Основы гидрологии контр. Контрольная работа по дисциплине Основы гидрологии
 Скачать 139.08 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Геолого-географический факультет Кафедра геологии, геодезии и кадастра КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы гидрологии» на тему: Грунтовые воды Руководитель работы ________А.А.Донецкова «___»_____________2020г. Исполнитель студент группы 3-18 ПГ(с)ГС ___________Е.А. Жукова «___»_____________2020г. Оренбург 2020 Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 Питание и разгрузка грунтовых вод………………………………………4 Формирование химического состава…………………………………….13 Зональность грунтовых вод………………………………………………15 Заключение……………………………………………………………………….20 Список использованных источников…………………………………………..21 Введение Грунтовыми водами, или грунтовым водоносным горизонтом, называется первый от поверхности земли постоянно существующий регионально распространенный водоносный горизонт со свободным уровнем. Понятия " постоянно существующий" и "регионально распростаненный" подчеркивают различия между грунтовыми водами и верховодкой, которая также фиксируется как первый от поверхности водоносный горизонт. В отличие от верховодки существование грунтового водоностного горизонта обычно связано с наличием регионально (в пределах всего рассматриваемого района или значительной его части) распространенного пласта слабопроницаемых пород. Понятия " свободный уровень ", "свободная поверхность " подчеркивают тот факт, что верхней границей грунтового водоносного горизонта является свободный уровень подземных вод. При вскрытии водоносного горизонта в этом случае отсутствует избыточное давление воды на его кровле (Р= Р,1Ш) и уровень воды устанавливается на отметке вскрытия верхней границы горизонта. В связи с этим грунтовые воды не совсем верно называются также безнапорным. На участках, где в верхней части водоносного горизонта распространены линзы слабопроницаемых пород, или покровные слабопроницаемые отложения, водоносный горизонт фиксируется горными выработками ниже их подошвы. На таких участках наблюдается избыточное гидростатическое давление, под действием которого уровень воды устанавливается выше кровли водоносного горизонта. В этом случае подземные воды называются водами с местным напором, или субнапорными. Питание и разгрузка грунтовых вод Питание и разгрузка грунтовых вод, являются основными элементами водного баланса любого водоносного горизонта, определяют поступление воды в горизонт, накопление запасов подземных вод и соответственно отток и расходование (сработку) запасов подземных вод данного водоносного горизонта. Питание грунтовых вод в общем случае осуществляется при инфильтрации атмосферных осадков, конденсации, поверхностных вод, притоке из нижележащих горизонтов и искусственном питании грунтовых вод. В связи с тем, что грунтовый водоносный горизонт не изолирован от поверхности земли, питание грунтовых вод принципиально возможно в пределах всей площади распространения горизонта (область питания совпадает с областью распространения горизонта) Под инфильтрацией понимается процесс просачивания свободной гравитационной воды от поверхности земли до уровня грунтового водоносного горизонта. В соответствии с этим величина инфильтрационного питания обычно выражается в миллиметрах слоя воды, поступившей на уровень грунтовых вод за расчетный период времени (мм/сут, м м / м е с , мм/год). При необходимости эта величина может быть также выражена расходом воды, поступившим за расчетный период времени на единицу поверхности грунтового водоносного горизонта, например модулем инфильтрационного питания (л/с • к м 2 ). Величина инфильтрационного питания грунтовых вод в общем случае определяется интенсивность увлажнения поверхности земли, строением и составом пород зоны аэрации, температурным режимом и влажностью пород зоны аэрации, видом растительности и др. Интенсивность увлажнения поверхности земли определяется количеством воды, поступающим на нее в виде жидких атмосферных осадков, при таянии снега, сельскохозяйственных поливах; рельефом поверхности, определяющим условия склонового стекания и накопления влаги в понижениях рельефа; интенсивностью испарения влаги с поверхности земли, зависящей от температуры воздуха и поверхности почвы, ветрового режима и характера растительности. Как правило, величина инфильтрационного питания не связана прямо с количеством (годовой суммой) атмосферных осадков. В летний период при высоких температурах поверхности почвы и приповерхностного слоя воздуха атмосферные осадки, поступающие на поверхность земли, частично или полностью расходуются на испарение и не формируют инфильтрационного питания. Основные объемы инфильтрационного питания формируются, как правило, при интенсивном увлажнении поверхности земли в холодные периоды года с минимальнымии величинами испарения: летне-осенний период, в южных районах — зимний, а также в период весеннего снеготаяния. В годовом цикле могут быть выделены один или несколько (в зависимости от климатических у словий местности) периодов с формированием питания грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков (табл. 1). Сумма атмосферных осадков за этот период рассматривается в этом случае в качестве " эффективной " суммы осадков. Таблица 1 Годовое распределение атмосферных осадков и величин испарения с поверхности суши (Материалы МГД, 1975)
