#42Классификация подземных вод по условиям залегания
По условиям залегания в земной коре подземные воды делят на воды зоны аэрации: почвенные и верховодка – и воды зоны насыщения: грунтовые и межпластовые.
Почвенные воды заключены в почве и не имеют водоупора.
Верховодка образуется на линзе водоупорных пород, распространена локально, залегает неглубоко, существует временно, малообильна. В условиях континентального климата умеренного пояса она появляется весной после снеготаяния, иногда осенью.
Грунтовые воды – воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, на первом водоупорном слое. Поверхность грунтовых вод называется зеркалом грунтовых вод. Мощность водоносного горизонта – это расстояние по вертикали от зеркала грунтовых вод до водоупора. В водоносных слоях грунтовые воды передвигаются от мест с более высоким уровнем к местам с более низким уровнем, т. е. в соответствии с уклоном водоносного пласта. Скорость их движения (v) прямо пропорциональна коэффициенту фильтрации водоносной породы (k), который зависит от водопроницаемости и определяется по таблице, и уклону подземного потока (i), и вычисляется по формуле Дарси: v=k*i (см/с или м/сут.).
Области распространения и питания грунтовых вод совпадают, поэтому мощность и во-дообилие их подвержены колебаниям, зависящим от изменений климатических и метеорологических условий, а их режиму и свойствам присуши зональные черты. Зональность грунтовых вод проявляется в глубине их залегания от поверхности и соответственно в их чистоте и температуре, а также химическом составе и степени их минерализации. В зонах избыточного и достаточного увлажнения – тундре и лесах (Kув≥1) – грунтовые воды залегают неглубоко, они ультрапресные и пресные, гидрокарбонатно-кальциевые. В зонах умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения – лесостепяхи степях (Kув=1,0-0,3) – залегание вод глубже, они пресные или слабо минерализованные, постепенно становятся сульфатными. В зонах недостаточного увлажнения – полупустынях(Kув=0,3-0,1) и крайне недостаточного увлажнения – пустынях (Kув<0,1) – воды глубоко залегающие, минерализованные, обычно хлоридные.
Температура грунтовых вод в сглаженном виде повторяет годовой ход температуры воздуха, но максимумы и минимумы температуры запаздывают, и тем больше, чем глубже залегают грунтовые воды. Чистота грунтовых вод определяется глубиной их залегания от поверхности – чем глубже, тем чище.
Геолого-геоморфологические условия и вещественный состав пород вносят разнообразие и обусловливают специфику грунтовых вод в пределах природных зон. Например, при глубоком и густом долинно-балочном расчленении земной поверхности воды залегают глубже. В целом же грунтовые воды относительно чистые, обычно пресные, постоянные и широко используются для хозяйственно-бытовых нужд в сельской местности.
Межпластовые воды – это воды, заключенные между двумя водоупорными пластами, из которых нижний называется водоупорным ложем, а верхний – водоупорной кровлей. Они залегают глубже и поэтому чище, чем грунтовые. Области распространения и питания их не совпадают, в связи с чем режим вод меньше зависит от метеоусловий и у них более постоянный уровень. Атмосферное питание эти воды получают лишь в местах выхода водоносного пласта на поверхность. Они могут быть напорные и ненапорные. Ненапорные воды не полностью насыщают водоносный пласт, имеют свободную поверхность и стекают как грунтовые по уклону ложа. Напорные воды залегают в вогнутых тектонических структурах, насыщают весь водоносный слой и обладают гидростатическим напором. Вскрытые скважинами, они могут изливаться на поверхность или даже фонтанировать. Такие воды называют артезианскими. Как и грунтовые воды, межпластовые могут иметь разный химический состав и степень минерализации, которая увеличивается с глубиной.
#43 ТЕРМАЛЬНЫЕ ВОДЫ
подземные воды, имеющие температуру 20°С и выше за счет поступления тепла из глубинных зон земной коры. В некоторых горных странах (Тянь-Шань, Альпы, Кавказ, Камчатка, Исландия и др.) Термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников, гейзеров и паровых струй. В связи с повышенной химическая и биологическая активностью циркулирующие в горных породах подземные термальные воды преимущественно минеральные. В глубинных частях крупных артезианских бассейнов распространены гипотермальные, термальные и даже перегретые минерализованные воды и рассолы, часто содержащие повышенные концентрации ценных в промышленном отношении элементов. Во многих случаях целесообразно использование подземных вод одновременно для энергетики, теплофикации, бальнеологии, а иногда даже для извлечения химических элементов и их соединений.
