Джерела - гідрогеологія

ков може перевищувати мінералізацію водопровідної води в два-три рази. Вода джерел зазвичай легше забруднюється в порівнянні з водою, яка надходить з водозабірних свердловин або комунальної системи водопостачання.

Таблиця 2.2 Класифікація джерел по дебіт, Мейнцер

Дебіт в англійських заходи

Дебіт в метричних мірах

Понад 100 куб. фут / сек

Більш 2,83 м 3 / сек

10-100 куб. фут / сек

0,283-2,83 м 3 / сек

1-10 куб. фут / сек

100 галл / хв - 1 куб. фут / сек

1 пінта / хв - 1 галл / хв

Менше 1 пінта / хв

Джерела класифікують: за величиною дебіту (табл. 2.2), приуроченості до певного типу водоносного горизонту, хімічним складом і температурі води, напрямку руху води, зв'язку з рельєфом і геологічними умовами місцевості і т. Д. Можна нарахувати кілька тисяч типів різних їх характеристик.

Нижче зроблено спробу дати основні принципи класифікації джерел і описати кілька їхніх характерних типів.

Будь природний вихід води на земну поверхню у вигляді невеликого потоку називається джерелом. Розвантаження підземних вод з меншою витратою називається висачіваніе. Джерела розвантажуються безпосередньо в океани, моря, озера і річки нижче урізу води. Підводні джерела зазвичай важко виявити, якщо їх дебіт не перевищує кілька кубічних футів в секунду.

Дебіт джерела залежить від трьох основних змінних: проникності порід водоносного горизонту, площі області його живлення і розміру живлення. Завдяки високій водопроникності порід великі обсяги води концентруються на невеликій площі. Багато водоносні горизонти, розвантажувати через джерела, мають значну сумарну продуктивність, але якщо їх водопровідність низька, виклинцьовування можливо на великій площі. Наприклад, загальний дебіт джерел, розташованих по берегах річок великий річковий системи, може скласти кілька сотень кубічних футів в секунду, при цьому дебіт найбільшого джерела буде не більше 1 галл / хв.

Область харчування джерела може займати площу від менш тисячі квадратних футів у вологих районах до більш п'яти тисяч квадратних миль в аридних. На рис. 2.21 показана залежність між площею водозбору і дебітом джерел.

У деяких районах з великою кількістю опадів і сильно проникною поверхнею величина інфільтрації досягає 10 футів в рік. У аридной зоні і при наявності водонепроникних порід розмір харчування підземних вод може скласти 0,1 дюйма в рік.

На Землі налічується лише кілька сотень джерел з дебітом більш 100 куб. фут / сек. Це пояснюється досить рідкісним поєднанням умов, необхідних для існування великого джерела: велика кількість інфільтруються води опадів, велика площа дренування і сприятливі геологічні умови. Деякі великі джерела харчуються водою річок або озер, яка просочується в водоносний горизонт.

Така вода зазвичай проходить невелику відстань до місця розвантаження. До джерел такого типу відноситься джерело басейну річки Ріо-Мауле в центральній частині Чилі. Це джерело першого класу з дебітом до 1000 куб. фут / сек виходить на поверхню з-під лавового потоку, загати озеро. Нещодавно в результаті спорудження греблі рівень води в озері піднявся і дебіт джерела збільшився.

На рис. 2.21 показано, що досить великі джерела можуть мати невеликі площі водозбору. Джерело при помірному розмірі інфільтрації, що становить лише 2 см / рік, і площі живлення менш 0,01 км 2 задовольняє побутовим потребам у воді цілої родини. Джерела можуть розташовуватися навіть на вершинах гір, зазвичай нижче гребеня хребтів, і мати водозбірну площа в кілька десятків або сотень акрів (рис. 2.21). Коли на вершині гори випадає велика кількість опадів, розташований там джерело може дати дебіт в кілька літрів в хвилину з площі менше десяти акрів.

Мал. 2.21. Залежність між площею водозбору і дебітом джерел при різних річних величинах харчування підземних вод.

Дебіт багатьох джерел сильно залежить від сезонних коливань опадів. Більшість джерел VIII класу діють після випадання опадів нетривалий час.

