Підручник гідрологія (в

3.9. режим і баланс підземних вод

3.9.1. Режим підземних вод в природних умовах

Режим підземних вод - це зміна в часі їх рівня, хіміческо-

го складу, температури і витрати.

У природних умовах для підземних вод характерний непорушений (природний) режим, який формується в основному під впливом метео- рологіческіх, гідрологічних і геологічних факторів.

Метеорологічні фактори (опади, випаровування, температура повітря, атмосферний тиск) - основні в формуванні режиму грунтових вод. Вони викликають сезонні і річні (багаторічні) коливання рівня, а також зміни хімізму, температури і витрати грунтових вод.

Сезонні коливання рівня обумовлені нерівномірністю випадання опадів і змінами температури повітря протягом року. найбільш високе

зниження рівня доводиться на періоди весняного сніготанення (весняний максимум) і осінніх дощів (осінній максимум). Найбільш низьке положення рівня в річному циклі відзначається в кінці літа - початку осені і в кінці зими.

Різниця між найвищим і найнижчим горизонтом підземних вод називають

максимальною амплітудою коливання рівня.

Зазвичай амплітуди сезонних коливань ґрунтових вод не перевищують

2,5-3,0 м, а максимальні становить 10-15 м (в долинах гірських річок, сложен-

них галечниками і закарстованими вапняками).

Підйом рівня починається лише через деякий час після випадання опадів. Цей відрізок часу тим більше, чим менше водопроникність

порід і більше глибина залягання грунтових вод

Рівень грунтових вод коливається не тільки по сезонах, а й в багато-

річному циклі. Багаторічні кол е банія рівня пов'язані з ритмічними змінами клімату і приурочені до різних циклів, серед яких най- більш чітко фіксується 11-річний цикл. Амплітуди багаторічних коливань можуть перевищувати амплітуди сезонних коливань і досягати значних розмірів (до 8 м і більше). Вивчення багаторічного режиму підземних вод не- обходимо для визначення розрахункової величини потужності водоносного гори- парасольки, прогнозу положення рівня на весь період тривалої експлуатації з- споруд та інших інженерних розрахунків.

Гідрологічний режим річок впливає на стан рівнів підземних вод та їх хімізм в смузі шириною від 0,2-0,5 км (в піщано-глинистих відкладах)

до 2-6 км в добре проникних породах. Коливання рівня підземних вод у річковій долині з деяким відставанням відображають коливання рівня річки.

У районах морських узбереж рівень грунтових вод змінюється під

дією припливів і відливів.

Геологічні чинники діють на будь-якій ділянці земної кори.

З глибиною їх значення збільшується. Серед геологічних факторів виді-

ляють повільно діючі (коливальні тектонічні рухи, внут- ренняя теплота земної кулі і ін.) і епізодичні (землетрусу, вулка- нізм, зсуви, грязьові вулкани).

У районах тектонічних підняттів рівень підземних вод зазвичай сни

жается, так як породи краще дренуються внаслідок поглиблення ерозійних вріз (ярів, долин). При опусканні місцевості рівень грунтових вод по- підвищується. Змінюється і хімізм води. При землетрусах з'являються нові і зникають старі джерела, істотно змінюється термічний режим, хи- мічеський і газовий склад підземних вод. Вулканічні явища сопровож- даються виділенням величезної кількості тепла, що призводить до різкого вимірюв- рівняно температури, хімізму і рівня підземних вод. Зміни в режимі

підземних вод часто фіксуються ще до початку землетрусу і виверження магми, тому можуть бути одним із критеріїв активізації їх діяльності.

Режим артезіанських, карстових і надмерзлотних вод в природних ус ловиях істотно відрізняється від режиму ґрунтових вод. У порівнянні з грун- товимі водами рівень і хімічний склад артезіанських вод схильні

значно менших змін. Вплив метеорологічних і гідрологі- чеських чинників істотно лише в областях харчування і розвантаження, де арте- зіанскіе води гідравлічно пов'язані з грунтовими і поверхневими водо- ми. В області напору п'єзометричний рівень в свердловинах коливається під

впливом атмосферного тиску, припливів і відливів, землетрусів та інших факторів, що викликають зміну пружного режиму фільтрації.

Різкою мінливістю рівня, хімізму і витрати відрізняються карстові

води, що залягають у верхній частині карстового масиву. Амплітуди коливання їх рівнів змінюються від 0,5 до 30 м і більше, витрати карстових джерел протягом року змінюються від десятків літрів до десятків кубометрів в секунду, змінюється хімізм води.

