- •Предисловие
- •§ 1. Гидрология как наука
- •§ 2. Основные понятия
- •§ 1. Вода как вещество, её молекулярная структура и изотопный состав
- •§ 2. Химические свойства воды
- •§3. Физические свойства воды и географические следствия
- •§ 4 Агрегатное состояние воды и фазовые переходы
- •§5. Малоизученные свойства воды
- •§ 1. Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •§2. Водный баланс
- •§3. Тепловой баланс
- •Круговорот воды в природе и водные ресурсы Земли
- •§ 1. Происхождение воды на Земле
- •§ 2. Изменение количества воды на Земле
- •§ 3. Круговорот воды в природе
- •§ 4. Круговорот содержащихся в воде веществ
- •§5. Водные ресурсы Земли
- •§1. Происхождение ледников и их распространение на земном шаре. Снеговая линия.
- •§2. Типы ледников
- •§3. Образование и строение ледников
- •§4. Питание ледника
- •§5. Режим и движение ледников
- •§6. Влияние на природную среду и практическое значение ледников
- •§ 1. Происхождение и распространение подземных вод на Земле
- •§2. Виды воды в порах горных пород и грунтов
- •§3. Классификации подземных вод
- •§4. Воды зоны аэрации
- •§5. Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •§6. Движение подземных вод
- •§7. Режим подземных вод
- •§8. Влияние подземных вод на природную среду и их практическое значение
- •§1. Реки и их распространение на земном шаре
- •§2. Типы рек
- •§3. Морфология и морфометрия реки и ее бассейна
- •§4. Питание рек
- •§5. Водный режим рек
- •§6. Речной сток
- •§7. Движение воды в реках
- •§8. Движение речных наносов
- •§9. Термический и ледовый режим рек
- •§10. Гидрохимический режим рек
- •§11. Устья рек
- •§12. Хозяйственное значение рек и антропогенное влияние на реки
- •§13. Реки Крыма и Украины
- •§ 1. Происхождение озер и их распространение на земном шаре
- •§ 2. Типы озер
- •§ 3. Морфология и морфометрия озер
- •§ 4. Водный баланс озер
- •§ 5. Водный режим озера
- •§ 6. Термический режим озера
- •§ 7. Ледовый режим озер
- •§ 8. Гидрохимические характеристики озер
- •§ 9. Гидробиологические характеристики озер
- •§ 10. Донные отложения в озерах
- •§ 11. Влияние озер на природную среду и их практическое значение
- •§ 1. Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре
- •§ 2. Типы водохранилищ
- •§ 3. Морфометрические характеристики водохранилищ
- •§ 4. Гидрологический режим водохранилищ
- •§ 5. Формирование берегов и заиление
- •§ 6. Влияние водохранилищ на природную среду
- •§ 7. Водохранилища Крыма и Украины
- •§ 1. Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- •§ 2. Типы болот
- •§ 3. Морфология, строение и гидрография торфяных болот
- •§ 4. Развитие и гидрологический режим болот
- •§ 5. Мелиорация болот и их практическое значение
- •§ 1. Океаны и их распространенность на земном шаре
- •§ 2. Моря и их классификация
- •§ 3. Заливы и проливы
- •§ 4. Дно Мирового океана
- •§ 5. Донные отложения океана
- •§ 1. Солевой состав и генезис вод океана
- •§ 2. Соленость морской воды и ее распределение в океане
- •§ 3. Термические особенности вод Мирового океана
- •§ 4. Плотность вод и ее распределение в океане
- •§1. Льдообразование в море
- •§ 2. Физические свойства морского льда
- •§ 3. Классификация морских льдов
- •§ 4. Ледовитость океанов и морей
- •§ 5. Движение морских льдов
- •§ 1. Волнение
- •§ 2. Волны зыби и элементы волны
- •§ 3. Ветровые волны
- •§ 4. Волны цунами
- •§ 5. Сейши
- •§ 6. Внутренние волны
- •§ 1. Приливы
- •§ 2. Элементы приливной волны
- •§ 3. Приливообразующая сила
- •§ 4. Деформации приливной волны у берега
- •§ 5. Котидальные карты приливов
- •§ 1. Происхождение морских течений и их классификация
- •§ 2. Теория ветровых течений
- •§ 3. Плотностные течения
- •§ 4. Циркуляция вод в Мировом океане
- •§1. Уровень моря. Нуль глубин
- •§2. Изменения уровня моря
- •§ 3. Водные массы океана
- •§1. Биологические ресурсы
- •§2. Минеральные ресурсы
- •§3. Энергетические ресурсы
- •§1. Антропогенное загрязнение Мирового океана
- •§2. Экологические проблемы Азовского моря
- •§3. Экологические проблемы Черного моря
- •§4. Прогнозы экологических изменений Мирового океана
- •Оглавление
- •95007, Симферополь, пр. Вернадского 4
§6. Движение подземных вод
Движение подземных вод происходит под влиянием силы тяжести, капиллярных сил и гидростатического давления. Движение в зоне аэрации выражается просачиванием и инфильтрацией, а в зоне насыщения - фильтрацией.
1. Просачивание - это движение воды в грунте вертикально вниз в виде изолированных струек по капиллярным порам и канальцам. При этом пористое пространство не насыщено водой и в нем сохраняется движение атмосферного воздуха, что исключает влияние гидростатического давления в зоне аэрации.
