2.3.2. Класифікації підземних вод

Ми вже розглядали деякі поділи підземних вод — за їх станом в межах ґрунтів та порід, за гідрофізичною та гідродинамічною вертикальною зональністю, за походженням. Існують і інші класифікації. Загальної класифікації не існує. Це пов’язано з великою різноманітністю умов підземної гідросфери, на що ми також вже звертали увагу. Існують класифікації спеціальні (за певною ознакою) та комплексні. Наведемо деякі приклади.

За характером вміщуючих порід і відповідними умовами залягання розрізняють:

1) порові води, що залягають у рихлих, переважно четвертинних відкладах;

2) пластові води, що залягають в пластах осадових порід;

а) порово-пластові;

б) тріщинно-пластові;

3) тріщинні води, що знаходяться у щільних осадових, магматичних або метаморфічних породах перетнутих (посічених) тріщинами вивітрювання;

4) тріщинно-жильні води, що знаходяться в окремих крупних відкритих тектонічних тріщинах та зонах тектонічних порушень.

Розрізняють також підземні води суходолу та океану. За гілравлічними властивостями підземні води поділяють на напірні та безнапірні.

За температурою (за О. Альокіним) виділяють води:

1) виключно холодні (‹ 0°С);

2) досить холодні (0-4°С);

3) холодні (4-20°С);

4) теплі (20-37°С);

5) гарячі (37-42°С);

6) досить гарячі (42-100°С);

7) виключно гарячі (›100°С).

За мінералізацією (кількістю сухого залишку) підземні води по- діляють на шість груп:

1) зверхпрісні (‹ 0,1‰);

2) прісні (0,1-1‰);

3) слабосолонуваті (1-3‰);

4) сильсолонуваті (3-10‰);

5) солоні (10-35‰);

6) розсоли (›35‰).

В цілому гідрохімічних класифікацій також є дуже велика кількість. Окремо виділяють мінеральні лікувальні, мінеральні промислові та термальні (енергетичні) води.

В залежності від кліматичних факторів підземні води поділяють на зональні, азональні та інтразональні.

Прикладом комплексної класифікації може бути класифікація Ф. Саваренського (1939). Він виділяє п’ять основних типів вод і визначає їх основні характеристики. Типами є:

1) волога ґрунтів, болотні, верховодка;

2) ґрунтові підземні води;

3) карстові;

4) артезіанські;

5) жильні (тріщинні).

До основних характеристик віднесені: області живлення та розповсюдження, характер напору, характер руху потоку, походження, геологічні умови залягання, кліматична зональність, температура, геохімічні зони, хімічний склад.

Сучасні загальні класифікації більш детальні. Основу поділу складають вертикальна зональність та географічні умови розповсюдження.

2.3.3. Води зони аерації

Зона аерації розповсюджується від земної поверхні до дзеркала ґрунтових вод. В її межах існують такі основні різновиди підземних вод: 1) волога ґрунтового шару (ґрунтова волога); 2) капілярні води; 3) тимчасові вільні, гравітаційні води; 4) верховодка (рис. 2.29). Зв’язані види вологи не розглядаємо.

Ґрунтова волога як правило гідравлічно не пов’язана з ґрунтовими водами. Тут періодично відбувається інфільтрація поверхневих вод. Під час значних дощів або сніготанення ґрунт може досягнути повної вологоємкості. Тоді частина води в ньому буде знаходитися у гравітаційному стані. Якщо в ґрунті є нахилені відносно слабоводопрониклі прошарки, то гравітаційна волога може утворювати внутріґрунтовий стік. Потужність шару ґрунтової вологи змінюється (для різних ґрунтів) від декількох сантиметрів до 1-1,5 м.

Слід розрізняти ґрунтову вологу та ґрунтові води (які будемо розглядати далі). Але деколи вони можуть з’єднуватися. Це відбувається при піднятті рівнів ґрунтових вод, або капілярної кайми до ґрунтового горизонту.

Капілярна вода може існувати в зоні аерації у вигляді підвішеної, роз’єднаної та піднятої. Вона важлива для зволоження ґрунтів та живлення кореневої системи рослин. Тимчасові вільні, гравітаційні води перетікають по тріщинам та порожнинам і швидко поповнюють ґрунтові.

Верховодка — особливий тип підземних вод. Вона накопичується на відносно водотривких породах, які залягають в межах зони аерації у вигляді окремих лінз, або частин пластів, що виклинюються. Утворення верховодки пов’язане з інфільтрацією атмосферних опадів, поверхневих вод та конденсацією водяної пари. Звичайно це тимчасові (сезонні) утворення, але деколи досить потужні. Потужність шарів верховодки складає в основному 0,4-1,0 м, деколи 3-5 м. Вона формується як правило у супіщано-суглинистих ґрунтах (морена, алювій та інші). Велике значення має також рельєф. На крутих схилах верховодка майже не утворюється.

Вона характеризується такими ознаками: обмежена площа розповсюдження, різкі зміни запасів (рівнів), відсутність гідравлічного зв’язку з річковими водами, приймає участь у живленні ґрунтової вологи і досить інтенсивно випаровується, легкодоступна для забруднень.

В цілому води зони аерації мінливі, залежать від умов на поверхні та метеоумов, в основному прісні (за виключенням деяких посушливих територій) і легкодоступні. Водний режим цієї зони можна аналізувати за допомогою рівняння водного балансу:

у_інф. + z_гр.в. = у_гр. + у_{жив.гр.в}. + z_тр. + z_{з.а. з.а} , (2.4)

де у_інф. — поступання води з поверхні за рахунок інфільтрації; z_гр.в. — випаровування ґрунтових вод в зону аерації; у_гр. — стік в межах ґрунтів; у_{жив.гр.в}. — витрати на живлення ґрунтових вод; z_тр. — поглинання води з зони аерації кореневою системою рослин (десукція) і витрата її в кінцевому результаті на випаровування з зони аерації в атмосферу (транспірація); z_з.а — випаровування з зони аерації в атмосферу; _з.а — зміни запасу води в зоні аерації.

Основний обмін водою відбувається у вертикальному напрямку. Основні складові — випаровування та інфільтрація. Це покладено в основу виділення типів водного режиму:

1) промивний — у_інф. › z_тр. + z_з.а.;

2) компенсований — у_інф. z_тр. + z_з.а.;

3) випаровуючий (випотний) — у_інф. ‹ z_тр. + z_з.а..

У першому випадку надлишок води іде на живлення ґрунтових вод, а в останньому — недостача компенсується випаровуванням з їх дзеркала, і частково капілярним підняттям. В умовах такого режиму в ґрунтах та породах можуть накопичуватися солі.