Підземні води

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Перейти до: навігація, пошук

Підземні води  (рос. подземные воды, англ. underground water, groundwater, subsurface water, нім. Untergrundwas-ser n, unterirdisches Wasser n, unterirdisches Gewässer n) — води, що знаходяться у верхній частині земної кори. Заповнюють проміжки, пори, тріщини, пустоти. У ґрунті заповнюють капіляри. Поділяються на води зони аерації, ґрунтові і артезіанські.

Зміст

[ред.] Загальна характеристика

ПІДЗЕМНІ ВОДИ знаходяться нижче земної поверхні і дна поверхневих водоймищ і водотоків, що заповнюють пори, тріщини й ін. порожнечі гірських порід у рідкому, твердому або пароподібному стані. Утворюються внаслідок інфільтрації атмосферних опадів та поверхневих вод, конденсації водяної пари, магматичних процесів та метаморфізму тощо.

Шари гірських порід, що насичені гравітаційною водою, утворюють водоносні горизонти, або пласти, котрі складають водоносні комплекси, гірські породи яких характеризуються різними ступенями вологоємності, водопроникності та водовіддачі. Перший від поверхні Землі постійно існуючий безнапірний водоносний горизонт називається горизонтом ґрунтових вод. Безпосередньо над його поверхнею (дзеркалом ґрунтових вод) поширені капілярні води, які можуть бути завислими, тобто не з’єднаними з дзеркалом ґрунтових вод. Весь простір від поверхні Землі до дзеркала ґрунтових вод називається зоною аерації, в якій проходить просочування вод з поверхні. В зоні аерації на окремих розмежованих прошарках порід, які характеризуються меншою фільтраційною здатністю, в період живлення ґрунтових вод можуть утворюватись тимчасові, або сезонні, скупчення П.в., які називається верховодкою. Водоносні горизонти, що залягають нижче ґрунтових вод і відділяються від них пластами водонепроникних (водотривких) або слабкопроникних порід, називаються горизонтами міжпластових вод. Вони звичайно знаходяться під гідростатичним тиском (артезіанські води), рідше мають вільну поверхню – безнапірні води.

Підземні води є джерелом водопостачання (іноді їх використовують для зрошування), мінеральні води – для лікування. За характером використання П.в. підрозділялись на 4 види: питні і технічні, що застосовуються для господарсько-питного та виборничо-технічного водо-постачання, зрошення земель та обводнення пасовищ; лікувальні мінеральні води, що використовуються з бальнеологічною метою і як сто-лові напої; теплоенергетичні (включаючи пароводяні суміші) – для теплопостачання промислових, сільськогосподарських та громадських об’єктів, а в окремих випадках – і для вироблення електроенергії; промислові води – для вилучення із них цінних компонентів. У ряді випа-дків П.в. одночасно є мінеральними і теплоенергетичними, промисловими і теплоенергетичними, у зв’язку з чим вони розглядаються як комплексна корисна копалина. Родовища прісних і солонуватих вод, що використовуються для господарсько-питного водопостачання і зрошування, підрозділяються на основні типи: родовища річкових долин, артезіанських басейнів, конусів виносу передгірських шлейфів і міжгірських западин, що обмежені по площі структур або масивів тріщинних та тріщинно-карстових порід, тектонічних порушень. піщаних масивів, пустель та напівпустель, надморенних та міжморенних водольодовикових відкладів, областей розвитку вічномерзлих порід. Див. також карстові води, ґрунтові води, мінеральні води, артезіанські води.

[ред.] Теорії походження підземних вод

  • Інфільтраційна теорія — висунута французькими вченими Б. Паліссі і Е. Маріотом в 16 ст. Пояснювала утворення підземних вод просочуванням в породи атмосферних опадів.
  • Конденсаційна теорія — висунута німецьким гідрологом О. Фогелем в 1887 році. За нею підземні води утворюються шляхом проникнення у гірські породи повітря і наступною конденсацією з нього водяної пари.
  • Ювеніальна теорія — запропонована австрійським геологом Е. Зюссом на початку ХХ ст. Згідно теорії підземні води утворилися з водяної пари і газоподібних продуктів, які видяляються з розплавленої магми в глибоких надрах землі; поступаючи у вищі шари земної кори, вони конденсуються і дають початок ювеніальним водам.
  • Теорія реліктового походження підземних вод — згідно неї підземні води глибоких зон являють собою залишкові води давніх басейнів, захоронені у відкладах, які утворились у цих басейнах.

