Артезианские воды

Артезианскими считаются подземные воды, находящиеся в водоносных горизонтах (комплексах), перекрытых и подстилаемых водоупорными или относительно водоупорными пластами, и обладающие гидростатическим напором, который обуславливает подъем уровня воды над кровлей при вскрытии скважинами или другого вида выработками. При благоприятных геолого-структурных и гидрогеологических условиях скважины дают фонтанирующую воду.

Для артезианских вод характерны следующие особенности:

1. Это межпластовые напорные воды, изолированные сверху и снизу водоупорами;

2. Область питания и создания напора и область распределения не совпадают и часто удалены одна от другой на большие расстояния;

3. При вскрытии артезианского водоносного горизонта появление воды в скважине всегда отмечается глубже по сравнению с установившимся уровнем;

4. Режим в незначительной степени подвержен влиянию поверхностных факторов;

5. В верхней части разреза артезианские воды пресные, с глубиной их минерализация возрастает и они становятся солеными или даже рассолами.

Совокупность артезианских водоносных горизонтов или комплексов, залегающих в синклинальных структурах, образуют артезианский бассейн. В каждом артезианском бассейне принято выделять три области:

1. Область современного питания и создания напора;

2. Область разгрузки;

3. Область распространения напора.

Схема артезианского бассейна при мульдообразном залегании пород:

а - область питания; б - область напора; в - область разгрузки; H₁, H₂- величина напора; 1-водоносный горизонт, 2 - водоупорные породы, 3 - пьезометрический уровень напорных вод

Область современного питания и создания напора – площади выхода на дневную поверхность водоносных пород, слагающих артезианский бассейн. Выделяют внешнюю и внутреннюю области питания.

Тип артезианского бассейна с внешним (I) и внутренним (II) водоносными горизонтами:

1 - водоносные породы, 2- водоупорные породы, 3 - пьезометрический уровень

К внешней области питания относятся прилегающие к артезианскому бассейну части площадей горно-складчатых сооружений или поднятий, с которых стекают атмосферные воды и по достижению водоносных пород частично ими поглощаются. Например, для Минусинского межгорного прогиба внешней областью питания являются отроги Кузнецкого Алатау и Восточного и Западного Саян.

Внутренней областью питания являются площади, расположенные в пределах самого артезианского бассейна, где осуществляется инфильтрация атмосферных осадков.

Внутренние области питания связаны преимущественно с поднятиями и антиклинальными структурами в предгорных районах и межгорных впадинах, в пределах которых артезианские водоносные горизонты выходят на поверхность или залегают неглубоко, под более молодыми рыхлыми отложениями.

Область разгрузки – участки выхода водоносных горизонтов и комплексов на поверхность на более низких абсолютных отметках по сравнению с областью питания. Область разгрузки представляет собой совокупность открытых (восходящие родники) и скрытых очагов в рыхлые четвертичные отложения, русла рек, на дне морей.

Область распространения напора – основная площадь развития артезианских бассейнов, для водоносных горизонтов которой характерны пьезометрические уровни подземных вод. Уровень напорных вод называется пьезометрическим. Пьезометрический уровень всегда располагается выше кровли водоносного горизонта. Он является реальными только в скважинах, вскрывших водоносный горизонт. На участках отсутствия скважин пьезометрический уровень устанавливается методом интерполяции, где он отражает только те отметки, до которых поднимается вода при вскрытии водоносного горизонта скважинами.

Характер пьезометрической поверхности на картах изображается в виде гидроизопьез (пьезоизогипс) - линий, соединяющих точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрического уровня.

Для построения карты гидроизопьез необходимо знать глубину установившегося пьезометрического уровня, а также абсолютные отметки устьев скважин и колодцев, необходимо знать высотные отметки выходов на поверхность восходящих источников данного водоносного горизонта.

При построении карты пьезоизогипс допускается пользоваться разновременными замерами установившегося пьезометрического уровня. В связи с тем, что артезианские воды не имеют прямой гидравлической связи с реками, интерполяцию можно проводить между точками, расположенными по разную сторону речных долин.

Карты гидроизопьез обязательно сопровождаются гидрогеологическими разрезами. На таких разрезах показывают стратиграфические границы, литологические особенности пород в виде колонок у стволов скважин, водоупорные толщи, напоры и абсолютные отметки пьезометрических уровней, водопроницаемость пород. По карте гидроизопьез можно определить области питания (по максимальным отметкам) и области разгрузки (по минимальным отметкам), направление движения артезианского потока, пьезометрический уклон, глубину установившегося уровня. По сгущению и разрежению гидроизопьез можно вынести суждение об изменении мощности водоносного горизонта или водопроницаемости пород. Сгущение гидроизопьез обычно свидетельствует об уменьшении мощности и ширины потока или же об уменьшении водопроницаемости пород. При наличии на карте гидроизопьез отметок кровли водоносного горизонта в любой точки можно определить величину напора над кровлей горизонта.

В зависимости от рельефа местности пьезометрический уровень может располагаться выше или ниже поверхности земли. При наличии карты гидроизопьез, совмещенной с горизонталями рельефа, можно выделить участки с само изливающимися артезианскими водами, т. е. площади на которых абсолютные отметки пьезометрических уровней будут выше гипсометрических отметок поверхности земли.

Процесс изменения ресурсов артезианских вод, их физических свойств, и химического состава под влиянием естественных и искусственных факторов, т.е. их режим, изучен слабо.