Voda je najzastupljenija tvar na našem planetu zahvaljujući kojoj se na njemu održava život. Nalazi se iu litosferi iu hidrosferi. Zemljina biosfera sastoji se od ¾ vode. Važnu ulogu u kruženju ove tvari igraju njezine podzemne vrste. Ovdje se može formirati iz plaštnih plinova, tijekom otjecanja itd. U ovom ćemo članku pogledati vrste podzemnih voda.

Koncept

Podzemne vode se odnose na potonje, koje se nalaze u Zemljina kora, nalazi se u stijene ah, nalazi se ispod površine Zemlje u različitim agregatnim stanjima. Oni čine dio hidrosfere. Prema V. I. Vernadskom, ove se vode mogu nalaziti na dubini do 60 km. Procijenjeni volumen podzemne vode koja se nalazi na dubini do 16 km je 400 milijuna kubičnih kilometara, odnosno trećina vode Svjetskog oceana. Smješteni su na dvije etaže. Donji sadrži metamorfne i magmatske stijene, tako da je količina vode ovdje ograničena. Glavnina vode nalazi se u potkrovlje, u kojem se nalaze sedimentne stijene.

Klasifikacija prema prirodi izmjene s površinskim vodama

U njemu postoje 3 zone: gornja - slobodna; srednji i niži – spori metabolizam vode. Tipovi podzemnih voda razlikuju se po sastavu u različitim zonama. Dakle, u gornjem se nalazi slatka voda koja se koristi u tehničke, pitke i gospodarske svrhe. U srednja zona nalaze se drevne vode različitog mineralnog sastava. U donjem dijelu nalaze se visoko mineralizirane slanice iz kojih se ekstrahiraju razni elementi.

Klasifikacija po mineralizaciji

Mineralizacijom se razlikuju sljedeće vrste podzemnih voda: ultra-, svježe, relativno visoke mineralizacije - samo posljednja skupina može doseći razinu mineralizacije od 1,0 g / kubični metar. dm; bočati, slani, visoki salinitet, salamure. U potonjem mineralizacija prelazi 35 mg/m3. dm.

Klasifikacija prema pojavi

Prema uvjetima pojavljivanja razlikuju se sljedeće vrste podzemnih voda: vodene vode, podzemne vode, arteške i vode tla.

Verkhovodka se uglavnom formira na lećama i izbijanju slojeva slabo propusnih ili vodootpornih stijena u zoni prozračivanja tijekom infiltracije površinskih i atmosferskih voda. Ponekad se formira zbog iluvijalnog horizonta ispod sloja tla. Nastanak ovih voda povezan je uz procese kondenzacije vodene pare uz gore navedene. U nekim klimatskim zonama stvaraju prilično velike rezerve vode visoke kvalitete, ali uglavnom se formiraju tanki vodonosnici koji nestaju tijekom suše i formiraju se tijekom razdoblja intenzivne vlage. Ovaj tip podzemne vode uglavnom je karakterističan za ilovače. Njegova debljina doseže 0,4-5 m. Reljef ima značajan utjecaj na formiranje vodene vode. Na strmim padinama postoji kratko vrijeme ili ga uopće nema. Na ravnim stepama s udubljenjima u obliku tanjura i ravnim vododjelnicama, na površini riječnih putova stvara se stabilnija uspravna voda. Nema hidrauličke veze s riječnim vodama, a lako se zagađuje drugim vodama. Istodobno, može hraniti podzemnu vodu ili se može potrošiti na isparavanje. Verkhodka može biti svježa ili blago mineralizirana.

Podzemna voda je dio podzemne vode. Nalaze se na prvom vodonosniku od površine, iznad prvog vodonosnika, konzistentne površine. U osnovi su to vode slobodnog toka, mogu imati mali pritisak u područjima s lokalnim vodonepropusnim preklopima. Dubina pojavljivanja, njihova kemijska i fizikalna svojstva podložni su periodičnim fluktuacijama. Rasprostranjen posvuda. Oni se hrane infiltracijom oborina iz atmosfere, filtracijom iz površinskih izvora, kondenzacijom vodene pare i isparavanjem unutar tla, te dodatnom ishranom koja dolazi iz vodonosnika ispod njih.

Arteška voda je dio podzemne vode koja ima pritisak i nalazi se u vodonosnicima između relativno nepropusnih i nepropusnih slojeva. Leže dublje od zemlje. U većini slučajeva područja prehrane i stvaranja pritiska ne podudaraju se. Voda se pojavljuje u bunaru ispod utvrđene razine. Svojstva ovih voda su manje osjetljiva na fluktuacije i onečišćenja u usporedbi s podzemnim vodama.

Vode u tlu su one koje su ograničene na sloj vode u tlu, sudjeluju u opskrbi biljaka ovom tvari, a povezane su s atmosferom, vodenim slojevima i podzemnim vodama. Imaju značajan utjecaj na kemijski sastav podzemne vode kada je duboka. Ako su potonji smješteni plitko, tlo postaje natopljeno i počinje natapanje. Gravitacijska voda ne tvori zaseban horizont; kretanje se događa odozgo prema dolje pod djelovanjem kapilarnih sila ili gravitacije u različitim smjerovima.

Razvrstavanje po formaciji

Glavne vrste podzemnih voda su infiltracijske, koje nastaju procjeđivanjem atmosferskih oborina. Osim toga, mogu nastati kao rezultat kondenzacije vodene pare, koja zajedno sa zrakom ulazi u razlomljene i porozne stijene. Osim toga, razlikuju se reliktne (zakopane) vode koje su bile u drevnim bazenima, ali su zatrpane debelim slojevima sedimentnih stijena. Također posebna vrsta su termalne vode, koje su nastale u zadnjim fazama magmatskih procesa. Ove vode tvore magmatske ili juvenilne vrste.

Klasifikacija kretanja predmetnih objekata

Razlikuju se sljedeći tipovi kretanja podzemnih voda (vidi sliku).

