Грунтовые воды

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный социально-педагогический университет»

(ФГБОУ ВПО «ВГСПУ»)

 

Естественно-географический факультет

Кафедра географии и геоэкологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ

Контрольная работа

 

По дисциплине «Общее землеведение»

Направления 050100 – «Педагогическое образование

Профиля «География»

 

 

 

 

Выполнил:

Пантелимонов А. П.  (гр. ЕГ-ГБZ-11)

Проверил:

Моников С. Н. (канд. геогр. наук, доцент)

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград - 2014 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . 3

Основные особенности и условия залегания грунтовых вод . . 4

Условия питания и разгрузки грунтовых вод . . . . 9

Основные типы грунтовых вод по условиям залегания . . 13

Литература . . . . . . . . . . 19

 

ВВЕДЕНИЕ

Грунтовые воды – это часть подземных вод.

Подземные воды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

почвенные;

грунто́вые;

межпластовые;

1. Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.
2. Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.
3. Грунтовые воды — гравитационные воды первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеют свободную водную поверхность. Обычно над ней нет сплошной кровли из водонепроницаемых пород.

 

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

Грунтовыми водами называются безнапорные или с местным напором гравитационные воды зоны насыщения, формирующиеся в коре выветривания или в рыхлых поверхностных отложениях под прямым воздействием физико-географической среды.

В литературе распространено определение грунтовых вод как подземных вод первого от поверхности постоянно действующего водоносного горизонта, залегающего на первом регионально выдержанном водоупорном пласте (рис. 1). Но это определение недостаточно и в какой-то мере является суженным понятием.

■ Рис. 1. Схема залегания грунтовых вод .

1 — зона аэрации; 2 — грунтовые воды (зона насыщения); 3 — водонепроницаемый слой; 4 — капиллярная кайма; 5 — уровень грунтовых вод

 

Гидрологи предлагают свое определение грунтовых вод. Они считают грунтовыми водами все неглубоко залегающие безнапорные и с местным напором подземные воды, дренируемые гидрографической сетью. Здесь уже в качестве классификационного признака выступает базис дренирования. Однако и это определение недостаточно, хотя оно и значительно шире.

Таким образом, грунтовые воды формируются в рыхлых поверхностных отложениях, а также в коре выветривания в трещинах коренных пород или в продуктах их разрушения. Формирование их происходит под влиянием естественных и искусственных факторов и отражает прямое воздействие физико-географической среды, т. е. климата, почв, растительности, хозяйственной деятельности человека. -

Основные признаки грунтовых вод

1. В большинстве своем грунтовые воды являются водами безнапорными, имеют свободную поверхность и непосредственную связь с атмосферой (давление на поверхность грунтовых вод равно атмосферному); на отдельных участках, где имеется локальное водоупорное перекрытие, приобретают местный-небольшой напор, величина которого определяется положением уровня грунтовых вод на примыкающих, участках, не имеющих водоупорного перекрытия (рис. 2).

. Рис. 2. Схема образования местных напоров грунтовых вод

1 — флювиогляциальные пески; 2 — сохранившиеся линзы морены (водонепроницаемые) ; 3 — водонепроницаемый слой (водоупор); 4 — уровень грунтовых вод. I, II, III — скважины

 

2. Глубина залегания уровня, температура вод, минерализа- конденсации водяных паров и внутригрзштового испарения;

- подтока (подпитывания) из более глубоких водоносных горизонтов.

3. Имеют широкое, почти повсеместное распространение в при

роде; приурочены, главным образом, к рыхлым отложениям четвертичного возраста; формируются на междуречных массивах, в. аллювии .древних и современных речных долинах, в предгорных конусах выноса, в зоне выветривания трещиноватых массивных пород.

4. Легкодоступны для практического использования, но, залегая на незначительной, глубине, подвержены загрязнению.

