Одним из основных водных свойств горных пород является их ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ, т.е. способность фильтровать воду. Условия движения подземных вод в горных породах зависит как от свойств породы (гранулометрического состава, размера пустот, трещин), так и от видов воды в них.
Количественно водопроницаемость характеризуется КОЭФФИЦИЕНТОМ ФИЛЬТРАЦИИ, являющейся одним из основных гидрогеологических параметров, широко используемых в расчетах и прогнозах.
В зависимости от степени насыщения водой пор горных пород верхняя часть толщи пород делится на две зоны:
- верхнюю – ЗОНУ АЭРАЦИИ;
- нижнюю – ЗОНУ НАСЫЩЕНИЯ.
ЗОНА АЭРАЦИИ расположена между дневной поверхностью земли и уровнем подземных вод. Здесь горные породы лишь частично заполнены водой, остальная часть занята воздухом. Мощность зоны аэрации колеблется от НУЛЯ в заболоченных низинах до нескольких сотен метров в горных районах. В зоне аэрации могут находиться все виды воды от ПАРООБРАЗНОЙ до ТВЕРДОЙ, но существенное значение имеют КАПИЛЛЯРНАЯ и ГРАВИТАЦИОННАЯ вода.
Движение КАПИЛЛЯРНОЙ воды вызывается действием капиллярных (МЕНИСКОВЫХ) сил, при этом, чем меньше размер капилляр, тем выше высота капиллярного поднятия.
В ПЕСАНЫХ породах эта величина не превышает нескольких десятков сантиметров. В ГЛИНИСТЫХ – 1.5-3.0 м и более.
Поднимающаяся от уровня подземных вод капиллярная вода образует ЗОНУ ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ, так называемую КАПИЛЛЯРНУЮ КАЙМУ, которая может агрессивно воздействовать на фундаменты здания, бетон и металлические изделия инженерных сооружений.
Движения ГРАВИТАЦИОННОЙ ВОДЫ в зоне аэрации наблюдается при просачивании атмосферных осадок, а также при просачивании оросительных и поверхностных вод через породы. Процесс движения гравитационной воды через зону аэрации называют ИНФИЛЬТРАЦИЕЙ. Проникающая через породы зоны аэрации гравитационная вода расходуется на смачивание и увлажнение пород, а также на пополнение запасов подземных вод.
Полностью насыщенные водой горные породы образуют ЗОНУ НАСЫЩЕНИЯ или ЗОНУ ФИЛЬТРАЦИИ.
ЗОНА НАСЫЩЕНИЯ горных пород расположена ниже уровня подземных вод. Мощность зоны насыщения, так же как и зоны аэрации, изменяется соответственно изменению уровня подземных вод. В зоне насыщения, подчиняясь действию сил тяжести и благодаря разности ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ напоров, происходит движение гравитационной воды.
Движение гравитационной воды в ЗОНЕ НАСЫЩЕНИЯ называют ФИЛЬТРАЦИЕЙ.
Размеры трещин и пор определяют степень ФИЛЬТРАЦИИ или ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ горных пород.
В глинистых породах, размеры пор в которых незначительны, фильтрация подземных вод затруднена, либо даже невозможна.
В зависимости от водопроницаемости различают ВОДОПРОНИЦАЕМЫЕ и ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЕ (ВОДОУПОРНЫЕ) горные породы.
К водопроницаемым породам относят обломочные и зернистые горные породы (гравий, галечник, щебень, песок), а также трещиноватые скальные породы.
Водоупорные – это глины, мергели, монолитные скальные породы.
Наличие в разрезе отложений ВОДОПРОНИЦАЕМЫХ и ВОДОУПОРНЫХ пород создает условия для накопления в отдельных пластах ГРАВИТАЦИОННОЙ воды и образования так называемых, ГОРИЗОНТОВ подземных вод (ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ).
Под водоносным
горизонтом понимают насыщенные гравитационной водой водопроницаемые
отложения, характеризующиеся сходными условиями их залегания и распределения.
Снизу ВОДОНОСНЫЕ ГОРИЗОНТЫ подстилаются водонепроницаемыми или относительно водонепроницаемыми породами – ВОДОУПОРАМИ.
Сверху ВОДОНОСНЫЕ ГОРИЗОНТЫ могут иметь или не иметь перекрывающих водоупорных слоев (ВОДОУПОРНУЮ КРОВЛЮ), что предопределяет условия залегания водоносного горизонта, а также его питание и взаимосвязи с атмосферой.