U zoni prozračivanja dolazi do infiltracije i padalina iz atmosfere. U ovom slučaju, ovaj proces se dijeli na slobodno provedenu i normalnu infiltraciju. Prvi uključuje kretanje odozgo prema dolje pod utjecajem gravitacije i kapilarnih sila duž određenih kanala i kapilarnih pora, dok porozni prostor nije zasićen vodom, što pomaže u održavanju kretanja zraka. Tijekom normalne infiltracije, gradijenti hidrostatskog tlaka dodaju se gore navedenim silama, što rezultira potpuno ispunjenjem pora vodom.

U zoni zasićenja djeluju hidrostatski tlak i gravitacija, što pospješuje kretanje slobodne vode kroz pukotine i pore na strane, smanjujući pritisak ili nagib površine horizonta koji nosi vodu. Ovo kretanje naziva se filtracija. Najveća brzina kretanja vode uočena je u podzemnim krškim špiljama i kanalima. Na drugom mjestu su kamenčići. Mnogo sporije kretanje uočeno je u pijesku - brzina je 0,5-5 m/dan.

Vrste podzemnih voda u zoni permafrosta

Ove se podzemne vode dijele na nad-permafrost, među-permafrost i sub-permafrost. Prvi se nalaze u debljini permafrosta na aquitardu, uglavnom u podnožju padina ili na dnu riječnih dolina. Oni se, pak, dijele na sezonski smrzavajuću vodu koja se nalazi u aktivnom sloju; u sezonski djelomično smrznutu, s gornjim dijelom u aktivnom sloju, u sezonski nesmrznutu, čija se pojava bilježi ispod sezonski smrznutog sloja. U nekim slučajevima može doći do pucanja aktivnog sloja raznih tla, što dovodi do oslobađanja dijela supra-permafrostnih voda na površinu, gdje poprimaju izgled leda.

Međupermafrostne vode mogu biti prisutne u tekućoj fazi, ali su najrasprostranjenije u čvrstoj fazi; U pravilu ne podliježu sezonskim procesima odmrzavanja/zamrzavanja. Te vode u tekućoj fazi osiguravaju izmjenu vode s vodama iznad i subpermafrosta. Mogu izbiti na površinu poput izvora. Vode ispod permafrosta su arteške. Mogu biti od svježih do slanih.

Vrste podzemnih voda u Rusiji iste su kao one koje smo gore opisali.

Kontaminacija dotičnih predmeta

Razlikuju se sljedeće vrste onečišćenja podzemnih voda: kemijsko, koje se pak dijeli na organsko i anorgansko, toplinsko, radioaktivno i biološko.

Kemijski zagađivači uglavnom uključuju tekući i kruti otpad iz industrijskih poduzeća, kao i pesticide i gnojiva poljoprivrednih proizvođača. Teški metali i drugi toksični elementi najviše utječu na podzemne vode. Šire se vodonosnicima na znatne udaljenosti. Kontaminacija radionuklidima ponaša se na sličan način.

Biološko onečišćenje uzrokuje patogena mikroflora. Izvori onečišćenja obično su stočna dvorišta, neispravna kanalizacija, septičke jame itd. Raspodjela mikroflore određena je brzinom filtracije i stopom preživljavanja tih organizama.

To je povećanje temperature podzemne vode koje nastaje tijekom rada vodozahvata. Može se dogoditi u područjima gdje se ispuštaju otpadne vode ili kada se vodozahvat nalazi u blizini vodenog tijela s toplijom površinskom vodom.

Korištenje podzemlja

Vađenje podzemnih voda kao vrsta korištenja podzemlja regulirano je Saveznim zakonom "O podzemlju". Za izdvajanje ovih objekata potrebna je licenca. Izdaje se u odnosu na podzemne vode na razdoblje do 25 godina. Razdoblje korištenja počinje se računati od trenutka državne registracije licence.

Ekstrakcija mora biti registrirana u Rosreestru. Zatim izrađuju projekt i predaju ga na državni ispit. Zatim se izrađuje projekt uređenja sanitarne zone za unos podzemnih voda, procjenjuju se rezerve tih voda i izračuni se dostavljaju Državnom vještačenju, Geoinformacijskom fondu i Rosgeolfondu. Zatim se primljenim dokumentima prilažu potvrde o vlasništvu nad zemljištem, nakon čega se podnosi zahtjev za licencu.

Konačno

Koje vrste podzemnih voda postoje u Rusiji? Isti oni kao u svijetu. Područje naše zemlje je prilično veliko, tako da sadrži permafrost, arteške, podzemne vode i vode tla. Klasifikacija predmeta koji se razmatraju prilično je složena iu ovom se članku odražava nepotpuno; ovdje su prikazane njezine najosnovnije točke.

Podzemna voda je sva voda koja se nalazi ispod površine Zemlje, gdje zauzima šupljine u tlu ili geološkim slojevima. Oni se obnavljaju kišom, snijegom koji se topi i drugom vodom koja prodire kroz tlo, pijesak ili pukotine na cestama.

Rezerve

Podzemne vode čine oko 20% svjetskih rezervi i oko 1% sve vode, uključujući sve vode i ledenjake.

Znanstvenici kažu da Zemlja možda nije jedini planet na svijetu koji sadrži podzemnu vodu. Možda postoje na Marsu dugo vremena. Na Europi, šestom Jupiterovu mjesecu, također može biti podzemne vode.

Najveća akumulacija podzemnih voda je zapadnosibirski arteški bazen, s površinom od 3 milijuna km². Vodonosci su se u njemu počeli stvarati još godine.

Obrazovanje

Podzemna voda se razlikuje od površinske vode, koja se nalazi u velikim tijelima hidrosfere, kao što su rijeke. I površinske i podzemne vode su povezane (kontinuirano).

Većina podzemnih voda dolazi od oborina. Prodiru ispod površine zemlje u tlo. Kada zona tla postane zasićena, voda curi dolje. Zona zasićenja je mjesto gdje su sve šupljine ispunjene vodom. Tu je i zona prozračivanja, gdje je prostor dijelom zauzet vodom, a dijelom zrakom.

