Чем питаются подземные воды

Основные источники подземных вод

Уникальность Земли заключается в наличии огромного объема воды не только в открытых водоемах, но и под земной корой. 60 миллионов кубических километров – такую цифру называют гидрогеологи.

Что такое источники и месторождение?

Источники подземных вод – это родники, ключи или гейзеры, которые при определенной структуре рельефа самостоятельно находят выходы на поверхность земли.

Месторождение – это объем влаги на водоносном горизонте, который ограничен пространством, благоприятным для промышленного отбора.

Контуры для добычи этого уникального ископаемого устанавливаются с учетом экологических проблем, с выделением охранных зон.

Откуда берутся, каковы механизмы пополнения?

Подземные воды, несмотря на длительную эксплуатацию их ресурсов, восстанавливают свой объем с помощью нескольких естественных источников:

Каков главный?

Ключевая роль в пополнении подземных вод в любое время года принадлежит осадкам из атмосферы.

Они поступают вглубь почвы сразу после выпадения или постепенно перетекают из открытых водоемов.

Степень проникания зависит от продолжительности и интенсивности осадков: при сильных, но кратковременных осадках влага испаряется, не успев проникнуть вглубь.

Продолжительные осенние дожди дают хорошее наполнение запасов. Самой благоприятной предпосылкой для пополнения является таяние снежного покрова весной, особенно при его затяжном характере.

Схема образования

Реки и озера в недрах земли образуются благодаря способности осадочных пород пропускать и фильтровать поступающую в них воду.

Горные пласты, хорошо пропускающие сквозь себя воду, называются водопроницаемыми. Они состоят из:

Водоупорные породы состоят из гранита и других плотных минералов, на этих пластах происходит основное скопление воды. Их пропускная способность крайне низкая, но влага способна пробить себе дорогу дальше через микротрещины и поры.

Для характеристики подземных вод важно учитывать уровень, на котором они залегают. По глубине расположения они подразделяются на:

Почвенные воды – сезонное явление, проникают на небольшую глубину, питаясь атмосферными осадками. Они испаряются под солнечными лучами, впитываются растениями. Вглубь переходят только при обильных поступлениях влаги.

Верховодка образуется на уплотненных глинистых и суглинистых почвах. После продолжительных дождей или бурного таяния снега глина разбухает и препятствует дальнейшему проникновению осадков. Глубина залегания – 1-2,5 м.

Основные запасы подземных вод располагаются на двух водоносных горизонтах. Первый постоянный слой образуют грунтовые воды, которые полностью насыщают собой пространство между песчинками, галькой.

Наполненность горизонта меняется от количества выпавших осадков и активности человеческой деятельности.

Следующий водоносный горизонт заключен между пластами водоупорных пород. Подпитку получает от грунтовых вод, нашедших путь сквозь трещины гранита, базальта.

Глубоко расположенные воды второго горизонта (до 1000 м) находятся под большим давлением, вырываются на поверхность фонтаном, с сильным напором.

При бурении промышленных скважин давление падает, иногда наблюдается незначительное снижение запасов бассейна.

Заключение

Под землей вода собирается в хранилища, получая серьезную подпитку от выпадающих дождей и, в меньшем объеме, из других источников.

Структурное разнообразие пород дает возможность влаге просачиваться или скапливаться в недрах на определенной глубине. Состав воды зависит от степени насыщенности солями и минералами, присутствующими в почвах местности.

Источник

Понятие питания подземных вод для гидрологии

Для питания подземных вод имеет значение не только количество атмосферных осадков, но и частота их выпа­дения, интенсивность и, наконец, другие климатические и физико-географические условия. Летние ливни не играют большой роли в питании подземных вод, так как они бурно стекают в овраги и реки, очень мало промачивая почву. А осенние мелкие обложные дожди проникают в почву очень глубоко. Снег, выпадающий на мокрую промерзшую почву, не влияет на питание подземных вод, так как при весеннем снеготаянии талая вода не имеет возможности просочиться в глубь почвы. Если снег выпадает на талую или промерзшую сухую почву, то в нее при весеннем снего­таянии обильно просачиваются воды.

