
- •Методические указания разработаны кандидатом геолого-минералогических наук, доцентом кафедры гидрогеологии и инженерной геологии в. Н. Волковым
- •Содержание
- •Введение
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Тема 1. Гидрогеология как научная дисциплина
- •Тема 2. Гидросфера Земли
- •Тема 3. Вода в литосфере
- •Тема 4. Строение гидрогеосферы
- •Тема 1. Физические свойства и структура воды
- •Тема 2. Химический состав природных вод и его формирование
- •Тема 1. Причины и виды движения вод в литосфере
- •Тема 2. Теория массопереноса
- •Тема 1. (2 часа). Тепловое поле Земли
- •Тема 1. Характеристика основных типов подземных вод
- •Тема 2. Режим и баланс подземных вод
- •Тема 3. Зональность подземных вод
- •Тема 1. Подземные воды как полезное ископаемое
- •Тема 1. Охрана подземных вод от загрязнения и истощения
- •Тема 1. Основные виды гидрогеологических исследований и методы их выполнения
- •Литература
- •Аттестация и контроль знаний
- •Глоссарий Основные понятия и термины
Глоссарий Основные понятия и термины
Агрессивность – способность природной воды разрушать различные материалы (бетоны, металлы и др.) вследствие химических взаимодействий.
Активность – термодинамическая концентрация (моль/л, моль/кг, моль/1000г Н2О) вещества в реальном растворе, определяющая способность вступать в химические реакции.
Аномально высокое пластовое давление – давление в водоносном объекте, превышающее условное гидростатическое более чем в 1,3 раза.
Артезианские воды – межпластовые напорные воды или напорные воды пластовых форм залегания.
Артезианский бассейн – бассейн, напорных вод пластовых форм залегания с общими условиями питания и разгрузки в пределах осадочного чехла крупных геологических структур (платформ и их частей).
Баланс подземных вод – количественное соотношение между приходной и расходной (питанием и разгрузкой) частями гидрогеологического объекта (или его части) за определенный период времени.
Безнапорные подземные воды – воды, не имеющие избыточного напора и характеризующиеся свободной уровневой поверхностью.
Верховодка – ограниченное по мощности и площади (локальное), часто сезонное скопление подземных вод в зоне аэрации.
Влагоперенос – перемещение различных видов воды в зоне аэрации.
Вода гравитационная (свободная) – подземная вода в жидком состоянии, свободно передвигающаяся под действием гравитационных сил.
Водонапорная система – часть гидрогеологической системы, представленная одним артезианским бассейном (массивом напорных вод) или совокупностью бассейнов и массивов напорных вод.
Водоносные породы – водонасыщенные, водопроницаемые породы.
Водоносный горизонт – водоносный пласт или несколько водоносных пластов, имеющих единую гидростатическую или пъезометрическую поверхность.
Водоносный комплекс – несколько гидравлически связанных водоносных горизонтов, разобщенных невыдержанными слабопроницаемыми слоями, или сложного строения толща пород с резкой фильтрационной неоднородностью, затрудняющей выделение водоносных горизонтов.
Водоносная трещинная зона – часть гидрогеологического массива, характеризующаяся единством гидродинамического и гидрогеохимического режима.
Водоносный объект элементарный – гидрогеологический объект любой формы залегания не поддающийся гидрогеологическому расчленению: водоносный слой, пласт, горизонт, трещинная зона. Син.: гидрогеологический элемент (Г.Н.Каменский).
Водообмен (полный) - смена массы воды в любом объекте подземной гидросферы, характеризующаяся соответствующим временем. Оценивается отношением геологических (статических) запасов подземных вод (м3, км3)к величине естественных ресурсов (м3/год, км3/год)
Водоотдача пород – количество воды, отдаваемое водонасыщенной породой под действием силы тяжести (гравитационная) и упругих сил (упругая водоотдача), или разница между полной и максимальной молекулярной влагоемкостью.
Водопроницаемость – свойство породы пропускать через себя воду под действием градиента давления.
Водоупорные породы – породы, обладающие низкими значениями водопроницаемости и водоотдачи.
Возрожденная вода – воды выделяемая в свободное состояние из минералов пород в условиях высоких температур зон катагенеза и метаморфизма.
Выщелачивание – неравновесный процесс неполного, избирательного растворения горных пород движущимися подземными водами.
Газонасыщенность – общее содержание водорастворенных газов в объеме воды (см3/л, м3/м3, мг/л, г/л).
