- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
Гідрологія підземних вод
Підземна гідросфера — складний за будовою і важко доступний для вивчення об’єкт. Фактично це складна система об’єктів нерозривно пов’язаних з геологічними. Існують два різних підходи до її визначення. За першим — це лише води, що приймають участь у сучасному водообміні і розташовані у приповерхневих шарах літосфери. За другим — це всі води літосфери і верхньої мантії. Включення тих чи інших підземних вод до складу гідросфери фактично залежить від того, які процеси розглядаються. Процеси геологічного масштабу часу пов’язані з усіма водами. Сучасні процеси дійсно пов’язані тільки з певними видами приповерхневих вод.
Точні розрахунки повного (загального) об’єму підземної гідросфери поки що неможливі. Існують лише оцінки: від 800 000 тис. км3 до 2000 000 тис. км3. Спостереженнями і прямими дослідженнями охоплені лише приповерхневі підземні води (до глибин 5-7 км на рівнинах і 2-3 км у горах). Існує обмежена кількість зверхглибоких свердловин. Таким чином глибинні води досліджуються непрямо.
Температури в межах підземної гідросфери змінюються від — 93°С (Антарктида) до +1200°С (температура магматичного розплаву). Тиск може досягати 30 000 кПа. Таким чином вода може знаходитися в трьох агрегатних станах, а також у вигляді диссоційованих молекул. Критичне значення температури, вище якого вода може існувати виключно у вигляді пари при будь-якому тиску, становить +374°С. Але за рахунок високої мінералізації в глибинах Землі вона досягає +450°С. За сучасними оцінками нижня межа розповсюдження рідкої води в літосфері знаходиться на глибинах 16-20 км. Лише в районах активної вулканічної діяльності вона зменшується до декількох сот метрів.
Тиск, що діє на підземну воду поділяють на гідростатичний та геостатичний (літостатичний). Зміни температур, тиску та інших умов створюють вертикальну зональність підземних вод. В основу виділення гідрофізичних зон покладено переходи води з одного стану в інший і характерні зміни у її структурі. Виділяють: 1) зону аерації (доступу повітря); 2) кріолітозону (багаторічномерзлі породи); 3) зону насичення; 4) надущільненого водяного флюїда; 5) рідиннопластичного водного розчину силікатів та алюмосилікатів; 6) диссоційованих молекул води. Найкраще вивчені перші три зони.
Гідродинамічна зональність визначається умовами руху води (особливостями водообміну). Рух води в свою чергу залежить від основних сил, що діють, і умов середовища. Ближче до поверхні розташована зона активного водообміну. Її надактивна частина розташована вище місцевих базисів ерозії. Нижня частина опускається ще на 100-500 м. Далі іде зона уповільненого (утрудненого) водообміну. Це води зі значними напорами, які реагують лише на вікові зміни кліматичних умов. Нижня зона — надто утрудненого водообміну. За сучасними дослідженнями на певних глибинах складаються умови коли геостатичний тиск спочатку призводить до ущільнення водонасичених порід і витискання води з них, а потім створюються умови коли загальний тиск дозволяє водним розчинам (флюїдам) розривати гірські породи, робити їх розрихленими. Такі явища називаються гідророзривами або флюїдорозривами. У зв’язку з цим запропоновано виділяти такі укрупнені гідродинамічні (баричні) зони: 1) переважної дії гідростатичного тиску; 2) перехідну; 3) геостатичного (літостатичного) тиску. Перехідна зона пов’язана з максимально ущільненими породами, які не дозволяють глибинним флюїдам вільно просуватися вверх. Це може відбуватися лише періодично (імпульсно) в місцях виникнення крупних гідророзривів.
Умови існування та характерні особливості підземних вод змінюються не тільки по глибині, але і в різних місцевостях. Виникає система водних об’єктів та видів вод чи не складніша ніж на поверхні суходолу. Їх дослідження охоплюють величезне коло питань. В даному розділі ми розглянемо лише частину з них. Нагадаємо також, що деякі основні властивості ґрунтів та порід і форми вміщення в них води були розглянуті у пункті 1.2.7.