При наличии ВОДОУПОРНОЙ КРОВЛИ водопроницаемые породы могут оказаться полностью насыщенные водой, которая будет обладать избыточным ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ (ДАВЛЕНИЕ ВНУТРИ ПЛАСТА БОЛЬШЕ АТМОСФЕРНОГО).
При вскрытии такого водоносного горизонта вода под действием избыточного давления (НАПОРА) поднимется выше ВОДОУПОРНОЙ КРОВЛИ.
Уровень, на котором устанавливается вода под действием напора, называют ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИМ. Воды, обладающие избыточным над КРОВЛЕЙ горизонтом напора, называют НАПОРНЫМИ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Термин «ПОДЗЕМНАЯ ВОДА» в ходу очень древних времен. Греческий философ ПЛАТОН (1 век до н.э.) считал, что ЗЕМЛЯ как бы плавает на воде, заполняющей огромную бездну ТАРТАР. Воду туда вгоняют ветры из моря, или же она просачивается через почву.
Много позже ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ высказал мысль. «Что та же самая сила, которая заставляет кровь внутри человека двигаться вопреки естественному закону тяжести, гонит воду по жилам земли, в которые она заключена…. как кровь брызжет через разорванные жилы, так и вода поднимается из глубин, выливается из вскрытых жил и возвращается в море».
Гидрогеологи считают, что подземная гидросфера стала формироваться раньше наземной. Началу МИРОВОГО ОКЕАНА положили те первые порции воды, которые из глубин вышли на поверхность Земли. Считается, что первоисточником воды на планете была МАНТИЯ. В ней содержится, как правило, не вода, а водород, который при соединении с кислородом способен образовывать воду. Эту «созданную» в недрах Земли воду называют ЮВЕНИЛЬНОЙ, в честь ЮВЕНИТЫ – римской Богини юношей (ЮВЕНИЛЬНЫЙ - в переводке с латыни – юный, молодой).
Основная часть воды из МАТИИ, по-видимому, выброшена в течение первого миллиарда лет геологической истории. Наиболее вероятный механизм образования воды – окисление водорода при его взаимодействии с породами, содержащими кислород. Все увеличивающееся количество воды привело к изменению строения ЗЕМНОЙ КОРЫ, становлению МИРОВОГО ОКЕАНА, появлению АТМОСФЕРЫ.
Кроме ЮВЕНИЛЬНЫХ вод постепенно все большее значение стали приобретать так называемые «БЛУЖДАЮЩИЕ» (ВАДОЗНЫЕ) воды, связанные уже с регулярным круговоротом в природе. К ВАДОЗНЫМ водам относят такие воды как: ИНФИЛЬТРАЦИОННЫЕ, КОНДЕНСАЦИОННЫЕ и СЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ.
Инфильтрационные воды – это практически все грунтовые воды и большая часть артезианских вод верхних водоносных горизонтов. Их образование связано с проникновением в землю атмосферных осадков и воды из открытых водоемов – рек, озер, прудов.
Конденсационные воды играют сравнительно небольшую роль в формировании подземных вод. Они образуются вследствие конденсации водяного пара из атмосферы внутри горных пород при понижении температуры. Существенное значение они имеют только в высокогорных районах.
Седиментационные воды в основном залегают в нижних частях литосферы. Образование их связано с формированием пород. В рыхлом водонасыщенном осадке на первой стадии формирования горных пород содержится до 90% воды. При уплотнении осадка под действием тяжести вышележащих слоев происходит отжатие поровых вод. Отжатая таким образом вода частично попадает обратно в водоем (море, озеро и т.п.), а частично – в проницаемые слои пород.
Таким образом, по условиям образования подземные воды подразделяются на: ЮВЕНИЛЬНЫЕ, ИНФИЛЬТРАЦИОННЫЕ, КОНДЕСАЦИОННЫЕ и СЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ.
По условиям залегания подземные воды делят на ВЕРХОВОДКУ (ПОЧВЕННЫЕ), ГРУНТОВЫЕ и МЕЖПЛАСТОВЫЕ.
ВЕРХОВОДКА – это временное скопление подземных вод в зоне АЭРАЦИИ. Залегает она на небольшой глубине от дневной поверхности земли и
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.