Строение разреза, состав и влажность почвы и грунтов зоны аэрации распределяют впитывающую способность почвенного слоя, скорость движения просачивающейся воды., возможность достижения инфильтрующимися водами поверхности грунтового горизонта или формирование верховодки н а различных уровнях разреза зоны аэрации и др. Если интенсивность увлажнения поверхности земли больше, чем впитывающая способность верхнего слоя почвы, происходит формирование склонового стока (стекание) и накопление дождевых или снеготалых вод в понижениях рельефа с последующим расходованием их на испарение их на испарение и фильтрацию в породы зоны аэрации. В связи с этим при прочих равных условиях (строение зоны аэрации , глубина залегания уровня грунтовых вод и др.), наиболее благоприятные е условия формирования инфильтрации (и ее максимальные значения) характерны, как правило, для микропонижений рельефа, в которых относительное переувлажнение поверхности определяется поступлением склонового стока. В общем случае объем воды, поступающей через поверхность почвы в почвенный слой и далее в породы зоны аэрации, в той или иной мере превышает объем собственно инфильтрационного питания, достигающего уровня грунтового водоносного горизонта. Часть воды расходуется на внутригрунтовое испарение, поглощение корневой системой растений и транспирацию, а также на формирование капиллярной и рыхлосвязанной воды (при влажности пород зоны аэрации ниже уровня наименьшей влагоемкости). При прочих равных условиях потери просачивающейся воды на испарение, транспирацию, формирование связанной воды зависят от гранулометрического состава и структуры "свободного" пространства пород зоны аэрации, определяющих проницаемость горных пород (скорость просачивания), а также относительные объемы связанной воды. Наибольшие скорости просачивания (и,следовательно, относительно меньшие потери на испарение транспирацию) характерны для условий, когда зона аэрации сложена крупно обломочными отложениями(крупнозернистые пески, галечники и др.) или трещиноватыми закарстованными породами. Наиболее интенсивно процессы поглощения атмосферных осадков протекают на участках распространения непосредственно с поверхности интенсивно трещиноватых и закарстованных горных пород. В этом случае процесс питания грунтовых вод за счет поглощения атмосферных осадков вместо термина инфильтрация" чаще характеризуется понятием «инфлюация» (втекание). Температурный режим зоны аэрации в основном определяет движение парообразной воды и процессы конденсации влаги, испарение и транспирацию, изменение объемов капилярной и рыхлосвязанной воды. Наличие сезонно промерзающего слоя, его мощность и скорость протаивания решающей степени определяют условия формирования инфильтрационного питания в период весеннего снеготаяния. Совместное влияние перечисленных выше факторов определяет резкие (практически от 0 до 1000 мм/год и более) изменения величин инфильтрационного питания грунтовых вод не только в различных широтно-климатических зонах, но лаже в пределах единых морфоструктурных элементов рельефа и смежных участков территории. Средние величины инфильтрационного питания грунтовых вод, рассчитанные для участков площадью до 1000—1500 к м 2 , изменяются, например, для территории европейской части России от 3 до 350 мм/год, коэфициенты инфильтрации (% от годовой суммы атмосферных осадков) — от 1 до 60% и более. Для большей части территории в зонах умеренного и избыточного увлажнения эта величина составляет 60—100 мм/год (10—15% от годовой суммы осадков). Величины инфильтрационного питания до 200—300 мм/год и более ( К ш ф > 50—60%) характерны в основном для участков поверхностного распределения трещиноватых и интенсивно закарстованных пород (Подземный сток, 1964). Формирование конденсационного питания грунтовых вод связано с процессом образования свободной гравитационной (вероятно,капиллярно- и рыхлосвязанной) воды за счет молекул водяного пара,содержащегося в воздухе, заполнящем свободное пространство в минеральном скелете пород зоны аэрации. Основной объем конденсационного питания грунтовых вод формируется в летний (теплый) период года, когда значительные перепады суточных температур воздуха и распределение температур в разрезе зоны аэрации обеспечивают существование нисходящего (от поверхности земли) движения молекул водяного пара под действием градиента температур.Более интенсивно этот процесс протекает в условиях, когда строение и структура скважности обусловливают относительно свободное поступление в породы зоны аэрации влажного воздуха с поверхности земли (поверхностные проявления карста, трещиноватое™ горных пород и др.). Данные экспериментальных оценок величины конденсационного питания грунтовых вод свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях объем этого питания существенно зависит от гранулометрического состава пород зоны аэрации (В.