Минеральные воды - это воды подземных источников. Главное их отличие от обычной воды, попадающей в наши водопроводные краны, - постоянный химический состав. Правда, есть места, где одну и ту же воду пьют из-под крана и разливают в бутылки, как минеральную. Например, известная минеральная вода "Сарова" добывается из скважины, которая снабжает питьевой водой весь город Саров. Но это скорее исключение. Даже если вода подается в водопровод из подземных источников и содержит различные соли, многоступенчатая очистка все время меняет ее состав. Любая вода из подземных, подпочвенных источников или открытых водоемов содержит минеральные соли, их нет лишь в дистилированной воде. Но состав воды из подпочвенных источников и открытых водоемов меняется в зависимости от сезонов года, от погодных условий. В какой-то определенный момент такая вода по своему качеству может быть аналогичной какой-либо минеральной, которую мы пьем из бутылок. Но она тем не менее питьевая, поскольку главное требование, которое предъявляется к ней ГОСТом, это отсутствие вредных примесей, что и обеспечивается системой очистки.Минеральные же воды под влиянием определенных факторов сотни лет формируются в подземных источниках, и их состав в определенном месторождении всегда стабилен. Во многих развитых странах потребление минеральной воды превышает 100 литров в год на человека. В странах СНГ производится более 500 наименований минеральных вод, причем свыше 90% из них - российского происхождения. Но несмотря на эти впечатляющие цифры, минералки не хватает: на каждого из нас в год приходится лишь два (!)* литра воды отечественного розлива. Один завод в Италии выпускает минеральной воды больше, чем вся Россия! А спрос на эту продукцию неуклонно растет. Обилие импорта несколько смягчает, но не спасает положение. Как считают эксперты, потребность в минеральных водах на российском рынке удовлетворяется лишь на 50%.
#44Река́ — природный водный поток (водоток), текущий в выработанном им углублении — постоянном естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна.
Речна́я систе́ма — совокупность рек, изливающих воды одним общим руслом или системой протоков в море, озеро или другой водоём.
Состоит из главной реки (ствола системы) и притоков первого, второго и следующих порядков. Притоками первого порядка называются реки, непосредственно впадающие в главную реку, второго порядка — притоки притоков первого порядка и т. д. Иногда наименование порядка рек ведётся, наоборот, от мелких рек к главной.
Название речной системы даётся по названию главной реки, которая является обычно наиболее длинной и многоводной рекой в системе
Речная система – главная река с притоками. Например, значительную часть Европейской России занимает речная система Волги с притоками. Обычно главной считается самая длинная и многоводная река.
Водораздел – линия на земной поверхности, разделяющая сток атмосферных осадков по двум противоположно направленным склонам. Весь земной шар можно разделить на две основные покатости, по которым воды стекают с континентов: 1) в Атлантический и Северный Ледовитый океаны; 2) в Тихий и Индийский океаны. Между этими двумя покатостями проходит Мировой водораздел, или Главный водораздел Земли. Водоразделы между периферийными областями и областями внутреннего стока называются внутренними водоразделами. Водоразделы океанов и морей разделяют области суши, сток с которых направлен в разные океаны или моря. Речные водоразделы – линии раздела речных систем. Водоразделы лучше выражены в горах, нежели на равнинах.
Прито́к — водоток, впадающий в более крупный водоток.Приток обычно отличается от последнего меньшей длиной и меньшей водностью. Однако существуют и обратные примеры: существенно более водная река Ока считается притоком реки Волга; а далее притоком Волги считается гораздо более воднаяКама; притоком реки Енисей считается Ангара, которая в месте слияния имеет вдвое большую водность; более водная Очаковкасчитается притоком реки Раменки и т. д. Также приток обычно отличается иным направлением долины.
Иногда притоками называют реки, впадающие в озёра и иные внутренние водоёмы.
Притоки подразделяются на правые и левые, впадающие соответственно с правого и левого берегов.
Бассейн реки- район земной поверхности, с которого в данную реку собираются все атмосферные осадки, питающие ее
. Водосбор - это система. Это территория суши, с которой вода, осадочный и растворенный материал стекают в общий водоток или другой водоем. Для каждого водосбора существует водосборная (дренажная) система, по которой осадки переправляются к месту стока. Водосбором может быть территория вокруг озера, у которого нет стока на поверхности, или такой большой речной бассейн, как у реки Поронай. В одном большом водосборе существует много мелких, которые вносят свой вклад в общий водный поток.
