10.7 Движение подземных вод

Передвижение воды в почве от слоя к слою называется процессом просачивания и состоит из двух стадий: впитывания и фильтрации.

Вода атмосферных осадков попадает на сухую почву и в начальный момент подвергается действию абсорбционных и капиллярных сил и интенсивно поглощается поверхностью почвенных частиц. Это и есть стадия впитывания.

При полном насыщении всех пор движение воды происходит под действием силы тяжести по закону ламинарного движения. Это – стадия фильтрации.

Количественной характеристикой впитывания и фильтрации является интенсивность и суммарная величина. Под интенсивностью впитывания понимается количество воды в мм, поглощенное почвой в единицу времени.

Суммарная величина впитывания характеризуется слоем воды в мм, поглощенным почвой за некоторый промежуток времени.

10.8 Передвижение воды в водоносных горизонтах

Движение воды в мелкозернистых породах является ламинарным. Объем ее мал: от нескольких см до нескольких метров в сутки.

В крупнообломочных и трещиноватых породах объем движения воды значительно больше. В них может происходить даже турбулентное движение, характерное для открытых потоков.

В обоих случаях движение воды совершается под влиянием гидростатического напора от мест с более высоким уровнем к местам с более низким уровнем. В естественных условиях это движение совершается по направлению к выходу источника, выхода водоема.

10.9 Формула Дарси

Движение воды при фильтрации в мелкозернистых породах подчиняется закону Дарси:

h

Q = FК ------ , где

l

Q – количество воды в куб м в секунду, протекающей в единицу времени через данное поперечное сечение породы площадью F в кв м;

К – некоторая величина – коэффициент фильтрации, в метрах в сутки;

h – напор;

l – длина пути фильтрационного потока в метрах.

10.10 Режим подземных и поверхностных вод

Выделяют несколько типов водного режима:

1. промывной – характерный для областей, глее сумма годовых осадков превышает испаряемость; почвенная толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию;

2. непромывной – когда количество осадков меньше испарения и почва промачивается лишь на некоторую глубину. При этом влага не достигает уровня грунтовых вод и в почве часто наблюдается дефицит влаги;

3. выпотной – формируется в засушливом климате , где осадков намного меньше испаряемости при условии близкого залегания грунтовых вод, обычно минерализованных и получающих питание со стороны. Корни растений подтягивают влагу из капиллярной каймы и грунтовые воды “отпотевают” через растения в атмосферу. Здесь на некоторой глубине образуется соленосный горизонт.

10.11 Режим грунтовых и межпластовых вод

Режимом подземных вод называется изменение во времени уровня подземных вод, их температуры, химические составы и минерализации. Наибольшие изменения элементов режима наблюдаются в горизонтах, наиболее близко расположенных к поверхности и потому связанных с атмосферными осадками, испарением и стоком.

Выделяют три типа режима подземных вод:

1. мерзлотный – отличается кратковременностью питания, коротким периодом стока грунтовых вод вследствие промерзания их в условиях сурового климата;

2. сезонное питание – характерно для континентального климата с продолжительной и холодной зимой, когда отсутствует пополнение запасов грунтовых вод. Расход вод в течение всего года, испарение происходит в теплый сезон;

3. круглогодичное питание – свойственно климату с непродолжительной мягкой зимой, в течение которой температура грунтовых вод испытывает влияние температуры воздуха, тем больше, чем они ближе залегают к поверхности. Суточные колебания температуры наблюдаются на глубине 1-2 м, сезонные – до глубины водоносного слоя с постоянной температурой. Химический состав подземных вод определяется сложными взаимодействиями между составом горных пород, вмещающих воды, и динамикой самих вод в прошлом и настоящем.

Контрольные вопросы:

1. Естественная влажность почвенных грунтов.

2. Что собой представляет поле сил в порах грунтов?

3. Виды воды в порах.

4. Факторы возникновения и распространения подземных вод.

5. Что собой представляют грунтовые воды?

6. Межпластовые воды.

7. Как возникают межпластовые напоры вод?

8. Характер движения подземных вод.

9. О чем говорит формула Дарси?

10. Режим подземных и поверхностных вод.

11. Режим грунтовых и межпластовых вод.

12. К какому типу относятся артезианские воды?

13. Возникновение ключей.

14. Какому климату свойственно круглогодичное питание подземных вод.

15. Чем определяется химический состав подземных вод?

Лекция 11. Гидрология рек