Transcript
Page 1: 4а. грунтовые воды

Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Всеволжский В.А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 2007.- 448 с.

Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.

Грунтовые водыконспект лекций

Page 2: 4а. грунтовые воды

Типы подземных вод по условиям залегания

зона аэрации(неполногонасыщения)

зона полного насыщениягрунтовые воды

межпластовые (артезианские) воды

почвенные водыкапиллярные водыверховодка

Page 3: 4а. грунтовые воды

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

Page 4: 4а. грунтовые воды

Питание грунтовых вод

Питание грунтовых вод осуществляется на всей площади

Источники питания:- инфильтрация атмосферных осадков и

поверхностных вод- приток из нижележащих горизонтов- конденсация

Page 5: 4а. грунтовые воды

Разгрузка грунтовых водO Родники

O Фильтрация в русла водотоков

O Фильтрация в ложе водоемов

O Испарение

O Перетекание в нижележащие водоносные горизонты

Page 6: 4а. грунтовые воды

Родники – естественные выходы подземных (в том числе грунтовых)

вод на поверхность

Виды родников

контактовые (а)депрессионные(эрозионные) (б)экранированные (в)субфлювиальные (г)

1 – проницаемые породы, 2 – слабопроницаемые породы3 – рыхлые склоновые образования4 – уровень грунтовых вод5 – родник6 – направление движения грунтовых вод7 – разгрузка грунтовых вод испарением

Page 7: 4а. грунтовые воды

Изображение родников на гидрогеологических картах

Дебит – объем воды, выдаваемый родником за единицу времени

по величине дебита родники бывают

O Малодебитые (< 1 л/с)O Среднедебитные (1-10 л/с)O Высокодебитные (> 10 л/с)

Изображение родников на

топографических картах

Page 8: 4а. грунтовые воды

Движение грунтовых

вод

O Гидроизогипсы — линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной отметкой поверхности (уровня) грунтовых вод

Движение грунтовых вод происходит перпендикулярно гидроизогипсам.

Поскольку питание грунтовых вод осуществляется на всей площади их распространения, а разгрузка – в пониженных элементах рельефа, то общее направление движения грунтовых вод происходит от приподнятых к пониженным участкам территории. В этом же направлении постепенно происходит снижения напора.

Page 9: 4а. грунтовые воды

Баланс грунтовых

вод

W – инфильтрационное питаниеK – конденсацияQПОВ – поглощение поверхностных вод

QН – приток из нижележащих водоносных горизонтовWИ – искусственное питание

+QГР – приток грунтовых вод из смежного элемента потокаРП – разгрузка грунтовых вод на поверхностьZ – разгрузка суммарным испарениемQН – перетекание в нижележащий водоносный горизонтРИ – искусственная разгрузка

–QГР – отток грунтовых вод в смежный элемент потокаµ – гравитационная емкость водовмещающих пород∆Н – изменение уровня грунтовых вод в рассматриваемом элементе потока (мм, м)∆t – расчетный период F – площадь участка (м2, км2)

Описывается уравнением

W+K+Qпов+QН+WИ+Qгр

–Рп-Z-Qн–Ри–Qгр=µ·(∆Н/∆t)·F=

Page 10: 4а. грунтовые воды

Баланс грунтовых

вод

Схема формирования водного баланса элемента грунтового

водоносного горизонтаа – в разрезеб – в плане

1 – проницаемые (водоносные) породы2 – слабопроницаемые породы (подошва горизонта)3 – линии токов в плане4 – уровень грунтовых вод на начало периода5 – уровень грунтовых вод на конец периода6 – направление движения грунтовых вод7 – скважина8 – алансовый элемент в плане

Wп – инфильтрационное питаниеРп – разгрузка на поверхностьQис – разгрузка испарениемQгр – отток/приток в смежный элементQн – отток/приток в нижележащий горизонтL – длина элемента∆H – изменение уровня

Page 11: 4а. грунтовые воды

Режим грунтовых вод

В пределах России по режиму грунтовых вод выделяется три крупные провинции (Г.Н. Каменский, А.А. Коноплянцев, В.С. Ковалевский и др.)

O Кратковременного летнего питания грунтовых вод и их промерзания в зимний период (область распространения многолетнемерзлых пород)

O Сезонного весенне-летнего питания на территориях с зимним промерзанием зоны аэрации

O Зимне-весеннего питания (при отсутствии или спорадическом промерзании зоны аэрации)

- периодическое изменение уровней грунтовых вод (глубин залегания), скоростей и расходов грунтовых потоков, дебитов источников

Page 12: 4а. грунтовые воды

Зональность грунтовых

водВпервые зонирование грунтовых вод было проведено В.С. Ильиным в 1922 г. для территории Европейской части России. При выделении зон учитывались климатические условия, строение рельефа, геолого-литологические условия верхней части разреза и др.

- закономерности пространственного изменения

условий формирования и типа

грунтовых вод, определяемые

воздействием природных факторов, связанных с проявлением широтной климатической зональности

Зональность проявляется в

следующих свойствах грунтовых вод

Глубина залегания

Источники питания

Минерализация

Химический состав

Геотермический режим и т.д.

С севера на юг происходит постепенное увеличение глубины залегания грунтовых вод, уменьшение средних годовых величин инфильтрационного питания, увеличение минерализации грунтовых вод и изменение их химического состава.

Page 13: 4а. грунтовые воды

[по В.С. Ильину]

Page 14: 4а. грунтовые воды

Схема зональности грунтовых вод территории Европейской части России(по В.С. Ильину, 1922)

Зоны1 – тундровых вод2 – высоких вод Севера3 – неглубоких оврагов4 – глубоких оврагов5 – овражно-балочная сеть6 – причерноморских балок7 – прикаспийских балок

Азональные воды8 – конечных морен9 – массивных пород10 – карста11 – болот12 – аллювиальных вод13 - солончаков

Page 15: 4а. грунтовые воды

Схема зональности грунтовых вод территории СССР (по О.К. Ланге)

Зоны: 1 – сплошной мерзлоты; 2 – таликовой (IIa), 3- островной (IIб) мерзлоты;3 – тундровых вод (III); высоких вод Севера (IV); 4 – неглубоких оврагов (V); глубоких оврагов (VI) и овражно-балочная (VII); 5 – неглубоких балок Прикаспия (VIII); 6 – равновесия подземного стока и испарения (IX); 7 – полоса подгорных шлейфов и предгорных равнин (X); 8 – области азональных грунтовых вод