode. Dio ove vlage u obliku pare prenosi se vazdušnim strujama na kontinente.

Pod određenim uslovima, vodena para se kondenzuje i ispada u obliku kiše, snega, grada itd. Padavine koje padaju na kopno teku niz padine područja, formirajući potoke i rijeke koje nose svoje vode natrag u okeane.

Dio padavina isparava, dio prodire u zemlju, formirajući podzemne vode, koje se ulijevaju u potoke i rijeke kao podzemni oticaj i tako se vraćaju u okean. Ovaj zatvoreni proces razmjene između atmosfere i zemljine površine naziva se ciklus vode u prirodi.

Dakle, sadržaj vode u rijekama koje se koriste u nacionalnoj privredi kao izvori vode povezan je sa ciklusom vlažnosti Zemlje i zavisi od raspodjele vode između pojedinih elemenata kruženja vode u prirodi.

porijeklo podzemnih voda

Podzemne vode nastaju uglavnom od padavinske vode pada na površinu zemlje i procijeđene vode(infiltriranje) u zemlju do određene dubine, te iz voda iz močvara, rijeka, jezera i akumulacija, koje također prodiru u zemlju. Količina vlage koja se na ovaj način unosi u tlo iznosi 15-20% od ukupne količine padavina.

Prodiranje vode u tla (propusnost) koja čine zemljinu koru ovisi o fizičkim svojstvima ovih tla. S obzirom na vodopropusnost, tla se dijele u tri glavne grupe: propusna, polupropusna I vodootporan ili vodootporan.

TO propusne stijene uključuju grubo zrnate stijene, šljunak, šljunak, pijesak, pukotine itd. Za vodootporne stijene - masivno kristalne stijene (granit, mramor), koje minimalno upijaju vlagu, i gline. Potonji, pošto su zasićeni vodom, ne puštaju je u budućnosti. Za rase polupropusna glinoviti pijesak, rastresiti pješčanik, rastresiti lapor, itd.

Podzemne vode u zemljine kore raspoređeni na dvije etaže. Donji sprat, sastavljen od gustih magmatskih i metamorfnih stijena, sadrži ograničenu količinu vode. Najveći dio vode nalazi se u gornjem sloju sedimentnih stijena. U njemu se, prema prirodi razmjene vode sa površinskim vodama, razlikuju tri zone: zona slobodne izmjene vode (gornja), zona spore izmjene vode (srednja) i zona vrlo spore izmjene vode (donja). Vode gornje zone su obično svježe i služe za piće, domaćinstvo i tehničko vodosnabdevanje. U srednjem pojasu nalaze se mineralne vode različitog sastava. Ovo su drevne vode. Donja zona sadrži visoko mineralizovane slane vode. Iz njih se ekstrahiraju brom, jod i druge tvari.

Nastaju podzemne vode Različiti putevi. Jedan od glavnih načina nastajanja podzemnih voda je procjeđivanje ili infiltracija atmosferskih padavina i površinskih voda (jezera, rijeke, mora, itd.). Prema ovoj teoriji, infiltrirajuća voda dolazi do vodootpornog sloja i akumulira se na njemu, zasićujući stijene porozne i porozno-pukotine. Tako nastaju vodonosnici ili horizonti podzemnih voda. Površina podzemne vode se naziva ogledalo podzemnih voda. Udaljenost od podzemne vode do vodonosnika naziva se debljina nepropusnog sloja.

Količina vode koja prodire u tlo ne zavisi samo od njegovih fizičkih svojstava, već i od količine padavina, nagiba terena prema horizontu, vegetacijskog pokrivača itd. Što su padavine intenzivnije, to je voda brža. otpalo teče niz površinu tla.

Strme padine terena povećavaju površinsko otjecanje i smanjuju infiltraciju padavina u tlo; blagi nagibi, naprotiv, povećavaju njihovo curenje. Vegetacijski pokrivač (šuma) povećava isparavanje istaložene vlage i istovremeno povećava količinu padavina. Zadržavajući površinsko otjecanje, doprinosi infiltraciji vlage u tlo.