Podzemna voda nastavlja se spuštati sve dok na određenoj dubini ne dosegne stijenu. Voda se nakuplja u porama i pukotinama i tvori vodonosnik, koji se naziva i vodonosnik. Proces sedimentacije koji povećava volumen podzemne vode poznat je kao punjenje. Općenito, punjenje se događa samo tijekom kišne sezone ili zime u umjerenim klimatskim područjima. Obično 10 do 20% oborina završi u vodonosnicima.

Podzemna voda se neprestano kreće. U usporedbi s površinskim vodama, to se događa vrlo sporo. Stvarna brzina kretanja ovisi o nosivosti i volumenu vodonosnika. Prirodno otjecanje podzemne vode događa se kroz izvore i riječna korita kada je tlak podzemne vode veći od atmosferskog tlaka u blizini zemljine površine. Unutarnju cirkulaciju nije lako odrediti, ali u blizini podzemne vode prosječno vrijeme ciklusa vode može biti godinu dana ili manje, dok u dubokim vodonosnicima proces traje tisućama godina.

Značenje

Podzemne vode igraju vitalnu ulogu u razvoju sušnih i polusušnih zona. Oni su sposobni podržati velike poljoprivredne, i industrijska poduzeća koja inače ne bi mogla postojati. Osobito je sreća što vodonosnici koji prethode stvaranju pustinja nisu pod utjecajem aridnosti tijekom vremena.

Kako bi podzemnu vodu doveli na površinu, znanstvenici i inženjeri koriste posebne bušotine za ekstrakciju.

Neke podzemne vode otapaju tvari iz stijena i mogu sadržavati tragove drevnih morska voda. Međutim, većina podzemnih voda ne sadrži patogenih organizama, i nije potrebno čišćenje za kućnu ili industrijsku upotrebu. Osim toga, zalihe podzemne vode nisu ozbiljno pogođene kratkim sušama i dostupne su u mnogim područjima koja nemaju pouzdane zalihe površinske vode.

Problemi

Znanstvenici su zabrinuti zbog problema koji nastaju kada se koristi previše podzemne vode Svakidašnjica, uključujući dom, posao i Poljoprivreda. Jedan od problema je što se te vode sve više udaljavaju od površine Zemlje. Ljudi koriste podzemnu vodu brže nego što kiša ili topljenje snijega mogu obnoviti vodonosnike. To znači da bušenje mora ići dublje da bi se došlo do izvora.

Ovo se možda ne čini kao velika stvar, ali kada je podzemna voda tako daleko, tlo i glina koji čine površinski sloj Zemlje su pod stresom i slabi. Na kraju, slaba površina može pasti i stvoriti krater. Vrtače su ozbiljan problem i nalaze se u područjima gdje je došlo do rudarenja dubokih podzemnih voda.

Podzemni izvori vode se uglavnom smatraju strateškim vodnim resursima.
Vodonosnici, krećući se pod utjecajem vlastite gravitacije, tvore horizonte slobodnog protoka i tlaka. Uvjeti njihovog pojavljivanja su različiti, što im omogućuje klasifikaciju u tipove: tlo, podpovršinski, interstratalni, arteški, mineralni.

Razlike podzemnih voda

Oni ispunjavaju pore, pukotine i sve prostore između čestica stijene. Smatraju se privremenom akumulacijom kapajuće vode u površinskom stupu i nisu povezani s donjim vodonosnikom.

Oni tvore prvi vodonepropusni horizont s površine. Ovaj sloj doživljava određene fluktuacije u različitim godišnjim dobima, odnosno povećanje razine u proljetno-jesenskom razdoblju i smanjenje u vrućoj sezoni.

Za razliku od tla, oni imaju konstantniju razinu tijekom vremena i leže između dva postojana sloja.

Puneći cijeli interstratalni horizont, izvor se smatra tlačnim i, značajno, čistim u odnosu na podzemnu vodu.

Smatraju se tlakom, zatvorenim u slojevima stijena. Kada se otvore, često šikljaju, izdižući se iznad razine zemljine površine. Leže na dubini od 100-1000 metara.

To su vode koje sadrže otopljene soli i mikroelemente, često ljekovite prirode.

Rezerve podzemnih voda

Rezerve vode u tlu izravno ovise o njihovom obnavljanju kišom i otjecanjem taline. Razdoblja promjene njihove razine javljaju se u proljeće - ljeto i ljeto - jesen. U prvom slučaju vlaga iz tla isparava 2-4 mm/dan, u drugom slučaju 0,5-2,0 mm/dan. Njihova se ravnoteža značajno mijenja ovisno o vremenskim uvjetima, što rezultira povećanjem ili smanjenjem vodnih resursa. No, ako nema ozbiljnijih atmosferskih utjecaja, njihove rezerve u tlu ostaju nepromijenjene. Proračun rezervi provodi se empirijski.

Rezerve podzemne vode obnavljaju se kao rezultat infiltracije vlage u gornjim slojevima tla, posebno tijekom sezone oborina. Tekući preko zasićenih horizonta, nalaze izlaze na površinu u obliku izvora, obnavljajući i formirajući potoke, bare, jezera i druge izvore na tlu. Nastaju infiltracijom riječnih i jezerskih voda, uslijed atmosferskih oborina. Također se nadopunjuju izvorima koji izviru iz dubokih horizonata. Velike rezerve koncentrirane su u podnožjima riječnih dolina i podnožja, pukotinama u plitkim okamenjenim vapnencima.

Usput, postoje informacije koje predviđaju naglo smanjenje rezervi slatke vode za 2 puta u sljedećih 25 godina. S obzirom da njihove ukupne rezerve iznose 60 milijuna km³, a 80 zemalja na planetu već ima deficit vlage, loša predviđanja bi se mogla obistiniti.

Na veliku žalost zemljana, zalihe vode se ne obnavljaju.

Porijeklo podzemnih voda

Podzemne vode, prema uvjetima nastanka, sastoje se od oborina i kondenzata zračne vlage. Nazivaju se tlom ili "visećim" i, budući da nisu ispod vodootpornih horizonta, igraju važnu ulogu u ishrani sadnica. Ispod ove zone pojavljuju se slojevi suhih stijena koji sadrže tzv. filmsku vodu. U razdobljima obilnih oborina i otapanja snijega, iznad suhih slojeva stvaraju se nakupine gravitacijskih voda.