№45РЕЧНОЙ СТОК – 1) перемещение воды в процессе ее круговорота в природе в форме стекания по речному руслу. Р.с. — главный элемент материкового звена глобального круговорота воды, основной показатель возобновляемых водных ресурсов (см.) той или иной территории; 2) количество воды, протекающее в речном русле за какой-либо период времени, из 47 тыс.км3 воды, ежегодно стекающей с материков в Мировой океан, 41,7 тыс.км3 приходится на Р.с. (ледниковый 3,0 и подземный 2,2 тыс.км3); 3) в широком смысле — это сток воды, наносов, растворенных веществ и сток тепла (тепловой сток). Сток наносов (см.) состоит из стока взвешенных наносов, т.е. переносимых в толще речного потока во взвешенном состоянии, и стока влекомых наносов, переносимых потоком по речному дну во влекомом состоянии. Сток растворенных веществ (см.) — процесс переноса в речных системах растворенных в воде веществ и характеристика их количества (ионы солей, биогенные и органические вещества, газы и др.). Если имеется в виду лишь сток растворенных минеральных веществ, употребляют термин "ионный сток". Тепловой сток — это процесс переноса вместе с речными водами тепла и его количественная характеристика. Сток воды — процесс, определяющий все другие виды перемещения вещества и энергии в речных системах, их носитель. В гидрологических исследованиях и расчетах расход воды — главная характеристика Р.с. Наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год и т.д.). Все остальные характеристики Р.с. являются призводными от соответствующих расходов воды. Наиболее часто употребляются: объем стока, модуль стока, слой стока (см.) . Важной характеристикой в гидрологическом анализе служит коэффициент стока, представляющий собой отношение слоя стока к слою осадков, обусловивших возникновение стока. Р.с. является итогом взаимодействия сложного комплекса процессов, составляющих наземную часть круговорота воды в природе (см. речной бассейн). Ход во времени Р.с. зависит от выпадения осадков и режима метеорологических элементов, формирующих состояние поверхности и почвогрунтов бассейна при относительно неизменных условиях, выражающих физико-географический характер водосбора. Ход во времени осадков и других метеорологических элементов отражает непрерывный процесс преобразования состояний атмосферы над речным бассейном. Турбулентность разного масштаба происходящих в атмосфере движений вызывает крайнюю неустойчивость метеоэлементов во времени и пространстве, что является, в конечном итоге, причиной вероятностного характера гидрометеорологических процессов, в том числе и Р.с. Вероятностная природа колебаний стока не исключает присутствия в них вполне выраженных динамических составляющих, связанных главным образом с годовым циклом метеорологических элементов, вызывающим ежегодное чередование гидрологических сезонов.
Динамические составляющие проявляются также и в многолетних колебаниях стока в связи с продолжительными тенденциями в изменении климата, а также в результате хозяйственной деятельности на водосборе. Динамические закономерности учитываются в виде зависимости стока от координаты времени (периодические сезонные колебания стока, долговременные тенденции повышенной или пониженной водности рек). Вероятностные закономерности отражаются в виде функций распределения вероятностей ожидаемых величин стока либо отклонений от оценочных значений, получаемых при учете динамических закономерностей. В практике гидрологических и водохозяйственных расчетов используются характерные расходы или объемы Р.с. определенной вероятности ежегодного превышения (обеспеченности). Последняя оценивается в результате статистической обработки временных рядов ежегодных фазово однородных величин стока (например, объем стока половодья — по одному значению за каждый год; минимальный суточный расход за зимний период; максимальный расход дождевых паводков; объем стока за летне-осенний сезон и т.д.).
В задачах, связанных с водообеспечением, основное значение имеют характеристики годового стока, используемые для оценки потенциальных водных ресурсов реки. Норму годового стока понимают как его среднее значение за многолетний период с неизменными ландшафтно-географическими условиями и с одним уровнем хозяйственной деятельности в бассейне реки. Норма стока имеет значение не только как показатель водных ресурсов речного бассейна или экономического района; являясь функцией среднемноголетних значений осадков и испарения, она представляет собой одну из важнейших гидрометеорологических характеристик географического ландшафта, отражающих свойственное ему соотношение тепла и влаги. Уравнение водного баланса речного бассейна относительно среднемноголетнего годового слоя стока y = P – E ± DELTA U, где Ри Е — среднемноголетние слои годовых осадков и испарения, у — русловой сток в замыкающем створе, DELTA U — средняя многолетняя величина водообмена со смежными водосборами, не контролируемая гидрометрически (в размерности слоя стока). Для полностью замкнутых водосборов у = Р – Е, для большинства бассейнов средних и больших рек это равенство соблюдается лишь как приближенное. Разница (Р – Е) называется "климатическим стоком", ее географические закономерности отражают более или менее плавные пространственные изменения гидротермических условий, что служит методической основой построения карт изолиний нормы годового стока (в слое или модуле стока) для средних рек.
