27 - Режим підземних вод
Режим підземних вод. Загальні відомості про баланс підземних вод.
1. Фактори які обслуговують режим підземних вод.
2. Природні режими підземних вод.
3. Порушені режими підземних вод.
4. Особливості балансу підземних вод.
Ключові слова: Режим, баланс, гідродинамічна зв'язок, природне, штучне зміна, водопостачання, протоки, відливи, п'єзометричний рівень, прогноз зміни режиму, фільтрація, дренажний, лізіметри, дожомери, випарники.
Під режимом підземних вод розуміють що відбуваються під вліяніме природних і господарських факторів зміни: рівня, температури і хімічного складу грунтових вод; п'єзометричного рівня, температури хімічного і газового складу напірних вод; дебіту, температури, хімічного і газового складу джерел і фонтануючих свердловин; витрати, температури і хімічного складу зворотних вод.
Плакат №38. Перший від поверхні Землі водоносний горизонт.
Про загальні тенденції розвитку судять на підставі періодичних спостережень за елементами режиму в постійних точках. Коливання рівня і дебіту підземних вод обумовлені головним чином змінами:
- Кількість води, що надходить в Водопласт витрачається з нього, тобто балансу води. Це основна причина.
-Тиску на водоносний пласт (і на укладену в ньому воду), що залежить від атмосферного тиску, водоносних річок. проток і відливів морів, океанів, наповнення та спорожнення каналів і водосховищ. Дуже часто ці причини виявляються одночасно. Температура підземних вод коливається під впливом температури повітря, інфільтрації і потоку поверхневих або підземних вод з іншої температурою і т.д.
Хімічний склад підземних вод пов'язаний з багатьма процесами: харчуванням і витрачанням їх, вилуговуванням солей в зоні аерації при підйомі рівня грунтових вод, переходом солей в тверду фазу після насичення розчинів, вмивом солей при інфільтрації і т.д.
Зміна рівня, температури і хімічного складу підземних вод тісно пов'язані між собою і в більшості випадків відбуваються одночасно.
Для спостережень за рівнем підземних вод влаштовують спеціальні свердловини. Заміри проводять гідрогеологічними рулетками, до яких прикріплені «хлопавки», що подають звуковий сигнал при зіткненні з поверхнею води, а також електричний рівнемірами і самописами.
Дебіти фонтануючих свердловин і джерел - водомірами, водозливами. Проби води беруть спеціальними пробовідбірниками.
Показниками режиму є: встановлення високого і низького рівня, дебіту свердловин, і джерел, швидкість підйому і спаду рівня і дебіту, амплітуда коливань, характер і межі змін загальної мінералізації і типів хімічного складу, зв'язок режиму з різними факторами.
Результати спостережень представляють у вигляді хронологічних графіків. Коливання рівня і зміни хімічного складу підземних вод дуже впливає на умови водопостачання, тобто зменшується дебіт водозаборів.
Режими підземних вод, які визначаються тільки природними факторами, називають природними або природними, а режими, обумовлені одночасно природними і господарськими факторами, називають порушеними, або штучними.
За часом прояву змін рівня і інших елементів режиму підземних вод розрізняють добовий, сезонний, річний і багаторічний режими.
Добовий режим виражається головним чином в коливаннях поверхні неглибоко залягають грунтових вод, викликаних найчастіше добовими змінами випаровування і транспірації, яка припиняється вночі.
Сезонний режим обумовлений сезонної ритмічністю метеорологічних факторів (температура, опади, випаровування) і зміною водоносности річок. Чи не залишається постійним і хімічний склад грунтових вод. Природний режим напірних вод змінюється менше, ніж грунтових.
Річний режим проявляється в перебігу декількох років. Відомо, що вологі і багатоводні роки, як і посушливі і молоді, часто повторюються 3-3 рази поспіль. Це відбивається на режим ґрунтових вод і неглибоко залягають напірних вод. Амплітуди річних коливань рівня підземних вод і зміни хімічного складу більш значні, ніж сезонні.
Багаторічний режим проявляється в періоди тривалістю понад 10-15 років. Він обумовлений багаторічними ритмічними змінами опадів, випаровування. водоносности річок. а також впливом господарських факторів. Амплітуда численних коливань рівня підземних вод і зміни хімічного складу їх значно перевищує сезонні і річні.
Природний режим підземних вод, в основному ґрунтових вод в залежності від діючих факторів поділяють з деякою умовністю на кліматичні, гідрогеологічні, режими підземного припливу і комплексні.