[ред.] Класифікації підземних вод

Шипіт — підземне джерело водопостачання

На сьогодні не існує єдиної комплексної класифікації підземних вод. Існують окремі класифікації підземних вод за: умовами залягання, хімічним складом, температурою, солоністю, використанням, забрудненістю, захищеністю, ступенем вивченості, та ін.

За джерелами надходження у водоносні горизонти і комплекси:

  • метеогенні (надходять з атмосфери, включають інфільтраційні, інфлюаційні та конденсаційні води);
  • літогенні (формуються у літосфері і поділяються на седиментогенні, відроджені, новоутворені, конденсаційні, солюційні);
  • ювенільні або ендогенні (ті, які вперше потрапили у літосферу з мантії).

Інфільтраційні води утворюються завдяки просочуванню з поверхні Землі дощових, талих та річкових вод. За складом вони переважно гідрокарбонатно-кальцієві та магнієві. При вилуговуванні ґіпсових порід формуються сульфатно-кальцієві, а при розчиненні соленосних – хлоридно-натрієві води. Конденсаційні П.в. утворюються внаслідок конденсації водяних парів у порах або тріщинах порід. Седиментаційні води формуються в процесі геологічних осадоутворень і звичайно являють собою змінені поховані води морського походження (хлоридно-натрієві, хлоридно-кальцієво-натрієві тощо). До них також належать поховані розсоли солерудних басейнів, а також ультрапрісні води піщаних лінз у моренних відкладах. Води, що утворюються із магми при її кристалізації і при метаморфізмі гірських порід, називаються магматогенними або ювенільними водами.

За місцем знаходження:

  • порові (у пісках, галечниках та інших уламкових породах);
  • тріщинні (у скельних породах);
  • карстові (у розчинних породах – вапняках, доломітах, ґіпсах тощо).

Серед підземних вод розрізняють верховодку, ґрунтові води й міжпластові (безнапірні та артезіанські води); за ступенем мінералізації – прісні й мінеральні води.

За ступенем мінералізації (за В. І. Вернадським) на:

  • прісні (до 1 г/л);
  • солонуваті (від 1 до 10 г/л);
  • солоні (від 10 до 50 г/л);
  • підземні розсоли (понад 50 г/л).

За температурою оС:

  • переохолоджені (нижче 0);
  • холодні (від 0 до 20);
  • теплі (від 20 до 37);
  • гарячі (від 37 до 50);
  • дуже гарячі (від 50 до 100);
  • перегріті (понад 100).

П.в. – корисна копалина, запаси якої, на відміну від інших видів к.к., відтворювані. У областях існування П.в. т-ра коливається від -93 до 1200 °С, тиск від дек. до 3000 МПа. П.в. – природні розчини, що містять понад 60 хім. елементів (найчастіше - K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, S, C, Si, N, O, Н), а також мікроорганізми. Як правило, П.в. насичені газами (СО2, О2, N2 та ін.). П.в., які переміщаються у водоносному пласті, тектонічній або карстовій зоні з великою швидкістю фільтрації називають підземним потоком. Переміщення П.в. під дією гідравлічного напору або гравітаційних сил називають підземним стоком. Найчастіше такий стік направлений в бік моря, русла ріки тощо.


[ред.] Типи та класи підземних вод (за Зайцевим)

