Движение и режим грунтовых вод

Зеркало грунтовых вод ведет себя в зависимости от рельефа, по­вышаясь на водоразделах и понижаясь к рекам, оврагам и другим местам дренирования. Естественно, вода в водоносном слое под дей­ствием силы тяжести находится в непрерывном движении и стремит­ся достичь наиболее низкого места в рельефе, например уреза воды в реке, тальвега дна оврага. Именно там, в области разгрузки подзем­ных вод, образуются родники. Вода в водоносном слое перемещается в зависимости от пористости пород, характера соприкосновения час­тиц, формы и размеров пор, уклона водоносного слоя. Обычно в песках скорость движения воды при небольших уклонах составляет от 0,5 до 2-3 м/сутки. Но если уклон большой и поры велики, то скорость может достигать нескольких десятков метров в сутки (рис. 7.5).

ШШ

Рис. 7.6. Образование деирессиониой воронки в уровне грунтовых вод при усилен­ном отборе воды из скважины. 1 — водоносный горизонт; 2 — уровень воды в скважине; 3 — депрессионная воронка; 4 — новый уровень грунтовых вод; 5 — прежний уровень грунтовых вод (до отбора)

© ©

ъ

в

В зависимости от количества атмосферных осадков объем грунтовых вод может изменяться, и летом дебит источников падает, а в сильные засухи родники даже пересыхают (рис. 7.7). Зеркало грунтовых вод особен-

но сильно может понижаться в связи с забором воды для промышленных нужд. Вокруг скважин, откачивающих воду, уровень грунтовых вод посте­пенно понижается, и образуется депрессионная воронка (рис. 7.6).

Межпластовые безнапорные подземные воды приурочены к водоносным слоям, располагающимся между двумя водоупорными сло­ями. Иногда таких водоносных пластов может быть несколько. Если водоносный горизонт обладает большой мощностью и выше его зерка­ла находится озеро, пруд или река, то направление течения воды в водоносном горизонте будет проходить по изогнутым линиям, стремя­щимся к реке.

Напорные, или артезианские, межпластовые воды образуются в том случае, если водоносный горизонт, зажатый между двумя водо­упорными, приурочен или к пологой синклинали, или к мульде, или к моноклинали, или еще к каким-нибудь структурам, в которых возмож­но образование напорного градиента.

ДОЖДЬ

водоносный перемещение слой подземных вод

колодец Рис. 7.7. Положение уровня грунтовых вод в дождливый (1) и засушливый (2) сезоны. В сухой сезон понижается уровень реки (межень) и некоторые колодцы пересыхают

Li «И

где h — превышение одной точки зеркала грунтовых вод над другой, а 1 — расстояние между ними (рис. 7.8). Напорные воды обладают спо­собностью самоизливаться и фонтанировать, т. к. находятся под гидро­статическим давлением. Впервые такие фонтаны воды были получены во Франции в провинции Артезия, поэтому они и стали называться артезианскими. Каждый артезианский бассейн включает в себя облас­ти питания, напора и разгрузки. Первая область представляет собой выход на поверхность водоносного слоя, на которую выпадают все ат­мосферные осадки, питающие этот водоносный горизонт. Область на­пора заключена между двумя водоупорами — водоупорной кровлей и водоупорным ложем, а место, где водоносный слой появляется на по­верхности или вскрывается скважинами, но ниже области питания, на­зывается областью разгрузки. Нередко в артезианских бассейнах раз­вито сразу несколько водоносных напорных горизонтов, что особенно характерно для артезианских бассейнов в межгорных впадинах, где глу­бины водоносных горизонтов могут превышать 1500 м.

©

Рис. 7.8. Артезианские напорные воды: 1 — водоносный горизонт, 2 — водоупорный горизонт, 3 — фонтанирующая скважина, 4 — осадки, h/1 — напорный градиент

Напорный, или гидравлический, градиент:

В платформенных областях, где артезианские бассейны большие, верхние водоносные горизонты до глубин в 200-500 м содержат пре­имущественно пресные воды, а ниже воды обладают уже высокой ми­нерализацией. В центре европейской части России находится Московс­кий артезианский бассейн, располагающийся в пологой чашеобразной впадине — Московской синеклизе. Водоносные горизонты связаны с трещиноватыми каменноугольными и девонскими известняками, а водо­упорами служат прослои глин. Области питания располагаются на кры­льях синеклизы. В девонских карбонатных отложениях на глубинах от 400 до 600 м развиты минеральные воды с минерализацией 2,4 4,5 г/л.

Это всем известная московская минеральная вода. В Московском арте­зианском бассейне сосредоточены большие запасы пресных и промыш­ленных вод. В отношении всей территории России составлены карты распространения артезианских бассейнов и подсчитаны запасы в них воды, как пресной, так и промышленной и термальной.

Типы источников. Всем хорошо известны выходы подземных вод на поверхность в виде родников и ключей с холодной вкусной водой. Родники появляются там, где происходит разгрузка водоносных гори­зонтов (рис. 7.9).

Нисходящие источники чаще всего располагаются недалеко от уре­за воды в долине реки, в нижней части склонов оврагов, там, где к поверхности подходят водоупорные горизонты. Источники этого типа связаны как с верховодкой, так и с грунтовыми, а также межпластовы­ми водами. Все они характеризуются изменяющимся дебитом вплоть до высыхания в жаркое лето. В источниках нисходящего типа вода из­ливается спокойно ввиду небольшого угла наклона слоев. Нередко можно наблюдать вдоль берега реки сплошную линию сочащихся подземных вод. Нисходящие источники обычно водообильны, поэтому местами они дают начало ручьям и небольшим речкам, как происходит с кар-

Рис. 7.9. Различные типы источников: 1 — воды трещинного типа, 2 — нисходящий, 3 — восходящий, 4 — карстовый. Точки: редкие — пески; частые — водоносный горизонт. Черным цветом показаны источники

стовыми источниками, вытекающими из пещер или из полостей, обра­зовавшихся в карбонатных породах.

Восходящие источники — это выходы на поверхность в местах раз­грузки напорных вод, тогда как сам водоносный горизонт расположен намного ниже. Вода может подниматься вверх по трещинам или тектоническому разлому, особенно когда он пересекает водоупор­ные слои.

Вокруг минеральных источников, особенно углекислых вод, на поверхности образуется скопление так называемого известкового туфа, или травертина, иногда достигающего нескольких метров мощнос­ти. Такие травертины белого, желтоватого или розового цветов из­вестны на г. Машук в Пятигорске, в районе Кавказских Минераль­ных Вод. Туф образуется из гидрокарбонатно-кальциевых вод, когда гидрокарбонат Са(НС0₃)₂ переходит в СаС0₃ при уходе в воздух С0₂ — углекислого газа. В травертинах часто находят отпечатки ли­стьев растений, кости древних животных, которые постепенно об­волакиваются известковым туфом.