2. Инфильтрация - это движение воды сплошным потоком с полным заполнением пор водой под действием сил тяжести, капиллярных сил и гидростатического давления в зоне аэрации, где может образовываться таким путем верховодка.
3. Фильтрация - это движение свободной (гравитационной) воды по порам и трещинам под действием силы тяжести и гидростатического давления в сторону уклона поверхности водоносного горизонта или в сторону уменьшения напора артезианских вод.
Движение в мелкопористых грунтах имеет ламинарный режим и подчиняется закону фильтрации Дарси, выражаемому формулой
Vф = КфI
где Vф - скорость фильтрации (м/сутки, см/с), Кф - коэффициент фильтрации, характеризующий водопроницаемость грунтов, зависящей от количества и размеров пор. Его значения различны для разных грунтов:
галечник - 100-200 м/сутки
песок - 1-50 м/сутки
суглинок - 0,05-0,1 м/сутки
глина - менее 0,001 м/сутки
I - гидравлический уклон или напорный градиент, равный уклону поверхности уровня грунтовых безнапорных вод, вычисляется по формуле
I = h/l = (h1-h2)/l
где h - напор, h1, h2- высота уровней в точках 1 и 2, 1 - длина пути фильтрационного потока.
Скорость фильтрации Vф можно определить по формуле
Vф = Qф/Wn
где Qф - расход фильтрационного потока, то есть количество воды (в м3/c), протекающей в единицу времени через данное сечение породы; Wn - площадь (м2) поперечного сечения породы (пористой среды).
Определение скорости и направления движения подземных вод производится непосредственно в поле путем введения в опытную (пусковую) скважину индикатора - раствора солей или красителя флюоресцеина (зеленый) и установлением их появления в наблюдательных скважинах по окружности.
Скважина, в которой краситель появится раньше, будет указывать направление потока. Скорость движения воды определяют по формуле:
Vn = l /Т
где 1 - расстояние в м от пусковой скважины до наблюдательной, Т - время от введения красителя до его появления.
Эти методы широко применяются также при изучении подземных карстовых вод. Так крымские карстологи Дублянский В.Н. и Вахрушев Б.А. определили, что карстовые подземные водотоки Крыма имеют среднюю скорость 430 м/сут.
§7. Режим подземных вод
Режим подземных вод - это закономерные пространственно-временные изменения ресурсов и характеристик подземных вод, включая изменения уровня, температуры, химического состава и минерализации.
На режим влияют климатические и гидрологические факторы, а также геолого-геоморфологические условия и водно-физические свойства грунтов. Наибольшие изменения элементов режима происходит в зоне аэрации. Наиболее динамичными являются грунтовые воды, где проявляются многолетние, сезонные и суточные колебания. Эти колебания отражают изменения запасов воды в водоносном слое и зависят от условий питания и расходования подземных вод, то есть, связаны с атмосферными осадками, испарением, стоком и водоотдачей грунтов.
Типы режима грунтовых вод: уровненный, термический, химический
Выделяется 3 типа уровненного режима грунтовых вод, характерных для разных климатических зон и провинций.
1. Мерзлотный тип кратковременного летнего питания, относящийся к зонам многолетнемерзлых грунтов с суровым холодным климатом. Максимальный уровень грунтовых вод связан с талым питанием и приходится на июнь - июль.
2. Режим сезонного питания, преимущественно весенне-осеннего, характерен для зон континентального климата с холодной зимой, когда промерзает зона аэрации. Максимальный уровень связан с талыми водами весной и дождевыми - в летне-осеннее время. Минимальный уровень наблюдается в предвесеннее время.
3. Режим круглогодичного питания, преимущественно зимне-весеннего - весеннего, относится к южным и западным районам Европы. При этом режиме максимальные уровни вод наблюдаются в феврале-апреле, а минимальные - в июле-августе.
Термический режим грунтовых вод зависит от температуры воздуха и инфильтрующихся вод. С глубиной многолетние и сезонные колебания температур воды быстро затухают. Положение водоносного горизонта с постоянной температурой наиболее высоко (первые м) в тропических странах, наиболее глубоко (до 41 м) в условиях резко континентального климата. На очень больших глубинах температура увеличивается в соответствии с геотермическим градиентом.
В зонах мерзлотного режима грунтовых вод зимой воды замерзают, а летом - редко достигают +10°С. В зонах сезонного питания, колебания температур грунтовых вод колеблются от 2°С до 12°С, а в зонах круглогодичного питания теплых стран - от 10 до 25°С (в жарких странах - до 36°С).
Гидрохимический режим грунтовых вод - это изменение их минерализации и химического состава в связи с разбавлением грунтовых вод пресными дождевыми и талыми водами и интенсивностью испарения воды. В зонах мерзлотного режима минимальная минерализация составляет 5-30 мг/л в весенне-летнее время, а максимальная до 1 г/л - в предвесеннее время. Характерные ионы НСО3- и Са2+.
В зонах сезонного и круглогодичного питания, в условиях умеренного увлажнения минерализация изменяется: от 10 до 400 мг/л - в северных провинциях Европы и от 20 до 1500 мг/л - в средней полосе Европы. Преобладают ионы НСО3 и Са2+.
В засушливых зонах, где испарение преобладает над питанием, происходит засоление вод с минерализацией от 0,1 до 11 г/л, преобладают ионы SO42- (сульфатные), Nа+ и С1- (хлоридные).