Походження підземних вод - підземні води

Підземні води формуються в основному з вод атмосферних опадів, що випадають на земну поверхню і просочуються (інфільтруються) в землю на деяку глибину, і з вод з боліт, річок, озер і водосховищ, також просочуються в землю. Кількість вологи, проганяє таким чином в грунт, становить за даними А.Ф.Лебедева, 15-20% загальної кількості атмосферних опадів.

Проникнення вод в грунти (водопроникність), що складають земну кору, залежить від фізичних властивостей цих грунтів. Відносно водопроникності грунти діляться на три основні групи: водопроникні, напівпроникні і водонепроникні або водотривкі.

До водопроникним порід відносяться великоуламкові породи, галечник, гравій, піски, тріщинуваті породи і т.д. До водонепроникним породам - ​​массівно- кристалічні породи (граніт, порфір, мармур), що мають мінімальну вбирати в себе вологу, і глини. Останні, просочившись водою, в подальшому її не пропускають. До порід напівпроникну відносяться глинисті піски, лес, пухкі пісковики, пухкі мергелі і т.п.

Підземні води в земній корі розподілені в двох поверхах. Нижній поверх, складений щільними магматическими і метаморфічними породами, містить обмежену кількість води. Основна маса води знаходиться в верхньому шарі осадових порід. У ньому за характером водообміну з поверхневими водами виділяють три зони: зону вільного водообміну (верхню), зону уповільненої водообміну (середню) та зону вельми уповільненого водообміну (нижню). Води верхньої зони зазвичай прісні і служать для питного, господарського та технічного водопостачання. У середній зоні розташовуються мінеральні води різного складу. Це - стародавні води. У нижній зоні знаходяться високомінералізовані розсоли. З них добувають бром, йод та інші речовини.

Підземні води утворюються різними способами. Як вже зазначалося вище, один з основних способів утворення підземної води - просочування, або інфільтрація, атмосферних опадів і поверхневих вод (озер, річок, морів і т.д.). За цією теорією, що просочується вода доходить до водотривкому шару і накопичується на ньому, насичуючи породи пористого і пористо-трещінноватого характеру. Таким чином виникають водоносні шари, або горизонти підземних вод. Поверхня ґрунтових вод, називається дзеркалом грунтових вод. Відстань h від дзеркала грунтових вод до водоупора називають потужністю водотривкому шару.

Кількість води, що просочився в грунт, залежить не тільки від його фізичних властивостей, але і від кількості атмосферних опадів, нахилу місцевості до горизонту, рослинного покриву. Тривалий дрібний дощ створює кращі умови для просочування, ніж рясний злива, тому що чим інтенсивніше опади, тим з більшою швидкістю випала вода стікає по поверхні грунту.

Круті схили місцевості збільшують поверхневий стік і зменшують просочування атмосферних опадів в грунт; пологі, навпаки, збільшують їх просочування. Рослинний покрив (ліс) збільшує випаровування випала вологи і в той же час посилює випадання опадів. Затримуючи поверхневий стік, він сприяє просочуванню вологи в грунт.

Для багатьох територій земної кулі інфільтрація є основним способом освіти підземних вод. Однак є й інший шлях їх утворення - за рахунок конденсації водяної пари в гірських породах. У теплу пору року пружність водяної пари в повітрі більше, ніж в грунтовому шарі і нижчих гірських породах. Тому водяні пари атмосфери безупинно надходять в грунт і опускаються до шару постійних температур, розташованого на різних глибинах - від одного до декількох десятків метрів від поверхні землі. У цьому шарі рух парів повітря припиняється у зв'язку зі збільшенням пружності водяної пари при підвищенні температури в глибині Землі. Внаслідок цього виникає зустрічний потік водяної пари з глибини Землі вгору - до шару постійних температур. У поясі постійних температур в результаті зіткнення двох потоків водяної пари відбувається їх конденсація з утворенням підземної води. Така конденсаційна вода має велике значення в пустелях, напівпустелях і сухих степах. У спекотні періоди року вона є єдиним джерелом вологи для рослинності. Таким же способом виникли основні запаси підземної води в гірських районах Західного Сибіру.

Обидва способи освіти підземних вод - шляхом інфільтрації і за рахунок конденсації водяної пари атмосфери в породах - головні шляхи накопичення підземних вод. Інфільтраційні і конденсаційні води називаються вандознимі водами (від лат. "Vadare" - йти, рухатися). Ці води утворюються з вологи атмосфери і беруть участь в загальному кругообігу води в природі.

Деякі дослідники відзначають ще один спосіб утворення підземних вод. Багато виходи цих вод в районах сучасної або недавньої вулканічної активності характеризуються підвищеною температурою і значною концентрацією солей і летючих компонентів. Для пояснення генезису таких вод австрійський геолог Е. Зюсс в 1902 році висунув теорію ювенільного (від лат. "Juvenilis" - незайманий). Такі води, як вважав Зюсс, утворилися з газоподібних продуктів, в достатку що виділяються при диференціації магматичного вогнища.

Пізніші дослідження показали, що чистих ювенільних вод, як їх розумів Е. Зюсс, в поверхневих частинах Землі не існує. У природних умовах підземні води, що виникли у різний спосіб, змішуються один з одним, набуваючи ті чи інші риси. Однак визначення генезису підземних вод має велике значення: воно полегшує підрахунок запасів, з'ясування режиму і їх якість.

Під час весняної повені та паводків рівень води в річці, піднімаючись вище рівня річкового потоку, спрямованого до річки, викликає відтік води з неї і підйом рівня грунтових вод. Це знижує висоту рівня весняних повеней. На спаді грунтові води починають живити річку, і рівень грунтових вод знижується.

Грунтові води можуть утворюватися за рахунок штучних гідротехнічних споруд н апример таких, як зрошувальні канали. Так, при будівництві Каракумской зрошувальної системи за рахунок перекидання частини стоку сибірських річок, в пустельній частині значна кількість води витрачалося не стільки на поливні потреби, скільки на випаровування і в грунт. Сталося це внаслідок того, що велика частина зрошувальної системи проходила по піщаних грунтів, де коефіцієнт фільтрації досить високий, і не дивлячись на протифільтраційні заходи, падіння рівнів води за рахунок фільтрації води в грунт були великі. Все це, крім зменшення стоку річок, призводило до того, що містяться в грунті солі розчинялися ґрунтовими водами, і при русі підводних потоків назад в канал відбувалося замулення і засолення останнього.