Физико-географические условия местности отражаются прежде всего на стоке осадков. Как уже указывалось выше, часть атмосферных осадков испаряется, часть про­никает в почву и питает подземные воды, а часть их стекает по неровностям местности в пониженные участки. Сток атмосферных осадков особенно интенсивен, если рельеф местности обладает значительными неровностями, поверх­ность земли сложена непроницаемыми для воды породами и на них отсутствует растительность. В этих случаях осадки (особенно ливневые) иногда целиком стекают, не успев ни просочиться в землю, ни испариться хотя бы отчасти в воздух. Сток совершается особенно неравномерно, если осадки выпадают в виде снега. В течение зимы часть снега испаряется, не переходя в жидкое состояние. Весной снеготаяние зависит от колебания температуры: если теплые дни сменяются морозными ночами, то сток талых вод затягивается на довольно продолжительное время, и поло­водье на реках бывает продолжительным; если же теплые дни сменяются не морозными ночами, то паводок на реках проходит бурно в короткий срок.

Равнинный ландшафт, сложенный легко впитываю­щими воду горными породами, весьма затрудняет сток, содействуя просачиванию осадков в почву и их испа­рению.

Замеряя систематически сток реки и всех ее притоков, подсчитывают сток с бассейна реки в целом. Не надо при этом забывать, что, кроме поверхностного стока, суще­ствует и подземный сток, при котором бассейн данной реки может либо терять свои воды, отдавая их подземным путем из соседнего бассейна.

Миграция подземного потока воды из одного (расположен­ного выше) речного бассейна в другой

где 1 — водоупорные толщи, 2 — водоносная толща, 3 — направление подзем­ного потока

Испарению содействует прежде всего интенсив­ная инсоляция (нагревание солнцем). В южных странах, где летом поверхность земли нагревается до 70° С и выше, выпавший летний дождик почти весь испаряется. Испарение совершается значительно сильнее при ветре, нежели в безветренную погоду.

В конечном итоге на просачивание идет сравнительно очень небольшая доля осадков. Для южной половины европейской части России просачивание едва ли превышает 20% годового количества осадков.

Большое значение в смысле изоляции почвы от осадков имеет растительность и в особенности древесная. Некоторые наблюдения показывают, что в хвойных лесах на деревьях задерживается до 68% осадков, а на лиственных дере­вьях — не менее 30%. Если дожди слабые, то и все 100% остаются на листве и хвое.

Роль древесных пород в задержании осадков

Выпало по расчету дождя над кроной, л

Из них упало на землю по омброметрическим сред­ним данным, л

По стволу было отведено, л

Всего попало на землю, л

Количество воды, попавшее на землю, в про­центах ко всему количеству вы­павшего над кро­ной дождя

без учета воды, отведенной по стволу

Следовательно, по лиственным деревьям до земли дохо­дит вдвое больше влаги, нежели по хвойным.

Тщательные наблюдения над задержанием осадков кро­нами деревьев проводились во многих местах. На терри­тории Центрального лесного государственного заповедника (Нелидовский район Великолукской области) подобные исследования в течение трех лет проводил Н. С. Васильев. Для наблюдений была выбрана площадка сплошного ельника с единичными березами. Возраст деревьев от 90 до 100 лет, средний диаметр 36 см. Во втором ярусе леса — клен, ясень, ильм, липа, в подлеске — лещина, крушина, жимолость, изредка рябина; травяной покров — медуница, ясменик, голубая перелеска, кислица и др. Моховой покров — лиственные зеленые мхи.

Влияние лесов на выпадение осадков по существу еще не вполне выяснено. Есть данные, которые указывают, что над лесами выпадает значительно больше осадков, нежели над полями. В некоторых случаях превышение количества осадков над лесом по сравнению с полем дости­гает 43% и более. Однако если брать поверхность Земли в общем, то количество осадков, выпадающих над боль­шими лесными массивами, превышает не более чем на 5% количество осадков, выпадающих на открытых местах.

