Главная · Отделка эконом · Подземные воды образуются в результате. Как происходит образование подземных вод. Состав подземных вод

Подземные воды образуются в результате. Как происходит образование подземных вод. Состав подземных вод

Грунтовые воды образуются фильтрацией в почву атмосферных осадков и воды, проникающей из открытых водоемов. А также конденсата водяного пара, образующегося в почве из атмосферы. При фильтрации происходит медленное разрушение почвы – вымывание мелких ее частиц (суффозия). В гидрогеологии различается 2 ее вида:

Негативное влияние грунтовых вод.

  1. Механическая суффозия – отрыв мелких частиц породы потоком воды и вынос их, во взвешенном состоянии, в поры другого слоя породы.
  2. Химическая суффозия – растворение солей и карбонатов, находящихся в почве. В связи с этим повышается минерализация подземных вод.

В результате длительной фильтрации почва оседает, образуя провалы.

Водоносным считается грунт, который при вскрытии его шахтой способен отдавать воду. Водоупорный – грунт, через который вода не фильтруется.

Водоупорных грунтов практически нет, так как каждый слой содержит пустоты, которые постепенно заполняются фильтрующейся из атмосферных осадков водой.

Так образуются грунтовые воды. Особенно это происходит в период таяния снега и затяжных дождей.

Такие грунты, как гравийные, известняки, галечники, песчаные и выветриваемые скальные породы, имеют высокую водопроницаемость. Пласты глины и не выветриваемые скальные породы считаются водоупорными. К полупроницаемым породам относят суглинки, лесс, глинистые пески, мергели.

Независимо от водопроницаемости каждый верхний пласт породы является кровлей для пласта, расположенного ниже. Снижение запасов грунтовой воды происходит в отсутствие атмосферных осадков в виде дождя или малоснежной зимы и наличия растительного покрова. Если на местности есть уклон, то растительный покров задерживает ее сток и она, фильтруясь в землю, пополняет запасы воды.

Классификация

Классификация ведется:

  • по способу залегания,
  • по минерализации,
  • по химическому составу.

Вернуться к оглавлению

Способ залегания

Схема верховодки.

Верховодка – это почвенная влага. Образуются и пополняются грунтовые воды за счет атмосферных осадков и подпиткой из рядом расположенных водоемов. В засушливые годы, из-за отсутствия осадков, она практически исчезает. Обычно она располагается над первым водоупорным слоем грунта. Использовать ее для водоснабжения населения питьевой водой нельзя, так как она загрязнена органическими взвесями. В местах, где заканчивается первый водоупорный слой, верховодка исчезает, стекая в нижние горизонты. Если водоупорный слой выходит на поверхность, то возникает вероятность образования болот. Необходима мелиорация этого участка.

При полном насыщении водой пустот в грунте создаются слои почвенной воды:

  1. Грунтовые воды – частично загрязнены, занимают 1-ый от поверхности земли водоносный пласт.
  2. Межпластовые воды. Залегают в водоносном грунте, между 2-мя водонепроницаемыми пластами: подстилающим и кровлей.
  3. Артезианские грунтовые воды.
  4. Почвенные воды, полностью заполняют все пустоты в водоносном пласте и при вскрытии его шахтой поднимаются в ней выше отметки вскрытия. Такой уровень, установившийся в скважине, называется пьезометрическим. Если создается высокое давление, то грунтовые воды фонтаном выбрасываются из шахты.

При проведении поисковых работ определяется весной, когда он наиболее высокий и таяние снега происходит интенсивно. В основном он определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах, скважинах.

Вернуться к оглавлению

Определение минерализации

Для определения физико-химических свойств грунтовых вод исследуется цвет, запах, вкус, температура и примеси.

Прежде чем отнести исследуемые грунтовые воды к какому-либо классу, проводится исследование на наличие в ней анионов гидрокарбоната, сульфата, хлорида и катионов кальция, магния, натрия и калия.

Подземными являются воды, располагающиеся под поверхностью земли. Их физическое состояние может быть любым, но для хозяйственных целей интерес представляют именно жидкие водные запасы. Чтобы оптимально использовать данный ресурс, требуется ответ, как образуются подземные воды и каких видов они бывают.

Распределяются подземные воды неравномерно. В самых глубоких слоях, которые состоят из пород высокой плотности, образованных магматическими и метаморфическими процессами, влаги немного. Основная ее часть располагается в поверхностных слоях, состоящих из пород осадочного происхождения.

