Грунтовые воды

В пустынных областях может иметь место также конденсационное питание грунтовых вод, т. е. питание за счет сгущения водяных паров воздуха, осаждающихся на охлажденных частицах горных пород. Образование подземной влаги за счет конденсации водяных паров происходит также на побережье Каспийского моря в районе Кара-Богаз-Гола и в других местах, где атмосферные осадки при исключительной засушливости климата не могут служить заметным источником питания грунтовых вод.

Местами грунтовые воды получают дополнительное питание за счет подтока напорных артезианских вод из расположенных ниже пластов. Этот вид питания возможен на участках, где отсутствует водоупорное перекрытие артезианских водоносных горизонтов (через гидрогеологические «окна») и только при условии превышения напорного уровня над отметками зеркала грунтовых вод.

Разгрузка (дренирование) горизонта грунтовых вод происходит через источники (родники), пластовые высачивания и другие водопроявления на поверхности земли. 

Источники обычно выходят на поверхность на участках вскрытия водоносных горизонтов эрозионной сетью, или по тектоническим нарушениям пород. Если разгрузка осуществляется из водоносных пластов, сложенных тонко- или мелкозернистыми песками, то в местных небольших понижениях концентрируются слабые выходы воды. Иногда вблизи таких выходов может иметь место пластовое высачивание, представляющее собой склон долины, равномерно увлажненный на выходе водоносного пласта. Нередко такие участки протягиваются вдоль склона в виде заболоченной полосы, на которой произрастает болотная растительность, а в углублениях накапливается вода. В засушливых районах на поверхности таких площадей вследствие испарения воды образуется очень тонкий слой в виде белого налета.

Максимальное число источников наблюдается в наиболее глубоко врезанных в водораздельный массив балках и оврагах. В соответствии с количеством вскрытых водоносных горизонтов в глубоких эрозионных врезах (балках) выходят источники на разных высотных отметках.

В равнинных областях встречаются преимущественно источники» нисходящего типа, а в горных районах — восходящего и нисходящего.

Существенно заметить, что в полевых условиях при отнесении источников к тому или иному типу приходится сталкиваться с определенными трудностями. Так, при условии питания источников грунтовыми водами отмечаемся спокойное истечение воды из очага разгрузки, а в случае их питания напорными водами происходит относительно быстро излияние воды на поверхность из пород водоносного пласта или по тектоническому нарушению. Нередко одного этого признака для отнесения источника или группы источников к тому или иному типу оказывается недостаточно.

В полевых условиях, для того чтобы обоснованно установить причину появления разгрузки подземной воды через источники и увязать это природное явление с геологическим строением района исследований, приходится проводить несложные разведочные работы (расчистка или бурение мелких скважин), выполнять физико-химические анализы воды, а на некоторых (опорных) источниках организовывают даже кратковременные наблюдения за их режимом.

 

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ПО УСЛОВИЯМ ЗАЛЕГАНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Грунтовые воды речных долин

Речные долины обычно выполнены песчано-глинистыми аллювиальными отложениями, которые образуются в результате переотложения речными потоками рыхлых продуктов разрушения первичных пород. Водоносные горизонты, связанные с аллювиальными образованиями, обладают значительными ресурсами пресных вод. Вместе с тем аллювиальные отложения современных и древних крупных и малых рек в истоках и устьях обладают специфическими особенностями, от которых в значительной степени зависят как мощность водоносных горизонтов, так и общие ресурсы грунтовых вод. 

В разрезе аллювиальных отложений ряда крупных, современных рек, унаследовавших древние речные долины (р. Волга, Ока, Днепр и др.). можно выделить два яруса аллювиальных отложений. Верхний ярус представлен современными мелко- и среднезернистыми песками, пылеватыми суглинками и частично глинами. Нижний ярус аллювиальных отложений сложен грубозернистыми разностями, главным образом, песчано-гравелистыми породами.