Режим надмерзлотних вод в районах багаторічної мерзлоти нестійкий і пов'язаний з інтенсивністю промерзання і відтавання мерзлих грунтів. макси-

формальні витрати надмерзлотних вод спостерігаються в період найбільшого від- таіванія діяльного шару, мінімальні - в кінці зими до початку снеготая- ня. Підвищення рівня надмерзлотних вод в зимовий період вказує на

промерзання водоносного горизонту і освіту напору.

3.9.2. Режим підземних вод в умовах впливу техногенних факторів

Інженерно-будівельна діяльність людини та інші техногенні причини змінюють природні режімообразующіе фактори і сприяють виникненню нових, так формується штучний (або нар у шенний) режим підземних вод.

Діяльність людини може проявлятися в підвищенні і в зниженні рівня підземних вод, в зміні їх хімічного складу, витрати і темпе-

ратури. Основна увага при інженерно-геологічних дослідженнях уде-

ляется вивчення рівневого режиму підземних вод.

Підвищенню рівня підземних вод сприяють будівництво водо-

сховищ та інших штучних водойм, зрошення, витік води з підземних мереж водогінних комунікацій, промислових басейнів, водо- сховищ і т. д. Під впливом штучних (антропогенних) факторів рівні підземних вод можуть підніматися на 10-15 м і більше.

Особливо значно обводнять дію великих водосховищ.

Так, вже через рік після будівництва Цимлянського водосховища довжиною

250 км і шириною до 20-30 км вплив підпору поширилося більш ніж на

6 км, а рівні грунтових вод поблизу водосховища піднялися на 5-7 м.

На зрошуваних площах внаслідок просочування зрошувальних вод рівень грунтових вод повсюдно підвищується. Це призводить до збільшення

випаровування ґрунтових вод і підвищення їхньої мінералізації, тому в нашій країні заборонено проектування зрошувальних систем без застосування дренажу.

В областях поширення лесових порід на територіях житлових рай- онов і, особливо на ділянках промислових споруд рівень грунтових вод з плином часу, як правило, підвищується. Так, наприклад, на терито-

рії заводу Ростсільмаш в Ростові-на-Дону грунтові води за останні

45 років піднялися на 18-20 м. Глибина залягання дзеркала від поверхні землі в ряді випадків становить 1-3 м. Це пов'язано з витоком води з водопровідних і каналізаційних систем, зменшенням випаровування води внаслідок забудови

території і т. д. Подібне явище називається підтопленням.

Зниження рівня підземних вод викликається тривалими відкачування води для водопостачання, осушенням заболочених земель, будівельним во-

допоніженіем, дренажем та іншими причинами.

Чим інтенсивніше роботи з відбору води з надр землі, тим на більшу глибину знижуються рівні підземних вод.

В ході режимних спостережень встановлено зниження рівнів в районах великих водозаборів до 100 м і більше.

Техногенні фактори інтенсивно впливають і на якість подзем-

них вод. В силу різних причин мінералізація, хімічний та бактеріоло- гический склади підземних вод з плином часу можуть змінюватися. У пер-шу чергу, це відбивається на оцінці підземних вод для питного водо- постачання.

Вельми специфічне вплив техногенних факторів в районах многолет- ній мерзлоти. Практично будь-яка споруда, що зводиться в цих районах (по-дохраніліща, очисні споруди і т. Д.), Різко змінює температуру і

вологість мерзлих грунтів і має суттєвий вплив на режим верх-

них горизонтів мерзлоти вод.

3.9.3. Баланс підземних вод

Під балансом підземних вод розуміють співвідношення між приходом і витратою підземних вод на даній ділянці за певний час.

Режим і баланс підземних вод взаємопов'язані, і якщо перший відображає зміну кількості і якості підземних вод в часі, то другий - ре-

зультат цього зміни. Баланс може складатися для великих територій або для окремих ділянок (поля зрошення і фільтрації, групові водоза- бори і т. Д.). Ділянки, де проводяться вимірювання надходжень і витрат підземних вод, називають баланс овимі.

За допомогою балансу характеризують водозабезпеченість району і віз можности щорічного поповнення запасів підземних вод, вивчають причини підтоплення територій, прогнозують зміну рівня підземних вод.

Для вирішення цих питань необхідні дані про складові балан-

са: прибуткових і видаткових.

Мал. 37. Схема балансу грунтових вод