У 1961 р. Зайцев розробив класифік-ю підз. вод за характером їх скупчень, яка дозволяє враховувати особл-ті розподілу, залягання і динаміки підз. вод, ступінь літифікації порід, характер їх скважності. В класифікації 3 типи вод: 1. ПЛАСТОВІ (індекс типу П. Класи: 1 порові; 2 тріщинно-порові; 3 порово-тріщинні; 4 тріщинні; 5 тріщинно-карстові) — зазвичай розвинуті в осадових породах. 2. ТРІЩИННО-ЖИЛЬНІ (індекс типу Т. Класи: 6 регіонально-тріщинні води зон вивітрювання; 7 рег.-тріщинні води зон тектонічної і літогенетичної тріщинуватості; 8 карстово-жильні; 9 локально-тріщинні води зон тектонічних порушень (їх Зайц. поділив на 3 відділи: води тектонічних розломів; в. інтрузивних контактів; в. жильних утворень)) — в метаморфічних та інтрузивних породах. 3. ЛАВОВІ (індекс типу Л. Класи: 10 верхньолавові; 11 міжлавові; 12 внутрішньолавові) — в ефузивних породах. П1 відносять до незцементованих піщаних та інших відкладів. глиб.заляг. від декільк. метрів до 3км (п-в Апшерон); від кайнозою до верхн.протерозою. Розповсюдж. в четвертинних відкладах — алювіальних, льодовикових, морських. Ці води через джерела та свердловини дають до 10-100 і > л/с. Між П2 і П3 немає чітких меж. Вік — палеозой Російська платформа; мезозой — Зах-Сибірська плита, палеоген, неоген — у Передкавказі, на Копетдазі. П4 генетично пов'язані з регіонально-тріщінними водами Т7. П5 — в карбонатних та тиригенно-карбонатних. У палеозой. відкладах — Рос. і Сибірська платформи. В мезозої і трохи в кайнозої — на Скифській плиті. Є вони у міжгірських западинах, на вододілах і схилах Кримськ., Кавказь. та ін. Гірсько-складч. обл. Т8 — заляг. в карбонатних і тиригенно-карбонатних перекристалізованих і сильно дислоційованих породах; розповсюдж. для Криму, Кавказу, Тянь-Шань, Саян та ін., що перетерпіли складкоутворення. Обводненість порід з водами П5 і Т8 велика (до сотень л/с). Інші відділи класу Т9 складають води інтрузивних контактів і жильних утворень; розповсюдж. в складч. обл.[2;c.14-20]

[ред.] Фізичні властивості підземних вод

Підземні води є розчинами, що містять солі, іони, колоїди і гази. До основних фізичних властивостей, які аналізують при дослідженні підземних вод, відносять: колір, запах, смак, прозорість, температуру, щільність, стискуваність, в'язкість, радіоактивність, електропровідність.

