1. Подземные воды, условия их залегания, классификация, область рационального использования, особенности химического состава.

Подзе́мные во́ды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

Водоносный горизонт - гидравлически связанные воды, сосредоточенные в трещинах горных пород.

Бассейн подземных вод - совокупность водоносных горизонтов, сосредоточенных в недрах.

Месторождение подземных вод-часть водоносного горизонта, в пределах которой имеются благоприятные условия для забора воды.

Классификация.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

1. почвенные;

2. грунто́вые;

3. межпластовые.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды - нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах.

В зависимости от характера пустот водовмещающих пород подземные воды делятся на:

1. поровые — в песках, галечниках и др. обломочных породах;

2. трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках);

3. карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

По условиям залегания выделяют три типа подземных вод: верховодку, грунтовые и напорные, или артезианские.

Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабо проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами. Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание.

К верховодке нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя. Почвенные воды представлены почти связанной водой. Капельно-жидкая вода в почвах присутствует только в период избыточного увлажнения.

Грунтовые воды. Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они приурочены к выдержанному водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах – выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа.

Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Как отмечалось выше, на него влияют различные факторы: количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.

Грунтовые воды, накапливающиеся в аллювиальных отложениях – один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.

Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Если в центре такой чаши, или мульды, заложить артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по закону сообщающихся сосудов.

Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными – до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды. Так, воду, выпавшую в виде осадков на территории Германии и Польши, получают в артезианских скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.

Артезианские воды характеризуются постоянством дебита и хорошим качеством, что немаловажно для её практического использования.

Запасы подземных вод.

Подземные воды — часть водных ресурсов Земли; общие запасы подземных вод составляют свыше 60 млн км³. Подземные воды рассматриваются как полезное ископаемое. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации.

Область рационального применения.

Подземные воды — это комплексное полезное ископаемое. Термальные подземные воды широко используются в качестве теплоэнергетических ресурсов, промышленные воды — для извлечения ценных химических элементов, минеральные воды — в бальнеологических целях. Подземные воды на территории нашей страны также распределены неравномерно.

Химический состав.

В общем, почвенные воды содержат растворенные минеральные соли: катионы кальция, магния, натрия и некоторые анионы (хлора, SO4, СОз), происхождение которых связано с растворением минералов. Всегда имеется значительное количество двуокиси кремния (кремнезема) Si02.

Вода, циркулирующая в гранитах или в обломочных породах, образовавшихся в результате выветривания гранитов, содержит растворенные соли минералов, из которых состоит гранит: кварца, кальциевого полевого шпата, ортоклаза, кремнезема, слюды. В конечном счете, в такой воде будут находиться коллоидальный кремний, щелочные карбонаты и бикарбонаты кальция, но в небольших количествах. Воды, циркулирующие в базальтах, обогащаются кремнием, железом, кальцием. В сумме сухой остаток таких вод не превышает 400 мг на литр.

В самом водоносном слое происходят новые изменения химического состава вод. Повышение температуры, происходящее с увеличением глубины, активизирует процесс растворения всех минеральных солей, за исключением известняков.