Podzemna voda, kao prva s površine zemlje, hrani se i oborinama i podzemnim izvorima. Dubina njihove pojave ovisi o geološkim obrascima.

Interstratalni izvori leže ispod podzemnih izvora i nalaze se između nepropusnih slojeva. Horizonti s otvorenim zrcalom nazivaju se slobodnim protokom. Vodena leća sa zatvorenom površinom smatra se tlakom i češće se naziva arteškim.

Dakle, podrijetlo podzemnih voda uvelike ovisi o fizičkim svojstvima stijena. To mogu biti poroznost i poroznost. Ovi pokazatelji karakteriziraju kapacitet vlage i vodopropusnost stijena.

Dakle, dvije zone - zona prozračivanja i zasićenja - određuju pojavu podzemnih izvora. Zona prozračivanja predstavlja interval od ravnine tla do ravnine podzemne vode, koja se naziva voda tla. Zona zasićenja uključuje žilu tla do međuslojnog horizonta.

Podzemne vode su vode koje se nalaze u stijenama gornjeg dijela zemljine kore u tekućem, krutom i plinovitom stanju.

Klasifikacija

Prema uvjetima nastanka podzemne vode se dijele na nekoliko tipova: zemljišne, podzemne vode, interstratalne, arteške, mineralne.

Voda tla ispuniti dio praznina između čestica tla; mogu biti slobodni (gravitacijski), kretati se pod utjecajem gravitacije ili vezani, držani molekularnim silama.

Podzemne vode formirati vodonosnik na prvom sloju vodonosnika od površine. Zbog svog plitkog položaja od površine, razina podzemne vode doživljava značajne fluktuacije prema godišnjim dobima: ili raste nakon oborina ili otapanja snijega, ili pada u sušnim vremenima. Tijekom jakih zima može doći do smrzavanja podzemnih voda. Ove vode su osjetljivije na onečišćenje.

Interformacijske vode- temeljni vodonosnici zatvoreni između dva nepropusna sloja. Za razliku od podzemnih voda, razina međuslojne vode je konstantnija i manje se mijenja tijekom vremena. Međuslojne vode su čišće od podzemnih voda. Tlačne interstratalne vode potpuno ispunjavaju vodonosnik i nalaze se pod pritiskom. Sve vode sadržane u slojevima koji se nalaze u konkavnim tektonskim strukturama imaju pritisak.

Prema uvjetima kretanja u vodonosnicima razlikuju se podzemne vode koje kruže u rastresitim (pijesak, šljunak i šljunak) slojevima i u raspucanim stijenama.

Ovisno o pojavi i prirodi šupljina vodonosnih stijena, podzemne vode se dijele na:

• pore - leže i kruže u kvartarnim sedimentima: u pijesku, šljunku i drugim klastičnim stijenama;
• pukotina (žila) - u stijenama (graniti, pješčenjaci);
• krš (pukotinsko-krški) - u topivim stijenama (vapnenac, dolomit, gips i dr.).

Rezerve podzemnih voda

Podzemne vode dio su Zemljinih vodnih resursa; ukupne rezerve podzemne vode iznose preko 60 milijuna km³. Podzemna voda se smatra mineralnim resursom. Za razliku od drugih vrsta minerala, rezerve podzemne vode su obnovljive tijekom eksploatacije.

Istraživanje podzemnih voda

Za utvrđivanje prisutnosti podzemnih voda provode se istraživanja:

• geomorfološka procjena područja,
• temperaturne studije,
• radonska metoda,
• referentne bušotine su izbušene uz uzorkovanje jezgre,
• proučava se jezgra i utvrđuje se relativna geološka starost stijena, njihova debljina (debljina),
• Provodi se pokusno crpljenje, utvrđuju se karakteristike vodonosnika i izrađuje geotehnički elaborat;
• karte i sekcije sastavljaju se iz nekoliko referentnih bušotina, a provodi se preliminarna procjena mineralnih rezervi (u u ovom slučaju, voda);

Podrijetlo podzemnih voda

Podzemna voda ima različitog porijekla: neki od njih nastali su kao rezultat prodora otopljene i kišnice do prvog vodonepropusnog horizonta (odnosno do dubine od 1,5-2,0 m, što čini podzemnu vodu, odnosno tzv. ukočenu vodu); drugi zauzimaju dublje šupljine u zemlji.

Sva voda u zemljinoj kori koja se nalazi ispod Zemljine površine u stijenama u plinovitom, tekućem i čvrstom stanju naziva se podzemnom vodom.

Podzemne vode čine dio hidrosfere – vodenog omotača globusa. Nalaze se u bušotinama na dubinama do nekoliko kilometara. Prema V.I. Vernandsky, podzemna voda može postojati do dubine od 60 km zbog činjenice da su molekule vode, čak i na temperaturi od 2000 o C, disocirane za samo 2%

Približni proračuni zaliha slatke vode u utrobi Zemlje do dubine od 16 kilometara daju vrijednost od 400 milijuna kubičnih kilometara, tj. oko 1/3 voda Svjetskog oceana.

Akumulacija znanja o podzemnim vodama, koja je započela u davnim vremenima, ubrzala se pojavom gradova i navodnjavane poljoprivrede. Umijeće gradnje iskopanih bunara do nekoliko desetaka metara bilo je poznato 2000-3000 tisuća godina prije Krista. u Egiptu, srednjoj Aziji, Indiji, Kini. U istom razdoblju pojavilo se liječenje mineralnim vodama.

U prvom tisućljeću prije Krista javljaju se prve ideje o svojstvima i podrijetlu prirodne vode, uvjetima njihove akumulacije i ciklusu vode na Zemlji (u djelima Talesa i Aristotela - u Drevna grčka; Tita Lukrecija Cara i Vitruvije - u Stari Rim, i tako dalje.).

