10.2.2. Режим температуры грунтовых вод

Геотемпературный режим грунтовых вод формируется под воздействием суточных, сезонных и многолетних колебаний температур воздуха у поверхности земли, накладывающихся на постоянный тепловой поток, поступающий из недр Земли.

В соответствии с этим в вертикальном разрезе литосферы ниже поверхности земли могут быть выделены последовательно: зона суточных колебаний температуры, годовых, многолетних колебаний и зона относительно постоянных температур (нейтральный слой), температура которого примерно соответствует среднегодовой температуре воздуха данного района.

Распространение атмосферных колебаний температуры в верхнюю часть литосферы осуществляется путем молекулярно-диффузионного переноса тепла через породы зоны аэрации и в виде конвективного переноса тепла с нисходящими потоками подземных вод. По данным B.C. Ковалевского, распространение колебаний температур на глубину происходит практически без изменения периода колебаний (суточный, годовой, многолетний). Период времени между минимумами и максимумами температуры на различных глубинах остается примерно одинаковым при определенном сдвиге времени наступления минимумов и максимумов по сравнению с температурой воздуха у поверхности земли. В то же время с увеличением глубины залегания происходит постепенное уменьшение абсолютных значений максимальных годовых температур и увеличение минимальных температур, а, следовательно, постепенное уменьшение амплитуды изменения температур. В пределах «нейтрального» слоя амплитуды колебания температур практически равны нулю.

Наиболее существенные изменения температуры грунтовых вод (геотермический режим грунтового водоносного горизонта) определяются, как правило, характером годовых (сезонных) колебаний температур. В зависимости от глубины залегания и климатических условий местности температура грунтовых вод в течение года может изменяться от отрицательных температур в северных районах с промерзанием грунтовых вод до 30–35°С и более в аридных зонах. Амплитуда изменения температуры грунтовых вод в годовом периоде (значения максимальной и минимальной температур) также определяется глубиной залегания грунтовых вод и климатическими условиями местности и может достигать 15–20°С и более (B.C. Ковалевский). Глубины проявления годовых колебаний температуры грунтовых вод в зависимости от строения разреза и климатических условий местности достигают 20–40 м. Положение зоны с постоянной температурой грунтовых вод наиболее высоко у экватора (всего несколько метров), что объясняется небольшой величиной сезонных колебаний температуры воздуха на поверхности земли (до 10 – 15⁰С), наиболее глубоко (до 41 м) зона постоянной температуры расположена в условиях резко континентального климата.

Суточные колебания температуры грунтовых вод относительно резко проявляются только в районах с континентальным климатом в летний период при глубинах залегания уровня грунтовых вод менее 1 м. При глубинах залегания уровня более 2,0–2,5 м суточные колебания температуры грунтовых вод, как правило, не фиксируются.

Нисходящая фильтрация подземных вод на участках интенсивного питания, как правило, при относительно высокой проницаемости водовмещающих пород может определять резкие увеличения глубин проявления суточных и годовых колебаний температуры грунтовых вод. Так, по данным Н.М. Фролова, заметные (около 0,2°С) суточные колебания температуры грунтовых вод в районе Алма-Аты отмечались на глубине 37,5 м; менее выраженные (0,1 – 0,07°С) годовые колебания температуры подземных вод – на глубинах до 1200 м (Крым).

Таким образом, гидродинамический режим грунтовых вод (виды и величины питания, их распределение во времени и т.д.) определяют особенности формирования геотермического режима и в значительной мере формирование химического состава грунтовых вод и их гидрогеохимический режим.