Гидратация – присоединение молекул воды к различным веществам, находящимся как в растворе, так и в свободном состоянии (другая фаза).
Гидрогеодинамика – раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности движения вод в литосфере, формирование их ресурсов и запасов. Син. Гидрогеомеханика, динамика подземных вод.
Гидродинамическая сетка – схема, на которой нанесены линии равных напоров и линии токов определенного водоносного объекта, отражающая структуру потока подземных вод.
Гидрогеология – наука о закономерностях распространения и формирования вод литосферы, о возможностях их использования, о проблемах управления и охраны.
Гидрогеологическая граница – поверхность, при пересечении которой гидрогеологические признаки претерпевают скачок или разрыв.
Гидрогеологическая система – подземные воды различных объектов, объединенные общностью происхождения, условий формирования напора, питания и разгрузки (по А.М.Овчинникову, А.А. Карцеву как основная единица гидрогеологического районирования). По И.К. Гавич понятие гидрогеологическая система является основой для использования системного анализа в гидрогеологических исследованиях – это совокупность гидрогеологических тел (объектов), характеризующихся определенными взаимоотношениями между собой и внешней средой, в качестве которой могут рассматриваться другие объекты гидрогеосферы, а также поверхностная гидросфера, атмосфера и биосфера. Выделение систем (природных, природно-техногенных, гидрогеодинамических, гидрогеохимических и др.) и их разграничение производится в соответствии с целевым назначением исследований.
Гидрогеологический бассейн – крупная гидрогеологическая структура (в пределах платформы или ее части), объединяющая водоносные объекты преимущественно пластовых форм залегания в пределах осадочного чехла. Включает как напорные, так и безнапорные воды. Син.: бассейн подземных вод.
Гидрогеологический массив – гидрогеологическая структура, содержащая водоносные объекты не пластовых (трещинно-жильных) форм залегания. Син.: массив трещинных вод.
Гидрогеологический этаж – водоносная толща (совокупность водоносных комплексов), отделенная от других частей разреза региональными водоупорами и содержащая подземные воды единого происхождения и условий формирования.
Гидрогеологический мониторинг – систематические наблюдения за режимом и балансом подземных вод (за характеристиками режима и баланса). Локальный мониторинг проводится на определенных участках (водозаборы, опасные производства и др.). Региональный мониторинг - в пределах крупных гидрогеологических объектов.
Гидрогеологическое тело – часть гидрогеосферы, характеризующаяся присущими только ему особенностями распределения геолого-гидрогеологических параметров. Они выделяются как объекты изучения на основе принятых гидрогеологических классификаций, принципов разграничения и стратификации.
Гидрогеосфера (гидролитосфера)– часть гидросферы Земли, располагающаяся ниже ее поверхности – в литосфере.
Гидрогеотермия - раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности распределения характеристик теплового поля в гидрогеосфере, а также процессы тепломассопереноса с участием подземных вод.
Гидрогеохимия – раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности миграции химических элементов в гидрогеосфере и процессы формирования химического состава подземных вод.
Гидрогеохимическая зональность – закономерное изменение химического состава подземных вод в геологическом пространстве.
Гидрогеохимическая система – система вода-порода-газ-ОВ, отражающая всю совокупность процессов формирования химического состава подземных вод в границах конкретного гидрогеологического объекта.
Гидрогеохимические процессы – химические и физико-химические процессы природные и антропогеннообусловленные, протекающие в подземных водах, формирующие и изменяющие их свойства и состав.
Гидродисперсия – рассеивание вещества вдоль и поперек фильтрационного потока, обусловленное сложностью пустотного пространства.
Гидроизогипсы и гидроизопьезы – линии, соединяющие одинаковые отметки установившегося уровня безнапорных и напорных вод соответственно.
Гидролиз – процесс обменного взаимодействия между продуктами разложения молекул воды и ионами растворяемого минерального вещества.
Грунтовые воды – воды первого от поверхности земли постоянно существующего и регионально выдержанного водоносного объекта.
Давление гидростатическое – давление (Па, МПа) замеряемое при вскрытии водоносного объекта скважиной манометром или определяемое произведением пьезометрической высоты на удельный вес воды. Син.: пластовое давление. Нормальное (условное) гидростатическое – давление столба жидкости известной плотности (плотностью в 1000 кг/м3) высотой от исследуемой точки до поверхности Земли.
Деятельный слой – сезонно протаивающий слой верхней части толщи многолетнемерзлых пород.
