6. 9. Основні різновиди підземних вод

Ґрунтова волога залягає близько до денної поверхні, як правило, в ґрунтовому шарі і утримується під дією сил молекулярного притягання. Тобто ця вода у вигляді пари та зв’язана (волога гігроскопічна і плівкова).

Крім того в рослинному шарі та підстелюючих його породах сезонно утворюються води за рахунок атмосферних опадів. Ці води не мають безпосередньо під собою водотривкого шару і є в цьому відношенні водами підвищеними. Існування цих вод можна собі уявити на такому прикладі.

На якійсь території випав дощ. Частина дощової води випарувалась, частина стікала в річки і частина просочилась в ґрунт. Вода, що просочилась, змочить ґрунт не велику глибину і проіснує до тих пір, поки внаслідок випарування, транспірації або пересування в глибину в пароподібному стані, вона не виснажиться.

Для сільського господарства підземні води мають виключно важливе значення, так як вони є основним джерелом для водопостачання та частково і для зрошення. Підземні води діляться на ґрунтові і міжпластові.

За умовами залягання виділяють ґрунтову вологу, верховодку, ґрунтові води, міжпостові та тріщині (рис. 6. 4).

Рис. 6. 4. – Схема поділу підземних вод: а – ґрунтова волога; б – верховодка; в – ґрунтові води; г – міжпластові води; д – дзеркало ґрунтових вод; е – водотриви; є – зона аерації; ж – зона капілярного підняття; з – тріщині води.

Ґрунтові води – це води які просмоктуються і накопичуються в верхньому водопроникному пласту неприкритому зверху водонепроникним (водотривним) пластом (рис. 6. 5). Ґрунтові води мають живлення по всій площі їх розповсюдження. Тому режим ґрунтових вод звичайно відрізняється непостійністю і, в значній мірі, залежить від кількості опадів, що випадають на поверхні землі. Неглибокі ґрунтові води можуть легко забруднюватися рідинами, які просмоктуються зверху, Чим глибше розташовані ґрунтові води, тим вони менше забруднені і режим їх менше залежить від атмосферних опадів.

Ґрунтова волога відрізняється різкими коливаннями температури, забрудненістю мікроорганізмами та органічними речовинами. Ґрунтовий шар багатий на всякого роду бактерії, в тому числі і на хвороботворні, ці ж бактерії характерні і для ґрунтової вологи.

При використанні ґрунтових вод для питного водопостачання необхідно забезпечити відповідний санітарно - технічний нагляд зони водозабору.

Рис. 6. 5 Схема залягання підземних вод

Міжпластові води – це води які залягають в водоносному пласту, який, в свою чергу, розташований між водотривними пластами. На протилежність ґрунтовим, міжпластові води частіше бувають напірними (артезіанськими), а тому вода в колодязях чи свердловинах, які прорізують міжпластовий напірний горизонт, піднімається і встановлюється на деякому рівні вище верхнього водотриву (покрівлі), який перекриває водоносний пласт (рис. 6. 3). Іноді п’єзометричний рівень води може бути вище поверхні землі, тоді вода із свердловини буде самовиливатися (фонтанувати).

Області живлення артезіанських вод часто знаходяться на великих відстанях від місця їх використання, а тому режим міжпластових вод менш пов’язаний з умовами живлення водоносного пласта і більш постійний, ніж режим ґрунтових вод. Якість води і дебіт (витрата) залишаються більш-менш постійними по всій області розповсюдження міжпластового водоносного горизонту.

Процес надходження води в ґрунти можна розділити на два етапи: усмоктування, яке відбувається внаслідок дії капілярних, сорбційних і, частково, гравітаційних сил; фільтрація – рух води в пористому середовищі під дією гравітаційних сил.

Обидва ці процеси уявляють собою складні випадки руху води. Однак другий етап - фільтрація, внаслідок меншої кількості впливаючих факторів вивчений більш детально і для нього одержані досить точні розрахункові рекомендації.

Верховодка знаходиться в самих верхніх шарах земної кори і має обмежене поширення. Вона характеризується дуже непостійним режимом. В посушливу пору року, коли збільшується випарування, верховодка зникає. Області живлення і поширення у верховодки збільшується.

Потужність верховодки невелика (до 1 … 2 м). Ці води звичайно вміщують в собі органічні сполуки і непридатні для господарського використання. Роль верховодки часто недораховують, що створює великі труднощі при будівництві (підтоплюються котловани, підвали, підвалини). На полях верховодка часто створює перезволожені ділянки, на першому витриманому водотриви.

Ґрунтові води мають вільну поверхню, яку називають дзеркалом ґрунтових вод. В залежності від рельєфу водотривкого ложа води можуть утворювати потоки і басейни (підземні озера).