Карта модулей речного стока

где а — изолинии модулей речного стока, б — то же, пред­положительно

Колебания расходов реки Бугуни с преобладающим снежным питаниемъ

Карта коэффициентов подземного стока

Между осадками, испарением, поверхностным и под­земным стоками существуют закономерные взаимоотно­шения:

осадки = испарению + поверхностный сток + подзем­ный сток.

Осадки и испарение достаточно точно измеряются метео­рологическими методами, поверхностный сток также хоро­шо измеряется гидрометрическими методами; для изме­рения подземного стока было предложено много методов, но почти все они вызывали существенные возражения.

Летние ливни интенсивно питают поверхностный сток, кратковременные дожди расходуются главным образом на испарение, а обложные дожди при низких температурах (например, осенью) интенсивно питают подземный сток. Роль леса в питании рек поверхностным стоком отрица­тельна. С другой стороны, способствуя накоплению грунто­вых вод, а следовательно, и увеличению подземного пита­ния рек, он играет положительную роль. Очевидно, что в отдельные годы та или иная сторона значения леса может преобладать или быть преуменьшенной.

Для подсчета и составления карт подземного стока в настоящее время используется метод, предложенный Б. И. Куделиным. Он положен в основу составлен­ных карт подземного стока европейской части России, с его помощью уточняются методы составления таких же карт для азиатской части России.

Свойство лесной растительности способствовать накоп­лению грунтовых вод используется в практике сельского хозяйства. В засушливых областях создаются лесостепные полосы. Они смягчают действие суховеев летом и способ­ствуют снегонакоплению зимой. В первом случае снижается испаряемость, во втором — улучшается питание грунтовых вод при снеготаянии. И то и другое способствует повыше­нию урожайности сельскохозяйственных культур.

Обширные научные исследования по проблеме связи атмосферных осадков и поверхностного и подземного стока ведутся Государственным гидрологическим институтом: под его методическим руководством прово­дятся опытные работы на специально организованных опытных станциях, в частности на Валдайской станции.

Источник

Подземные воды: что это такое и как они образуются, причины образования, структура жидкости, особенности

Переоценить значение водных источников под землей невозможно. Они необходимы человечеству практически как воздух. Но это не значит, что каждый житель нашей планеты достаточно хорошо осведомлен о подземных водах, знает, что это такое, может дать определение и классифицировать их на подвиды. Поэтому это сделаем мы в нашей статье.

Понятие термина

Это водный раствор, который находится в верхней части земной коры. По своему агрегатному состоянию это может быть жидкость, лед или пар, переход из одной формы в другую – естественный процесс, происходящий в более глубоких грунтовых слоях. Наука, которая это изучает, называется гидрогеология. Наиболее часто мы встречаемся с большими потоками, которые влияют на течение рек, их полноту, а также с ключами и источниками – небольшими струями влаги. Но не все они выходят на поверхность, намного чаще они остаются в грунте. В таком случае люди давно научились выкапывать в водоносном почвенном слое углубление, чтобы получать ресурс. Таким образом работают колодцы, скважины и другие точки водозабора.

Химический состав и особенности подземных вод

Неверно считать, что для всех проб, взятых в любом водоеме или в грунте, будет правильна единая формула – Н2О. Конечно, на молекулярном уровне именно соединение молекул кислорода и водорода дают знакомую нам всем жидкость. Но на практике, количество примесей и загрязнений может варьироваться в зависимости от состава горных пород. В среднем такой водный раствор содержит около 60 микроэлементов плюс микроорганизмы. Одни из них полезны для организма, от других нужно избавляться перед употреблением, производить фильтрацию. По тому, как много минеральных веществ содержится, ресурс делят на уровни минерализации:

Как правило, чем глубже пролегает источник, тем более он насыщен солями и иными веществами. Поэтому часто на поверхности можно встретить питьевой ключ, который в недрах земли намного солонее.