Диффузионный перенос – перемещение вещества вследствие процессов молекулярной диффузии.
Естественные запасы подземных вод – объем гравитационных вод, содержащихся в изучаемом объекте подземной гидросферы. Подразделяются на емкостные и упругие.
Естественные ресурсы подземных вод – количество подземных вод, поступающих в единицу времени в изучаемый водоносный объект в естественных условиях. Или сумма приходных элементов гидрогеологического объекта, выраженная в л/с, м3/сут, м3/год.
Загрязнение подземных вод – ухудшение качества вод в сравнении с естественными условиями.
Зона аэрации – зона не полного насыщения пород водой, располагающаяся выше базисов эрозии над зоной насыщения.
Жесткость воды – величина равная сумме концентраций ионов кальция и магния, выраженных в мг-экв/л или моль/дм3.
Зона насыщения – расположенное ниже зоны аэрации геологическое пространство, где пустоты горных пород полностью насыщены водой.
Зональность подземных вод – закономерное распределение в литосфере характеристик режима (гидродинамических и гидрохимических) подземных вод, обусловленное отличиями в проявлении режимообразующих факторов на разных участках земли.
Иммобилизованная (вакуольная) вода – вода в изолированных пустотах минералов (вакуолях).
Инфильтрация – свободное просачивание воды (главным образом атмосферных осадков) через аэрированные породы.
Инфильтрационная водонапорная система – система, содержащая напорные водоносные объекты, ресурсы которых формируются за счет процесса инфильтрации.
Ионно-солевой состав воды – неорганические компоненты состава воды в ионной и молекулярной форме.
Ионный обмен – обмен ионами (чаще всего катионами) между водным раствором и поглощенным комплексом минералов горных пород (гетерогенный) или обмен между двумя электролитами в растворе (гомогенный).
Искусственные запасы и ресурсы – объем и расход подземных вод, сформировавшиеся за счет мероприятий по их искусственному пополнению.
Истощение подземных вод – значительное, часто невосполнимое снижение ресурсов и запасов.
Капиллярная кайма – образуется над свободной поверхностью грунтовых вод вследствие поднятия воды по капиллярным пустотам.
Качество воды – характеристики физических свойств, ионно-солевого и биологического состава, определяющие пригодность (возможность использования) воды.
Коллекторы – водопроницаемые породы, способные отдавать воду при вскрытии горными выработками.
Конвективный перенос – перемещение вещества движущимся потоком подземных вод.
Константа равновесия – постоянная при данной температуре величина, отражающая соотношение между произведениями активностей продуктов реакции и исходных веществ в условиях равновесия.
Концентрация – объемное, массовое, моляльное или молярное соотношение между растворенными веществами и растворителем (проценты, промилле, г/кг, г/л, моль/л, моль/кг, моль/1000г Н2О).
Криогидрогеология – гидрогеология области развития многолетнемерзлых пород (ММП).
Лечебные воды – воды, оказывающие благотворное (лечебное) воздействие на человеческий организм.
Макрокомпоненты состава подземных вод – основные ионы подземных вод, составляющие свыше 99% минерализации.
Массоперенос – перенос вещества подземными водами - совокупность процессов, обусловливающих пространственно-временные изменения концентрации вещества.
Межмерзлотные воды – воды, залегающие внутри мерзлой толщи в форме замкнутых и открытых таликов.
Межпластовые воды – воды, залегающие в проницаемых породах между двумя водоупорными пластами. Могут быть безнапорными и напорными (зона насыщения).
Метеогенные воды – воды формирующиеся в атмосфере результате процесса испарения и конденсации и выпадающие в виде атмосферных осадков на поверхность Земли.
Месторождение подземных вод – оконтуренное в геологическом пространстве скопление воды определенного качества (состава) в количестве, достаточном для их экономически целесообразного извлечения и использования.
Минерализация воды – суммарная массовая концентрация всех аналитически установленных минеральных (неорганических) веществ, растворенных в воде, отнесенная к объему или массе раствора (г/кг, г/л).
Надмерзлотные воды – воды залегающие над толщей многолетнемерзлых пород.
Напор гидростатический – величина, измеряемая в метрах, используемая для характеристики потенциальной энергии водоносных объектов в любой точке, равная сумме пьезометрической и гипсометрической высот.
Напор гидродинамический – характеристика кинетической энергии движущихся подземных вод, отличающаяся от гидростатического напора на величину скоростного напора - v2/2g.
