4.4. Воды зона насыщения. Грунтовые воды

Грунтовые воды – это свободные гравитационные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, заключенные в рыхлых отложениях или в верхней части коренных пород. Грунтовые воды могут быть и безнапорными и иметь напор. Область питания их, как правило, совпадает с областью распространения. Грунтовые воды связаны с атмосферной влагой, с поверхностными водами и верховодкой. Но поскольку они залегают уже на более значительных глубинах – до нескольких десятков метров, распределение их не всегда отражает географическую зональность и подчиняется особой, гидрогеологической зональности.

В настоящее время под грунтовыми водами понимается не только первый от поверхности водоносный горизонт, а их серия или «водоносный комплекс», находящийся в зоне активного водообмена, т.е. в различной степени дренируемый гидрогеографической сетью.

Режим этих вод находится под непосредственным влиянием гидрометеорологических факторов и характеризуется сезонными колебаниями уровня, дебита и химического состава. По возрасту грунтовые воды являются современными образованиями, формируются на междуречных массивах, в аллювиальных отложениях речных долин, в предгорных конусах выноса. Известны и довольно широко распространены более мощные бассейны грунтовых вод, приуроченные к древним погребенным долинам, к песчано-галечниковым отложениям морен и ледниковых рек, к лавовым потокам и т.д.

По А. М. Овчинникову, в зависимости от условий залегания грунтовых вод, следует различать грунтовый поток и грунтовый бассейн, которые могут находиться в сложных комбинациях между собой. (Рис. 5)

Рисунок 5. Схема строения грунтового потока (а) и грунтового бассейна в сочетании с потоком (б):

1 — водопроницаемые пески; 2 — водоупорные породы; 3 — уровень грунтовых вод; 4 — направление движения воды; 5 — источник грунтовых вод.

Границы бассейна грунтовых вод определяются площадью распространения и степенью эрозионного расчленения отложений, благоприятных для скопления воды. Глубиной эрозионного расчленения обусловливается также глубина залегания и форма поверхности грунтовых вод. Эту поверхность принято называть «зеркалом» грунтовых вод. На карте она изображается гидроизогипсами – линиями одинаковых высот поверхности грунтовых вод над условной нулевой плоскостью.

Водонепроницаемая порода, подстилающая грунтовые воды называется водоупорным ложем или подошвой. В случае, когда воды перекрываются глинистым водоупором, последний называется кровлей водоносного горизонта.

Мощность водоносных горизонтов – вертикальное расстояние от водоупорного ложа до поверхности грунтовых вод или кровли.

Хотя поверхность грунтовых вод и соответствует до некоторой степени рельефу земной поверхности, водораздел грунтовых вод не всегда совпадает с поверхностным.

Поверхность грунтовых вод может менять свой уклон под влиянием изменения фильтрационных свойств пород. Рассмотрим такую возможность исходя из уравнения Дарси для единичного расхода грунтового потока:

Q = K h J; J = Q / K h

где Q – расход на 1 м потока,

h – мощность грунтового потока

т.е. при постоянном расходе уклон поверхности грунтовых вод обратно пропорционален коэффициенту фильтрации пород и мощности грунтового потока.