Proučavanje podzemnih voda olakšano je širenjem radova vezanih za vodoopskrbu, izgradnjom kaptažnih objekata (na primjer, kariz kod naroda Kavkaza, srednje Azije), vađenjem slane vode za isparavanje soli kopanjem bunara, a zatim bušenje (područje Rusije, 12-17. st.) . Kasnije se pojavio koncept vode ne-pritisak, pritisak(diže se odozdo prema gore) i samoizlivajući se. Potonji je dobio ime arteški - iz pokrajine Artois (drevno ime "Artesia") u Francuskoj.

Tijekom renesanse i kasnije podzemnim vodama i njihovoj ulozi u prirodnim procesima bavili su se mnogi znanstvenici – Agricolla, Palissy, Steno itd.

U Rusiji je prve znanstvene ideje o podzemnim vodama kao prirodnim otopinama, njihovom nastanku infiltracijom atmosferskih oborina i geološkoj aktivnosti podzemnih voda iznio M.V. Lomonosov u svom eseju "O slojevima zemlje" (1763.).

Sve do sredine 19. stoljeća proučavanje podzemnih voda razvijalo se kao sastavni dio geologije. Zatim se izdvaja u posebnu disciplinu - hidrologiju.

Opća hidrogeologija proučava podrijetlo podzemnih voda, njihove fizičke i Kemijska svojstva, interakcija sa stijenama domaćinima.

Proučavanje podzemnih voda u vezi s poviješću tektonskih pokreta, procesa sedimentacije i dijanogeneze omogućilo je približavanje povijesti njihova nastanka i pridonijelo nastanku u 20. stoljeću nove grane hidrogeologije - paleohidrogeologija(proučavanje podzemnih voda prošlih geoloških doba).

Dinamika podzemnih voda proučava kretanje podzemnih voda pod utjecajem prirodnih i umjetnih čimbenika, razvija metode kvantifikacija produktivnost proizvodnih bušotina i rezerve podzemne vode.

Učenje o režimu i ravnoteži podzemnih voda ispituje promjene u podzemnim vodama (njihovu razinu, temperaturu, kemijski sastav, uvjeti prehrane i kretanja), koji nastaju pod utjecajem raznih prirodni faktori(atmosferske oborine i uvjeti njihove infiltracije, isparavanje, temperatura i vlažnost sloja zraka i tla, utjecaj režima površinskih akumulacija, rijeka, antropogene aktivnosti čovjeka).

U drugoj polovici 20. stoljeća počele su se razvijati metode za predviđanje režima podzemnih voda, što je od velike praktične važnosti u iskorištavanju podzemnih voda, hidrotehničkoj izgradnji, poljoprivredi navodnjavanja i rješavanju drugih problema.

Sada, od 510 milijuna četvornih kilometara zemaljske kugle, 361 milijun četvornih kilometara. km (70,7%) zauzimaju mora i oceani, tvoreći jedinstveni Svjetski ocean, preostalih 149 (29,3%) milijuna četvornih metara. km zauzima kopno. Na sjevernoj hemisferi kopno čini 39,3% površine hemisfere, na južnoj hemisferi - 19,1%. O specifičnoj težini elemenata kruženja vlage i njihovom utjecaju na ukupno kruženje vode u prirodi može se suditi iz dolje navedenih podataka:

stol 1

Naziv indikatora

Volumen

Isparavanje iz oceana

Isparavanje s kopna

evapotranspiracija

Sedimentacija na površini oceana

Padalina na površini zemlje

Ukupna količina oborina

Riječni i podzemni tok

447,9 tisuća km 3

70,7 tisuća km 3

518,6 tisuća km 3

411,6 tisuća km 3

107,0 tisuća km 3

518,6 tisuća km 3

36,3 tisuće km 3

Pod utjecajem sunčeve energije prosječno oko 450,0 tisuća km 3 vode ispari s površine Svjetskog oceana. Dio te vlage prenosi se u obliku pare zračnim strujama do kontinenata.

Pod određenim uvjetima vodena para se kondenzira i pada u obliku kiše, snijega, tuče itd. Atmosferske oborine koje padnu na kopno teku niz padine područja, tvoreći potoke i rijeke koje svoje vode vraćaju u Svjetski ocean.

Dio oborina ispari, dio procuri u tlo, stvarajući podzemnu vodu, koja se podzemnim otjecanjem slijeva u potoke i rijeke i tako se također vraća u ocean. Ovaj zatvoreni proces izmjene između atmosfere i zemljine površine naziva se kruženje vode u prirodi.

Dakle, sadržaj vode u rijekama koje se koriste u nacionalnom gospodarstvu kao izvori vode povezan je s ciklusom kruženja vode na Zemlji i ovisi o raspodjeli vode između pojedinih elemenata ciklusa vode u prirodi.

podrijetlo podzemne vode

Podzemna voda nastaje uglavnom iz atmosferske oborinske vode pada na zemljinu površinu i procjedne vode(infiltrirajući se) u tlo do određene dubine, a iz voda iz močvara, rijeka, jezera i akumulacija također prodiru u tlo. Količina vlage koja se na ovaj način unese u tlo iznosi 15-20% od ukupne količine oborina.

Prodiranje vode u tla (vodopropusnost) koja čine zemljinu koru ovisi o fizikalnim svojstvima tih tla. S obzirom na vodopropusnost tla se dijele u tri glavne skupine: vodopropusna, polupropusni I vodootporan ili vodootporan.

DO propusne stijene uključuju grubo kamenje, šljunak, šljunak, pijesak, lomljeno kamenje itd. Vodootporne stijene su masivno kristalne stijene (granit, mramor), koje imaju minimalnu apsorpciju vlage, te glina. Potonji, nakon što su zasićeni vodom, ne dopuštaju da prođe u budućnosti. Na pasmine polupropusni uključuju glinaste pijeske, rastresite pješčenjake, rastresite lapore itd.

Podzemne vode u zemljinoj kori raspoređene su u dvije etaže. Donji kat, sastavljen od gustih magmatskih i metamorfnih stijena, sadrži ograničenu količinu vode. Glavnina vode nalazi se u gornjem sloju sedimentnih stijena. U njemu se, prema prirodi izmjene vode s površinskim vodama, razlikuju tri zone: zona slobodne izmjene vode (gornja), zona spore izmjene vode (srednja) i zona vrlo spore izmjene vode (donja). Vode gornje zone su obično slatke i koriste se za piće, opskrbu kućanstva i tehničku vodu. U srednjoj zoni nalaze se mineralna voda različitog sastava. To su drevne vode. Donja zona sadrži visoko mineralizirane slanice. Iz njih se ekstrahiraju brom, jod i druge tvari.