Напор избыточный – расстояние от кровли напорного гидрогеологического объекта до пьезометрической поверхности
Напорные воды – воды зоны насыщения, залегающие между водоупорными породами и имеющие избыточный напор.
Напорный градиент – безразмерная величина, равная отношению разницы напоров, замеренных в разных точках гидрогеологического объекта к расстоянию между ними.
Палеогидрогеология – раздел гидрогеологии изучающий гидрогеологические условия прошлых эпох.
Питание подземных вод – пополнение ресурсов водоносных объектов
Подмерзлотные воды – подземные воды, залегающие ниже подошвы ММП.
Подтопление и заболачивание – явления обусловленные поднятием уровня грунтовых вод вследствие нарушения их режима и баланса.
Поток подземных вод – направленное движение подземных вод, обусловленное уклоном свободной или пьезометрической поверхности.
Привлекаемые ресурсы – расход воды, поступающий к водозаборным скважинам вследствие процесса эксплуатации (из рек, озер, смежных гидрогеологических объектов).
Промышленные воды – воды, содержащие ценные компоненты в количествах, обеспечивающих их рентабельную добычу и переработку.
Пьезометрическая высота – кратчайшее расстояние в метрах от исследуемой точки водоносного объекта до его уровневой поверхности (свободной или пьезометрической).
Пьезометрическая поверхность – поверхность, образуемая в пространстве установившимися в скважинах уровнями напорных вод.
Пьезопроводность – способность пласта проводить (передавать) изменения давления.
Разгрузка подземных вод – потеря водоносным объектом полностью или частично своих ресурсов.
Растворение минералов – процесс перехода вещества из твердой фазы минералов в жидкую (водный раствор), сопровождающийся разрушением твердой фазы (кристаллической решетки).
Растворимость – предельно максимальная концентрация вещества (мг/л, г/л, г/кг) полученная при его растворении в определенных термобарических условиях.
Режим подземных вод – изменение во времени основных характеристик подземных вод: гидродинамических, гидрогеохимических, гидрогеотермических.
Ресурсы подземных вод (естественные) – количество воды, поступающее в водоносный объект в естественных условиях, или приходная составляющая водного баланса.
Свободная поверхность – уровневая поверхность безнапорных вод. Син.: зеркало, скатерть.
Седиментационные воды – воды, попадающие в литосферу в процессе седиментации.
Скважность (пустотность) горных пород (n) – относительная величина, отражающая совокупный объем пустот породы различных размеров, происхождения и конфигурации (пор, трещин, каверн). Различают поровую, трещинную, каверновую, общую, открытую и активную пустотность.
Стратификация гидрогеологическая – разграничение объектов гидрогеосферы, главным образом в пределах осадочных чехлов платформ, по гидрогеологическим признакам.
Структура гидрогеологическая – часть подземной гидросферы, ограниченная в пространстве естественными геологическими и гидрогеологическими границами различного уровня.
Талассогенные воды – воды морского и океанического происхождения.
Талики – зоны протаявших пород (надмерзлотные, межмерзлотные, сквозные), содержащие скопления жидких подземных вод в течение многих лет.
Термальные воды – воды имеющие температуру свыше 200 или по другим классификациям свыше 370 С.
Упругий режим – режим, при котором в водоносном объекте возникают существенные упругие деформации вод и пород.
Условия залегания подземных вод – совокупность показателей, отражающих: геоморфологическую и геологическую структуры, тип водовмещающих пород, формы и условия их залегания, коллекторские свойства, характеристики режима вод, особенности питания и разгрузки, взаимодействие с внешней средой (атмосферой, наземной гидросферой, биосферой, ноосферой).
Фильтрация воды – ламинарное движение воды в пористом или трещинном пространстве горных пород.
Щелочность воды – величина, устанавливаемая по содержанию в водном растворе анионов слабых кислот (угольной, кремниевой и др.).
Эксплуатационные запасы – количество воды, которое может быть эффективно извлечено современными техническими средствами из водоносного объекта за планируемый период времени.
Элизионная водонапорная система – система, содержащая напорные водоносные объекты (горизонты, комплексы) не имеющие инфильтрационного питания. Формирование ресурсов (питание) происходит, главным образом, за счет отжатия поровых и дегидратационных вод из уплотняющихся осадочных горных пород.
Ювенильные воды – воды, выделяющиеся из магматического расплава при вулканической и интрузивной деятельности.