Кліматичні режими пов'язані з впливом кліматичних факторів, під дією яких змінюється баланс ґрунтових вод, тобто співвідношення харчування і витрачання їх. Ґрунтовим водам характеризується даним типом режиму, властиво харчування за рахунок опадів. У зимовий період у зв'язку з припиненням ніфілотраціі рівень залягає на низьких позначках. Чим менше глибина залягання ґрунтових вод і вище водопроникність зони аерації, ніж велика частина опадів досягає рівня і швидше відбувається підйом його.
Кліматичний режим, за даними вчених залежить від змін сонячної активності.
Гідрогеологічні режими обумовлені впливом поверхневих водотоків і водойм. На відміну від кліматичних гідрогеологічні чинники впливають на режим підземних вод шляхом не тільки зміни їх балансу, а й гидростатической передачі напору.
Форми впливу річок на режим ґрунтових вод різні. При наявності гідравлічного зв'язку між ними, якщо річка дренує тераси, то при підйомі рівнів її створюється підпір грунтових вод і рівень їх підвищується.
Плакат №39. Річка дренирует підземні води.
У разі живлення річкою грунтових вод рівень останніх слід за змінами витрат річки завдяки гідростатичної передачі напору від річки. У тих районах, де річки з грунтовими водами гідравлічно не зв'язані, але живлять їх шляхом вільної фільтрації (наприклад, на верхній частині конусів виносу), коливань рівня грунтових вод з помітним запізненням (на 2-3 місяці, а іноді і більше) слід за зміною витрат річок.
Морські припливи і відливи, що змінюють навантаження на виносні пласти, викликають в приморських районах помітні коливання рівня грунтових вод і напірних вод. Припливи можуть швидко підвищувати п'єзометричний рівень артезіанських вод, що залягають в піщано-глинистих відкладах на глибині до 200-300 м, причому цей вплив простежується в глиб берега на 10-15 м. І більше, під час відпливу відбувається спад рівня.
Режим підземного припливу характерний для районів, в яких режим підземних вод відображає вплив припливу з області харчування. Найбільш типові для периферичних частин конусів виносу і передгірних шлейфів, де грунтові води синхронно повторює із запізненням коливання витрат річок в області харчування.
Геологічні процеси також впливають на режим підземних вод. Наприклад, в результаті землетрусів нерідко змінюються рівень води в колодязях, свердловинах, хімічний склад, дебіт. Зникають діючі і виникають нові джерела. Хімічний склад напірних вод в більшості випадків відрізняється постійністю.
Порушення режиму підземних вод часто спостерігається в районі водосховищ і гребель. Водосховища створюють підпір грунтових вод на ділянку річкових долин, де річка до цього дренувати грунтові води, або підсилюють їх харчування за рахунок річки.
В результаті підвищується рівень ґрунтових вод, а при певних гідрогеологічних умовах - і п'єзометричний рівень напірних вод. Підйом рівня підземних вод досягає максимальних значень поблизу водосховища і зменшується з видаленням від нього. Вплив великих водосховищ може поширюватися іноді на десятки кілометрів. Період встановлення кривої підпору (депрісіонной - кривий поверхні) нерідко триває протягом багатьох років. При проектуванні водосховищ на підставі гідрогеологічних досліджень складають прогноз підпору грунтових вод, щоб своєчасно вжити заходів боротьби з підтопленням забудованих територій, заболочуванням і засоленням земель (м Карші).
Відбір підземних вод для водопостачання або зрошення призводить до зменшення запасів води в пласті. В результаті знижується рівень підземних вод і освітою депресійних видатків, радіус яких при напірних водах може досягають багатьох десятків кілометрів.
Особливо велике зниження рівня спостерігається в районі великих міст. Наприклад, в Москві починаючи з 60-х років для водопостачання пробурено понад 1000 артезіанських свердловин в кам'яновугільних вапняках Pz. Сумарний дебіт їх в даний час перевищує 5000 тис. М 3 / сут. За час експлуатації значно знизився п'єзометричний рівень (на 48-50 м.).
У Паризькому артезіанському басейні з початку експлуатації його (1841 г.) натиск зменшився на 80-100 м.
Балансом підземних вод називають співвідношення надходження (прибуткові статті) і витрачання (витратні статті) підземних вод в кількісному вираженні за певний період (рік, місяць, доходу і т.д.).