Nastaje podzemna voda različiti putevi. Jedan od glavnih načina nastanka podzemne vode je infiltracija, odnosno infiltracija, oborinske i površinske vode (jezera, rijeke, mora i dr.). Prema toj teoriji, voda koja curi dolazi do nepropusnog sloja i nakuplja se na njemu, zasićujući porozne i porozno-pukotinske stijene. Na taj način nastaju vodonosnici, odnosno horizonti podzemnih voda. Površina podzemne vode naziva se podzemne vode. Udaljenost od podzemne vode do akvitarda naziva se debljina akvitarda.

Količina vode koja prodire u tlo ne ovisi samo o njegovim fizičkim svojstvima, već i o količini padalina, nagibu terena prema horizontu, vegetacijskom pokrovu itd. Istovremeno, dugotrajna kiša koja rominja stvara Bolji uvjeti za infiltraciju nego obilne oborine, jer što su oborine intenzivnije, oborena voda brže teče po površini tla.

Strme padine povećavaju površinsko otjecanje i smanjuju infiltraciju oborina u tlo; ravni, naprotiv, povećavaju njihovo procjeđivanje. Vegetacijski pokrov (šuma) povećava isparavanje otpadne vlage i istodobno povećava količinu oborina. Zadržavanjem površinskog otjecanja potiče prodiranje vlage u tlo.

Za mnoga područja svijeta infiltracija je glavna metoda stvaranja podzemne vode. Međutim, postoji još jedan način njihovog formiranja - zbog kondenzacija vodene pare u stijenama. U toploj sezoni elastičnost vodene pare u zraku veća je nego u sloju tla i stijenama ispod njega. Zbog toga atmosferska vodena para neprestano ulazi u tlo i pada u sloj konstantnih temperatura koji se nalazi na različitim dubinama - od jednog do nekoliko desetaka metara od površine zemlje. U tom sloju prestaje kretanje zračne pare zbog povećanja elastičnosti vodene pare s porastom temperature u dubini Zemlje. Kao rezultat, dolazi do suprotnog toka vodene pare iz dubine Zemlje prema gore prema sloju konstantnih temperatura. A u zoni stalnih temperatura, kao rezultat sudara dva toka vodene pare, kondenziraju se uz stvaranje podzemne vode. Takva kondenzacijska voda ima veliki značaj u pustinjama, polupustinjama i suhim stepama. U toplim razdobljima godine jedini je izvor vlage za vegetaciju. Na isti su način glavne rezerve podzemne vode nastale u planinskim predjelima zapadnog Sibira.

Oba načina nastanka podzemne vode - infiltracijom i kondenzacijom atmosferske vodene pare u stijenama - glavni su načini akumulacije podzemne vode. Infiltracija I kondenzacijske vode ponekad zvane vandozne vode (od latinskog “vadare” - ići, kretati se). Ove vode nastaju iz atmosferske vlage i sudjeluju u općem kruženju vode u prirodi.

Neki istraživači primjećuju još jedan način formiranja podzemne vode - maloljetnički. Mnogi ispusti ovih voda u područjima moderne ili nedavne vulkanske aktivnosti karakteriziraju povišena temperatura te značajna koncentracija soli i hlapljivih komponenti. Da bi objasnio nastanak takvih voda, austrijski geolog E. Suess je 1902. godine iznio teoriju o juvenilnosti (od latinskog “juvenilis” - djevica). Takve su vode, kako je vjerovao Suess, nastale od plinovitih proizvoda koji su se u izobilju oslobađali tijekom vulkanske aktivnosti i diferencijacije magmatske lave.

Kasnija su istraživanja pokazala da čiste juvenilne vode, kako ih je shvaćao E. Suess, ne postoje u površinskim dijelovima Zemlje. U prirodnim uvjetima, podzemne vode koje nastaju različiti putevi, miješati jedni s drugima, stječući određena svojstva. Međutim, određivanje geneze podzemnih voda je od velike važnosti: olakšava izračunavanje rezervi, pojašnjavanje režima i njihove kvalitete.

Razina podzemne vode podložna je stalnim fluktuacijama. Tako za vrijeme proljetnih poplava i poplava razina vode u rijeci, izdižući se iznad razine riječnog toka usmjerenog prema rijeci, uzrokuje otjecanje vode iz nje i podizanje razine podzemne vode. Time se smanjuje visina proljetnih poplava. Tijekom recesije podzemna voda počinje hraniti rijeku, a razina podzemne vode opada.

Podzemna voda može nastati zbog umjetnih hidrauličkih građevina, poput kanala za navodnjavanje. Tako je tijekom izgradnje Karakumskog sustava navodnjavanja, zbog prijenosa dijela toka sibirskih rijeka, značajna količina vode u pustinjskom dijelu potrošena ne toliko za potrebe navodnjavanja, koliko za isparavanje i u zemlju. To se dogodilo zbog činjenice da većina Sustav navodnjavanja je prošao kroz pjeskovita tla, gdje je koeficijent filtracije prilično visok, a unatoč protufiltracijskim mjerama, pad razine vode zbog filtracije vode u tlo bio je velik. Sve je to, osim smanjenja protoka rijeke, dovelo do toga da su soli sadržane u tlu bile otopljene podzemnom vodom, a kada su se podvodni tokovi vratili u kanal, došlo je do salinizacije i onečišćenja muljem.

Klasifikacija podzemnih voda
uvjete njihovog nastanka

Postoji nekoliko klasifikacija podzemnih voda.

Prema uvjetima kretanja u vodonosnicima razlikuju se podzemne vode koje kruže u rastresitim (pijesak, šljunak i šljunak) slojevima i u raspucanim stijenama.

Podzemna voda koja se kreće pod utjecajem gravitacije naziva se gravitacijski, odnosno slobodne, za razliku od voda vezanih i držanih molekularnim silama – higroskopnim, filmskim, kapilarnim i kristalizacijskim.