Za mnoga područja svijeta, infiltracija je glavni način stvaranja podzemnih voda. Međutim, postoji još jedan način njihovog formiranja - zbog kondenzacija vodene pare u stijenama. U toploj sezoni, elastičnost vodene pare u zraku je veća nego u sloju tla i stijenama ispod njih. Zbog toga atmosferska vodena para neprekidno ulazi u tlo i spušta se do sloja konstantnih temperatura koji se nalazi na različitim dubinama - od jednog do nekoliko desetina metara od površine zemlje. U ovom sloju se zaustavlja kretanje zračne pare zbog povećanja elastičnosti vodene pare s povećanjem temperature u dubinama Zemlje. Kao rezultat toga, dolazi do suprotnog strujanja vodene pare iz dubine Zemlje naviše - do sloja konstantnih temperatura. A u zoni konstantnih temperatura, kao rezultat sudara dva toka vodene pare, dolazi do njihove kondenzacije sa stvaranjem podzemne vode. Ova kondenzovana voda ima veliki značaj u pustinjama, polupustinjama i suvim stepama. U toplim periodima godine jedini je izvor vlage za vegetaciju. Na isti način, glavne rezerve podzemne vode nastale su u planinskim predjelima Zapadnog Sibira.

Oba načina formiranja podzemnih voda - infiltracijom i kondenzacijom atmosferske vodene pare u stijenama - glavni su načini akumulacije podzemnih voda. Infiltracija I kondenzovane vode ponekad se nazivaju vandozne vode (od latinskog "vadare" - ići, kretati se). Ove vode nastaju iz atmosferske vlage i učestvuju u opštem ciklusu vode u prirodi.

Neki istraživači primjećuju još jedan način formiranja podzemnih voda - juvenile. Mnoge ispuste ovih voda u područjima moderne ili nedavne vulkanske aktivnosti karakteriziraju povišene temperature i značajne koncentracije soli i isparljivih komponenti. Da bi objasnio nastanak takvih voda, austrijski geolog E. Suess je 1902. godine iznio teoriju juvenila (od latinskog "juvenilis" - djevica). Takve vode, prema Suessu, nastale su od plinovitih produkata koji se u izobilju oslobađaju tokom vulkanske aktivnosti i diferencijacije magmatske lave.

Kasnija istraživanja su pokazala da čiste juvenilne vode, kako ih je shvatio E. Suess, ne postoje u površinskim dijelovima Zemlje. U prirodnim uslovima nastaju podzemne vode Različiti putevi, miješaju se jedni s drugima, stičući određena svojstva. Međutim, određivanje geneze podzemnih voda je od velike važnosti: olakšava izračunavanje rezervi, pojašnjenje režima i njihov kvalitet.

Nivo podzemne vode podložan je stalnim kolebanjima. Dakle, tokom proljetnih poplava i poplava, nivo vode u rijeci, izdižući se iznad nivoa riječnog toka usmjerenog ka rijeci, uzrokuje otjecanje vode iz nje i porast nivoa podzemne vode. Time se smanjuje visina proljetnih poplava. U recesiji, podzemne vode počinju hraniti rijeku, a nivo podzemnih voda opada.

Podzemne vode mogu se formirati umjetnim hidrauličkim konstrukcijama, kao što su kanali za navodnjavanje. Dakle, tokom izgradnje Karakuma sistem za navodnjavanje zbog prebacivanja dijela toka sibirskih rijeka, u pustinjskom dijelu, značajna količina vode je potrošena ne toliko za potrebe navodnjavanja, koliko za isparavanje i u zemlju. To se dogodilo zbog činjenice da je veći dio sistema za navodnjavanje prošao kroz pješčana tla, gdje je koeficijent filtracije prilično visok, a uprkos mjerama protiv filtracije, padovi vodostaja zbog prodiranja vode u tlo bili su veliki. Sve to, osim što je smanjilo protok rijeka, dovelo je do toga da se soli sadržane u tlu otapaju u podzemnim vodama, a kada su se podvodni tokovi vratili u kanal, on je bio zaslanjen i zagađen muljem.

Klasifikacija podzemnih voda
uslove njihovog nastanka

Postoji nekoliko klasifikacija podzemnih voda.

