9.5. Фільтраційні властивості порід і рух підземних вод

Дуже важливою характеристикою порід є їх водопроникність. Водопроникністюґрунтів називають їх здатність пропускати через себе воду під дією сили ваги або градієнтів гідростатичного тиску. Водопроникність залежить від розміру і форми частинок ґрунту, від розміру і кількості пор і тріщин у ґрунті, його гранулометричного складу. Кількісно водопроникність визначається величиноюкоефіцієнта фільтрації, який відображає швидкість фільтрації води при напірному градієнті, що дорівнює одиниці і виражається в м/добу, см/с, м/с (табл. 9.2).

За фільтраційними властивостями всі гірські породи поділяють на три групи: водопроникні(галька, гравій, добре відсортований чистий пісок, закарстовані та тріщинні породи);напівпроникні (глинисті піски, торф, скельні, напівскельні та закарстовані породи, пустоти і тріщини яких заповнені дрібнозернистими і глинистими відкладами);водонепроникні, або водотривкі (глини та масивно-кристалічні породи).

Таблиця 9.2

Величини коефіцієнта фільтрації різних порід (за В .О. Приклонським)

Породи	Коефіцієнт фільтрації, м/добу
Галечник промитий	100
Галечник з піском	100–20
Піски	50 – 2
Піски глинисті та супіски	2 – 0,1
Суглинки	0,1
Глини	0,001

Відповідно до характеру пористості порід у природі існує два види руху гравітаційних підземних вод – ламінарний та турбулентний.

Ламінарний рух– окремі струмені води переміщуються паралельно, із незначними швидкостями, утворюючи суцільний потік, і спостерігаються в породах із малими порами (тріщинами). Ламінарний рух підлягаєзакону Дарсі, згідно з яким швидкість фільтрації води прямо пропорційна коефіцієнту фільтрації (К) і напірному градієнту (і):

V = Кі.

Турбулентний рух– характеризується великими швидкостями, завихреннями, порушеннями суцільного потоку і спостерігається в тріщинуватих породах із широкими тріщинами. Підлягає він закону Дарсі в природі, а узгоджується з закономірністюШезі–Краснопольського, за якою залежність між швидкістю і напірним градієнтом слід виражати формулою:

V = С Rі,

де V – швидкість руху підземних вод, м/добу; С – емпіричний коефіцієнт; R – гідравлічний радіус, м; і – напірний градієнт.

Турбулентний рух у природі спостерігається дуже рідко – лише у великих тріщинах, при потраплянні води до гірничих виробок чи водозабірних споруд.

9.6. Класифікація підземних вод

1. За характером знаходження в гірських породах підземні водиподіляються на:порові, що заповнюють піски, гравій та інші сипкі породи;пластові, що залягають в шарах осадових гірських порід;тріщині, абожильні– у скельних породах;карстові– в розчинних гірських породах (вапняках, гіпсах, доломітах).

2. За гідравлічними умовамипідземні води поділяютьна напірні(артезіанські та глибинні) ібезнапірні(ґрунтові).

3. За джерелами надходження до водоносних горизонтів і комплексів:

метеогенні(надходять з атмосфери, включають інфільтраційні, інфлюаційні та конденсаційні води);літогенні(формуються у літосфері і поділяються на седиментогенні, відроджені, новоутворені, конденсаційні, солюційні);ювенільні або ендогенні (ті, які вперше потрапили до літосфери з мантії).

3. За температурою підземні водиподіляють напереохолоджені(нижче 0 °С),дуже холодні(0-20 °С),теплі(20-37 °С), гарячі(37-5 °С),дуже гарячі(50-100 °С),перегріті(понад 100 °С). Дотермальних вод відносять води з температурою більше 20 °С. Такі води зустрічаються, наприклад, на Кавказі і на Камчатці.

4. За ступенем мінералізації (за В. І. Вернадським) води поділяють напрісні (до 1 ‰),солонуваті(1–10 ‰),солоні(10–50 ‰) ірозсоли( більше 50 ‰). Склад прісних підземних вод часто близький до складу пов’язаних із ними поверхневих вод (переважають іони НСО₃^-, Са²⁺; НСО₃^-, SO₄^2-, Са²⁺; рідко SO₄^2-, НСО₃^-, Са²⁺). Солонуваті підземні води частіше можна віднести до гідрокарбонатного або сульфатного класу, переважають катіони Са²⁺,Na⁺, Mg²⁺. Солоні підземні води і розсоли можуть бути пов’язані із сучасними або стародавніми морськими басейнами, а також утворюватись під час вилуговування легкорозчинних солей NaCl, KCl, CaCl₂ та ін. Переважають іони Cl^-, Na^+, Ca²⁺.

Підземні води, що чинять бальнеологічний вплив на організм людини, називають мінеральними. Вони поділяються навуглекислі (боржомі, нарзан),сульфідні, абосірководневі(води Мацести),залізисті та миш’яковисті (мінеральні води Кавказу, Закарпаття та ін.),радонові води(Цхалтубо, П’ятигорська) та ін.

5. За характером залягання підземніводи на Землі можна поділити на дві великі групи: підземні води суші і підземні води під океанами і морями. Останні вивченні не достатньо.

Підземні води сушіможна поділити на підземні водизони аераціїтазони насичення.

Під океанами і морями зона аерації відсутня, а в зоні насичення присутні напірні води, що або гідравлічно зв’язані з підземними водами континентів, або не зв’язані з ними.