- •Вопрос №1.Предмет гидрогеологии и его связь с другими геологическими дисциплинами.
- •Вопрос №5.Верховодка
- •Вопрос №6. Геологический круговорот воды в земной коре.
- •Вопрос №7. Виды воды в горной породах
- •Вопрос №8.Климатический круговорот воды в природе(Wikipedia)
- •Из лекции.
- •Вопрос №9. Понятие о водоносных горизонтах, комплексах и артезианских бассейнах.
- •Вопрос №10.Артезианские воды
- •Вопрос №11.Происхождение подземных вод
- •Вопрос №12.Питьевые воды. Требования к их качеству
- •Вопрос №16 Классификация подземных вод по величине общей минерализации
- •Вопрос №17 Режим подземных вод. Типы и факторы формирования режима.
- •Вопрос №18 Основные элементы водоносного горизонта.
- •Вопроси №19 Закон Дарси и пределы его применения.
- •Вопрос №20 Жесткость воды. Классификация по величине общей жесткости.
- •Вопрос № 21 Нелинейный закон фильтрации.
- •Вопрос №22 Границы фильтрационного потока. Плоский и радиальный поток.
- •Вопрос №24 Грунтовые воды, условия их образования их образования и залегания.
- •Вопрос №25 Микрокомпонентный состав подземных вод. Что он определяет?
- •Вопрос №26 Органическое вещество и микроорганизмы в подземных водах.
- •Вопрос №27 Газовый состав подземных вод
- •Вопрос №28 Термальные воды. Гейзеры. Фумаролы.
- •Вопрос №29 Подземные воды мерзлой зоны литосферы.
- •Вопрос №30 Химический состав подземных вод
- •Вопрос № 31 Основные элементы фильтрационного потока.
- •Вопрос № 32 Формула Курлова.
- •Вопрос №39. Генетические типы подземных вод
- •3 Генетических цикла образования воды:
- •Вопрос №40. Отличия геологического круговорота воды от климатического.
- •Вопрос №41. Трещинные и карстовые воды
- •Вопрос №44. Гидрогеологические структуры.
- •Вопрос №45.Минеральные воды.
- •Вопрос №46. Промышленные воды.
Вопрос №17 Режим подземных вод. Типы и факторы формирования режима.
В соответствии с гидродинамической зональностью в недрах земли выделяются и разные типы гидродинамического режима подземных вод, под которым следует понимать характер движения воды, обусловленный величиной пластовых давлений и степенью гидродинамической закрытости водоносных систем. Обычно выделяют три типа гидродинамического режима.
-
Режим инфильтрационного типа, в пределах которого движение подземных вод происходит вследствие разности напоров в зоне современной инфильтрации и зоне разгрузки. Пдастовое давление подземных вод равно гидростатическому. При благоприятных условиях режим этого типа может существовать до глубины 5-6км. В этом случае важно только, чтобы была единая гидравлическая система и область питания превышала область разгрузки.
-
Режим элизионного (выжимающего) типа. Движение вод происходит вследствие их выжимания их пород, уплотняющихся под действием на них геостатическогодавления или возникающих геостатических напряжений 1000м. Пластовое давление, как рпавило, выше гидростатического, но значительно ниже литостатического
-
Режим глубинного типа характерен для водонапорных систем, залегающих в глубоких частях подземной гидросферы. Основными причинами движения вод в зоне действие этого режима является воздействие на них геостатического и тектонического давлений. Такое воздействие возможно лишь в условиях существенной изоляции глубинных водонапорных сисетм, ибо при наличии хорошего оттока жидкости внешнее давление воспринимается преимущественно скелетом породы. Пластовое давление может достигать значений геостатического давления и даже его превышать.
Таким образом, в настоящее время в земной коре выделяются несколько резко отличающихся по характеру пластовых давлений типов гидродинамического режима. В пределах каждого их этих типов режима законы движения подземных вод носят различный характер. В настоящее время наиболее изученным в этом отношении является инфильтрационный тип режима, в пределах которого выделяется два подтипа: режим грунтовых (безнапорных) вод и режим артезианских (напорных) вод.
Вопрос №18 Основные элементы водоносного горизонта.
Различные пористость и трещиноватость горных пород приводят к неравномерному распределению воды не только в зоне аэрации, но и в зоне насыщения. Поры и трещины небольшого размера хотя и позволяют породе содержать значительные количества воды, но затрудняют ее движение, что делает породу слабо проницаемой, и, наоборот, большие поры и трещины способствуют свободному перемещению подземных вод. Поэтому в гидрогеологическом отношении все породы делятся на три группы:
-
водопроницаемые — галечники, гравий, песок, рыхлые песчаники и все сильно трещиноватые породы;
-
полупроницаемые - глинистые пески, лёсс, известняки, песчаники и слабо трещиноватые метаморфические и магматические породы;
-
практически непроницаемые — глины, суглинки и все массивные кристаллические и осадочные породы, если они не трещиноватые.
Водопроницаемые и полупроницаемые породы образуют в земной коре систему водоносных горизонтов. Водоносным горизонтом называется водопроницаемый пласт, насыщенный водой, находящейся в постоянном движении благодаря гидравлической связи и перепаду давления, существующих во всем пласте, и ограниченный водонепроницаемыми породами снизу и сверху или только снизу. Пласт, подстилающий водоносный горизонт, называется подошвой, а пласт, перекрывающий его, — почвой водоносного горизонта. Поверхность, образованная подземными водами, носит название зеркала подземных вод. Для первого от поверхности водоносного горизонта, воды которого называются грунтовыми, зеркало является границей, разделяющей зону аэрации и зону полного насыщения (рис. 2.9).