Химический состав, грунтовых вод. аллювиальных отложений близок к химическому составу поверхностных вод. Обычно это пресные гидрокарбонатные кальциевое воды с минерализацией менее 1 г/л. Там, где грунтовые воды получают дополнительное питание за счет глубоких напорных вод или циркулируют в горных породах, содержащих легко растворимые соли, минерализация их может быть повышенной. Соответственно при этом изменяется и химический состав грунтовых вод.

Наиболее широко аллювиальные воды эксплуатируются при помощи неглубоких (2—8 м) копаных колодцев в сельских районах. Они также используются для водоснабжения промышленных предприятий и городов. При крупном водоснабжении водозабор осуществляется системой взаимодействующих буровых скважин с установкой рабочей части фильтра в нижней, наиболее водообильной толще аллювиальных отложений.

Грунтовые воды ледниковых отложений

Ледниковые отложения широко распространены в СССР, Западной Европе и Северной Америке. Они представлены собственно ледниковыми образованиями — моренными суглинками и глинами — и флювиогляциальнымй отложениями,- состоящими преимущественно из песков.

Водообильность линз и прослоев, песков, залегающих среди моренных суглинков и глин, а также межморенных и подморенных флювиогляциальных отложений 'сильно изменяется в связи с тем, что эти отложения имеют весьма непостоянный литологический состав и часто выклиниваются, замещаясь неводоносными суглинками и глинами. Этим объясняется разная глубина залегания грунтовых вод в скважинах и колодцах, расположенных на расстоянии 30—40 м друг от друга в областях развития моренных отложений. .

Области распространения флювиогляциальных отложений находятся в благоприятных современных климатических условиях. Достаточное количество атмосферных осадков, обычно превышающее величины испарения, а также слабо расчлененный рельеф поверхности создают условия, способствующие, интенсивной инфильтрации влаги в хорошо водопроницаемые флювиогляциальные отложения. Глубина залегания горизонтов грунтовых вод в зависимости от рельефа местности колеблется - от 2 до 12 м от поверхности земли.

По химическому-составу грунтовые воды ледниковых и водноледниковых образований весьма пестрые. В зависимости от климатических условий значительно меняется их общая минерализация. В северных районах в климатическом поясе избыточного увлажнения преобладают пресные гидрокарбонатные кальциевые воды (невысокой минерализации (0,2—0,3 г/л) с большим содержанием органических веществ и часто железистых соединений.

Иногда значительные скопления грунтовых вод образуются в озерно-ледниковых отложениях. Озерно-ледниковые отложения состоят, главным образом, из мелко и тонкозернистых песков и ленточных глин. Ленточные глины представляют собой тонкое чередование слоев глин с более песчанистыми-пропластками. Мощность песчаных пропластков незначительна, поэтому водообильность ленточных глин весьма невысокая.

 

Грунтовые воды степей, полупустынь и пустынь

Степные и пустынные районы расположены за пределами распространения ледниковых отложений. Они расположены в южной части Украины, Прикаспийской низменности, Предкавказье, в южной части Казахстана и в Средней Азии, где находятся пустыни Каракум, Кызылкум, Сары-Ишикотрау, Муюнкум, Бетпак-Дала. Степи и особенно полупустыни и пустыни характеризуются малым количеством атмосферных осадков (в среднем около 150—250 мм в год) при высокой испаряемости (до 2500 мм в год и более). Речная сеть развита очень слабо. Реки, протекающие по пустыням, относятся к «транзитным», поскольку они не получают питания по пути движения.

Значительные площади указанных областей заняты сухими песками, лёссовидными и, глинистыми породами, слабо воспринимающими атмосферные осадки. Выпадающие на поверхность степей, полупустынь и пустынь в теплое время года атмосферные, осадки расходуются в основном на испарение и в незначительном количестве на 'инфильтрацию; в отдельных районах может иметь место конденсация водяных паров из воздуха. Таким образом, условия для накопления грунтовых вод в степях и особенно в полупустынях и пустынях весьма неблагоприятны.

