Тема 3: Гідрогеологічні основи сільськогосподарських меліорацій

1. Предмет та задачі гідрогеології.

2. Джерела формування підземних вод.

3. Класифікація підземних вод.

4. Рух підгрунтових вод.

5. Запаси підгрунтових вод в Україні.

Предмет та задачі гідрогеології

Гідрогеологія – наука, що вивчає фізичні та хімічні властивості підземних вод, їх походження та умови залягання; закони руху; процеси взаємодії підземних вод з гірськими породами.

Об’єкт вивчення гідрогеології - підземні води.

За запасами прісної води на суходолі 1місце належить підземним водам. За підрахунками їх кількість сягає (1 • 10²⁴), що становить 7% маси гідросфери.

Величезні водоносні системи й басейни знайдені в найсухіших місцях планети. В пустелях Казахстану запаси прісної води такі ж, як і в озері Балхаш або в Аральському морі. В пустелі Сахара виявлено 10 басейнів підземних вод (особливо багато таких басейнів у районах залягання осадових морських порід, де спостерігається чергування водотривких і водоносних шарів).

Значення підземних вод надзвичайно велике, вони використовуються людиною для питного і господарсько-технічного водопостачання. Особливо важливу роль підземні води відіграють у напівзасушливих та посушливих регіонах.

Результати гідрогеологічних досліджень використовуються:

1. при проектуванні раціонального водопостачання міст, промислових та с.-г. об’єктів господарювання;

2. в інженерній практиці;

3. в гідротехнічному будівництві;

4. при проектуванні місце розташування та оптимальних параметрів осушувальних та зрошувальних систем (відстані між каналами, дрожами)

5. при будівництві інженерних протиерозійних споруд.

Джерела формування підземних вод та їх значення в народному господарстві

Різні припущення про походження підземних вод пропонувалися ще в давні часи. Вперше теорія про утворення підземних вод за рахунок просочування атмосферних опадів (інфільтраційна)була запропонована в 1 столітті до н.е. Згодом була забута і відновлена лише у 17 столітті.Довгий час її вважали єдино правильною.

У 1877 р. Німецький гідролог О.Фольгер виступив із спростуванням інфільтраційної теорії і висунув нову, так звану конденсаційну теорію походження підземних вод. Він твердив, що підземні води утворюються в основному за рахунок проникнення повітря в пори гірських порід і наступною конденсацією наявних в ньому водяних парів при охолодженні.

Проти конденсаційної теорії було висунуто багато заперечень і вона не дістала визнання.

Пізніше, на початку 20 століття російський вчений А.Ф.Лебедєв на основі своїх експериментальних досліджень довів можливість конденсації водяних парів повітря в порах гірських порід. Але на відміну від Фольгера, Лебедєв стверджував, що в породу проникає не повітря, а тільки водяні пари, що містяться в ньому і конденсується за певних температурних умов. Лебедєв пояснював цей процес різницею пружності водяних парів атмосферного та ґрунтового повітря. Водяні пари переміщуються із простору з більшою пружністю (з більш високою t⁰) в простір з меншою пружністю (з більш низькою t⁰).

Проте Лебедєв не вважав конденсаційний шлях утворення підземних вод єдиним та визначальним.

На сьогоднішній день, наукова думка стверджує, що процеси інфільтрації та конденсації відбуваються одночасно, накладаючись один на одній.

Нині, можна вважати встановленим, що основний вид живлення підземних вод (джерело формування) це інфільтрація – просочування атмосферних опадів та поверхневого стоку в земну товщу. Частина ж підземних вод утворюється шляхом – конденсації водяних парів у ґрунтовій товщі (лат. сondecatio – згущення)

За експериментальними даними В.Ф.Шебеко середньомісячна конденсація за теплий період (травень – вересень) на освоєному болоті становить 45мм, на не осушуваному 14 мм.

Частина опадів, яка поглинається грунтом і просочується в більш глибокі шари ґрунту називається інфільтрованими.

Коефіцієнт інфільтрації:

К_інф. = • 100, %

А_погл. – кількість поглинутих грунтом опадів, мм

А – сума опадів за певний період, м

Фактори впливу на показники інфільтрації:

• фізичні властивості ґрунту (мех.. склад, структурність);

• рельєф (наявність ярів, балок);

• рослинність;

• обробіток ґрунту;

• інтенсивність випадання атмосферних опадів.

Третім джерелом формування підземних вод є фізико-хімічні процеси у земній товщі. У глибинних шарах земної кори підземні води часто мають високу t⁰ і містять рідкі мінеральні сполуки та гази.

У 1902 р. австрійський геолог Е.Зюсс висловив гіпотезу про утворення цих вод в результаті виділення з магми водню (Н) і дальшого його поєднання з киснем (О₂) (утворення шляхом конденсації водяних парів, що виділились з магми), таким шляхом утворюються ювенільні води.

Ювенільні (незаймані) – глибинні земні води, що утворилися внаслідок фізико-хімічних процесів у земній товщі, знаходяться на глибині сотень тисяч метрів, обмежені водонепроникними шарами. Вперше беруть участь у кругообігу води.