Представления о водопроницаемых и водоупорных породах относительны, поскольку в разных геолого-сгруктурных и термодинамических условиях одна и та же порода может быть либо водоносным горизонтом, либо водоупором. Как показывают исследования последних лет, при значительных перепадах давлений и повышенных температурах водопроницаемыми могут быть даже толщи глин мощностью несколько десятков метров. Однако при господствующих в верхней части земной коры (до 2-5 км) температурах и давлениях породы с коэффициентом проницаемости менее 0,1 мкм2 являются достаточно надежными водоупорами.
С глубиной, по мере роста давления, пористость и проницаемость горных пород как правило уменьшаются, что приводит к меньшему различию водоносных горизонтов и водоупоров.
Различают напорные и безнапорные водоносные горизонты. Безнапорные водоносные горизонты не имеют перекрывающих проницаемых горных пород, вследствие чего питание атмосферными осадками происходит по всей площади их распространения и подземные воды испытывают только атмосферное давление. Напорные водоносные горизонты, наоборот, перекрыты трудно проницаемыми горными породами и поэтому характеризуются давлениями, превышающими атмосферное. Питание этих горизонтов атмосферными осадками может осуществляться только на отдельных участках, где отсутствуют перекрывающие слабо проницаемые породы. Часто напорные водоносные горизонты могу I переходить в безнапорные и наоборот.
Для напорных водоносных горизонтов, кроме реально существующей поверхности подземных вод, различают еще пьезометрическую поверхность. Последняя представляет собой поверхность, на уровне которой гидростатическое давление становится равно атмосферному или, говоря другими словами, поверхность, на которой установится уровень воды после достижения водоносного горизонта скважиной или другой горной выработкой (рис. 2.9).
На картах зеркало подземных вод изображается с помощью гидроизогипс, а пьезометрическая поверхность — гидроизопьез. Следовательно, первые представляют собой линии равных отметок реально существующей поверхности, водоносного горизонта, а вторые — линии равных напоров или отметок пьезометрической поверхности (рис. 2.10).
Основными элементами водоносного горизонта являются область питания, область распространения и область разгрузки (рис. 2.11), которые представляют собой участки поверхности или части геологических структур, определяющие гидродинамику (скорость, направление движения, напор и т.д.) водоносного горизонта.
1. Область питания — ^то зона, в пределах которой атмосферные осадки могут проникать в гидравлическую систему. Преобладающими направлениями движения подземных вод в этой части водоносного горизонта могут быть нисходящее вертикальное и частично горизонтальное. Водоносный горизонт в этой зоне непосредственно связан с зоной аэрации, обеспечивающей его питание. Вместе с тем питание водоносных горизонтов происходит не только атмосферными осадками или поверхностными водами, но и за счет других водоносных горизонтов. В этом случае говорят о закрытой или внутренней области питания.
-
Область распространения (напора) подземных вод - промежуточная зона между областями питания и разгрузки, которая является основной по площади развития. В пределах этой области преобладающим направлением движения подземных вод является горизонтальное. Для безнапорных водоносных горизонтов эти две первые области, как правило совпадают.
-
Область разгрузки — зона, в пределах которой подземные воды выходят на поверхность земли или переливаются в Другой водоносный горизонт (скрытая разгрузка). Направления движения подземных вод могут быть вертикальными восходящими или нисходящими.
В местах выхода подземных вод на поверхность образуются источники или родники, представляющие собой по существу своеобразные природные сооружения, из которых непрерывно ведется откачка воды и около которых всегда наблюдается депрессия в водоносном горизонте.
Чаще всего подземные волы выходят на поверхность земли в случае прорезания водоносного горизонта эрозионной сетью. A.M. Овчинников предлагает различать сток и разгрузку подземных вод. Первое характерно для вод, имеющих свободную поверхность, а второе - для напорных вод. Равномерно проницаемые породы Дают возможность стока ПО всей линии пересечения зеркала воды с дневной поверхностью (рис. 2.12), тогда как неравномерно проницаемые — только в отдельных местах.
Расход, или дебит, любого родника зависит от четырех основных переменных: 1) проницаемости пород; 2) площади области питания; 3) объема питания и 4) геологического строения места выхода воды. Родники разгружаются не только на дневную поверхности, но и непосредственно в океаны, моря, реки, озера, другие водоносные горизонты. Часто родники выделяют газ, иногда пар, бывают солеными, термальными и т.д.
Единой классификации родников в настоящее время не существует. Их подразделяют по приуроченности к типам вод по условиям залегания, характеру водовмещающих пород, особенностям режима, дебита, состава и др. Наиболее интересным представляется подразделение, предложенное A.M. Овчинниковым, по условиям выхода на поверхность на: 1) эрозионные, возникающие в результате эрозионных процессов при несовершенном вскрытии водоносного горизонта; 2) контактовые, выходящие на контакте водоносных пластов с подстилающими их водоупорными породами; 3) экранированные, связанные с фильтрационной неоднородностью пород (слабопроницаемый делювий на склоне водоносного горизонта, значительные неровности водоупора); 4) сифонные, действующие по принципу сифона, я др. Некоторые виды родников показаны на рис. 2.13.