ПР15 ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Средства обучения: Карта мира,
ЗАДАНИЯ
Задание 1 Изучите теоретический материал
Подземные воды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.
Возобновляемые ресурсы подземных вод могут быть подразделены на две части:
- формирующиеся естественным путем на водосборной территории,
- формирующиеся под влиянием фильтрации на орошаемых территориях.
Классификация подземных вод
По условиям образования подземные воды подразделяются на различные группы, из которых важнейшее значение имеют воды инфильтрационные и частично конденсационные.
По условиям залегания и характеру вмещающих горных пород подземные воды делятся на следующие типы:
- поровые, залегающие и циркулирующие в порах горных пород, которые слагают самую поверхностную часть земной коры;
- пластовые, залегающие и циркулирующие в порах или трещинах осадочных горных пород, перекрываемых и подстилаемых водоупорными породами; в свою очередь подразделяются на порово-пластовые и трещинно-пластовые;
- трещинные, циркулирующие в скальных (магматических, метаморфических и осадочных породах, пронизанных равномерной трещиноватостью;
- карстовые, циркулирующие в массивах карбонатных, гипсоносных и соленосных раскарстованных пород;
- трещинно-жильные, циркулирующие в отдельных тектонических трещинах и зонах тектонических разломов.
По гидравлическим свойствам подземные воды делятся на без напорные, или воды со свободной поверхностью, и напорные, когда водоносный горизонт перекрыт сверху водоупорной породой и находящаяся в нем подземная вода испытывает гидростатическое давление, обусловливающее напор.
В зависимости от возраста водовмещающих пород подземным водам присваивается соответствующее наименование: воды каменноугольных отложений, юрских, меловых, третичных и т. п.
По степени минерализации, или по содержанию растворенных солей, подземные воды подразделяются на следующие виды:
пресные, содержащие до 1 г/ л растворенных веществ;
солоноватые, содержащие 1-10 г/л солей;
соленые (10-50 г/л);
рассолы (свыше 50 г/л).
По температуре подземные воды подразделяются на четыре типа:
холодные с температурой ниже 20° С;
теплые (20-37° С);
горячие (37-42° С);
очень горячие (термы) с температурой свыше 42° С.
В практике существенное значение при характеристике и оценке подземных вод имеет не только общее содержание растворенных солей, но и состав этих солей. В зависимости от преобладания растворенных в воде солей различают воды гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные, а по катионам — кальциевые, магниевые и натриевые.
Помимо солей в подземных водах всегда содержатся различные газы — углекислота, азот, сероводород и др., часто имеющие большое практическое значение. В зависимости от практической значимости растворенного в воде газа различают углекислые, сероводородные, радоновые и другие виды подземных вод. В большинстве случаев подобные воды имеют лечебное значение. Подземные воды, обладающие теми или иными лечебными свойствами, называются бальнеологическими.
Подземные воды, содержащие в растворенном виде какое-либо вещество в концентрациях, при которых возможно извлечение этого вещества, называются промышленными: йодные, бром-йодные, бромные и т. п
Среди вод суши наибольшие запасы приходятся на подземные воды, общие запасы которых составляют 60 млн км3. Подземные воды могут находиться в жидком, твердом, парообразном состоянии. Они располагаются в почве и в горных породах верхней части земной коры.
Способность горных пород пропускать воду зависит от размеров и количества пор, пустот, трещин.
По отношению к воде все горные породы подразделяют на три группы: водопроницаемые (хорошо пропускают воду), водонепроницаемые (задерживают воду) и растворимые.
Растворимые породы - это калийная и поваренная соли, гипс, известняк. Когда подземные воды растворяют их, на глубине образуются большие пустоты, пещеры, воронки, колодцы (это явление называется карстом).
Водопроницаемые породы можно подразделить на две категории: проницаемые во всей их массе (однородно проницаемые) и относительно проницаемые (полупроницаемые). Примерами хорошо проницаемых горных пород служат галечники, гравий, песок. К полупроницаемым относятся мелкозернистый песок, торф и др.
Кроме этого, водопроницаемые породы могут быть влагоемкими и не влагоемкими.