Prema uslovima kretanja u vodonosnicima razlikuju se podzemne vode koje kruže u rastresitim (pješčanim, šljunkovitim i šljunkovitim) slojevima i u raspucanim stijenama.

Podzemne vode koje se kreću pod uticajem gravitacije nazivaju se gravitacioni, ili slobodne, za razliku od vezanih voda, koje drže molekularne sile - higroskopske, filmske, kapilarne i kristalizacijske.

U zavisnosti od prirode šupljina u vodonosnim stijenama, podzemne vode se dijele na:

porozna - u pijesku, šljunku i drugim klastičnim stijenama;

fisura (vena) - u stenama (graniti, peščari);

karst (pukotina-karst) - u rastvorljivim stijenama (krečnjak, dolomit, gips, itd.).

Prema uslovima nastanka razlikuju se tri vrste podzemnih voda: top water, tlo e i pritisak, ili artesian.

Verkhovodka zvane podzemne vode, koje leže blizu površine zemlje i karakteriziraju ih nedosljednost distribucije. Uobičajeno je da se voda na smuću povezuje sa sočivima nepropusnih ili slabo propusnih stijena prekrivenih propusnim slojevima.

Verkhovodka zauzima ograničene teritorije, ova pojava je privremena i javlja se tokom perioda dovoljne vlage; u sušnim vremenima, goli smuđ nestaje. Verkhovodka se odnosi na prvi vodootporni sloj sa površine zemlje. U slučajevima kada vodootporni sloj leži blizu površine ili izlazi na površinu, tokom kišnih sezona dolazi do zalijevanja.

Vode u tlu, ili vode sloja tla, često se nazivaju spuštenom vodom. Vode u tlu su predstavljene gotovo vezanom vodom. Kapljičasta voda u zemljištu prisutna je samo u periodu prekomjerne vlage.

podzemne vode. Podzemne vode su vode koje leže na prvom vodootpornom horizontu ispod smuđa. Obično pripadaju nepropusnoj formaciji i karakteriše ih manje-više konstantan protok vode. Podzemne vode se mogu akumulirati kako u labavim poroznim stijenama tako iu čvrstim napuknutim rezervoarima. Nivo podzemne vode je neravna površina, koja po pravilu ponavlja neravninu reljefa u zaglađenom obliku: na brdima je niža, na nižim mjestima viša.

Podzemne vode se kreću u pravcu spuštanja reljefa. Nivo podzemne vode podložan je stalnim fluktuacijama - na njega utječu različiti faktori: količina i kvaliteta padavina, klima, topografija, prisutnost vegetacijskog pokrivača, ljudska gospodarska aktivnost i još mnogo toga.

Podzemne vode koje se akumuliraju u aluvijalnim naslagama jedan su od izvora vodosnabdijevanja. Koriste se kao voda za piće, za navodnjavanje. Izlasci podzemne vode na površinu nazivaju se izvori, ili izvori.

Pritisak, ili arteške vode. Vode pod pritiskom su vode koje se nalaze u akviferu zatvorenom između vodootpornih slojeva i doživljavaju hidrostatički pritisak zbog razlike u nivoima na mjestu dovoda i izlaza vode na površinu. Područje opskrbe u blizini arteških voda obično leži iznad područja oticanja vode i iznad izlaza tla pod pritiskom na površinu Zemlje. Ako se u središte takve posude postavi arteški bunar, tada će voda iz njega istjecati u obliku fontane prema zakonu o komunikacijskim posudama.

Veličine arteških bazena su prilično značajne - do stotina, pa čak i hiljada kilometara. Područja za hranjenje takvih bazena često su udaljena od mjesta vađenja vode. Tako se voda koja je pala u obliku padavina na teritoriji Nemačke i Poljske dobija iz arteških bunara izbušenih u Moskvi; u nekim oazama Sahare primaju vodu koja je pala u obliku padavina nad Evropom.

Arteške vode karakteriše postojanost vode i dobar kvalitet, što je važno za njihovu praktičnu upotrebu.

Po porijeklu se razlikuje nekoliko vrsta podzemnih voda.