Ovisno o prirodi šupljina vodonosnih stijena, podzemne vode se dijele na:

pora - u pijesku, šljunku i drugim klastičnim stijenama;

napuknut (žila) - in rocks (granites, sandstones);

krš (pukotinsko-krški) - u topivim stijenama (vapnenci, dolomiti, gips i dr.).

Prema uvjetima nastanka razlikuju se tri vrste podzemnih voda: uzdignuta voda, neasfaltirana e i pritisak, ili arteški.

Verkhovodka nazivaju se podzemne vode koje se pojavljuju blizu površine zemlje i karakterizirane su promjenljivom distribucijom. Uobičajeno je da je vodootporna voda ograničena na leće vodonepropusnih ili slabo propusnih stijena, prekrivenih vodopropusnim slojevima.

Visoka voda zauzima ograničena područja, ova je pojava privremena i javlja se u razdoblju dovoljne vlage; u sušnim vremenima višegodišnja voda nestaje. Verkhovodka se odnosi na prvi vodootporan sloj s površine zemlje. U slučajevima kada se nepropusni sloj nalazi blizu površine ili izlazi na površinu, tijekom kišnih sezona dolazi do nataloženja vode.

Voda na kotaču često uključuje vodu iz tla ili vodu u sloju tla. Voda u tlu predstavljena je gotovo vezanom vodom. Voda u obliku kapljica prisutna je u tlima samo tijekom razdoblja viška vlage.

Podzemne vode. Podzemna voda je voda koja se nalazi na prvom vodonepropusnom horizontu ispod vodostaja. Obično se odnose na nepropusne tvorevine i karakterizirani su manje-više stalnim dotokom vode. Podzemna voda se može akumulirati iu labavim poroznim stijenama iu tvrdim pukotinskim rezervoarima. Razina podzemne vode je neravna površina, koja u pravilu ponavlja neravnine reljefa u izglađenom obliku: na višim nadmorskim visinama je niža, na nižim mjestima je viša.

Podzemna voda se kreće prema nižem reljefu. Razina podzemne vode podložna je stalnim fluktuacijama - na nju utječu različiti čimbenici: količina i kvaliteta oborina, klima, topografija, prisutnost vegetacije, ljudska gospodarska aktivnost i još mnogo toga.

Podzemne vode akumulirane u aluvijalnim naslagama jedan su od izvora vodoopskrbe. Koriste se kao voda za piće i za navodnjavanje. Izlazi podzemne vode na površinu nazivaju se vrela ili vrela.

Pritisak, ili arteške vode. Tlačne vode su one koje se nalaze u vodonosniku, zatvorene između slojeva vodonosnika, i doživljavaju hidrostatski pritisak zbog razlike u razinama na mjestu punjenja i ispuštanja vode na površinu. Područje prihranjivanja arteških voda obično se nalazi iznad područja protoka vode i iznad izlaza tlačnih voda na površinu Zemlje. Ako se u središte takve zdjele postavi arteški bunar, voda će iz njega istjecati u obliku fontane prema zakonu spojenih sudova.

Dimenzije arteških bazena mogu biti vrlo značajne - do stotina, pa čak i tisuća kilometara. Hranilišta takvih bazena često su znatno udaljena od mjesta crpljenja vode. Dakle, voda koja pada u obliku oborina na području Njemačke i Poljske dobiva se iz arteških bunara izbušenih u Moskvi; u nekim oazama Sahare primaju vodu koja pada u obliku oborina nad Europom.

Arteške vode karakterizira stalna voda i dobra kvaliteta, što je važno za njegovu praktičnu upotrebu.

Prema podrijetlu postoji nekoliko vrsta podzemnih voda.

Infiltracijska voda nastaju uslijed curenja kiše, otopljene i riječne vode sa Zemljine površine. Po sastavu su pretežno kalcijev bikarbonat i magnezij. Pri ispiranju stijena koje sadrže gips nastaju sulfatno-kalcijeve vode, a kod otapanja stijena koje sadrže sol nastaju natrijeve kloridne vode.

Kondenzacijske podzemne vode nastaju kao posljedica kondenzacije vodene pare u porama ili pukotinama stijena.

Taložne vode nastaju u procesu geološke sedimentacije i obično predstavljaju modificirane zakopane vode morskog podrijetla - natrijev klorid, kalcij-natrijev klorid itd. Tu također spadaju zakopane slane vode slanih bazena, kao i ultraslatke vode pješčanih leća u morenskim naslagama .

Nazivaju se vode nastale iz magme njezinom kristalizacijom i vulkanskim metamorfizmom stijena magmatski, ili maloljetnički(prema terminologiji E. Suessa).

napajanje rijeka podzemnom vodom i izračunavanje protoka podzemne vode

Podzemna voda služi kao pouzdan izvor ishrane rijeka. Oni djeluju tijekom cijele godine i osigurati hranu rijekama tijekom zimskih i ljetnih niskih voda (ili tijekom niske razine horizont stajaćih voda), kada nema površinskog otjecanja.

Pri vrlo malim brzinama kretanja podzemnih voda, u usporedbi s površinskim vodama, podzemne vode u riječnom toku djeluju kao regulacijski faktor.

Također, pri vrlo sporim ili malim brzinama kretanja podzemnih voda, na rijekama krajnjeg sjevera pri niskim temperaturama zraka uočava se smrzavanje (potpuno ili djelomično) rijeke, a zatim voda ulazi iz zadržnog dijela rezervoara u koji rijeka teče (ovo može biti glavna rijeka, more, jezero itd.). Takve pojave opažene su, primjerice, u selu Nizhneyansk, koje se nalazi 25 km od ušća rijeke Yana, gdje, tijekom razdoblja niskih temperatura i potpunog smrzavanja rijeke na pukotinama, slana voda ulazi iz rukavac u riječno korito uzvodno od mjesta smrzavanja od Arktičkog oceana.

