- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. Происхождение, форма и строение Земли
- •Происхождение земли
- •Краткий очерк глобальной эволюции земли
- •Форма земли
- •Строение земли
- •Глава 2. Тепловой режим земной коры
- •Минералы
- •Горные породы
- •Магматические горные породы
- •Осадочные горные породы
- •Метаморфические горные породы
- •Технические каменные материалы
- •Глава 5. Движения земной коры
- •Тектонические движения
- •Глава 6. Рельеф поверхности земной коры
- •Основные понятия генетического грунтоведения
- •Состав грунтов
- •Строение грунтов
- •Состояние грунтов
- •Глава 10. Характеристика классов грунтов
- •Природные скальные грунты
- •Природные дисперсные грунты
- •Свойства несвязных грунтов
- •Природные органоминеральные грунты
- •Природные мерзлые грунты
- •Техногенные грунты
- •Глава 11. Техническая мелиорация грунтов
- •Глава 12. Общие сведения о подземных водах
- •Глава 13. Водные свойства горных пород
- •Глава 14. Свойства и состав подземных вод
- •Глава 15. Характеристика типов подземных вод
- •Глава 16. Движение подземных вод
- •Глава 17. Режим и запасы подземных вод
- •Глава 18. Подземные воды России
- •Глава 19. Охрана подземных вод
- •Глава 20. Процесс выветривания
- •Глава 21. Геологическая деятельность ветра
- •Глава 23. Геологическая деятельность рек
- •Глава 24. Геологическая деятельность моря
- •Глава 29. Плывуны
- •Глава 30. Просадочные явления в лессовых породах
- •Глава 32. Инженерно-геологические исследования для строительства
- •Глава 33. Месторождения природных строительных материалов
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •Литература
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Категория С2 - запасы установлены на основании общих rео
лого-гидрогеологических данных, подтвержденных опробованием
водоносного горизонта в отдельных точках.
На базе утвержденных запасов по категориям А и В произво
дится проектирование и выделение капитальных вложений на
строительство водозаборов. Выявленные запасы по категориям С1 и С2 предназначаются для перспективного планирования исполь
зования подземных вод.
Глава 18
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ РОССИИ
Подземные воды на территории России изучает региональная гидрогеология.
Зональность грунтовых вод - это закономерное изменение в го ризонтальном направлении глубин залегания, количества и качест ва грунтовых вод в связи с зональностью климата и ландшафта. В европейской части России зоны с характерными природными
условиями протягиваются в папрамении с северо-запада на
юго-восток, а в азиатской части- с севера на юг (со значительны
ми отклонениями в зависимости от местных условий). В этих на прамениях уменьшается количество атмосферных осадков, повы
шается сухость воздуха, а в связи с этим постепенно увеличивается
глубина залегания грунтовых вод и их минерализация.
Кроме зональных вод существуют азональные воды, не связан ные с горизонтальной климатической зональностью. К азональным
водам относят грунтовые воды речных долин, трещинные и кар
стовые воды, воды солончаков, болот и орошаемых массивов.
Исходя из соотношения количества атмосферных осадков и испарения, а также условий оттока вод территорию России мож
но разделить на две основные зоны: грунтовые воды выщелачи
вания и грунтовые воды континентального засоления.
Грунтовые воды зоны выщелачивания формируются под влияни
ем растворения и интенсивного химического выноса вещества в
процессе выветривания горных пород. Общая минерализация
грунтовых вод выщелачивания колеблется от нескольких десятков
мг/л на севере до 1000 мгjл и более на юге. Преимущественно это пресные гидрокарбонатно-кальциевые (в тундрегидрокарбонат
но-кремнеземные) воды. Распространены они в северных и цент ральных областях России (тундра, тайга, лесостепь), т. е. в районах
избыточного увлажнения, с преобладанием подземного стока над испарением. Воды этого типа встречаются и в горных условиях,
329
там, где интенсивная трещиноватость скальных пород и рельеф
способствуют подземному стоку вод и развитию процессов выще
лачивания.
Грунтовые воды континентального засоления развиты на терри
тории сухих степей и полупустынь. В этих районах испарение преобладает над осадками, благоприятные условия для развития
подземного стока обычно отсутствуют. Грунтовые воды преиму
щественно солоноватые и соленые, по химическому составу
сульфатные, сульфатно-хлоридные и хлоридные. Засолению вод
способствует широкое развитие на этих территориях засоленных
морских осадков и засоленных почв.
Артезианские подземные воды на территории России связаны с
крупными геологическими структурами и занимают большие
площади. Наиболее крупные артезианские бассейны установлены в Западной Сибири, Якутии и т. д. В артезианских бассейнах со
средоточены огромные естественные запасы пресных, а также
минеральных, промышленных и термальных вод, имеющих важ
ное хозяйственное значение.