Водные запасы верхней части разделяются еще на три слоя. Влага верхнего слоя чаще всего является пресной и применяется для разнообразных нужд. В среднем слое встречаются минерализованные воды. Ниже располагаются рассолы с высокой минерализацией и значительным содержанием йода, брома и некоторых других минералов.

Разновидности подземных вод верхнего слоя

Воды поверхностного слоя разделяются на разновидности.

  1. Первый вид – это верховодка. Она расположена наиболее близко к поверхности грунта и привязана к самому верхнему водоупорному слою. Верховодка непостоянна: в сухой период, при недостатке осадков может исчезать. Чаще всего это воды со слабой минерализацией, но нередко имеющие органические загрязнения и растворенные соли. В качестве источника водоснабжения верховодка является не лучшим вариантом.
  2. Грунтовые воды находятся сразу над верхним водоупорным горизонтов. Они обладают относительно стабильным соотношением прихода и расхода. Накапливаются эти воды в рыхлых грунтах и разнообразных трещинах. На изменения уровня влияют осадки, деятельность человека, рельеф, климат и прочие факторы.
  3. Артезианские воды имеют другое название — напорные. Они располагаются между двумя слоями из водоупорных пород. На них действует гидростатическое давление из-за различия уровня питания и выхода на поверхность. У артезианских вод области питания могут быть удалены на весьма значительные расстояния, а их площадь нередко огромна.
Рис. 1 Разновидности подземных вод

Способы формирования подземных вод

Создание запасов подземных вод осуществляется несколькими способами. Одним из главных является просачивание поверхностной влаги и осадков с поверхности в глубину. Этот способ называется инфильтрацией. Помимо осадков в данном процессе участвуют воды всех поверхностных источников. Количество проникающей влаги существенно зависит от характеристик грунта. Если рассматривать осадки, то вглубь уходит около двадцати процентов влаги. Все это входит в глобальный процесс круговорота воды.


Проникающая вода опускается вглубь до слоя из водонепроницаемой породы. Там она задерживается и начинает пропитывать окружающие породы, имеющие поры и трещины. Итогом становится водоносный горизонт.

Процесс просачивания зависит от характеристик поверхностного грунта, который может быть водопроницаемым, полупроницаемым и водоупорным. Проницаемыми для воды являются песчаные, гравийные слои, галечники и крупнообломочные породы. Водонепроницаемыми являются породы созданные магмой или метаморфическими процессами, например, гранитные и глинистые. Относительно проницаемыми являются глинистые пески, песчаники с рыхлой структурой и некоторые другие.

Объемы проникающей влаги зависят не только от характеристик грунта. На этот показатель влияют также рельеф (чем больше наклон, тем больше осадков стекает, не проникая в грунт), количество и особенности растительности и некоторые другие.

На многих территориях именно инфильтрация обеспечивает формирование подземных вод. Однако не стоит забывать и про другие способы, несмотря на их малую долю. Подземная вода образуется путем осаждения водяного пара в пустотах горных пород. Еще один способ – образование ювенильных, т.е. первичных вод. Они возникают при разделении и застывании магмы. Однако чистых ювенильных вод практически не существует, т.к. они сразу же смешиваются с прочими.

Формирование подземных вод происходит постоянно, поэтому их можно считать неисчерпаемым водным ресурсом. Однако при использовании следует соблюдать осторожность. При проникновении в водоупорный горизонт загрязнений исправить ситуацию оказывается очень сложно.

Образование подземных вод

Как известно, вода содержится не только в Мировом океане, реках, озерах, ледниках, болотах. Она может находиться и в толще земной коры. Для накопления в земной коре воды необходимы два главных условия: достаточное количество атмосферных осадков и наличие в земной коре водопроницаенмых и водоупорных слоев горных пород.

Из Библии мы узнаем, как Моисей напоил свой народ. Для этого он ударил посохом о скалу у подножья горы. И из этого места сразу же забил родник. В этом примере отражены знания кочевых народов о подземных водах. Потому что у поднодья горы под хрупким покровом песка и извести обычно собирается дождевая вода. Достаточно разбить эту песчаную "скорлупу", чтобы добыть воду и утолить жажду. Так что же такое подземные воды?

Определение 1

Вода, которая содержащаяся в пустотах, трещинах, порах горных пород в верхних слоях земной коры, называется подземной .

Она образуется естественным путем, в результате проникновения в почву вод атмосферных осадков. Горные породы имеют различные свойства. Главное их свойство – способность пропускать сквозь себя воду. Легко пропускают воду такие породы, как:

  • песок,
  • гравий,
  • галька.

Это– водопроницаемые (водовмещающие ) породы. Задерживают воду такие породы, как:

  • глина,
  • песчаник,
  • глинистый сланец,
  • гранит.