Относительно однородные по литологическим особенностям и водным свойствам пласты горных пород, содержащие грунтовые воды, называются водоносным горизонтом или водоносным пластом. Если водоносный пласт имеет один и тот же литологический состав и обладает примерно одинаковой водопроницаемостью, он называется однородным пластом. Различают изотропный однородный водоносный горизонт, имеющий одинаковую водопроницаемость во всех направлениях, и анизотропную толщу, в которой водопроницаемость больше в одном, чем в другом направлении. Такие водоносные породы, как ленточные глины, имеют водопроницаемость большую в горизонтальном направлении, чем в вертикальном. Или, например, лёсс и лёссовые породы имеют водопроницаемость в вертикальном направлении большую, чем в горизонтальном.

Анизотропность породы обусловлена ее структурными особенностями, а также неодинаковостью ее механического состава.

Неоднородные водоносные горизонты встречаются наиболее часто-Характерные примеры неоднородного строения водоносных горизонтов. Водоносный горизонт сложен чередующимися пластами водоносных пород разной водопроницаемости.

Двухслойные водоносные горизонты, в которых водоносные пласты имеют разную водопроницаемость. Например, для аллювиальных отложений весьма характерно, строение, при котором верхний слой '(современный аллювий) имеет меньшую водопроницаемость, чем нижний (древний аллювий).

Водоносные горизонты с резкой сменой водопроницаемости в горизонтальном направлении.

Водопроницаемые породы, на которых формируются грунтовые воды, называются водоупорным ложем грунтовых вод или водоупором.

Поверхность грунтовых вод называется уровнем или зеркалом грунтовых вод.

Расстояние от кровли водоупорного ложа-до зеркала грунтовых вод составляет мощность грунтового горизонта. Так как уровни грунтовых вод подвержены значительным колебаниям, мощность водоносного горизонта грунтовых вод непостоянна. -

Выше зеркала грунтовых вод располагается капиллярная кайма (бахрома, оторочка) различной мощности, зависящей от литологического состава рыхлых горных пород: в крупно-обломочных, песчаных породах мощность капиллярной каймы незначительна, в то время как в пылеватых и глинистых горных породах она может достигать нескольких метров. Капиллярная кайма гидравлически связана с водоносным горизонтом грунтовых вод и испытывает такие же колебания, как и зеркало грунтовых вод.

В природе грунтовые воды в зависимости от геоморфологического и геологического строения местности образуют различные формы залегания, к которым относятся: грунтовый поток; грунтовый бассейн; сочетание грунтового потока с грунтовым бассейном.

Грунтовый поток — безнапорный водоносный горизонт, движение воды в котором происходит под влиянием силы тяжести в направлении уклона поверхности (зеркала) грунтовых вод. Площадь распространения потока грунтовых вод называется бассейном стока этих вод.

 Грунтовый бассейн  - понижение в водоупорном ложе, выполненное водопроницаемыми породами, насыщенными водой, имеющей горизонтальную поверхность.

При переполнении водой этих понижений образуется сочетание грунтового потока с бассейнами. Не следует, однако, представлять границу между грунтовым бассейном и грунтовым потоком как плоскость раздела неподвижных и подвижных грунтовых вод. Движение грунтового потока захватывает область грунтового бассейна с постоянным уменьшением скорости по глубине.

Грунтовые воды находятся в непрерывном движении, перемещаясь под влиянием силы тяжести от участков с более высоким положением уровня, грунтовых вод к участкам с менее высоким его положением. Скорости движения подземных вод при часто наблюдающихся уклонах их поверхности 0,001—0,007 составляют (м/сут.): в крупнозернистых песках 1,5—2,0; в мелкозернистых песках и супесях 0,5—1,0; в суглинках и лёссовых породах 0,1 – 0,3.

Следует подчеркнуть, что движение грунтовых вод определяется не положением водоупора, а положением депрессионной кривой и направлено всегда в сторону дренирования водоносного горизонта. Нередки случаи, когда движение грунтового потока направлено в сторону, противоположную понижению водоупорного ложа. Таким образом - водонепроницаемые слои являются необходимым условием для образования водоносного горизонта, но не определяют направления движения в нем. 
УСЛОВИЯ ПИТАНИЯ И РАЗГРУЗКИ ГРУНТОВЫХ ВОД

Основным видом питания грунтовых вод является инфильтрация атмосферных осадков (дождя, тающего снега, росы и т. д.). Величина инфильтрации зависит от характера и интенсивности выпадения осадков, а также водопроницаемости почвы и пород зоны аэрации.