Дебіт джерел, дренуючих водоносні горизонти великої місткості, змінюється незначно. Мінливість дебіту джерела визначається наступною формулою:

Добові коливання дебіту невеликих джерел зазвичай пояснюються споживанням води рослинністю. Такі джерела рясні між північчю і світанком, вдень же можуть навіть не діяти. Взимку, коли транспірація повністю припиняється, малі джерела мають постійний дебіт (якщо вони повністю не промерзають.).

Майже всі джерела I класу виходять з лав, вапняків, галечників і гравелитов. Більшість з них також пов'язано з великою кавернозностио, але деякі мають незначний початковий дебіт. Водоносні горизонти, складені пісковиками, конгломератами, пісками, зазвичай характеризуються недостатньою водопроникністю, щоб в них могли виникнути джерела I або навіть II класів.

Невеликі джерела можна знайти в породах всіх типів. У настільки різних породах, як лес, доломіт, граувакки, гіпс або серпентиніт, зустрічаються джерела VII і VIII класів. Навіть в твердих кристалічних породах невеликі джерела приурочені до зон розломів і тріщинуватості. Джерела утворюються і в Сланцеватая породах уздовж тріщин і в крейді лінзах алевритів або піску.

Якби гірські породи були абсолютно однорідними, підземні води розвантажувалися б на поверхню землі шляхом розсіяного висачіванія на порівняно великих площах. Джерела зазвичай утворюються в наступних умовах. Там, де є сприятливі умови рельєфу, вільна поверхня підземних вод перетинає поверхню землі і починається поверхневий стік (рис. 2.22, а). Цей тип висачіванія відомий в областях поширення піщаних дюн, лесових відкладень і на площах, складених монолітними пісковиками або однорідними породами і пухкими відкладеннями.

Мінливість водопроникності порід по горизонталі і вертикалі найчастіше служить причиною виникнення джерел. Невеликі діючі посезонно джерела зазвичай пов'язані зі змінами водопроникності кори вивітрювання. Джерела можуть утворюватися в делювіальних відкладах і осипи (рис. 2.22, б). Різна водопроникність порід по вертикалі, пов'язана з горизонтальним нашаруванням осадових порід, служить причиною виникнення великих, більш постійних джерел (рис. 2.22, в).

Структурні особливості гірських порід, обумовлені орогеніче-ськими рухами, значно впливають на проникність порід, а отже, і на освіту джерел. Зони найбільшої водопроникності формуються уздовж розривних зсувів (розломів або скидів), які перетинають тверді і ламкі породи. Якщо розрив січе незцементовані породи, зона розриву зазвичай характеризується меншою водопроникністю, ніж навколишні породи. Освіта джерел в цих умовах показано на рис. 2.22, г і д. Тріщинуватість гірських порід зазвичай служить причиною появи невеликих джерел. Освіта джерела в умовах вторинного розшарування масивних гранітів представлено на рис. 2.22, е.

Орогенічеськие руху викликають нахил шарів і складкоутворення, в результаті яких проникні або непроникні шари виявляються у поверхні. На рис. 2.22, ж і г показано освіту джерел двох типів, пов'язаних зі складками.

Більшість відомих найбільших джерел випливає з вулканічних порід або гравелисті-галечникових відкладень (рис. 2.22, і). Дайки, пластові інтрузії, відкладення туфу і поховані грунту зазвичай визначають розміщення джерел в вулканічних породах.

Джерела особливого типу утворюються в результаті розвантаження талих льодовикових вод через порожнини і канали всередині льодовика. Деякі з найбільших джерел на земній кулі, можливо, належать до цього типу, але даних про дебіту таких джерел майже немає. Зазвичай джерела в льодовиках не відносять до джерел, але якщо лід льодовиків розглядати як гірську породу, то немає підстав виключати їх із загальної геологічної класифікації джерел.

Мал. 2.22. Виходи джерел: а - в зниженнях, при перетині поверхні землі вільною поверхнею підземних вод; б - в результаті інфільтрації атмосферних опадів в грубообломочниє делювіальнівідкладення; в - водопроникні пісковики подстилаются непроникними глинистими сланцями; г - розрив, що призвів водонепроникні шари в контакт з проникними алювіальними відкладеннями; д - відкрита зона тріщинуватості в тендітних породах, викликана розривних зміщенням порід; е - плитчастих структура гранітів; ж - вихід на поверхню артезіанського водоносного горизонту; з - переважна трещиноватость порід в одному напрямку, і - оголення водопроникних гравелитов і базальтів, підстилаються непроникними гранітами.