1. Предмет и задачи гидрогеологии. Ее место среди других наук о Земле.

Гидрогеология – наука о подземной гидросфере, о ее генезисе, истории развития, составе, закономерностях пространственного распределения и формирования, о взаимодействии с другими оболочками Земли, охране, управлении и использовании.

Объект – подземная гидросфера в тесном единстве с ГП, газами, органическим веществом.

Предмет – все виды подземной воды, процессы, связанные с действием ПВ, гидрогеологические структуры, месторождения.

Особенностью объекта и предмета является то, что вода обладает удивительными свойствами: подвижность, способность к фазовым переходам, чрезвычайная химическая активность, «всюдность».

Природные воды изучаются также многими другими науками (гидрология, океанология, гляциология).

В гидрогеологии развивается ряд наук: теоретические и прикладные. Теоретические: 1) общая гидрогеология – изучает наиболее общие свойства гидросферы; 2) гидрогеодинамика – изучает закономерности движения ПВ в ГП с целью количественной оценки этого процесса и управления; 3) гидрогеохимия – изучает процессы формирования химического состава ПВ, занимается изучением прогноза изменения их качества; 4) региональная гидрогеология – изучает закономерности залегания, распространения, формирования ПВ отдельных регионов, разрабатывает принципы гидрогеологического геокартирования и районирования; 5) палеогидрогеология – изучает былые подземные гидросферы, занимается восстановлением палеогидрогеологических условий конкретных территорий; 6) экологическая гидрогеология – изучает подземную гидросферу с целью оценки и предотвращения масштабов изменений в результате деятельности человека. Прикладные: 1) поиск и разведка ПВ; 2) гидрогеология месторождений ПИ; 3) мелиоративная гидрогеология; 4) гидрогеология городов; 5) охрана ПВ. Задачи гидрогеологических исследований по каждому направлению являются достаточно широкими и в принципе понятны из самого названия раздела.

2. Уникальность пв как полезного ископаемого.

ПВ – это самое уникальное и ценное вещество и полезное ископаемое, так как: 1- участвует во всех геохимических процессах Земли (во внутренних оболочках) – образование ГП, минералов, растворение, выщелачивание; 2 – это уникальное и наиболее ценное ПИ, возможности использования которого чрезвычайно разнообразны, в отличие от твердых ПИ: а) ПВ – это источник пресной воды, б) ПВ – это источник минеральной лечебной воды, в) химическое сырье (промышленные воды), из которого извлекаются полезные элементы, г) источник тепловой энергии (термальные воды: t=40-200° C); 3 – ПВ участвуют в образовании гидротермальных месторождений; 4 – ПВ в обязательном порядке изучаются при строительстве (отрицательный фактор); 5 – ПВ изучаются при поисках, разведке и эксплуатации различных твердых, жидких МПИ (нефть и газ); 6 – ПВ исследуются при решении вопросов охраны природы в целом.

3. Поверхностная часть гидросферы. Водный баланс суши.

Поверхностная часть гидросферы представлена водными массами Мирового океана и поверхностными водами суши (реки, озера, болота, ледники и снежники). Основные процессы движения водных масс поверхностной части гидросферы и ее взаимодействие с водами атмосферы – это так называемые малый и большой круговороты воды в природе. Составными частями таких круговоротов являются выпадение атмосферных осадков, конденсация, испарение воды и поверхностный сток. Соотношение этих составляющих может быть наиболее наглядно представлено так называемым уравнением водного баланса, являющимся математическим выражением, описывающим соотношение прихода и расхода воды с учетом изменения ее запасов за определенный интервал времени для участка территории, водного объекта, элемента подземной части гидросферы и др. Для участка поверхности земли (суша), ограниченного произвольным контуром, уравнение водного баланса может быть представлено в следующем виде:

X+K±∆Y-Z₁-Z₂±∆W=±∆U,

где X – атмосферные осадки, K – конденсация, ∆Y – разность притока и оттока поверхностных вод, Z₁ – испарение с водной поверхности, Z₂ – суммарное испарение с поверхности суши, ∆W – разность между просачиванием поверхностных вод через поверхность земли и притоком ПВ на поверхность (подземный приток и отток), ∆U – изменение запасов воды на площади балансового участка (все составляющие выражены в слое воды в мм или в м³ за определенный период времени).

Атмосферные осадки – жидкие или твердые продукты конденсации водяных паров в атмосфере, выпадающие на поверхность земли (воды) в виде дождя, снега, града, а также осаждающиеся непосредственно из воздуха на поверхность земли в виде росы, инея и измороси. Количество осадков может быть выражено объемом воды (см³, л, м³ и др.) или слоем (мм, см, м).

Испарение – процесс перехода молекул H₂O при достижении скорости, достаточной для преодоления сил молекулярного притяжения с поверхности жидкости или твердого тела в атмосферу. Величиной испарения является разность между числом молекул H₂O, перешедших с поверхности воды или твердого тела в окружающее пространство, и числом молекул, снова поглощенных этой поверхностью. Если число молекул, поглощенных поверхностью, превышает число молекул, оторвавшихся от нее, этот процесс называется конденсацией. При расчетах водного баланса используются 3 основных вида испарения: испарение с водной поверхности, транспирация (отбор влаги корнями растений) и суммарное испарение с поверхности суши, включающее испарение с почвы, транспирацию растительности и испарение воды, попавшей на листья и стебли растений при выпадении атмосферных осадков. Выражается в л, м³ или в мм, см, м.

Поверхностный сток – это процесс движения воды, происходящий в форме ее стекания по земной поверхности. Основные виды поверхностного стока: склоновый, формирующийся в виде широких, но мелких потоков на поверхности склонов, тальвеговый – в виде сосредоточенных потоков в более или менее разработанном русле (балки, лога) и речной сток, формирующийся в виде сосредоточенного потока поверхностных вод в хорошо разработанном речном русле. Выражается в м³, км³ или в л/с, м³/с.