С другой стороны, (Р – Е) выступает как климатический потенциал водных ресурсов, точнее ежегодно возобновляемых ресурсов поверхностных и подземных вод рассматриваемого речного бассейна или любой другой территории. Таким образом, фоновой (исходной) величиной водных ресурсов бассейна является климатический сток у, представляющий собой балансовую разницу между атмосферными осадками Р и суммарным испарением с поверхности водосбора Е, отражающий условия тепло-влагобаланса территории. За счет климатического стока формируется поверхностная составляющая речного стока у пов и питание подземных вод в контурах бассейна U, которое, в свою очередь, формирует подземную составляющую речного стока у подз (дренируемая речной сетью бассейна часть подземных вод) и питание глубоких подземных вод в пределах рассматриваемого водосбора (– DELTA U). В зависимости от конкретной гидрогеологической обстановки знак может быть и положительным (+ DELTA U) — разгрузка глубоких подземных вод, область питания которых находится за пределами контура бассейна. Все факторы формирования речного стока по степени устойчивости относительно антропогенных воздействий можно разделить на консервативные, отражающие глобальные, крупнорегиональные, зональные и региональные закономерности пространственно-временного распределения элементов водного баланса речных бассейнов, и изменчивые локальные (местные), отражающие ландшафтную структуру бассейна и наиболее подверженные изменениям под влиянием антропогенной деятельности на водосборе. К консервативным относятся глобальные и крупнорегиональные климатические закономерности распределения тепла и влаги (термический режим тропосферы, перенос воздушных масс, адвекция тепла и влаги синоптических масштабов, интенсивность циклонической циркуляции); орографические особенности территории (экспозиция и диспозиция орографических структур, высота местности, пересеченность рельефа, уклоны склонов и др.); геологическое строение территории (фильтрационные свойства водовмещающих пород и их ярусность, плановое и высотное положение геологических структур, тип и распространение гидрогеологических структур и др.). К изменчивым факторам с большей или меньшей степенью условности можно отнести следующие компоненты ландшафтной структуры бассейна: растительность, почвы и всю зону аэрации, микрорельеф, гидрографическую сеть.
Антропогенные воздействия на ресурсы Р.с. можно разделить на 4 основных типа. 1. Непосредственное изъятие русловых вод и сбросы использованных вод (коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение, межбассейновые переброски стока). Водоснабжение, как правило, приводит к безвозвратным потерям стока (см.) небольших размеров, переброски — к увеличению или уменьшению в зависимости от их направления. 2. Изменение ландшафной структуры бассейна, в основном приводящее к изменению суммарного испарения (агротехнические мероприятия и полезащитное лесоразведение, лесохозяйственные мелиорации, осушение болот и заболоченных земель, изменение гидрографической сети — пруды, водохранилища, каналы). Агротехнические мероприятия и полезащитное лесоразведение приводят к снижению стока на 1—5% на крупных реках, средних — до 25%, лесохозяйственные мелиорации — к снижению стока на 2—10%, осушение болот — к увеличению или уменьшению стока на средних реках до 10%. 1—2. Непосредственное изъятие русловых вод, сбросы в русловую сеть возвратных вод и изменение ландшафтной структуры бассейна (орошение земель). Масштабы снижения годового стока от нескольких процентов до его полного исчерпания. 3. Изменения ресурсов подземных вод и их взаимосвязей с речным стоком (водозаборы подземных вод, горнорудные разработки). Порядок изменений на малых и средних реках от нескольких процентов до нескольких десятков процентов — уменьшение или увеличение стока. 1—2—3. Все типы воздействий (урбанизация территории). Влияние урбанизации, как правило, приводит к увеличению речного стока, масштабы — до нескольких десятков процентов (г. Москва — в 1,5 раза) за счет резкого улучшения условий стекания поверхностных вод, сбросов использованных подземных вод в русловую сеть, увеличения атмосферных осадков. Размеры антропогенных изменений отдельных характеристик речного стока, минимальный и максимальный сток приходится рассматривать дифференцированно из-за различий влияющих факторов. Для минимальных расходов более важны условия формирования и динамики подземного стока в реки, для максимальных — условия водообразования, стекания по склонам и добегания вод по русловой сети до замыкающего створа. Наиболее сильное влияние на экстремальные величины речного стока и его внутригодовое распределение оказывает строительство водохранилищ
#46Гидрологический сезон-Часть годового цикла, в пределах которого водный или ледовый режим характеризуется общими чертами его формирования и проявления. В различных районах в соответствии с гидрологическим режимом число Г.с. сроки их наступления и продолжительность неодинаковы. В средней полосе Европейской части России обычно выделяют 4 сезона: весна (половодье), лето (межень), осень (паводочный период), зима (межень). Иногда в гидрологических расчётах год подразделяют на два основных периода: многоводный (весна для рек с весенним половодьем) и маловодный (лимитирующий). В озероведении Г.с. устанавливается в соответствии с термическим режимом озёр. Гидрологический сезон – одна из фаз водного режима природных водных объектов, границы которого определяются датами гидрологических явлений для данной местности: смены преимущественно подземного питания водного объекта на поверхностное и наоборот, наступление и завершение периода ледостава и переход температуры воды у поверхности через 10 С.