Эти породы – водоупорные .

Вода заполняет промежутки в водопроницаемых породах и образует водоносный слой. Водоносных слоев может быть несколько на разных глубинах. Слои горных пород могут залегать под разными углами или прогибами. Поэтому и может меняться и уровень залегания подземных вод.

Виды подземных вод

По условиям залегания подземные воды разделяют на

  • верховодку,
  • грунтовые воды,
  • межпластовые.

Определение 2

Верховодка – сезонная вода, залегающая отдельными линзами на первом от поверхности слое водоупорных пород.

Она не имеет течения, мутная, в засушливый период – испаряется.

Определение 3

Грунтовые воды – лежат сплошным слоем недалеко от поверхности и могут двигаться по водоупорному слою.

Их уровень колеблется в зависимости от количества осадков. После ливней вода становится мутной.

Определение 4

Межпластовые воды лежат в водоносных горизонтах между двумя водоупорными слоями.

Их уровень постоянный, вода чистая, пребывает в движении по наклону водоупорного слоя.

Определение 5

Межпластовые воды, залегающие в вогнутых слоях пород под постоянным давлением, называются артезианскими .

Замечание 1

Если в таком месте пробурить скважину, то вода будет сама выливаться на поверхность или даже фонтанировать.

Пример 1

Название "артезианский" происходит от названия французской проинции Артуа , где эту воду издревле использовали в хозяйстве. Самый мощный в мире артезианский колодец находится на севере Африки, в одном из оазисов Алжира. Он подает из глубины $63$ м более $4000$ ведер воды в сутки.

В местах выхода подземных вод на поверхность образуются родники .

Состав подземных вод

По составу подземные воды делятся на пресные и минеральные .

Определение 6

На больших глубинах подземные воды часто содержат в себе растворенные соли и газы. Такие воды называются минеральными и используются с лечебными целями.

Пример 2

В Японии очень много целебных минеральных источников. Первыми обратили на них внимание животные. Они находили такие источники для скорейшего заживления ран. Наблюдая за животными, минеральные и горячие источники научились использовать и люди.

Отличаются подземные воды по температуре. Они считаются холодными до температуры$ +20°С$. Теплыми называют воды с температурой $+20°С…+37°С$, а термальными – воды с еще большей температурой.

Теплые и термальные воды находятся на больших глубинах или в районах вулканической деятельности. Они выходят на поверхность в виде горячих источников и гейзеров.

Подземные воды выполняют в природе огромную работу. Они растворяют горные породы, разрушают отдельные участки земной коры, переносят растворенные и вымытые вещества, создают под землей огромные пустоты (пщеры), могут вызывать оползни.

Ледники

Лед - это вода в твердом агегатном состоянии. Причина перехода воды из одного состояния в другое - в "перестройке" строения воды. Если жидкая вода - это просто аморфное скопление молекулводы, то "твердая" вода имеет кристалическое строение, где положение молекул строго упорядоченое.

Образование и виды ледников

Определение 7

Ледник – это скопление пресного льда на суше.

Ныне ледники занимают $11$ % площади суши. Высоко в горах температура воздуха намного ниже, чем у подножья. На определенной высоте она редко поднимается выше $ 0°С$. Там выпадает снег, накапливается и превращается в лед. Поэтому вершины высоких гор покрыты снегом и льдом. Высота, на которой они образуются, на разных широтах неодинаковая.

Определение 8

Линия, выше которой снега выпадает больше, чем может растаять, называется снеговой линией .

Она является нижней границей образования ледников.

В строении ледников выделяют две области: питания и движения .

Область питания находится выше снеговой линии. Здесь происходит накопление снега, его уплотнение и превращения в лед. Область движения расположена ниже снеговой линии. Под воздействием силы тяжести ледник сползает и разрушает поверхность. Различают два вида ледников – горные (покрывающие вершины и склоны гор) и покровные (ледники большой толщины – до $4$ км, покрывающие Антарктиду и Гренландию.

В дание геологические эпохи климат бывал более холодным. Поэтому покровные ледники занимали значительные площади на территории Евразии и Северной Америки. Эпохи оледенения сменялись оттепелями. Ледники уменьшали свои размеры или таяли. Самым мощным оледенением было Днепровское оеденение.

Толща мерзлоты различная – от нескольких метров до километра. Особенно распространена она в Северном полушарии, на территории Евразии и Северной Америки. Лед и смерзшиеся частицы горных пород образуют твердый, прочный конгломерат. Такую землю сложно раскапывать (вскрывать), долбить. Но при повышении температуры воздуха и прогревании почвы, лед тает, вода впитывается горными породами. Их объем увеличивается, происзодит деформация пластов. Это усложняет работы в районах многолетней мерзлоты.

