3. Класифікація підземних вод.

У товщі почво-грунтов і ґрунтових порід земної кори підземні води утворюють характерні скупчення, які можуть бути розділені на декілька груп залежно від умов їх формування, режиму, характеру залягання, умов руху і зв'язку з поверхневими водами. Їх можна розділити на ґрунтові, грунтово- грунтові, ґрунтові (безнапірні, або з місцевим натиском, підземні води), артезіанські води (напірні).

Шар почво-грунта, що містить воду, що повністю заповнює його пори, називається водоносним, а водонепроникний шар, що підстилає водоносний горизонт, - водотривким.

Товщина шару ґрунту, заповненого водою, називається потужністю водоносного шару.

Поверхня підземних вод, що утворюють загальний рівень, називається дзеркалом цих вод.

Ґрунтові води є підземними водами, що знаходяться в ґрунтовій товщі гідравлічно не пов'язані з ґрунтовими водами. Ці води зазвичай знаходяться в гігроскопічному стані, плівковому і пароподібному, рідше - гравітаційному (у періоди повного насичення грунту за рахунок просочування поверхневих вод).

Грунтово-грунтові води - підземні води, водоупор яких залягає в грунтовій товщі, а дзеркало постійне або періодично знаходиться в ґрунті. В цьому випадку в ґрунтовій товщі може виникнути рух підземних вод у напрямі ухилу - внутрішньоґрунтовий стік.

Ґрунтові води - це усе безнапірні води (чи з місцевим натиском) підземні води, розташовані нижче ґрунтовою худі, які дренуються річками або розкриваються ерозійною мережею і пониженнями рельєфу.

Тимчасові скупчення підземних вод у вигляді лінз (від просочування дощових або талих вод) називають верховодкою.

Безнапірні ґрунтові води, розкриті буровою свердловиною, встановлюються на тому ж рівні, на якому вони залягають в ґрунті. При виході на поверхню вони утворюють безнапірні джерела. Різновидами безнапірних вод є грунтові води карстових областей і міжпластові безнапірні води.

Карстові води (див. раніше карст)

Міжпластові безнапірні води приурочені до проникних ґрунтів, перекритих згори водонепроникними шарами.

Напірними водами називаються такі води, які знаходяться у водоносному горизонті, ув'язненому між водотривкими породами і зазнають гідростатичного тиску, обумовленого різницею рівня в місці живлення і в місці виходу.

За умовами залягання напірні води розділяють на артезіанські (чи пласти) і жильні.

Артезіанські води приурочені до певного пласта. Водопроникної породи, обмеженої згори і знизу водонепроникними шарами. При розтині їх

колодязем (свердловиною) вода під натиском піднімається і встановлюється на рівні, що сполучає області живлення. Якщо свердловина розташована нижче за відмітку області живлення, то вода з такої свердловини витікає у вигляді фонтану.

4. Рух підземних вод.

Залежно від розмірів порожнеч, по яких переміщається вода, має ламінарний або турбулентний характер. Ламінарний рух має місце при фільтрації підземних вод в дрібнозернистих ґрунтах, турбулентне - при переміщенні води у великих порожнечах і тріщинах.

При ламінарному характері руху частки води переміщаються не перемішуючись по траєкторіях, паралельних загальному напряму течії. При такому характері руху швидкість пропорційна падінню натиску на одиницю довжини або гідравлічному ухилу і, тобто

5. = Кі,

де К - коефіцієнт фільтрації - це швидкість переміщення води в ґрунті при гідравлічному ухилі, рівному одиниці, тобто К= V.

5. = Кі - закон Дарсі, що встановлює залежність V від і.

Кількість води (Q), що фільтрується через поперечний переріз ґрунту (витрата води), дорівнює твору площі (F) цього перерізу на швидкість (V) : Q = F V або Q = ЕКі

.

і = h/ 1- гідравлічний ухил,

де h - натиск; 1- шлях фільтрації.

Якщо і = 1 і F=l, то Q=K, тобто коефіцієнт фільтрації є витратою ґрунтового потоку через площу = 1, і при ухилі = 1.

При турбулентному русі частки води переміщаються не лише уздовж загального напряму течії, але і безладно в межах усього потоку. В цьому випадку швидкість (V) виражається формулою Шезі:

V = C√R

де С - коефіцієнт, залежний від шорсткості стінок;

R - гідравлічний радіус, тобто відношення площі поперечного перерізу до змоченого периметра.

Змочений периметр - довжина лінії, по якій площа поперечного перерізу змочується потоком.

Увесь процес руху підземної води, починаючи з моменту проникнення її в грунт і кінчаючи виходом її на поверхню (у вигляді ключів) можна розділити на фази.

Перша фаза охоплює собою рух частки у верхньому поверхневому шарі грунту, на якому відбивається вплив метеоумов:

температури повітря, сонячної радіації, вітри і ін. У цій фазі частки води можуть опускатися вниз при зволоженні ґрунту (під час дощу або після нього), вони можуть підніматися за законами капілярного або плівкового руху, якщо поверхня висушується сонцем або сухим вітром, іншими словами, це є фаза обміну водою між атмосферою і ґрунтом.

Друга фаза починається з моменту, коли частки води виходять з сфери впливу надземної атмосфери і рухатися вертикально вниз до зустрічі з водоупором.

Третя стадія, зазвичай найбільш тривала є рух води у водоносному шарі. Це рух похилий, приблизно паралельний простяганню непроникного шару ґрунту.