Породи, котрі залягають між дзеркалом ґрунтових вод і денною поверхнею, складають зону аерації. Тут пори в породах заповнені в основному повітрям, водою вони заповнюються лише в періоди просочування атмосферних опадів.

Нижче дзеркала ґрунтових вод, в межах водоносного горизонту, знаходиться зона насичення.

Ґрунтові води безнапірні, але іноді над дзеркалом водоносного горизонту залягають водотривкі шари і лінзи, які створюють місцевий напір. Живлення ґрунтових вод відбувається, в основному, за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, області живлення і поширення збігаються внаслідок відсутності зверху водотривкого шару.

Для визначення напрямку руху ґрунтових вод будують гідроізогілси – лінії, що з’єднують одинакові відмітки дзеркала.

Міжпластовими називаються води, що залягають між двома водотривкими шарами. За умовами залягання ці води можуть біти безнапірними і напірними. Останні інакше називаються артезіанськими.

Міжпластовиві води перекриті зверху водотривкою покрівлею, що відділяє область живлення від області їх поширення. Тому температура міжпластових вод не піддається різким коливанням, тут помітні лише річні її зміни. Напірним водам властивий гідростатичний тиск, який залежить від різниці відміток областей живлення і розвантаження. Лінія, що з’єднує ці дві області, називається лінією п’єзометричного рівня.

Якщо пробурити свердловину на артезіанські води розуміється, на ділянці поширення такого рівня, який в напірних водах завжди вищий від рівня появи води, то з’явиться напір. Для зображення напору підземних вод будують карти п’єзоізогіпс – лінії, які з’єднують точки з однаковими відмітками п’єзометричних рівнів.

Геологічні структури значних розмірів, що вміщують артезіанські води, називаються артезіанськими басейнами.

На території України розташовані Волино - Подільський, Дніпрово - Донецький та Причорноморський – основні артезіанські басейни.

Міжпластові води, як правило, прісні і їм властиві високі смакові якості. Хімічний склад їх формується під впливом різних фізико-хімічних і біохімічних процесів, що відбувається при взаємодії підземних вод з гірськими породами. В поширені напірних вод різного хімічного складу спостерігається певна закономірність. Звичайно, чим глибше знаходиться напірний водоносний горизонт, тим вища мінералізація його вод. Зміна мінералізації напірних вод по простяганню дозволяє говорити і про горизонтальну або географічну зональність. В периферійних частинах артезіанських басейнів, де відбувається живлення водоносних горизонтів, води, як правило, прісні. Їх мінералізація зростає до центральної частини басейну.

Абсолютно водонепроникних гірських порід не існує, через що при розгляді суміжних горизонтів напірних і ґрунтових вод слід враховувати, що вони гідравлічні взаємопов’язані. Як правило, напірні води підживлюють горизонти ґрунтових вод, котрі залягають вище по розрізу. В зв’язку з цим, в деяких випадках напірні води сприяють заболочуванню земель навіть при відсутності зверху горизонту ґрунтових вод.

Міжпластові води широко використовуються в народному господарстві для водопостачання і зрошення. Якість питної води повинна відповідати вимогам до підземних вод для водопостачання. При зрошенні до води ставляться нижчі вимоги у відношенні мутності та бактеріального її забруднення. Тому для зрошення можуть бути використані будь - які міжпластові води, які не мають високої мінералізації, котра може призвести до засолення ґрунтів.

Тріщині води знаходяться переважно в масивних породах. Іноді ці води називають ще й жильними (жили – це крупні тріщині, де води течуть як по жолобах). Ці води характерні тим, що на їх режимі надзвичайно різко проявляється гідрометеорологічний вплив – їм притаманні дуже різкі коливання температури. Забрудненні мінеральними і органічними речовинами, а також мікроорганізмами. Відбувається дуже легко. Тому тріщині (жильні) води вважаються недобрими з санітарної точки зору для водопостачання питною водою. В залежності від умов залягання ці води можуть бути як безнапірними, так і напірними.

Якщо водоносна, багата тріщинами порода залягає біля самої денної поверхні і під нею знаходиться водотривке ложе, то живлення підземних вод тут відбувається не через інфільтрацію (просочування), а через інфлюацію (втікання). Зібрана над водотривким ложем вода в цьому випадку буде аналогом ґрунтової води. Вона може являти собою або підземний басейн, або підземний потік. Тріщині (жильні) води можуть поступово перекриватися водотривкою товщею і переходити в міжпластовий потік.

При використанні тріщиними (жильними) водами для водопостачання необхідні постійні бактеріологічні спостереження за ними, а в деяких випадках і їх постійне очищення від завищених домішок.

В Україні найкраще тріщині (жильні) води вивчені в магматичних та метаморфічних породах Українського кристалічного щита.