В. Климочкин и др.). Наименьшая интенсивность конденсационного питания 50-80 см3/м3-сут фиксируется в суглинистых породах и супесях (пески, галечники, щебень – до 180-250 см3/м3-сут) , вероятно, также в связи с тем, что в этих породах конденсирующаяся влага частично расходуется на формирование различных видов связанной воды. Результаты экспериментальных оценок, выполненных для районов с различными природными условиями, показывают, что величина конденсационного питания грунтовых вод изменяется от 5,0 до 80 мм/год (0,15-2,5 л/с-км) . По оценкам В.В. Климочкина (1975), конденсационное питание может составлять в среднем до 30% от общего годового питания грунтовых вод. Для гумидных территорий эта величина, вероятно, завышена. С другой стороны, в условиях пустынных районов (данные, полученные по Каракумам) относительно невысокие значения конденсации, оставляющие 10,0—20,0 мм/год, в отдельные годы могут быть практически единственным видом питания грунтовых вод. Поглощение поверхностных вод формируется на участках, где уровень воды в поверхностных водоемах (болота, озера, водохранилища) и водотоках (реки, ручьи, каналы и др.) располагается гипсометрически выше уровня подземных вод первого водоносного горизонта. Такие условия наиболее характерны для центральных частей высоких междуречных пространств, предгорных равнин, возвышенных участков горного рельефа, районов распространения карста и др. Разница уровней воды обусловливает наличие градиента напора, определяющего возможность нисходящей фильтрации через ложе водоема (русло реки и др.) в залегающей ниже грунтовый водоносный горизонт. Скорость фильтрации и расходы потока на единицу поглощающей поверхности (м2, км2) определяются прежде всего фильтрационными свойствами (Аф) донных или русловых отложений и залегающих ниже пород зоны аэрации (грунтового водоносного горизонта). В общем случае в зависимости от строения разреза и условий взаимодействия поверхностных и подземных вод могут быть выделены три различные схемы поглощения: I) с отсутствием гидравлической связи поверхностных и подземных вод, 2) с наличием гидравлической связи при постоянном положении поверхностных вод выше уровня фунтового водоносного горизонта, 3) с наличием гидравлической связи при периодическом положении поверхностных вод выше уровня фунтового водоносного горизонта. Поглощение поверхностных вод в отсутствие гидравлической связи формируется главным образом на участках с глубоким залеганием уровня грунтовых вод при двухслойном строении разреза с относительно меньшей проницаемостью пород верхнего слоя. Подобное строение разреза зоны аэрации встречается достаточно часто при залегании существенно глинистых аллювиальных отложений (пойменная фация аллювия), ледниковых валунных суглинков, пролювиально-аллювиальных, покровных и других отложений на высокопроницаемых крупнообломочных , интенсивно-трещиноватых и закарстованных породах. Во многих случаях при однородном строении разреза, представленного высокопроницаемыми породами , роль слабопроницаемого экрана между поверхностными и грунтовыми водами играет относительно маломощный слой русловых (донных) отложений , высокие фильтрационные сопротивления которого определяются кольматацией фильтрующего пространства (даже высокопроницаемых пород) глинистым материалом, наиболее интенсивно происходящей в условиях поглощения поверхностных вод (заиление русловых отложений). В условиях двухслойного строения разреза зона насыщения под руслом (дном водоема) формируется только в породах слабопроницаемого слоя. Ниже подошвы в породах с относительно большей проницаемостью до уровня грунтовых вод существует зона неполного насыщения со свободным просачиванием воды, фильтрующейся через слабопроницаемый слой. В соответствии с этим подобная схема поглощения поверхностных вод условно называется схемой свободной фильтрации (поглощения). Движение грунтовых вод под зоной поглощения формируется в соответствии с распределением напоров или в одном направлении, или в виде двух смежных потоков грунтовых вод, разделенных водоразделом. При наличии гидравлической связи поверхностных и грунтовых вод и постоянном положении поверхностных вод выше уровня грунтового водоносного горизонта под руслом реки или дном водоема существует зона постоянного насыщения. Формируются потоки грунтовых вод, направленные в обе стороны от русла реки, или радиально расходящийся поток грунтовых вод при фильтрации из водоема. При формировании поглощения непосредственно в прирусловой части потока грунтовых вод всегда фиксируется определенный подъем (подпор) их уровня, в соответствии с чем эта схема не совсем правильно называется схемой подпорной фильтрации. При наличии гидравлической связи и периодическом положении поверхностных вод выше уровня грунтового водоносного горизонта поглощение поверхностных вод происходит только при подъемах уровня поверхностных вод (паводки, половодья, приливы и др.). При спаде уровней поверхностных вод и при его низких положениях осуществляется разгрузка грунтовых вод в русло реки). В период подъема уровня поверхностных вод в прирусловой части потока вод создается "обратная " разность напоров, определяющая фильтрацию (поглощение) поверхностных вод в берега и формирование зоны