Infiltracijska voda nastaju zbog curenja sa Zemljine površine kiše, topljenja snijega i riječnih voda. Po sastavu su pretežno bikarbonatno-kalcijum i magnezijum. Prilikom luženja stijena koje sadrže gips nastaju sulfatno-kalcij, a kada se otapaju stijene koje sadrže gips, nastaju hloridno-natrijumove vode.

Kondenzacija podzemnih voda nastaju kao rezultat kondenzacije vodene pare u porama ili pukotinama stijena.

sedimentacione vode nastaju u procesu geološke sedimentacije i obično predstavljaju izmijenjene zatrpane vode morskog porijekla - natrijum hlorid, kalcijum hlorid-natrijum i dr. Uključuju i zatrpane slane slane bazena, kao i ultrasvježe vode pješčanih sočiva u morenskim naslagama. .

Vode nastale od magme tokom njene kristalizacije i vulkanskog metamorfizma stijena nazivaju se magmatski, ili juvenile(prema terminologiji E. Suessa).

napajanje rijeka podzemnim vodama i proračun oticanja podzemnih voda

Podzemne vode služe kao pouzdan izvor hrane za rijeke. Oni rade tokom cijele godine i hrane rijeke tokom zimske i ljetne niske vode (ili na niskim nivoima vodostaja), kada nema površinskog oticanja.

Pri vrlo sporim brzinama kretanja podzemnih voda, u poređenju sa površinskim vodama, podzemne vode u riječnom oticaju djeluju kao regulatorni faktor.

Takođe, pri vrlo malim ili malim brzinama kretanja podzemnih voda, na rijekama krajnjeg sjevera pri niskim temperaturama zraka, uočava se zamrzavanje (potpuno ili djelomično) rijeke, a zatim voda ulazi iz zadržnog dijela akumulacije u koju rijeka teče (ovo može biti glavna rijeka, more, jezero, itd.). Takvi se fenomeni zapažaju, na primjer, u naselju Nizhneyansk, koje se nalazi 25 km od ušća rijeke Yana, gdje u periodu niskih temperatura i potpunog smrzavanja rijeke na rifovima, slana voda ulazi u korito uzvodno. od mjesta smrzavanja iz rukavaca iz Arktičkog okeana.

Kvantitativna mera ishrane je vrednost podzemnog oticanja, koju, pak, karakteriše tzv. modul podzemnih voda:

M titl = K M 0 /100 ,

Gdje M titl– podzemni odvodni modul, l/s od 1 km 2 sliv;

M 0 je prosječni dugoročni modul ukupnog oticaja, l/s od 1 km 2 površinski drenažni bazen;

TO- modularni koeficijent koji pokazuje procenat podzemnog oticaja u ukupnom oticanju i određen formulom

K=M min /M 0 ,

Gdje M min- minimalni odvodni modul, l/s od 1 km 2 površinski sliv, određen zimskim protokom rijeke i jednak modulu oticanja podzemnih voda, jer rijeke se zimi napajaju uglavnom podzemnim vodama.

Modul protoka podzemne vode je pouzdan indikator za procjenu sadržaja vode u stijenama raspoređenim u slivnom području rijeke, jer predstavlja količinu podzemne vode (u l/s) koja ulazi u rijeku sa 1 km2. km jednog ili drugog vodonosnog sloja koji drenira rijeka.

Pored ovih formula, količina podzemnog oticanja može se odrediti hidrohemijskom metodom (prema A.T. Ivanovu):

Gdje Q titl– godišnji obim podzemnog oticanja;

Q 0 je godišnji volumen riječnog oticaja;

With- koncentracija bilo koje komponente (na primjer, hlor) u riječnoj vodi tokom perioda posmatranja;

c 1 je koncentracija iste komponente u podzemnoj vodi u istom periodu;

c 2 - koncentracija iste komponente u površinskim vodama u istom periodu.

Prema B.I. Kudelin, za tačniji proračun podzemnog oticanja malih i srednjih rijeka, predlaže se razlikovati četiri tipa hranjenja rijeka podzemnim vodama:

Hranjenje podzemnim vodama koje nisu hidraulički povezane sa rijekom;

Hranjenje podzemnim vodama hidraulički spojenim na rijeku;

Mješovita mljevena ishrana ( a+ b);

Mješovita mljevena i arteška prehrana ( a+ b+ c).