Выделяют артезианские бассейны в пределах платформ земной коры и горных районов. В пределах платформ расположены самые крупные артезианские бассейны, содержащие огромные естествен
ные запасы подземных вод разной степени и характера минерали
зации. Для платформенных структур характерно мощное развитие
осадочных отложений, залегающих на кристаллическом фундамен те. Артезианские бассейны горных областей менее крупные по площади, чем бассейны платформенных типов. Распространены
они преимущественно в предгорьях и межгорных впадинах, а так
же вне горных районов в мелких синклинальных складчатых структурах. Бодовмешающими породами в межгорных впадинах и предгорных районах являются коренные горные породы и мощная
толща песчано-галечниконых накоплений. Породы эти водообиль ны. Несмотря на сравнительно небольшие размеры межгорных ар
тезианских бассейнов (не более 80 тыс. км2), их отличает значите
льная глубина, поэтому запасы подземных вод велики, а роль в
водоснабжении городов и населенных пунктов существенна.
Глава 19
ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Производственная и другая деятельность человека оказывают
большое влияние на окружающую среду, в том числе на подзем
ные воды. В связи с этим возникло новое направление в гидро-
330
геологии - техногеиная гидрогеология. Важнейшими задачами в
этом направлении является охрана подземных вод от истощения
изаrрязнения.
Под истощением запасов подземных вод следует понимать их
сработку в процессе отбора вод без восполнения. Признаком ис
тощения является прогрессирующее снижение динамических
уровней эксплуатируемого водоносного горизонта, часто при по
стоянном расходе.
В отличие от обЪIЧНЬlХ процессов формирования депрессион
ной воронки падение уровней при истощении запасов с течением
времени не только не уменьшается, но передко и увеличивается.
Причина истощения запасов подземных вод заключается в чрезмерном отборе подземных вод крупными водозаборами в
условиях недостаточной обеспеченности питанием эксплуатируе
мого водоносного горизонта.
Под миянием длительной эксплуатации водозаборов подзем ных вод вокруr них образуются огромные депрессионные ворон
кв, так называемые районные депрессии, с наибольшим пони:же
нием в центре.
Истощению подземных вод способствует также неконтролиру f емый бесхозяйственны:й самоизлив артезианских вод из скважин,
· достигающий многих тысяч кубических метров в сутки.
Для борьбы с истощением пресных подземных вод при их эксnлуатации предусматривают разнообразные меры, в том числе:
•реrулирование режима водозабора подземных вод;
•более рациональное размещение водозаборов по площади;
•введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся
скважин.
В последние годы для предотвращения истощения подземных
вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов.
Эгот метод, по мнению ученых, даже при интенсивном отборе
подземны:х вод позволит более рационально осуществлять охрану
окружающей среды.
Под загрязнением подземных вод понимают такие изменения
их качества, которые приводят к превышению допустимых кон
центраций отдельных компонентов и общей минерализации во
ды, а иногда и изменение органолептических свойств питьевой
воды: появление неприятного вкуса, запаха, цвета и т. п., и дела
ют ее непригодной для использования.
Основными источниками загрязнения подземных вод являются бассейны: бытовых и промшпленных стоков, участки складирова
ния отходов, загрязненны:е воды поверхностных водоемов, неисп
равная канализационная сеть, избыточное применение удобрений
331
и ядохимикатов, несанкционированная закачка стоков в водонос
ные горизонты.
К естественным источникам загрязнения относят сильно ми
нерализованные подземные или морские воды, которые могут
внедряться в продуктивный пресный водоносный горизонт при
эксплуатации водозаборных сооружений.
Грунтовые воды и в особенности верховодка более всего под
вержены загрязнению, так как они не защищены сверху толщей
водоупорных пород от проникновения загрязняющих веществ.
Артезианские воды загрязняются в значительно меньшей мере, преимуmественно при сбросе сточных вод через систему погло
щающих скважин.
При отсутствии водонепроницаемых покровных пород интен сивно загрязняются трещинные и карстовые воды. Очищающая способность трещиноватых и закарстованных пород значительно хуже,. чем пород с высокой сорбционной емкостью (суглинки и пр.), поэтому в них загрязненные растворы распространяются на большие расстояния.
Наиболее часто при эксплуатации сооружений водоснабжения
и канализации встречаются химическое и бактериальное загряз
нения подземных вод. Значительно реже наблюдается радиоак
тивное, механическое и тепловое загрязнения.