Джерелом живлення грунтових вод в зрошуваних районах є втрати води на фільтрацію з земляних каналів, а також з каналів з неякісними Протифільтраційні покриттями, просочування зрошувальних вод на полях при вегетаційних і інших поливах і інфільтрації скидних вод. Природними джерелами живлення є опади, поверхневий і підземний приплив.
Витратні статті балансу грунтових вод в загальному випадку наступні: витрата в зону аерації (випаровування, транспірація і т.д.) підземний відтік, виклинювання на поверхню, відтік по колекторно-дренажної мережі відбір на зрошення і т.д. Баланс грунтових вод знаходиться в тісному взаємозв'язку із загальним водним балансом порід зони аерації. При певних гідрогеологічних умовах ґрунтові води знаходяться в зв'язку з водоносними (нижніми) горизонтами, що залягають нижче відносного водоупора, на якому знаходиться пласт, що містить ґрунтову воду.
Маючи дані про коливання рівня грунтових вод і про вологість грунтів зони аерації, баланс вод зони аерації можна виразити таким рівнянням:
,
де Ук - глибина залягання рівня грунтових вод від поверхні землі в кінці розглянутого відрізка часу;
Ун - теж, на початку розглянутого відрізка часу;
Wк, Wн - кінцева і початкова об'ємні вологості (середні) закони аерації.
Баланс грунтових вод.
- зміна запасів грунтових вод.
П - приплив підземних вод (приплив грунтових вод з боку або підживлення грунтових вод напірними.)
Про - підземний відтік за межі території або в глибокозалягаючі підземні води.
Д - дренажний стік
Фк - фільтрація з каналів всіх порядків.
- частка фільтрації з каналів (Фк) йде на харчування грунтових вод.
- підживлення грунтів з боку грунтових вод (+) або харчування грунтових вод опускається грунтовою вологою (-).
Якщо є дані про коливання рівня грунтових вод і про коефіцієнт водовіддачі грунтів, водний баланс ґрунтових вод може бути представлений виразами:
- коефіцієнт водовіддачі при опусканні рівня ґрунтових вод.
Загальна зміна запасів води на території.
Для експериментального визначення статей водного балансу обладнають спеціальні площі (дощомір, мезіметри, випарники, тензіометри і інші прилади, обладнання).
Вплив зрошення на режим ґрунтових вод проявляється у вигляді посилення харчування грунтових вод, що призводить до підвищення рівня ґрунтових вод, що призводить до підвищення рівня ґрунтових вод. З пуском води в великі зрошувальні канали виникають джерела місцевого напору ґрунтових вод. В результаті підйому грунтових вод, викликаного зрошенням, при низькій природною дренированности посилюється випаровування їх. що призводить, якщо немає штучного дренажу, до підвищення мінералізації ґрунтових вод і до вторинного засолення грунтів.
Таким чином, за характером впливу зрошення на режим ґрунтових вод відокремлюються зони інтенсивної природної дренированности. Коливання рівнів води в каналах під впливом гидростатической передачі напорів швидко відбивається на грунтових водах. Таким чином, рівень і мінералізація ґрунтових вод на поливних землях відчувають безперервно зміни під впливом пуску води в канали, поливів, випадання опадів, випаровування. дренажу та інших факторів.
1. Як визначається гідродинамічна зв'язок водоносних горизонтів?
2. Як визначається напрямок потоку підземних вод?
3. Зміни рівня підземних вод залежить від якихось чинників?
5. В яких випадках порушується природний режим?
6. В умовах повноводдя річки Ахангаран який витрата води?
7. Що розуміємо під терміном гідрогеологічні умови?
8. Прогноз зміни режиму підземних вод?
9. Глибина залягання підземних вод в Хім. Містечку і в старому місті Алмалик?
10. Що таке регіональний водоупорами підземних вод?
1. Якушева А. Ф. «Загальна геологія». М. Недра 1988.
2. Мільнучук В. І. «Загальна геологія». М. Недра 1989.
3. Єршов В. В. «Основи геології». М. Недра 1986.
4. Іванова М. Ф. «Загальна геологія». М. Недра 1974.
5. Панюков П. Н. «Основи геології». М. М. Недра 1978.
Водосховище - це штучна водойма, утворений водонапірним спорудою на водотоке з метою зберігання води та регулювання стоку.
Випаровування - це процес переходу рідини в газоподібний стан.
Площа - це чисельне значення двовимірної геометричної фігури, яка може бути викривленої в просторі або бути плоскою.
Річка - це постійний водний потік порівняно великих розмірів (водотік), поточний по земної поверхні в утвореному їм чітко вираженому руслі.