Наибольшее значение для питания грунтовых вод имеют неинтенсивные длительные обложные дожди, выпадающие при высокой относительной влажности воздуха (около. 100%). Они дают максимальную инфильтрацию осадков, просачивающихся в пласты горных пород.

Осадки, выпадающие в зимнее время, могут служить источником питания грунтовых вод преимущественно весной,, после оттаивания промороженных за зиму горных пород и перехода твердых осадков в капельно-жидкое состояние. При оттепелях и положительной температуре почвенного слоя возможна инфильтрация осадков и в зимнее время. Величина инфильтрации зимних твердых осадков зависит от времени оттаивания почвы, рельефа местности, характера растительности, водопроницаемости почвы и некоторых других факторов. При весеннем снеготаянии на ровном плато, например, условия для инфильтрации будут более благоприятны, чем на крутых склонах;, на участках, покрытых растительностью, инфильтрация также оказывается более интенсивной, так. как растительность замедляет скорость таяния снега и уменьшает поверхностный сток. 

В степных районах, где снежный покров имеет незначительную толщину, а сильные зимние ветры сносят большое количество снега в овраги и речные долины, сравнительно очень небольшая часть твердых зимних осадков успевает при быстром весеннем снеготаянии просочиться в почвенный слой, и то лишь на незначительную глубину. Более интенсивное питание подземных вод в степи в весеннее время происходит на пониженных участках, например, в оврагах и так называемых «степных блюдцах» и лиманах, где накапливаются большие массы талых вод. Естественно, что на таких участках степи уровень грунтовых вод в весеннее время значительно повышается, а подземные воды опресняются. Нередко колодцы, вскрывающие здесь грунтовые воды на глубине нескольких метров от поверхности, являются в степных районах. единственным источником пресных вод. Однако довольно часто они имеют сравнительно невысокий дебит.  Передвижение инфильтрующихся с поверхности осадков происходит до тех пор, пока они не достигнут горизонта грунтовых вод. С этого момента вертикальное перемещение прекращается. В дальнейшем эти воды текут в виде грунтового потока по направлениям наименьшего' сопротивления в стороны ближайших естественных дрен (речных долин, балок, оврагов). Если инфильтрующаяся вода достигает бассейна грунтовых вод, она оказывает влияние на повышение его уровня.

В горных районах наряду с дождевыми и снеговыми осадками в питании грунтовых вод могут принимать участие роса, иней и другие виды осадков, при некоторых благоприятных природных условиях, служащие источником увлажнения поверхности почвы и наземных предметов. Влажные ветры, дующие со стороны моря, т. е. воздушные массы, движущиеся в приморской полосе вглубь материка и несущие в себе влагу, встречая на своем пути преграды в виде гор, поднимаются. При этом происходит охлаждение влажных воздушных Масс с выделением на поверхности каменистой породы и почвы некоторого количества влаги. При благоприятных условиях эта влага может принимать участие в питании подземных вод.

Повышение уровня грунтовых вод под влиянием выпадения атмосферных осадков и увеличение дебита нисходящих источников, питающихся грунтовыми водами, зависят от количества выпавших, осадков и местных условий (водопроводимости пород, глубины залегания уровня воды от поверхности земли и т. п.) и наступают через некоторое время после выпадения осадков. Известны примеры, когда максимальный дебит источников отмечался через месяц и более после выпадения наибольшего количества атмосферных осадков. Имеются также факты, указывающие на то, что наибольшие дебиты некоторых источников фиксируются через несколько суток и даже часов после выпадения осадков. Последние данные наиболее характерны для трещиноватых и закарстованных пород, где подземные воды движутся с большими скоростями', чем в песчаных водоносных пластах.