периодического насыщения и подъема уровня грунтовых вод. Размеры зоны периодического насыщения и положение ее верхней границы (уровня грунтовых вод) существенно изменяются во времени, в связи с чем подобная схема взаимодействия поверхностных и подземных вод называется нестационарным подпором грунтовых вод при фильтрации из русла (водоема). При постоянном подъеме уровня поверхностных вод (создание водохранилища) в предельном случае через определенный длительный интервал времени в результате фильтрации поверхностных вод в берега, притока по пласту и местного инфильтрационного питания формируется новое (стационарное, стационарный подпор) положение уровня грунтовых вод , при котором восстанавливается их разгрузка в реку или водохранилище. При залегании уровня грунтовых вол ниже уровня поверхностных вод формирование той или ной схемы поглощения, определяется прежде всего строением разреза, проницаемостью породы зоны аэрации и глубиной залегания уровня грунтовых вод. Поскольку эти характеристики могут довольно сильно изменяться по длине русла реки и даже во времени (изменение русловых сопротивлений при отложении или переотложении донных осадков, подмыве и обрушении берегов, сезонные подъемы уровня грунтовых вод и т.д.), схема взаимодействия поверхностных и грунтовых вод (от участка к участку или в различные сезоны года и т.д.) может меняться. В соответствии с этим в каждом конкретном случае обоснование схемы поглощения поверхностных вод (на данном участке) может быть основано только на фактических данных о положении уровня грунтовых вод под руслом реки (водоема) или непосредственно в прирусловой части потока грунтовых вод. Питание грунтовых вод за счет восходящей фильтрации из нижележащих горизонтов возможно на участках, где пьезометрическая поверхность напорных вод устанавливается выше уровня грунтового водоносного горизонта. Подобное соотношение уровней характерно главным образом для относительно пониженных участков территории (днища речных долин, глубокие бессточные впадины, озерные котловины, заболоченные низменности и др.). На таких участках низкое положение уровня грунтовых вод определяется наличием близко расположенных зон интенсивной разгрузки. В области сплошного распространения пород слабопроницаемого слоя условия восходящей фильтрации наиболее затрудненные и, следовательно, наименьшие (на единицу площади) величины питания грунтового водоносного горизонта. Подобная затрудненная субвертикальная фильтрация через выдержанные слабопроницаемые слои обычно называется перетеканием (межпластовое перетекание). На участках, где породы слабопроницаемого слоя характеризуются более высокими значениями проницаемости (гранулометрического состава, зоны с интенсивной трещиноватостью и др.) или уменьшением его мощности (древние эрозионные размывы и др.), условия взаимодействия смежных горизонтов более благоприятны и величины питания грунтовых вод относительно больше (локальное интенсивное перетекание). Наиболее благоприятные условия взаимодействия смежных горизонтов и в общем случае наибольшие величины питания характерны для участков с открытой гидравлической связью (отсутствием пород слабопроницаемого слоя). Такие участки, связанные с зонами фационального замещения слабопроницаемых пород, глубокими эррозиционными размывами, зонами тектонических нарушений и др., условно называются гидрогеологическими «окнами», по которым осуществляется открытая гидравлическая связь двух смежных водоносных горизонтов. Искусственное питание грунтовых вод. В связи с интенсивным развитием хозяйственной деятельности происходит постепенное сокращение территорий с сохранением естественных условий (естественного режима) питания грунтовых вод. Распашка целинных земель, вырубка леса, сельскохозяйственная мелиорация, гидротехническое строительство и другие виды хозяйственной деятельности человека приводят к тем или иным изменениям условий естественного питания грунтовых вод на обширных территориях. На изменение условий питания грунтовых вод особенно сильно влияют те виды хозяйственной деятельности, с которыми связаны резкие изменения водного режима и интенсивности увлажнения поверхности земли (орошение, обводнение, создание, прудов и водохранилищ и др.). В целом можно считать, что на земном шаре в развитых в хозяйственном отношении странах в настоящее время практически отсутствуют сколько-нибудь крупные регионы с сохранением абсолютно естественных (ненарушенных) условий формирования питания грунтовых вод. В соответствии с этим существует некоторая неопределенность с понятиями естественное и искусственное питание грунтовых вод. Рассматривая различные виды и степень изменения естественных условий формирование питания грунтовых вод, правильнее определять их как условия естественно-антропогенные (т.