
- •Общая гидрология конспект лекций
- •Введение
- •Лекция №1
- •Введение в гидрологию.
- •2. Распространение воды в природе и её значение для живых организмов.
- •3. Классификация водных объектов.
- •4. Круговорот воды в природе.
- •5. Водообмен.
- •6.Свойства воды и их значение для биосферы.
- •Лекция №2.
- •1. Характеристика источников водоснабжения и показатели качества вод.
- •2. Органолептические показатели.
- •3. Химические показатели качества воды.
- •Биологические показатели.
- •Бактериологические показатели.
- •Виды и свойства воды в грунтах.
- •Химически связанная вода.
- •Физически связанная вода.
- •Твердая вода.
- •Капиллярная вода.
- •Свободная вода.
- •Лекция № 4. Свойства горных пород по отношению к воде. Классификация подземных вод по условиям залегания.
- •Теории происхождения подземных вод:
- •Факторы, влияющие на химический состав подземных вод:
- •Лекция № 5. Верховодка. Грунтовые воды.
- •Движение подземных вод. Закон Дарси.
- •Сооружения для забора подземной воды.
- •Реки. Речные системы.
- •Виды питания рек.
- •Разрушительная деятельность рек. Виды эрозии.
- •Река Днепр.
- •Озера. Формирование и классификация.
- •Моря и океаны.
Химически связанная вода.
Химическая связанная вода входит в состав минералов, например, гипс – CaSO4·2H2O или каолинит Al4(Si4O10)(OH)8. Удалить эту воду можно только нагреванием до высокой температуры под давлением.
Физически связанная вода.
Физически связанная вода – располагается на поверхности зёрен минералов.
К ней относятся:
гигроскопическая (прочносвязанная)
плёночная (рыхлосвязанная) вода.
Гигроскопическая — в виде обособленных капелек располагается на частицах породы, минералов. Капельки плотно адсорбированы частицами породы и под влиянием молекулярных сил притяжения не в состоянии передвигаться в жидкой фазе. Отделиться от частиц по роды гигроскопическая вода может, только перейдя в газообразную форму. Ее можно удалить из породы путем нагрева последней до 105.. 110° С. Она по своим свойствам резко отличается от свободной воды. Плотность её 1,2 – 2,4 г/см³, понижена растворяющая способность, замерзает при температуре от 0 до 78 ОС.
Пленочная вода — в виде воды, образующей вокруг частицы породы сплошную пленку. Минимальная толщина пленки может быть равна сечению молекулы воды. Пленочная вода передвигается от частицы с толстой пленкой к частице с более тонкой пленкой в любом направлении, преодолевая гравитационные силы. Плёночная вода тоже удерживается молекулярными силами и обволакивает минеральные частицы тонкой плёнкой (не более 0,005 – 0,01 мкм).
Плёночная вода в отличие от свободной перемещается под действием сил молекулярного притяжения от частиц с толстой плёнкой к частицам с тонкой плёнкой независимо от влияния силы тяжести, может передвигаться под влиянием напора, осмотических сил от мест с малой концентрацией ионов к местам с повышенной концентрацией их в растворе. Плотность выше 1, температура замерзания ниже 0 ОС.
Именно с плёночной водой связаны такие свойства глинистых пород как набухание, усадка, пластичность и т. д.
Твердая вода.
Твёрдая вода (лед) в грунтах при температуре ниже 0 ОС присутствует в виде прослоек, линз, кристаллов и располагается между минеральными частицами.
Лёд цементирует грунт и повышает его прочность. При оттаивании грунты снижают свою прочность.
Капиллярная вода.
Капиллярная вода – поры грунтов, соединённые друг с другом подобны капиллярным трубкам. Эта вода находится под влиянием молекулярных сил и сил поверхностного натяжения. Вода в них двигается под действием силы, определяемой поверхностным натяжением.
Капиллярная вода не подчиняется силе тяжести и может подниматься снизу вверх. Передвижение капиллярной воды происходит только в капиллярах диаметром 0,1 мкм - 1 мм. В грунтах с размерами зёрен более 2 мм капиллярной воды не бывает.
Поднимается она снизу вверх, т. е. в направлении, противоположном действию гравитационных сил. Высота капиллярного поднятия воды зависит от диаметра пор грунта.
В песчаных грунтах – большие размеры пор и высота подъёма воды незначительна(0,3 – 0,6 м), в суглинках – 1,2 – 1,6 м, в глинах – 3 – 4 м.
Верхняя часть земной коры делится в зависимости от степени насыщения водой пор горных пород на: верхнюю - зону аэрации; нижнюю - зону насыщения.
Зона аэрации – между поверхностью Земли и уровнем грунтовых вод. В этой зоне наблюдается просачивание атмосферных осадков и поверхностных вод вглубь в сторону зоны насыщения.
Поры горных пород в зоне аэрации лишь частично заполнены водой, а остальная часть их занята воздухом.
Толщина зоны аэрации колеблется от нуля в заболоченных низинах до нескольких сотен метров в горных районах с сильно расчленённым рельефом.
Над поверхностью подземных вод – зона повышенной вдажности – капиллярная кайма.
Зона насыщения расположена ниже УГВ. В этой зоне все поры, трещены, пустоты заполнены водой.
Мощность зоны насыщения изменяется соответственно изменению УГВ.
Есть два вида капиллярной воды:
капиллярно-поднятая
капиллярно-подвешанная
Капилярно-поднятая вода располагается выше УГВ и образует зону капиллярного водонасыщения.
При снижении УГВ – снижается граница капиллярной воды и наоборот. При испарении её уровень не изменяется, т.к. вода поступает снизу.
Капиллярно-подвешанная вода не имеет непосредственной связи с грунтовой водой и образуется при просачивании атмосферных осадков с поверхности земли.
При испарении верхний уровень её снижается вплоть до полного исчезновения этой воды.
Капиллярная вода передвигается под действием разности температур, растворяет и переносит соли, замерзает при температуре ниже 0ОС.
С этой водой связано снижение прочности глинистых грунтов, сырость в подвалах из-за плохой гидроизоляции и т. д.