Prema ovim podacima, B.I. Kudelin je predložio formule za određivanje sloja h titl i koeficijent oticanja podzemnih voda α titl. Brzina protoka podzemne vode izražava se u milimetrima godišnje (ili bilo kojoj drugoj jedinici vremena) po kvadratnom kilometru površine sliva podzemne vode i izračunava se kao:

Gdje h titl- sloj podzemnog oticanja, mm/god;

Q titl je zapremina podzemnog oticanja iz područja sliva, m 3 /god;

F- površina bazena, m 2 .

Koeficijent protoka zemlje α titl je omjer podzemnog oticanja i padavina koje padaju na površinu datog riječnog sliva, a pokazuje dio padavina koji odlazi na napajanje podzemnih zona vrlo intenzivne izmjene vode u slivu:

Gdje x- sloj padavina, mm/god.

Proračuni podzemnih voda se obično sumiraju u obliku mapa prihranjivanja podzemnih voda, koeficijenata i modula protoka podzemnih voda, koji odražavaju prirodne resurse različitih vrsta podzemnih voda razvijenih u malim i srednjim riječnim slivovima i njihovim pojedinačnim regijama i područjima.

Glavni problemi korištenja i zaštite podzemnih voda

Zbog svog položaja, podzemne vode su bolje zaštićene od vanjskih utjecaja od površinskih voda, međutim, postoje ozbiljni simptomi nepovoljne promjene režima podzemnih voda na velike površine i na širokom rasponu dubina. To uključuje: iscrpljivanje i snižavanje nivoa podzemnih voda zbog prekomjerne ekstrakcije; uvođenje morske slane vode na obalu; formiranje lijevka depresije i drugo.

Zagađenje podzemnih voda predstavlja veliku prijetnju. Postoje dvije vrste zagađenja - bakterijski I hemijski. Pod određenim uslovima, vodonosni slojevi mogu prodrijeti kanalizacija I tehnogene industrijske vode, zagađene površinske vode i padavine.

Prilikom stvaranja rezervoara, kao rezultat povratne vode, dolazi do povećanja nivoa podzemnih voda. Pozitivna posljedica takve promjene režima je povećanje njihovih resursa u obalnom pojasu akumulacije; negativan - plavljenje obalnog pojasa, što uzrokuje zamočrenje teritorije, kao i zaslanjivanje tla i podzemnih voda zbog njihovog pojačanog isparavanja pri plitkoj pojavi.

Zbog malih poplavnih događaja (ili njihovog izostanka) na uređenim rijekama značajno je smanjena poplavna opskrba podzemnim vodama. Protoci na takvim rijekama su smanjeni, što doprinosi zamuljavanju kanala; stoga je odnos između riječnih i podzemnih voda težak.

Pod određenim uslovima zahvatanje podzemnih voda može imati značajan uticaj na kvalitet površinskih voda. Prije svega, to se odnosi na industrijski rad i ispuštanje mineralizirane vode, ispuštanje rudnika i pratećih naftne vode. Stoga treba predvidjeti integrirano korištenje i regulaciju resursa površinskih i podzemnih voda. Primjeri takvog pristupa su korištenje podzemnih voda za navodnjavanje u sušnim godinama, kao i vještačko nadopunjavanje rezervi podzemnih voda i izgradnja podzemnih rezervoara.

dr.sc. O.V. Mosin

lista književnost

1. Novikov Yu.V., Sayfutdinov M.M. Voda i život na zemlji. – M.: Nauka, 1981. – 184 str.

2. Kissin I.G. Voda pod zemljom. – M.: Nauka, 1976. – 224 str.

3. Bondarev V.P. Geologija. Kurs predavanja: Tutorial za učenike srednjih ustanova stručno obrazovanje. - M.: Forum: Infra M., 2002. - 224 str.

