Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Всеволжский В.А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 2007.- 448 с.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М.: Недра, 1996. – 423 с.Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.

Происхождение и типы подземных вод

конспект лекций

Теории происхождения подземных вод

инфильтрационная

конденсационная

седиментационная

ювенильная

Инфильтрационная теория

Подземные воды образуются при просачивании атмосферных осадков и поверхностных вод в толщу горных пород до водоупорных пластов

Основоположник теории -

древнеримский архитектор Марк

Витрувий Поллион(I в до н.э.)

Инфильтрационные воды распространены в верхних горизонтах земной коры

Величина инфильтрационного питания зависит от климата, рельефа, проницаемости горных пород

Средняя величина инфильтрационного питания грунтовых вод ЕТР составляет от 3 до 350 мм/год (10-15% годовой суммы осадков)

Поглощение поверхностных вод(по В.А. Всеволжскому, 2007)

Схемы питания грунтовых под за счет поглощения поверхностных вод:а – схема «свободной» фильтрации; б – схема «подпорной» фильтрации; в – периодического питания при подъемах уровня поверхностных вод

1 – проницаемые породы

2 – слабопроницаемые породы

3 – уровень грунтовых вод

4 – положение уровня грунтовых вод при «мгновенном» подъеме уровня поверхностных вод

5 – уровень поверхностных вод

6 – направление движения грунтовых вод

Питание грунтовых вод за счет фильтрации из нижележащего

водоносного горизонта(по В.А. Всеволжскому, 2007)

1 – грунтовые воды2 – межпластовые

воды3 –

пьезометрический уровень

4 – затрудненная рассредоточенная фильтрация (перетекание)

5 – локальное интенсивное перетекание

6 – фильтрация по «гидрогеологическимокнам»

Конденсационная теория

Подземные воды питаются водяными парами воздуха, приникающими по порам и трещинам на некоторую глубину, где из них конденсируется влага

Наиболее интенсивно конденсация происходит при высоких суточных амплитудах температуры воздуха, при нисходящих потоках воздуха

Теория зародилась в трудах древнегреческих философов Фалеса Милетского, Эмпедокла, Аристотеля(VI-IV вв. до н.э.)

Величина конденсационного питания может меняться от 5 до 80 мм/год

Седиментационная теория

Подземные воды образуются в

процессе седиментации (осадконакопления).

Седиментационные воды бывают трех видов:

Погребенные

Элизионные

Возрожденные

Погребенные воды –

свободные воды,

находящиеся в порах

горных пород с

момента формирования

донного осадка и

опустившиеся на

глубину

Элизионные воды – образуются выдавливанием воды из глинистых образований под действием вышележащих пород при их погружении. Физически связанные воды, перешедшие в свободное состояние под действием давления.Возрожденные воды – перенесены на большую глубину в составе кристаллической решетки минералов и перешли в свободное состояние в

результате разрушения кристаллической решетки

Ювенильная теория

Подземные воды образуются из продуктов магмы при ее извержении и застывании.

Среди ювенильных вод различают

магматогенные

интрателлурическиеРоль ювенильных вод была значительна на ранних этапах развития Земли. Ювенильные воды явились основой гидросферы.В дальнейшем они вступили в различные реакции и превращения.

Магматогенные воды

– поступают в земную

кору вместе с магмой

и выделяются при ее

застывании

Интрателлурические воды – образуются в результате дегазации вещества мантии и поступают в земную кору по зонам глубинных разломов

Типы подземных вод по условиям залегания

зона аэрации(неполногонасыщения)

зона полного насыщениягрунтовые воды

межпластовые (артезианские) воды

почвенные водыкапиллярные водыверховодка

Зона аэрации (неполного насыщения)

Распространяется от дневной поверхности до уровня грунтовых вод – первого от поверхности постоянного водоносного горизонта

Мощность – от долей метра до 250 м и более

почвенные воды

капиллярная кайма

Подземные воды зоны аэрации

ПочвенныеКапиллярные (капиллярно-подвешенные, капиллярно-поднятые)Верховодка

Зона аэрации(неполного насыщения)

Почвенные воды формируются в верхней части разреза до глубины 1,5 м

Вода преимущественно находится в связанной и капиллярной форме, в периоды интенсивного увлажнения – в виде свободной гравитационной воды.

Питание почвенных вод происходит как сверху, так и снизу – путем перехода в свободное состояние капиллярно-подвешенной воды, особенно вслучае неглубокого залегания грунтовых вод.

Зона аэрации(неполного насыщения)

Капиллярные воды

занимают углы пор, а при увеличении влажности заполняют

поры целиком.

Капиллярно-подвешенные воды

располагаются ниже почвенных,

их возникновение связано с

процессами инфильтрации атмосферных осадков.

Капиллярно-поднятые воды

располагаются в виде капиллярной каймы над уровнем

первого от поверхности водоносного горизонта в местах

контакта зоны аэрации с уровнем

грунтовых вод.

Мощность капиллярной каймы зависит от гранулометрического и минерального состава горных пород и изменяется от нуля (гравий, галька) до 6–12 м (глинистые породы).

Горные породы Высота капиллярного поднятия. см

Песок крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый

2–3,512–355–120

Супесь 120–350

Суглинок 350–650

Глина 650–1200

Предельная высота капиллярного поднятия,

см(Грунтоведение, 1983)

Зона аэрации(неполного насыщения)

Верховодка образуется в

толще водопроницаемых пород

при наличии в них линз

водоупорных пород (суглинки,

глины, сезонная мерзлота,

погребенные почвы)

Свойства верховодки

- локальное распространение

- сезонное существование

- незначительная мощность (0,1–1,0 м, местами до 5,0 м),

- непостоянство существования

во времени

- зависимость от инфильтрующихся атмосферных осадков и паводковых вод

1 – уровень верховодки2 – грунтовые воды3 – водоупорные породы4 – водопроницаемые

породы

Условия залегания верховодки

Зона полного насыщения

Грунтовые воды - это

первый от поверхности постоянно

действующий водоносный

горизонт со свободным уровнем.

Залегают на первом от

поверхности водоупорном

горизонте.

Сохраняются постоянно, не

перекрываются сверху

водоупорными породами.

Не обладают гидростатическим

напором, имеют свободную

поверхность

Распространены на глубинах:

в гумидной зоне – 10-15 м

в аридной зоне – до 50 м

в горных районах – до 250 м

Порода, насыщенная водой – водоносный горизонт (слой)

Верхняя поверхность водоносного горизонта –уровень/зеркало грунтовых вод

Мощность (h) водоносного горизонта – расстояние от уровня грунтовых вод до водоупорного ложа.

водоупорное ложе

угв (зеркало)водоносный горизонт

h

Межпластовые воды – подземные воды, находящиеся

между двумя водоупорными слоями (2,4)

Наиболее благоприятные условия для формирования напорных вод создаются в пределах тектонических прогибов земной коры.

Безнапорные межпластовые воды (3) не заполняют полость водоносного горизонта и выходят в виде источников в береговых склонах оврагов и рек. Это довольно редкое явление. Чаще всего межпластовые воды обладают напором

Артезианские воды - межпластовые воды, обладающие напором

межпластовые воды

Причины создания напорагидростатическое давлениегеостатическая нагрузкатектонические напряженияизменение пористости пород