Интересен химический состав минеральных вод, их также называют лечебными или целебными. В них содержится большая концентрация минералов, полезных для организма. Так различают бюветы углекислые, как Боржоми или в Кисловодске (наиболее популярные), а также радоновые, азотные, сероводородные. Их принимают не только в качестве напитка, но и для обертываний, гидротерапии.

Каково значение подземных вод для человека

Переоценить его практически невозможно. Что еще больше вызывает недоумение – почему человечество так небрежно относится к источнику жизни на Земле, загрязняет реки и озера, отравляет грунт различными химикатами, неразлагающимся мусором. В зависимости от того, к какой категории относится водный ресурс, он имеет такое значение:

Таким образом, большинство сфер нашей жизни так или иначе связано с этим водным ресурсом, даже (или особенно?) если вы проживаете в городе и не задумываетесь, откуда появляется холодное водоснабжение.

Как называются подземные воды по видам

Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

Почвенные

Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт. Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега. Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

Грунтовые

Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками. Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья. При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

Источник

Подземные воды

Что это такое подземные воды

Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.

Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.

Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.

Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.

Классификация воды по типу расположения

Все воды, которые протекают на Земле, делятся на поверхностные (морские, озерные, речные и др.) и подземные. В отличие от первых, вторые более защищены от заражения и загрязнения, менее подвержены изменениям уровня воды, занимают в совокупности большую территорию.

Подземные воды активно расходуются человеком. В ряде европейских стран они являются главным источником водоснабжения. Но пополняются запасы подземных вод медленно. Кроме того, они подвергаются загрязнениям. Поэтому сейчас актуален вопрос об охране подземных вод.

Виды подземных вод

Существует несколько классификаций подземных вод по разным критериям:

Почвенные подземные воды размещены в самом верхнем слое земной коры на относительно небольшой глубине (до 1 м). Они находятся между частицами почвы. Эту воду нельзя пить, но она может использоваться для сельскохозяйственных нужд (для орошения сада).

Грунтовые воды – это следующий по глубине залегания слой подземных вод. Они пригодны для питья, но подвержены загрязнениям. Уровень таких вод зависит от времени года: жарким летом он падает, а весной – повышается.

Межпластовые воды расположены между водоупорными слоями горных пород. Уровень воды в них более стабилен, а сама жидкость более чистая по сравнению с предыдущим видом.

Артезианские воды располагаются на большой глубине: от поверхности земли их отделяет как минимум 100 м. Такая вода в большей мере подходит для питья. Артезианские воды являются одним из важнейших полезных ископаемых на Земле. Для их добычи обычно бурят скважины.

Минеральные воды проходят в горных водоупорных слоях под давлением, имеют естественную газацию. Они являются лечебными за счет наличия в их составе минеральных солей и полезных веществ и применяются в медицине.

Состав подземных вод

В составе подземных вод есть несколько десятков химических элементов. В них много калия, натрия, кальция, магния, железа, хлора, серы, кремния и др. Кроме того, в их составе есть газы (углекислый, кислород, азот, ацетилен).

Слишком высокое содержание в подземных водах некоторых элементов может приводить при их употреблении к различным заболеваниям. Так, избыток бикарбоната кальция ведет к нарушению пуринового и йодного обмена. Из-за этого увеличивается частота случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей и мышц.

Слишком большие показатели солей в воде оказывают негативное влияние на женское здоровье, а жесткая вода вызывает болезни гинекологического характера у представительниц слабого пола.

Вследствие высокой концентрации кальция в воде, превышающей количество магния, увеличивается частота болезней пищеварительных органов. Также вредит ЖКТ избыток меди и солей цинка.

Одним из самых опасных элементов в воде является свинец: он вызывает интоксикацию.

Деятельность подземных вод

Подземные воды взаимодействуют с горными породами. В ходе этого протекают различные химические процессы. ПВ способны растворять вещества, образовывать новые соединения, участвовать в процессе изменения горных пород, окислять, выщелачивать, переносить различные вещества.