4. Goroshkov I.F. hidrološki proračuni. - L.: Gidrometeoizdat, 1979. - 432 str.

5. Cherdantsev V.A., Pivon Yu.I. Smjernice disciplina: "Hidrologija". - Novosibirsk: NGAEiU, 2004, 112 str.

6. Referentni priručnik hidrogeologa. U 2 toma. Ed. V.P. Yakutseni. - L.: Nedra, 1967. - T.1. - 592s.

Voda je najčešća tvar na našoj planeti, zahvaljujući kojoj se na njoj održava život. Nalazi se i u litosferi i u hidrosferi. Zemljina biosfera se sastoji od ¾ vode. Važnu ulogu u cirkulaciji ove supstance igraju njene podzemne vrste. Ovdje se može formirati od plaštnih plinova, tokom oticanja itd. U ovom članku ćemo razmotriti vrste podzemnih voda.

koncept

Pod podzemnom vodom se podrazumijevaju potonje koje se nalaze u zemljinoj kori, smještene u stijenama ispod površine zemlje u različitim agregatnim stanjima. Oni čine dio hidrosfere. Prema V. I. Vernadskom, ove vode se mogu nalaziti na dubini do 60 km. Procijenjena zapremina podzemne vode koja se nalazi na dubini do 16 km je 400 miliona kubnih km, odnosno jedna trećina voda okeana. Nalaze se na dvije etaže. U nižim od njih nalaze se metamorfne i magmatske stijene, pa je količina vode ovdje ograničena. Najveći dio vode nalazi se u gornjem katu, u kojem se nalaze sedimentne stijene.

Klasifikacija prema prirodi razmene sa površinskim vodama

U njemu postoje 3 zone: gornja je slobodna; srednji i donji - spora izmjena vode. Vrste sastava podzemnih voda u različitim zonama su različite. Dakle, u gornjem od njih nalaze se slatke vode koje se koriste u tehničke, pijaće i ekonomske svrhe. U srednjem pojasu nalaze se drevne vode različitog mineralnog sastava. U donjem dijelu nalaze se visoko mineralizirane slane vode iz kojih se izdvajaju različiti elementi.

Klasifikacija mineralizacije

Po mineralizaciji se razlikuju sljedeće vrste podzemnih voda: ultrasvježe, s relativno visokom mineralizacijom - samo posljednja grupa može dostići nivo mineralizacije od 1,0 g / cu. dm; bočat, slani, visoki salinitet, salamuri. U potonjem, mineralizacija prelazi 35 mg / cu. dm.

Klasifikacija pojave

Prema uslovima nastanka razlikuju se sljedeće vrste podzemnih voda: kopnene, podzemne, arteške i zemljišne vode.

Verkhovodka se uglavnom formira na sočivima i uklinjenim slojevima slabo propusnih ili vodootpornih stijena u zoni aeracije tokom infiltracije površinskih i atmosferskih voda. Ponekad nastaje zbog iluvijalnog horizonta ispod sloja tla. Formiranje ovih voda povezano je sa procesima kondenzacije vodene pare pored gore navedenih. U nekim klimatskim zonama formiraju dovoljno velike rezerve visokokvalitetne vode, ali uglavnom se formiraju tanki vodonosnici koji nestaju tokom suše i formiraju se u periodima intenzivne vlage. Uglavnom ovu vrstu podzemne vode su tipične za ilovače. Njena debljina dostiže 0,4-5 m. Reljef ima značajan uticaj na formiranje smužnih voda. Na strmim padinama postoji kratko vrijeme ili je potpuno odsutan. Na ravnim stepama sa udubljenjima u obliku tanjira i ravnim slivovima, na površini riječnih puteva, formira se stabilnija voda koja se nalazi. Nema hidrauličku vezu sa riječnim vodama, a lako se zagađuje drugim vodama. Istovremeno, može hraniti podzemne vode, a može se potrošiti na isparavanje. Verkhovodka može biti svježa ili blago mineralizirana.

Podzemne vode su dio podzemnih voda. Nalaze se na prvom vodonosnom sloju sa površine, leže na prvom vodonosnom sloju koji se održava na tom području. U osnovi, to su vode bez pritiska, mogu imati mali pritisak u područjima s lokalnim nepropusnim preklapanjem. Dubina pojave, njihova hemijska i fizička svojstva podložni su periodičnim fluktuacijama. Distribuirano posvuda. Hrane se infiltracijom padavina iz atmosfere, filtracijom iz površinskih izvora, kondenzacijom vodene pare i isparavanjem unutar zemlje, dodatnom ishranom koja dolazi iz nižih vodonosnih slojeva.