е. естественные условия, в той или иной мере измененные антропогенным воздействием). При этом в качестве собственно искусственного питания грунтовых вод следует рассматривать питание, формирующееся в связи с инженерно-хозяйственными мероприятиями, непосредственной целью которых является увеличение запасов грунтовых вод. Основные мероприятия этого типа – создание инфильтрационных бассейнов, поглощающих колодцев, нагнетательных скважин и др. Разгрузка фунтовых вод осуществляется в виде родников, фильтрацией в русла рек или дно водоемов При наличии гидравлической связи грунтовых и поверхностных вод, путем испарения, перетеканием в нижележащие водоносные горизонты, искусственным путем. Родниками (источниками) называются естественные выходы подземных вод (в том числе грунтовых) на поверхность земли. Образование источника как формы разгрузки грунтовых вод определяется главным образом двумя причинами: эрозионной расчлененностью рельефа, обусловливающей вскрытие водоносного горизонта эррозионными врезами,и фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород, обусловливающей неравномерную обводненность разреза, наличие высокопроницаемых участков, зон интенсивной трещиноватости и закарстованности, наличие слабопроницаемых экранов и др. Контактовые выходы фунтовых вод (родники) образуются в том случае, когда эрозионные врезы вскрывают контакт водоносных пород (грунтового горизонта) с подстилающими слабопроницаемыми породами (рис. 2). Разгрузка грунтовых вод контактового типа нередко проявляется в виде рассредоточенного высачивания, пластовых или групповых выходов маркирующих границу распространения водоносных пород (контакт со слабопроницаем ы м и породами) на определенном протяжении. При вскрытии эррозионным врезом переслаивания водоносных и слабопроницаемых горных пород контактовая. Разгрузка может проявляться в виде ярусно расположенных выходов подземных вод, приуроченных к подошве (контактам) нескольких водоносных горизонтов. По характеру выхода контактовые источники всегда нисходящие. Как правило, они дают весьма достоверную информацию о границах распространения водоносного горизонта, его водообильности, минерализации и температуре подземных вод и др Экранированные выходы (источники) грунтовых вод формируются в условиях, когда поток грунтовых вод (по направлению движения ) достигает границы распространения слабопроницаемых пород (экрана). Субфлювиальными А.М. Овчинников назвал выходы грунтовых вод, перекрытые рыхлыми склонными отложениями, которые образуются главным образом при контактовых формах разгрузки. Субаквальными родниками называются сосредоточенные выходы подземных вод (групповые выходы, пластовая разгрузка и др.), формирующиеся в руслах рек или на дне водоемов ниже уровня поверхностных вод.  Рисунок 2. Основные схемы формирования естественных выходов (источников)грунтовых вод: а — контактовый; б — дспрессионные; в — экранированный; г — субфлювиальный. / — проницаемые (водоносные) породы; 2 — слабопроницаемые породы; 3 — рыхлые склоновые образования; 4 – уровень грунтовых вод; 5 — родник; 6 — направление движения грунт. Испарение является одним из основных видов разгрузки на участках с неглубоким залеганием уровня фунтовых вод. Собственно разгрузка грунтовых вод в этом случае может осуществляться тремя путями: испарением с поверхности почвы, когда капиллярная кайма, формирующиеся над уровнем грунтовых вод, достигает почвенного слоя (испарение с капиллярной каймы); испарение в породы зоны аэрации при глубоком залегании уровня грунтовых вод (внутригрунтовое испарение); поглощение воды корневой системой растений в случае, если она достигает уровня грунтовых вод или поверхности капиллярной каймы (транспирация). Разгрузка грунтовых вод за счет перетекания в нижележащие горизонты возможна на участках, где уровень грунтового водоносного горизонта залегает гипсометрически выше пьезометрической поверхности более глубоких подземных вод. Подобное соотношение уровней характерно Главным образом для относительно повышенных участков территории, удаленных от областей интенсивной разгрузки фунтовых вод. Искусственная разгрузка фунтовых вод формируется на участках, где уровень водоносного горизонта вскрывается горными выработками или любыми техногенными понижениями, создаваемыми на поверхности земли. Формирование химического состава Выщелачивание пород зоны аэрации и водовмещающих пород грунтового горизонта в естественных условиях является основным процессом поступления минеральных веществ в грунтовые воды. Состав поступающих веществ и их концентрация определяются минералого-геохимическим комплексом горных пород. В условиях зон умеренного и избыточного увлажнения горные породы верхней части геологического разреза (зона аэрации, грунтовый водоносный горизонт) находятся на так называемой карбонатной стадии выщелачивания , поскольку более растворимые соединения (хлориды и сульфаты) в условиях интенсивного водообмена уже вынесены из верхней зоны. Процесс испарения (разгрузка путем испарения, см. выше) оказывает определяющее влияние на формирование состава грунтовых вод в пределах аридных и семиаридных территорий на участках с неглубоким (до 3—5 м) залеганием уровня. В этих условиях капиллярная кайма достигает поверхности земли, что определяет возможность интенсивного испарения грунтовых вод и накопления солей в почвенном слое и на поверхности земли (формирование солончаков и солонцов). В последующем при выпадении атмосферных осадков или поступлении в такие понижения вод склонового стока происходит растворение более