Химическое загрязнениенаиболее распространенное, стойкое
идалеко распространяющееся. Оно может быть органическим
(фенолы, нафтеновые кислоты, ядохимикаты и др.) и неоргани
ческим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соли цин~
ка, ртути, свинца и др.) и нетоксичным. Вредные химические ве щества при фильтрации в пласте сорбируются частицами пород,
окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., од
нако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не
происходит. Наибольшего распространения (до 10 км и более)
очаг химического загрязнения достигает в сильно проницаемых
грунтах и при значительных уклонах подземного потока, т. е. при
хорошем оттоке подземных вод.
Бактериальное загрязнение выражается в появлении в подзем
ных водах патогенных бактерий. Этот вид загрязнения носит временный характер. Его интенсивность зависит от величины на
чального загрязнения, водопроницаемости грунтов и времени вы
живания бактерий.
Весьма опасно содержание в подземных водах, даже при
очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызываю
щих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны <<долгоживу щие>> радиоактивные элементы, обладающие повышенной спо
собностью к передвижению в подземных водах (стронций-90,
332
уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы могут
проникать в подземные воды как в результате их взаимодействия
с радиоактивными горными породами, так и при выпадении на
поверхности земли радиоактивных продуктов и отходов.
Механическое загрязнение характеризуется попаданием в под
земные воды механических примесей, содержащихся в сточных
водах (песок, шлак и др.), преимущественно по крупным трещи нам и пустотам. Механические примеси могут значительно ухуд
шать органолептические показатели подземных вод.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры под
земных вод в результате их смешивания с более нагретыми по
верхностными или технологическими сточными водами, при их
закачивании через поглощающие скважины.
Меры борьбы с загрязнением подземных вод. Для предотвраще ния загрязнения подземных вод разрабатывают инженерные ме роприятия, включающие очистку сточных вод, создание безот ходных производств, экранирование чаш бассейнов, перехват Профильтровавшихея стоков дренажем и др.
При выборе мест заложения водозаборов последние должны
располагаться выше по потоку подземных вод относительно воз
можных участков загрязнения. Водозаборы не следует размещать близко к реке или к морю во избежание подтока загрязненных речных или соленых морских вод. Не рекомендуется размещать водозаборы вблизи промышленных предприятий и сельскохозяй ственных территорий со значительными утечками сточных вод. В частности, категорически запрещено устраивать водозаборы
вблизи скотомогильников, свиноводческих ферм, птицефабрик и
кладбищ.
Важнейшими мерами предупреждения загрязнения вод в рай оне водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной
охраны.
Зоны санитарной охраны, т. е. территории с особым режимом,
исключающие возможность загрязнения и ухудшения качества
подземных вод, устанавливают вокруг всех водозаборов, эксплуа
тирующих подземные воды для хозяйственно-питьевого водо
снабжения; состоят они из двух поясов, размеры их определяют
ся специальным расчетом.
Мероприятия по предупреждению загрязнения подземных вод
должны быть распространены на весь эксплуатируемый водонос ный горизонт. Проекты зон санитарной охраны согласовываются
сорганами санитарного надзора и утверждаются соответствую
щими организациями, согласно действующей нормативно-право
вой базе.
РАЗДЕЛ IV
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
В этом разделе дается характеристика основным природным
геологическим процессам, которые являются результатом геоло
гической работы воды, льда, организмов, вel]Ja, гравитации, рас
смотрены также другие геологические процессы, которые приня
то называть июкенерно-геологическими, так как они связаны в
основном с инж.енерной деятельностью человека (просадочньrе
явления под зданиями и сооружениям:и, сдвижение rорных пород
над подземными выработками и т. д.).
Инженерная геология изучает все геологические процессы:
(эрозию, абразию, оползни, карст, обвалы и т. д.), которые моrут
оказывать то или иное влияние на инженерные сооружения (на
выбор консl]}укции и места расположения сооружения, выбор способов производства работ и т. д.) и, в свою очередь, как эти
инженерные сооружения повлияют на существующую природную
геологическую обстановку.
Классификация природных геологических процессов в сопо
ставлении с инженерно-геологическими приведена в табл. 33.
|
Taiiлuцa 33 |
|
Кnассификацмя процессов |
||
~ui~ |
И~~"ЮJЮП~Чеспi ~ |
|
<-o.юпrtecui) |
||
|
||
1. Уплотнение осадков в процессе дна- |
1. Уплотнение пород в основании соо- |
|
rенеза под действием веса по:щнейmих ружений |
||
отложений. Уплотнение пород под дей- |
|
|
ствием наrрузок от ледника и др. |
|
|
2. Ушшmение лессов в процессе эпи- |
2. Просадочные явления в лессах |
|
rенеза с образованием «еrеПНЬIХ блюдеп• |
вследствие уrечек из водопроводов и |
|
|
фильтрации воды из каналов |
|
3. Наледи, ледяные буrры, термокарст |
3. Мерзлотные деформации пород в |
|
и т. п. |
основании сооружений и пучины на до- |
|
|
рогах |
334