Arteška voda je dio podzemne vode pod pritiskom, koja se javlja u vodonosnicima između relativno vodootpornih i vodootpornih slojeva. Leže dublje od zemlje. U većini slučajeva, njihova područja ishrane i pritiska se ne poklapaju. Voda se pojavljuje u bunaru ispod utvrđenog nivoa. Svojstva ovih voda su manje podložna fluktuacijama i zagađenju u odnosu na podzemne vode.

Vode tla su one koje su ograničene na sloj vode tla, učestvuju u opskrbi biljaka ovom supstancom, povezane su s atmosferom, spuštenim vodama i podzemnim vodama. Oni imaju značajan uticaj na hemijski sastav podzemnih voda pri njihovom dubokom prodiranju. Ako se potonji nalaze plitko, tada tlo postaje vlažno i počinje zalijevanje. Gravitacijska voda ne formira poseban horizont, kretanje se odvija od vrha do dna pod djelovanjem kapilarnih sila ili gravitacije u različitim smjerovima.

Klasifikacija formacije

Glavne vrste podzemnih voda su infiltracije, koje nastaju usled infiltracije atmosferskih padavina. Osim toga, mogu nastati kao rezultat kondenzacije vodene pare, koja zajedno sa zrakom ulazi u napuknute i porozne stijene. Osim toga, razlikuju se reliktne (zakopane) vode koje su bile u drevnim bazenima, ali su bile zatrpane debelim slojevima sedimentnih stijena. Također, termalne vode, koje su nastale u posljednjim fazama magmatskih procesa, su posebna vrsta. Ove vode formiraju magmatske ili juvenilne vrste.

Klasifikacija kretanja predmetnih objekata

Razlikuju se sljedeće vrste kretanja podzemnih voda (vidi sliku).

U zoni aeracije dolazi do curenja i padavina iz atmosfere. Gde ovaj proces dijele se na slobodno izvodenu i normalnu infiltraciju. Prvi podrazumeva kretanje odozgo prema dole pod uticajem gravitacije i kapilarnih sila kroz određene tubule i kapilarne pore, dok porozni prostor nije zasićen vodom, što doprinosi očuvanju kretanja vazduha. Prilikom normalne infiltracije, gradijenti hidrostatskog tlaka pridružuju se gore navedenim silama, što dovodi do činjenice da su pore potpuno ispunjene vodom.

U zoni zasićenja djeluju hidrostatički tlak i gravitacija, što doprinosi kretanju slobodne vode duž pukotina i pora na strane, smanjenju tlaka ili nagiba površine horizonta koji nosi vodu. Ovo kretanje se naziva filtracija. Najveća brzina kretanja vode uočena je u podzemnim kraškim špiljama i kanalima. Šljunak je na drugom mjestu. U pijesku se opaža znatno sporije kretanje - brzina je 0,5-5 m / dan.

Vrste podzemnih voda u zoni permafrosta

Ove podzemne vode se dijele na suprapermafrost, interpermafrost i subpermafrost. Prvi se nalaze u debljini permafrosta na akvikludu, uglavnom u podnožju padina ili na dnu riječnih dolina. Oni se, pak, dijele na sezonsko smrznute, smještene, smještene u aktivnom sloju; u sezonski djelimično smrznute, sa gornjim dijelom u aktivnom sloju, u sezonski nezamrznute, čija se pojava bilježi ispod sloja sezonskog smrzavanja. U nekim slučajevima može doći do pucanja aktivnog sloja različitih tla, što dovodi do oslobađanja dijela suprapermafrost vode na površinu, gdje ona poprima oblik leda.

Interpermafrost vode mogu biti prisutne u tečnoj fazi, ali su najčešće u čvrstoj fazi; u pravilu ne podliježu sezonskim procesima odmrzavanja/zamrzavanja. Ove vode u tečnoj fazi obezbjeđuju razmjenu vode sa iznad i subpermafrost vodama. Mogu izaći na površinu kao izvori. Subpermafrost vode su arteške. Mogu biti od svježih do slanih.