легкорастворимых соединений (хлориды, сульфаты) и "вторичное" поступление их в грунтовый горизонт с инфильтрующимися водами. Процессы смешения с более глубокими минерализованными водами определяют изменение состава грунтовых вод на участках интенсивной глубинной разгрузки (долины крупных рек, приморские низменности внутриконтинентальные впадины). В зависимости от расходов разгружающихся глубоких вод и их состава изменения минерализации и состава грунтовых вод могут быть различными. Наиболее интенсивные проявления этого фактора характерны для участков, где на относительно небольших глубинах залегают соли или засоленные горные породы (Соликамская впадина, Ангаро-Ленский регион и др.). Гидрогеохимический режим грунтовых вод тесно связан с гидродинамическим режимом и определяется главным образом изменением (во времени) соотношения приходных и расходных статей баланса грунтового водоносного горизонта. В периоды формирования интенсивного атмосферного питания и соответственно подъема уровня грунтовых вод за счет поступления менее минерализованных вод (минерализация атмосферных осадков обычно не превышает 20—30 мг/л) происходит относительное уменьшение минерализации фунтовых вод, особенно заметно проявляющиеся в верхней части водоносного горизонта. На участках с приречным видом режима уменьшение минерализации в периоды интенсивного питания связаны с фильтрацией в грунтовый водоносный горизонт менее минерализованных поверхностных вод.В периоды отсутствия питания грунтовых вод и сработки их запасов в результате разгрузки (снижение уровня) происходит относительное увеличение минерализации грунтовых вод. Величина изменения общей минерализации грунтовых вод в годовом периоде (амплитуда) в зависимости от глубины залегания их уровня, климатических условий местности, состава водовмещающих пород и других факторов изменяется от нескольких миллиграмов до 30—40 г/л и более.При значительных глубинах залегания грунтовых вод и отсутствии близко расположенных участков сосредоточенного интенсивного питания изменения общей минерализации и химического состава грунтовых вод во времени могут практически отсутствовать. На участках с прибрежным видом режима фильтрация в берега сильно загрязненных или минерализованных поверхностных вод также приводит к заметному изменени ю состава грунтовых вод. Особенно резко это проявляется в котловинах соленых озер при сезонных подъемах уровня воды и на морских побережьях, где особенности фомирования гидрогеохимического режима связаны с фильтрацией морских вод (морские приливы и отливы). На территориях с неглубоким залеганием уровня грунтовых вод изменение соотношения величин их разгрузки за счет собственно испарения и транспирации растительностью (изменения этих соотношений в плане от участка к участку, по сезонам года или в многолетнем периоде и т.д.) приводит к заметным различиям гидрогеохимического режима грунтовых вод на смежных участках и др. Зональность грунтовых вод Учение о зональности грунтовых вод разработано российскими гидрогеологами И.В. Гармоновым, И.К. Зайцевым, B.C. Ильиным, Г.Н. Каменским, O . K . Ланге и другими. Согласно этому учению, под зональностью понимаются закономерности пространственного (площадного) изменения условий формирования и типа фунтовых вод, определяемые воздействием природных факторов, связанных с проявлением широтной климатической зональности. Впервые представления о такой зональности были высказаны В.В. Докучаевым, который считал, что грунтовые воды, являющиеся элементом ландшафта, неизбежно должны быть определенным образом связаны с широтной климатической зональностью, а также с зональностью рельефа, почвенног покрова, растительности и т.д. В 1922 г. B.C. Ильиным была составлена первая карта-схема зональности грунтовых вод европейской части России, Белоруссии и Украины, на которой в направлении с севера на юг этой территории выделены субширотные зоны: I) фунтовых вод типа тундровых; 2) "высоких" грунтовых вод севера; 3) грунтовых вод неглубоких оврагов; 4) глубоких оврагов; 5) овражно-балочной сети; 6) балок причерноморского типа; 7) балок прикаспийского типа; 8) азональные типы грунтовых вод. (рис. 3) При выделении указанных зон и азональных типов грунтовых вод В.С. Ильиным учитывалась общеприродная широтная зональность климатических условий территории, строение рельефа, геолого-литологические условия верхней части разреза и др. Однако собственно название выделяемых зон и положение их границ определялись на основе учета ландшафтно-геоморфологических условий рассматриваемой территории. Выделенные зоны в целом охватывают обширные территории, в пределах которых возможны различия в грунтовых водах. Однако в каждой зоне могут быть выделены общие (общезональные) закономерности условий залегания и типы грунтовых вод. Тем самым отнесение грунтовых вод к определенной зоне сразу дает представление об основных (наиболее общих) закономерностях их формирования, что определяет безусловное научное и практическое значение учения об их зональности, в частности и карты-схемы B . C . Ильина, со времени составления которой прошло более полувека. В соответствии со схемой B.C. Ильина, в пределах европейской части России с севера на юг (от зоны к зоне) происходит постепенное увеличение глубины залегания грунтовых вод, уменьшение в соответствии с сокращением степени увлажнения (К) средних годовых величин инфильтрационного питания, увеличение минерализации грунтовых вод и соответственное изменение их химического состава.  