Движение грунтовых вод

Грунтовые воды находятся в постоянном движении. Подчиняясь силе тяжести, они движутся в виде грунтового потока в направлении оврагов, рек, озер, морей и других понижений рельефа, где происходит их разгрузка в виде источников. Такие области называются областями разгрузки или дренирования (от франц. «дренаж» –сток). Грунтовые воды движутся по порам и нешироким трещинам в виде отдельных струек, более или менее параллельных друг другу. Это ламинарный тип движения воды. Местами грунтовые воды образуют грунтовые бассейны с горизонтальной (или почти) поверхностью. Скорость движения воды в песчаных породах от 0,5 м до 1-2 м/сутки. Наибольшая скорость движения подземных вод наблюдается в галечниках и особенно (до 10, реже 30 м/сут) в сильно закарстованных породах, где иногда движение переходит в турбулентное.

Режим грунтовых вод

Грунтовые воды, так же как и реки, характеризуются режимом, под ним понимается уровень, количество и качество подземных вод, которые с течением времени меняются в зависимости от количества атмосферных осадков (т.е. от питания), а также от климата. В многоводные годы, когда выпадает большое количество атмосферных осадков, уровень грунтовых вод повышается, в маловодные – понижается. При этих колебаниях некоторые слои пород периодически то заполняются водой, то осушаются. Таким образом, на пространстве от поверхности Земли до водоупорного ложа выделяются три зоны:

• зона аэрации ( аэр – воздух),

• зона периодического насыщения водой, располагающаяся между минимальным и максимальным уровнями подземных вод (периодическое наполнение и осушение),

• зона постоянного насыщения (располагается между минимальным уровнем грунтовых вод и водоупорным ложе).

Вместе с колебанием уровня грунтовых вод изменяется дебит (от франц. – расход) источников и качество воды (химический состав).

В природных условиях наблюдается гидравлическая связь грунтовых рек с реками и другими водоемами, что также играет определенную роль в их режиме.

Рис.

Межпластовые безнапорные воды отличаются от грунтовых тем, что находятся между двумя водоупорными слоями. Обычно они развиты в условиях расчлененного рельефа выше базиса эрозии. Они не заполняют полость водоносного слоя и выходят в виде источников в береговых склонах оврагов и рек. В целом, межпластовые воды являются проточными и по условиям передвижения аналогичны нисходящим грунтовым водам.

Рис.

Напорные, или артезианские, межпластовые воды. К напорным относятся подземные воды водоносных горизонтов, перекрытых и подстилающихся водонепроницаемыми пластами горных пород и располагающихся на больших пространствах и глубинах вне сферы воздействия местных дрен (рек, оврагов и других понижений). Артезианские воды получили название от провинции Артуа (в древности Артезия) во Франции, где впервые в Европе стали использовать с помощью трубчатых колодцев самоизливающиеся напорные подземные воды.

Наиболее благоприятные условия для формирования напорных вод создаются в пределах различных тектонических прогибов земной коры, а также при моноклинальном (от греч «монос» – один, «клино» – склоняю) залегании горных пород. В первом случае слои изогнуты в виде корыта или чаши, образуя артезианские бассейны, во втором они наклонены в одну сторону и нередко водопроницаемые слои сменяются по падению водонепроницаемыми.

Рис.

В артезианских бассейнах выделяют три области:

• область питания,

• область разгрузки,

• область напора.

Областью питания напорных вод является площадь выхода на дневную поверхность водоносного слоя, располагающегося на наивысших гипсометрических отметках. Атмосферные осадки, поступая на такой площади в водопроницаемые слои, движутся по уклону водопроницаемых слоев к центральным частям бассейнов, заполняют весь водоносный слой и приобретают гидростатический напор.

Областью разгрузки, или дренирования, называют участки выходов напорных подземных вод на поверхность, отличающиеся более низким гипсометрическим положением по сравнению с областью питания.

Область напора – это основная площадь распространения артезианских вод, расположенная между областью питания и областью разгрузки. Величина напора и высота уровня подземных вод зависят от высотного положения областей питания и разгрузки. Если на разрезе соединить прямой линией уровни стояния воды в областях питания и разгрузки, то эта линия примерно покажет, до какой высоты поднимается напорная вода при вскрытии ее колодцами или буровыми скважинами в том или ином месте, т. е. покажет напорный уровень данного водоносного горизонта. Уровень напорных вод называется пьезометрическим уровнем (от греч. «пиезо» - давлю) и выражается в абсолютных отметках (по отношению к уровню моря). Эта линия показывает, до какой высоты поднимется вода, если в этом месте пробурить скважину или вырыть колодец. Там, где пьезометрический уровень располагается выше поверхности Земли, напорные воды самоизливаются или фонтанируют из буровых скважин. Величину напора (расстояние по вертикали от водоупорной кровли водоносного горизонта до пьезометрического уровня (обозначают в метрах.

При чередовании водопроницаемых и водонепроницаемых пород, или пород разной проницаемости, в таких структурах могут находиться несколько напорных водоносных горизонтов.