Vrste podzemnih voda u Rusiji su iste kao one o kojima smo gore govorili.

Zagađenje razmatranih objekata

Razlikuju se sljedeće vrste zagađenja podzemnih voda: kemijsko, koje se, pak, dijeli na organsko i neorgansko, termičko, radioaktivno i biološko.

Glavni hemijski zagađivači su tečni i čvrsti otpad. industrijska preduzeća, kao i pesticida i đubriva poljoprivrednih proizvođača. Teški metali i drugi toksični elementi najviše utiču na podzemne vode. Šire se preko vodonosnika na značajnim udaljenostima. Kontaminacija radionuklidima se ponaša na sličan način.

Biološku kontaminaciju uzrokuje patogena mikroflora. Izvori zagađenja su obično okućnice, neispravna kanalizacija, septičke jame i dr. Distribucija mikroflore je određena brzinom filtracije i preživljavanjem ovih organizama.

To je povećanje temperature podzemne vode koje nastaje tokom rada vodozahvata. Može nastati na odlagalištima otpadnih voda ili kada se vodozahvat nalazi u blizini rezervoara sa toplijim površinskim vodama.

Korišćenje podzemlja

Ekstrakcija podzemnih voda kao vid korišćenja podzemlja regulisana je Saveznim zakonom "O podzemnim vodama". Za vađenje ovih objekata potrebna je licenca. Izdaje se u odnosu na podzemne vode na period do 25 godina. Period korištenja počinje se računati od trenutka državne registracije licence.

Rudarstvo mora biti registrovano u Rosreestr. Zatim izrađuju nacrt i predaju ga na državno vještačenje. Zatim pripremaju projekat uređenja podzemne vodozahvatne sanitarne zone, procjenjuju rezerve ovih voda i prenose proračune na državnu ekspertizu, geoinformacioni fond i Rosgeolfond. Nadalje, uz primljenu dokumentaciju prilažu se potvrde o vlasništvu nad zemljištem, nakon čega se podnosi zahtjev za izdavanje licence.

Konačno

Koje vrste podzemnih voda postoje u Rusiji? Isto kao u svijetu. Područje naše zemlje je prilično veliko, tako da ima i permafrost, i arteške, i podzemne vode, i vodu u tlu. Klasifikacija objekata koji se razmatraju prilično je komplicirana, au ovom članku je prikazana nepotpuno, ovdje su prikazane njene najosnovnije točke.

Kroz slojeve pijeska, šljunka, šljunka, ispucanog krečnjaka. Slojevi sastavljeni od ovih stena nazivaju se propusna.

Ali kišnica dopire do sloja gline i zaustavlja se: na kraju krajeva, glina gotovo ne propušta vodu. Zovu se slojevi stijena koji ne prolaze ili vrlo slabo propuštaju vodu kroz sebe vodootporan (vodootporan). Granit, pješčenjak, škriljac mogu se pripisati vodootpornim slojevima, ali samo ako nemaju pukotine.

Iznad vodootpornog sloja, podzemne vode se akumuliraju i formiraju vodonosnik (horizont) - sloj propusne stijene koji leži iznad vodootpornog sloja i sadrži podzemne vode.

Vrste podzemnih izvora

opruge (ključevi)

Ako vodootporni sloj ima nagib u jednom ili drugom smjeru, tada voda počinje teći duž ovog sloja u smjeru njegovog nagiba i obično izlazi na površinu negdje u riječnoj dolini ili u klancu. Mjesto prirodnog izlaza podzemnih voda na površinu naziva se izvor, ključ ili proljeće(Sl. 84). Izvorska voda je obično čista i hladna.

Posebno mnogo izvora ima u gudurama, uz obale rijeka, u liticama, jer tu na površinu izbijaju vodootporni slojevi.

Mineralni izvori

U nekim dijelovima svijeta voda dolazi na površinu zemlje, u kojoj su soli i plinovi otopljeni u prilično velikoj količini. Ova voda se zove mineralna voda. Voda mineralnih izvora koristi se za liječenje raznih bolesti. Oko ovih izvora niču bolnice i odmarališta. Odmarališta na Kavkazu (Borjomi, Kislovodsk, itd.) uživaju svjetski poznatu slavu.