Рис. 3 Схема зональности грунтовых вод территории европейской части России(по B.C. Ильину). Зоны: / — тундровых вод, 2 — высоких вод Севера, 3 — неглубоких оврагов, 4 — глубоких оврагов, 5 — овражно-балочная, 6 — причерноморских балок, 7 — прикаспийских балок; области распространения азональных вод:8 — конечных морей. 9 — массивных пород, 10 — карста, / / -- болот, 12 — аллювиальных вод, 13 — солончаков Одним из важнейших зональных показателей является глубина залегания грунтовых вод, определяемая интенсивностью увлажнения (величины питания грунтовых вод), степенью и глубиной эрозионной расчлененности рельефа, а также строением верхней части гидрогеологического разреза. Глубина залегания грунтовых вод в центральных частях междуречных пространств определяет, при прочих равных условиях, величины инфильтрационного питания, расстояние до основных дрен (длину путей фильтрации), особенности режима грунтовых вод и др. Зональные изменения минерализации (и химического состава) грунтовых вод также определяются степенью увлажнения территории (величины питания) , глубиной их залегания и литолого-геохимическим комплексом пород зоны аэрации и грунтового горизонта. Как было сказано выше, формирование в пределах " южных " зон сульфатных и сульфатно-хлоридных вод с минерализацией до 3,0—5,0 г/л связано с наличием (сохранением) в породах зоны аэрации относительно более растворимых соединений, что объясняется значительной мощностью зоны аэрации и малыми величинами инфильтрационного питания. В пределах зоны прикаспийских балок (частично в зонах овражно-балочной сети и причерноморских балок) резкое увеличение минерализации и преимущественно хлоридный состав грунтовых вод характерны для пониженных участков рельефа с неглубоким (до 2—3 м) залеганием их уровня, где основным видом разгрузки является испарение. В северных более увлажненных территориях породы зоны аэрации находятся на карбонатной стадии выщелачивания, так как в связи с интенсивным водообменом (большие величины питания) здесь отсутствуют условия для сохранения легкорастворимых соединений в верхней части идрогеологического разреза. В схеме зональности, В.С. Ильиным, одновременно с зональными выделены еще шесть типов (областей) азональных грунтовых вод, условия формирования которых наряду с зональными факторами (климат, рельеф) в решающей степени определяются особенностями геологического строения, гидрографией и др. К азональным типам грунтовых вод В.С. Ильиным отнесены: трещинные воды кристаллических массивов и горноскладчатых областей, трещщино-карстовые воды, воды аллювиальных отложений, конечно-моренных образований, воды болот и солончаков. Для каждого из этих типов в связи с проявлением различных природных факторов (состав пород и строение зоны аэрации, глубина залегания грунтовых вод, связь с поверхностными водами и др.) характерны различные условия залегания, формирования гидродинамического режима, минерализации и химического состава грунтовых вод. Схема зональности B . C . Ильина (1922) на уровне современных требований гидрогеологической науки и состояния изученности грунтовых вод имеет ряд серьезных недостатков. В названии выделенных зон не отражены особенности геолого-гидрогеологических условий территории, хотя они в некоторой мерс учитываются при определении положения зональных границ; на территории ряда зон могут быть выделены значительные по площади участки с особыми условиями формирования и типами грунтовых вод, которые не отражены в принятом масштабе схемы или вообще не учитываются (например, при выделении азональных типов грунтовых вод). Дальнейшее развитие представлений В.С. Ильина о зональности грунтовых вод выполнено О.К. Ланге, составившим первую схему зональности грунтовых вод территории России и сопредельных государств в 1947 году На основании особенностей климатических условий территории O . K .Ланге выделены три провинции зональных грунтовых вод: провинция вечной мерзлотыс отрицательными среднегодовыми температурами; провинция с высокой влажностью воздуха, положительными среднегодовыми температурами и небольшой амплитудой суточных, сезонных и годовых колебаний температуры; провинция с высокой сухостью воздуха и большими амплитудами колебаний температуры. В пределах каждой провинции выделение зон (полос — по O.K. Ланге) осуществляется по различным принципам; типы азональных грунтовых вод в целом соответствуют схеме B.C. Ильина. На основе других принципов разработаны схемы зональности грунтовых вод И.В. Гармонова (1948) и Г.Н. Каменского (1949), которые учитывали главным образом распространение грунтовых вод определенного химического состава и представление о генетических типах грунтовых вод (основных процессах формирования химического состава грунтовых вод). Так, И.