Подземные воды также являются «участниками» суффозии. Этот процесс заключается в том, что они выносят из горных пород растворенные вещества и минеральные частицы небольших размеров. Суффозия обычно возникает на склонах долин, в оврагах, а также часто способствует образованию оползней.

Запасы подземных вод

Запасы подземных вод – это количество гравитационной воды, находящейся в порах, пустотах и трещинах водоносных горизонтов горных пород.

Они бывают нескольких видов:

Роль подземных вод в жизни людей

Подземные воды играют большую роль в жизни человека, так как являются источником пресной воды, без которой жизнь людей невозможна. Кроме того, они обеспечивают влагой и питанием растения и принимают участие в образовании рельефов. Без ПВ Земля не сможет нормально функционировать.

Эти воды не только позволяют людям иметь доступ к пресной воде, но и служат для коммунальных нужд. Термальные воды, например, используют для отопления и подачи горячего водоснабжения. Кроме того, подземные воды применяют для орошения земли в сельском хозяйстве.

Большую роль для человека имеет минеральная вода, которую используют в целебных целях. В некоторых городах России есть специальные санатории, в которых питье такой воды является частью оздоровительного процесса.

Использование подземных вод

Подземные воды применяют в качестве питьевой воды, а также для промышленных и сельскохозяйственных нужд. В коммунальном хозяйстве России они играют значительную роль: доля подземных вод в системе водоснабжения для РФ составляет около 46 %.

Используются также термальные воды. Из них получают химические вещества (йод, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод применяется для обогрева зданий, теплиц, для получения электроэнергии.

Кроме того, на территории России существует несколько термальных источников, которые являются популярными среди туристов. За счет наличия в воде минеральных солей она благотворно влияет на человеческий организм. На такие источники люди приезжают в надежде получить исцеление от разных болезней.

С использованием подземных вод в России связаны некоторые проблемы:

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Загрязнение подземных вод

Под загрязнение подземных вод понимается изменение физико-химических и биологических характеристик воды, которое ведет к ухудшению ее качества и делает ее частично или полностью непригодной к употреблению.

Основные загрязняющие вещества появляются в ПВ в результате техногенного воздействия. К ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы и фенолы.

Загрязнения подземных вод бывают:

Биологические загрязнения ПВ возникают из-за того, что в воду поступают болезнетворные микроорганизмы, которые являются опасными для человеческого организма. «Виновниками» такого загрязнения являются выгребные ямы, скважины и колодцы, зоны фильтрации, скотные дворы и др.

Источниками химических загрязнений ПВ являются стоки и твердые отходы промпредприятий. Эти вещества могут иметь органическую или неорганическую природу. Тяжелые и токсичные металлы, которые загрязняют ПВ, – железо, медь, цинк, ртуть, свинец и др.

Химическому загрязнению подвержены особенно грунтовые воды. В них вредные вещества проникают через зоны аэрации, а также при сбросе жидких и твердых загрязнений в колодцы и скважины. На сельскохозяйственных территориях загрязнения образуются из-за использования химудобрений и ядохимикатов.

Тепловые загрязнения связаны с увеличением температуры подземных вод. Это происходит из-за воздействия речных и озерных вод с более высокой температурой и сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в колодцы и скважины.

В последнее время часто наблюдается загрязнение подземных вод – это связано с закачкой жидких отходов в глубины литосферы, инфильтрацией загрязнителей с поверхности земли.

Водные ресурсы относятся к незаменимым и дефицитным, поэтому их охрана очень важна.

Охрана подземных вод

Под охраной подземных вод понимается система мер, которые нацелены на предотвращение и ликвидацию негативных последствий загрязнения и истощения вод, на сохранение их в таком качестве и количестве, которое делает возможным их применение для хозяйственных нужд страны.

Для охраны подземных вод необходимо проводить следующие мероприятия:

Источник