Невлагоемкие породы - это горные породы, которые свободно пропускают воду, не насыщаясь ею. Это, например, пески, галечник и др.
Влагоемкие - это горные породы, которые удерживают в себе какое-то количество воды (например, один кубический метр торфа удерживает свыше 500 л воды).
К водонепроницаемым горным породам относятся глины, массивные кристаллические и осадочные породы. Однако эти породы могут быть разбиты трещинами и в естественных условиях стать проницаемыми.
Слои водонепроницаемых пород, над которыми залегают водоносные породы, называют водоупорными.
На водоупорных породах просачивающаяся вниз вода задерживается и заполняет промежутки между частицами вышележащей водопроницаемой породы, образуя водоносный горизонт.
Слои водопроницаемых пород, которые содержат воду, называются водоносными.
На равнинах, сложенных осадочными горными породами, обычно чередуются водопроницаемые слои и водоупорные.
Подземные воды залегают слоями (рис. 1). Их можно разделить на три горизонта:
Верхний горизонт — это пресные воды, залегающие на глубине от 25 до 350 м.
Средний горизонт - воды, залегающие на глубине от 50 до 600 м. Они обычно минеральные, или соленые.
Нижний горизонт — вода, нередко погребенная, в высокой степени минерализованная, представлена рассолами. Залегает на глубине от 400 до 3000 м.
Глубокие горизонты вод могут быть ювенильным и (магматического происхождения) или реликтовыми. Вода нижних горизонтов в большинстве случаев образовалась в период формирования заключающих их осадочных пород.
По условиям залегания подземные воды подразделяют на почвенные, верховодку и воды насыщения — грунтовые и межпластовые (рис. 2).
Почвенные воды и верховодка
Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы. Они необходимы для нормальной жизни растений.
Верховодка залегает неглубоко, существует временно, малообильна. В наших климатических условиях она появляется весной после таяния снега, иногда осенью.
Грунтовые воды
Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. Поверхность грунтовых вод называется зеркалом грунтовых вод. Расстояние от зеркала грунтовых вод до водоупорного слоя называют мощностью водоупорного слоя.
Грунтовые воды питаются просочившимися атмосферными осадками, водами рек, озер, водохранилищ.
В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать.
Так как глубина залегания грунтовых вод определяется прежде всего климатическими условиями, в разных природных зонах она различна. Так, в тундре уровень грунтовых вод практически совпадает с поверхностью, а в полупустынях находится на глубине 60-100 м, причем не повсеместно, и эти воды не обладают достаточным напором.
Большое влияние на глубину залегания грунтовых вод оказывает степень расчлененности рельефа территории. Чем она сильнее, тем глубже находятся грунтовые воды.
Грунтовые воды значительно подвержены загрязнению.
Межпластовые воды
Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые.
Особую группу подземных вод составляют напорные межпластовые воды. Они полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.
Вскрытые скважинами и поднимающиеся вверх, они изливаются на поверхность или фонтанируют. Так устроены артезианские колодцы
Задание 2. Начертите схему залегания водоносных и водоупорных пород. Условными знаками покажите области распространения различных типов подземных вод: верховодки, грунтовых, межпластовых безнапорных и межпластовых напорных. Отметьте уровень воды в колодцах.
Задание 3. По данным табл. 1 построить график колебания уровня грунтовых вод в пункте А расположенного в умеренных широтах. Выполните анализ к графику:
А) Какова максимальная глубина залегания грунтовых вод?
Б) В какой месяц наблюдается максимальная глубина залегания грунтовых вод? Объяснить причины.
В) В какое время наблюдается подъем уровня грунтовых вод? Объяснить причины.
Г) Когда грунтовые воды подходят близко к поверхности земли или выходят на поверхность?
Д) Чем обусловлено сезонное колебание уровня грунтовых вод?
Задание 4. Выполните анализ карты грунтовых вод России (ФГАМ, с. 234):
А) Проследить проявление закона зональности в распределении грунтовых вод и объяснить его причины;
Б) Для каждого пояса грунтовых вод указать глубину залегания, степень минерализации и химический состав грунтовых вод, данные занести в таблицу 2.