В. Гармоновым на территории европейской части России было выделено четыре зоны грунтовых вод с севера на юг: I) гидрокарбонатно-кремнеземистых вод; 2) гидрокарбонатно-кальциевых вод; 3)гидрокарбонатно-калыдиевых, сульфатных и хлоридных вод с подзоной континентального засоления; 4) гидрокарбонатно-кальциевых вод горных областей Крыма и Кавказа. Г.Н. Каменским на территории России выделены также четыре зоны: I) фунтовые воды зоны выщелачивания; 2) зоны выщелачивания с участками вод континентального засоления; 3) грунтовые воды зоны континентального засоления; 4) зона выщелачивания горных районов.На основе определенного сочетания принципов, предложенных O.K. Ланге, И.В. Гармоновым и Г.Н. Каменским, составлена схема зональности грунтовых вод и.К. Зайцева и М.П. Распопова (1958), на которой выделены две провинции грунтовых вод: устойчивой многолетней мерзлоты и отсутствия многолетней мерзлоты. В пределах первой провинции зоны (пояса — по И.К. Зайцеву и М.П. Распопову) выделены на основе типа распространения многолетнемерзлых пород и их мощности, в пределах второй — на основе типа процессов ормирования химического состава (выщелачивание, вынос солей и соленакопление) с дальнейшим подразделением по типу химического состава и величине минерализации и грунтовых вод. На основе использования собственно геолого-гидрогеологических принципов районирования составлена схема зональности грунтовых вод А.Н. Семихатова и В.И. Духаниной (1958), на которой положение границ выделенных зон определяется главным образом распространением основных литогенетических типов четвертичных отложений. Тип, возраст и мощность четвертичных отложений обусловливают строение верхней части гидрогеологического разреза, тип пород, с которыми связаны грунтовые воды, рельеф территории, т.е. факторы, р е ш а ю щ и м образом влияющие на условия залегания и формирования грунтовых вод. На территории европейской части России этими авторами выделено восемь зон грунтовых вод. Каждая зона характеризуется определенными глубинами залегания, минерализацией и химическим составом грунтовых вод. Анализ существующих схем зональности грунтовых вод показывает, что принципы составления этих схем до настоящего времени разработаны ещ е недостаточно, и схемы зональности не дают полного представления об особенностях условий залегания, формирования и типах грунтовых вод. Это определяет необходимость дальнейшей разработки проблемы формирования природной зональности грунтовых вод, обоснования принципов в составления схем зональности, зональных характеристик видов и величин питания и разгрузки грунтовых вод, особенностей их режима и других факторов для более детального изучения условий формирования грунтовых вод и с целью их хозяйственного использования и охраны. Заключение Грунтовые воды — гравитационные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеют свободную водную поверхность и обычно над ней отсутствует сплошная кровля из водонепроницаемых пород. Грунтовые воды заключены в рыхлых и в слабосцементированных породах, заполняют трещины в магматических, метаморфических или осадочных сцементированных породах, залегают в четвертичных отложениях. Грунтовые воды формируются за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания и т.д. Наиболее существенное влияние на режим грунтовых вод оказывают: - метеорологические условия (атмосферные осадки, испарения, температура, атмосферное давление и т.д.), - гидравлические условия (изменение режима поверхностных водоёмов), - хозяйственная деятельность человека (строительство гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, откачка поды и нефти из недр, добыча полезных ископаемых, удобрение сельскохозяйственных земель, и др.). Грунтовые воды оказывают разрушающее влияние на бетон и другие строительные материалы. Грунтовые воды в силу относительно лёгкой доступности имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, городов, посёлков, населенных пунктов в сельской местности и т. д.. Для добычи грунтовых вод делают колодцы, скважины с гравийной отсыпкой в сочетании с фильтрами из сетки галунного плетения. Вблизи свалок, скотомогильников, различного рода химических, радиоактивных захоронений грунтовые воды заражены. Грунтовые воды являются показателем чистоты почв, местности. Список использованных источников 1.Сахненко М. А. Гидрология : учебное пособие [Электронный ресурс] / Сахненко М. А. - Альтаир: МГАВТ, 2010. 2. Шеин, Е. В. Гидрология почв: этапы развития, современные тенденции, ближайшие перспективы / Е. В. Шеин // Почвоведение, 2010. - N 2. - С. 175-185. - Библиогр.: с. 183-185 3. Чеботарев, А. И. Общая гидрология [Текст] : воды суши: учеб. пособие для вузов / А. И. Чеботарев.- 2-е изд., перераб. и доп. - Л. : Гидрометеоиздат, 1975. - 544 с 4. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии: Учебник. — 2-е изд., перераб.и доп. — М.: Изд-во МГУ, 2007. — 448 с. 5. Михайлов, В. Н. Гидрология [Текст] : учеб. для вузов / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов; Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. - М. : Высш. шк., 2005. - 463 с. : ил. - (Классический университетский учебник / ред. совет: В. А. Садовничий [и др.]). - Библиогр.: с. 448-450 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||