В степях зимние осадки сносятся ветром в балки и овраги, где создаются более благоприятные условия для накопления подземных вод. В. эти же понижения направлен поверхностный сток, возникающий при редких, дождях. Наблюдения показывают, что в понижениях рельефа грунтовые воды залегают 'на небольшой глубине и нередко имеют удовлетворительный химический состав. Как в понижениях (лиманах), так и на других участках степей, полупустынь и пустынь пресные воды залегают в виде различных размеров линз на соленой грунтовой воде.

На возвышенных участках степей грунтовые воды необильны и обычно Сильно минерализованы. 

Грунтовые воды в лёссовых образованиях и лёссовидных суглинках наиболее широко распространены на территории Азово-Кубанской и Причерноморской низменностях, Сало-Ергенинского плато и склонов Ставропольской возвышенности. Здесь они залегают обычно в нижней части разреза, вследствие хорошей вертикальной водопроницаемости лёссовых отложений. Водоупором для грунтовых вод служит сравнительно небольшой мощности толща красно-бурых глин. Глубина залегания зеркала грунтовых вод составляет 20—30 и более метров.

Среди засоленных грунтовый вод на отдельных участках, чаще под степными блюдцами, а также в верховьях балок и лощин встречаются пресные воды с минерализацией до 1 г/л.

Пустыни и полупустыни расположены в бессточных областях. Поверхностные воды здесь или стекают во внутренние замкнутые озера, не имеющие связи с океаном, или по пути движения расходуются на фильтрацию в песчаные породы и испарение, не достигая озер.

С поверхности суши испаряются не только атмосферные осадки, но и при определенных условиях также грунтовые воды. При большой глубине залегания грунтовых, вод испарение с их поверхности незначительно; если же глубина залегания грунтовых вод. Не превосходит высоты капиллярного поднятия, испарение резко увеличивается, вследствие непрерывного подъема грунтовой воды по капиллярам к поверхности земли. Этот процесс ведет к засолению почвенного покрова и образованию солончаков.

В сухих степях и полупустынях грунтовые воды иногда залегают на небольшой глубине. В Прикаспийской низменности, например, грунтовые воды часто залегают на глубине всего нескольких метров от поверхности, причем, как правило, они сильно минерализованы. Только на повышенных элементах рельефа, на участках дренирования горизонта грунтовых вод речными долинами, на сравнительно небольших участках понижений, где накапливаются и в большом количестве просачиваются поверхностные воды, создаются благоприятные условия для опреснения грунтовых вод.

 

Грунтовые воды горных областей, межгорных впадин и предгорных наклонных равнин

В горных областях грунтовые воды распространены в породах коры выветривания, а также в трещинах и более крупных тектонических нарушениях дочетвертичных пород.

Горным хребтам свойственны интенсивная расчлененность рельефа и вертикальная зональность климата — увеличение осадков и понижение температуры воздуха с повышением местности над уровнем моря. Питаемые атмосферными, осадками грунтовые воды выклиниваются на склонах речных долин и ущелий, образуя источники. Благодаря интенсивной циркуляции — воды пресные. Исключение представляют источники, выходящие из соленосных отложений. Часть грунтовых вод перетекает в отложения предгорных шлейфов, питая артезианские водоносные горизонты. Горные хребты с окаймляющими их предгорными шлейфами являются областями питания подземных вод равнинных территорий.

Мощные континентальные отложения предгорных накоплений равнин нередко являются природными коллекторами огромных запасов как грунтовых, так и артезианских вод. Запасы подземных вод в данных геологических структурах формируются путем поглощения вод поверхностных водотоков, а также инфильтрации атмосферных осадков. Подземные воды, находящиеся в сфере активного водообмена, обычно имеют невысокую минерализацию.