Значение ледников и многолетней мерзлоты

  1. Ледники – это сосредоточение многолетнего пресного льда.
  2. Двигаясь, ледники вызывают разрушения поверхности, перемещение горных пород.
  3. Ледники питают горные реки.
  4. Ледники и мерзлота являются потенциальным запасом пресной воды на планете.

Замечание 3

Но в тоже время они значительно усложняют хозяйственную деятельность человека.

На днях я купил обычную бутылку с минеральной водой. Решив почитать о её происхождении на этикетке, я обнаружил надпись, которая гласила, что эта вода была разлита из подземного источника. Меня весьма заинтересовала тема о подземных водах и их происхождении. Итак.

Начать стоит с того, что такое подземные воды. По своей сути, это те воды, которые находятся в толщах горных пород. При этом они могут пребывать как в жидком, так и твёрдом и газообразном состояниях.

Но говоря о подземных водах, мы подразумеваем их жидкий тип. Распределяются они весьма неравномерно. В наиболее глубоких слоях, которые образуются из особо плотных пород (создающихся благодаря магматическим и метаморфическим процессам), практически нет влаги.

Основная часть воды залегает именно в поверхностных слоях, породы которых отличаются осадочным происхождением.

Но вернусь к теме образования подземных вод. Оно может происходить несколькими путями.

Главным таким способом считается просачивание влаги с поверхности. Такой процесс зовётся «инфильтрацией». Здесь подземные воды обогащаются не только благодаря осадкам, но и всем поверхностным водным резервуарам. При этом количество влаги напрямую зависит от типа грунта.

Вторым способом можно назвать осаждение водяного пара, которое происходит в пустотах горных пород. Это довольно долгий процесс.

Формирование подземных вод можно назвать постоянным и бесконечным процессом. Именно поэтому такие воды принято считать неисчерпаемым ресурсом.

Но отдельного упоминания заслуживают виды подземных вод. Выделяют три основных:

  • верховодка. Она ближе всех лежит к грунтовой поверхности. Этот вид воды непостоянен, при засухе может запросто испариться;
  • грунтовые. Отличаются стабильностью своего пополнения, это «основной тип» подземных вод. На объём которых влияет множество факторов;
  • и артезианские. Они же «напорные». Находятся под давлением и нередко занимают большие площади.

Стоит отметить, что именно артезианские воды причисляют к полезным ископаемым. Все мы должны помнить о важности их сохранения.

У нашей семьи есть традиция: зимний отпуск мы проводим в украинских Карпатах. Помимо лыжных развлечений в самих горах, мы преследуем еще одну цель – оздоровиться. В предгорье Львовской области расположился уютный Трускавец. Западноукраинский лечебный курорт популярен благодаря уникальным минеральным водам, имеющим целебные свойства. Легендарную «Нафтусю», залегающую глубоко под землей, можно выпить в одном из бюветов минеральных вод.

Для того, чтобы понять, как образуются минеральные воды, необходимо знать процессы круговорота воды в природе. Осадки в виде дождей и тающего снега просачиваются через грунт глубоко под покров земли, на глубину нескольких сотен метров. Грунт выступает естественным фильтром, очищая воду. Попутно с просачиванием вода насыщается химическими элементами, которые содержит земля и накапливается в водоносных пластах.

«Нафтуся» (название связано с украинским словом «нефть») залегает недалеко от месторождений нефти. Земля Трускавца отдает воде химические элементы, благотворно влияющие на состояние желудочно-кишечного тракта:

  • битуминозные вещества;
  • медь;
  • никель;
  • гумусовые вещества;
  • молибден.

Честно говоря, вода имеет мерзкий привкус бензина (хотя моей жене он почему-то нравится) и плохо влияет на эмаль зубов (для предотвращения проблем, необходимо пить воду из специальной чашки с узким носиком), но ради здоровья стоит потерпеть.

Всю воду, залегающую под землей, классифицируют в зависимости от условий ее накопления. Помимо минеральных, принято выделять грунтовые, почвенные, артезианские и межпластовые воды.

Особенно популярны артезианские воды. Это ценнейшие полезные ископаемые. На этикетке продающихся в магазине бутылок с «минералкой» любят писать, из скважины какой глубины была добыта их водичка. Особенность этой воды состоит в том, что она накапливается между водоупорными слоями геологических структур. При бурении вода вырывается из скважины под напором, возможно даже фонтанирование.