Kvantitativna mjera ishrane je vrijednost podzemnog protoka, koja je pak karakterizirana takozvanim modulom podzemnog protoka:

M Titl = K M 0 /100 ,

Gdje M Titl– modul podzemne odvodnje, l/s od 1 km 2 područje odvodnje;

M 0 – prosječni dugoročni modul ukupnog protoka, l/s od 1 km 2 površinski drenažni bazen;

DO– modularni koeficijent koji pokazuje postotak podzemnog otjecanja u ukupnom otjecanju i određuje se formulom

K=M min /M 0 ,

Gdje M min- minimalni odvodni modul, l/s od 1 km 2 površinski sliv, određen zimskim protokom rijeke i jednak modulu podzemnog protoka, jer Zimi se rijeke uglavnom hrane podzemnom vodom.

Modul protoka podzemne vode je pouzdan pokazatelj za procjenu sadržaja vode u stijenama raspoređenim u slivu rijeke, jer predstavlja količinu podzemne vode (u l/s) koja ulazi u rijeku s 1 sq. km jednog ili drugog vodonosnika kojeg drenira rijeka.

Osim ovih formula, količina podzemnog protoka može se odrediti hidrokemijskom metodom (prema A.T. Ivanovu):

Gdje Q Subz– godišnji volumen podzemnog toka;

Q 0 – godišnji volumen riječnog toka;

S- koncentracija bilo koje komponente (na primjer, klora) u riječnoj vodi tijekom razdoblja promatranja;

c 1 – koncentracija iste komponente u podzemnoj vodi tijekom istog razdoblja;

c 2 - koncentracija iste komponente u površinskim vodama tijekom istog razdoblja.

Prema B.I. Kudelin, za točniji proračun podzemnog protoka malih i srednjih rijeka predlaže se razlikovati četiri vrste opskrbe rijeka podzemnom vodom:

Napajanje podzemnom vodom koja nije hidraulički povezana s rijekom;

Napajanje podzemnom vodom hidraulički povezanom s rijekom;

Mješovita ishrana tla ( a+ b);

Mješovita mljevena i arteška prehrana ( a+ b+ c).

Prema tim podacima, B.I. Kudelin je predložio formule za određivanje sloja h Subz i koeficijent podzemnog otjecanja α Subz. Sloj podzemnog otjecanja izražava se u milimetrima godišnje (ili bilo kojoj drugoj jedinici vremena) po kvadratnom kilometru površine podzemnog bazena i izračunava se kao:

Gdje h Subz– sloj podzemne drenaže, mm/godina;

Q Subz– volumen podzemnog otjecanja s područja bazena, m 3 /godina;

F– bazenski prostor, m 2 .

Koeficijent protoka podzemne vode α Subz predstavlja omjer podzemnog otjecanja i padalina koje padaju na području određenog riječnog sliva i pokazuje onaj dio oborina koji odlazi na napajanje podzemnih zona vrlo intenzivne izmjene vode u slivu:

Gdje x– sloj sedimenata, mm/godina.

Izračuni protoka podzemne vode obično su sažeti u obliku karata prihranjivanja podzemne vode, koeficijenata i modula protoka podzemne vode koji odražavaju prirodne resurse različite vrste podzemne vode razvijene unutar malih i srednjih riječnih slivova i njihovih pojedinih područja i dionica.

Glavni problemi korištenja i zaštite podzemnih voda

Podzemne vode su zbog svog položaja bolje zaštićene od vanjskih utjecaja nego površinske vode, ali postoje ozbiljni simptomi nepovoljnih promjena u režimu podzemnih voda. velike površine i u širokom rasponu dubina. To uključuje: iscrpljivanje i pad razine podzemne vode zbog prekomjernog vađenja; provedba na obali mora slane vode; formiranje depresijskih kratera i drugo.

Zagađenje podzemnih voda predstavlja veliku opasnost. Mogu se razlikovati dvije vrste onečišćenja: bakterijski I kemijski. Pod određenim uvjetima mogu prodrijeti u vodonosnike. kanalizacija I stvorene ljudskom rukom industrijske vode, onečišćene površinske vode i oborine.

Kada se stvore akumulacije, razina podzemne vode se podiže kao rezultat uspora. Pozitivna posljedica ove promjene režima je povećanje njihovih resursa u obalnom pojasu akumulacije; negativno – plavljenje obalnog područja, što uzrokuje močvarno područje, kao i salinizaciju tla i podzemnih voda zbog povećanog isparavanja kada su plitke.

Zbog manjih poplava (ili njihovog izostanka) na reguliranim rijekama značajno je smanjeno poplavno prihranjivanje podzemnih voda. Brzine toka na takvim rijekama su smanjene, što pridonosi zamuljivanju korita; stoga je odnos između riječnih i podzemnih voda težak.

Pod određenim uvjetima, crpljenje podzemnih voda može imati značajan utjecaj na kvalitetu površinskih voda. Prije svega, to se odnosi na industrijski pogon i ispuštanje mineralizirane vode, ispuštanje rudničkih i pratećih naftnih voda. Stoga se mora osigurati cjelovito korištenje i regulacija resursa površinskih i podzemnih voda. Primjeri ovog pristupa uključuju korištenje podzemne vode za navodnjavanje u sušnim godinama, kao i umjetno obnavljanje rezervi podzemne vode i izgradnju podzemnih rezervoara.

dr.sc. O.V. Mosin

popis književnost

1. Novikov Yu.V., Sayfutdinov M.M. Voda i život na Zemlji. – M.: Nauka, 1981. – 184 str.

2. Kissin I.G. Voda ispod zemlje. – M.: Nauka, 1976. – 224 str.

3. Bondarev V.P. Geologija. Tečaj predavanja: Tutorial za učenike srednjih ustanova strukovno obrazovanje. – M.: Forum: Infra M., 2002. – 224 str.

4. Goroshkov I.F. Hidrološki proračuni. – L.: Gidrometeoizdat, 1979. – 432 str.

5. Cherdantsev V.A., Pivon Yu.I. Upute za disciplinu: “Hidrologija”. – Novosibirsk: NGAEiU, 2004, 112 str.

6. Referentni vodič za hidrogeologe. U 2 sveska. ur. V.P. Yakutseni. – L.: Nedra, 1967. – T.1. – 592. godine.