  • Колір підземних вод залежить від їх хімічного складу і механічних домішок. В основному підземні води безколірні. Жовтуватий колір характерний для вод болотного походження, що містять гумінові речовини. Сірководневі води в наслідок окислення сірководню і утворення тонкої колоїдної «муті», складеної з частинок сірки, мають зеленуватий відтінок. Колір води оцінюється за стандартною платино-кобальтовою шкалою в градусах.
  • Запах в підземних водах в основному відсутній. Відчуття запаху свідчить або про наявність газів біохімічного походження (сірководень та ін.) або про присутність гниючих органічних речовин. Характер запаху виражають описово: без запаху, сірководневий, болотний, пліснявий та ін. Інтенсивність запаху оцінюють по десятибальній шкалі.
  • Смак води залежить від складу розчинених речовин, солоний смак зумовлений хлористим натрієм, гіркий — сульфатом магнію, іржавий — солями заліза. Солодкуватий смак мають води багаті органічними речовинами. Наявність вільної вуглекислоти придає воді приємного освіжаючого смаку. Смак води оцінюється за таблицями в балах.
  • Прозорість підземних вод залежить від кількості розчинених в ній мінеральних речовин, вмісту механічних домішок, органічних речовин і колоїдів. Для вказання ступеня прозорості служить наступна номенклатура: прозора, слабоопалесціююча, опалесціююча, злегка каламутна, сильно каламутна. Каламутність оцінюють в міліграмах сухої речовини на літр води.
  • Температура підземних вод залежить від геотермальних особливостей району. Вона відображає вікові, тектонічні, літологічні і гідродинамічні особливості водних горизонтів. Температура води впливає на її хімічний склад, в'язкість та коефіцієнт фільтрації. В природніх умовах підземні води можуть бути переохолоджені (нижче 0 °C, поширені в районах багаторічної мерзлоти), холодні (нижче 20 °C, приурочені до верхньої зони земної кори, до поясу постійних річних температур в середніх широтах), термальні (які мають температуру 20-100°С, виявлені буровими свердловинами на різних глибинах), перегріті (температурою 100—375°С, зустрічаються в районах сучасної вулканічної діяльності).
  • Щільність води визначають співвідношенням її маси до об'єму при певній температурі. За одиницю щільності прийнято щільність дистильованої води при температурі 4 °C. Показник щільності залежить від температури, кількості розчинених солей, газів і завислих часток, і змінюється від 1 до 1,4 г/см³.
  • Стискуваність це характеристика, яка показує зміну об'єму рідини під дією тиску. Для води стискуваність незначна і характеризується коофіцієнтом стиснення β=(2,7-5)×10-5 Па.
  • В'язкість води характеризує внутрішній опір частинок рідини її руху, і кількісно виражається коофіцієнтами динамічної і кінематичної в'язкості. Б. А. Дерягін вивів існування аномалії води в тонких капілярах діаметром менше 0,001 мм. В ній на всьому інтервалі температур коофіцієнт тертя (залежить від в'язкості) залишається постійним, а щільність на 40 % більша звичайної.
  • Радіоактивність підземних вод визначають вмістом в ній радону, еманації радію. За рідкісними вийнятками усі підземні води в тій чи іншій мірі радіоактивні.за кількістю еманації радію Е. С. Бурксер виділяє наступні типи вод:дуже сильно радіоактивні (радіоактивність більше 10000 еманів); сильно радіоактивні (1000 — 10000 еман); радіоактивні (100 — 1000 еман); слабо радіоактивні (10 — 100) дуже малорадіоактивні (менше 10 еман).
  • Електропровідність залежить від кількості солей, розчинених у підземних водах. Прісні води володіють незначною електропровідністю, дистильовані — своєрідні ізолятори. Електропровідність води оцінюють за питомим електричним опором, вона змінюється від 0,02 до 1,0 Ом×м.

[ред.] Хімічні властивості підземних вод

  • Сульфатність підземних вод – характеристика вмісту у підземній воді сульфат-йона SO42-. Як показник сульфатності використовують відношення SO4/Cl або SO4/(Cl + SO4). Підвищені показники SO42- є пошуковими критеріями сульфідних родовищ, що окиснюються, а знижені – позитивним показником нафтогазоносності.

[ред.] Мікрофлора підземних вод

Мікроорганізми, що мешкають в підземних водах дуже активні, адаптивні до різних ступенів мінералізації, температури, тиску. Вони беруть участь в розкладі і синтезі різних органічних і мінеральних сполук, здатні впливати на зміну сольового і газового складу природних вод, їх мінералізацію. Проникнення бактерій в глибину лімітує висока температура (вище 95-100°С) і мінералізація (130—270 г/кг — так звані «міцні розчини»). Бактерії та мікроби проникають в пори породи і знаходяться там в капілярній воді, вкривають стінки пустот.

Дисульфіюючі бактерії, окислюючі речовини, в тому числі нафтові вуглеводи відновлюють сульфати до сірководню. Денітрофікуючі бактерії, окислюючи органічні речовини відновлюють нітрати до нітритів і молекулярного азоту. До них належать бактерії, що зброджують кислоти і здійснюють розклад вуглеводів з утворенням органічних кислот, вуглекислого газу і води, бактерії, що розкладають нафтенові кислоти та інші органічні речовини; тіонові бактерії, що розвиваються при значенні pH біля 7, окислюють сірку та сірковмісні сполуки до сірчаної кислоти; бактерії, що окислюють вуглеводи парафінового ряду; метанокислюючі бактерії, нітрифікуючі бактерії і ін.
В розрізі літосфери виділяють 4 зони, 3 верхні заселені мікроорганізмами, 4-та — безжиттєва. Перша належить до грунтових утворень. Простягається до глибини 3-ох метрів, де проходить розклад органічних речовин. Нижче знаходиться зона аерації (глибиною до кількох сотень метрів), заселена анаеробами.

Для оцінки органічного забруднення води користуються колітитром. під ним розуміють обєм води. в якому міститься одна кишнова паличка. залежно від вмісту кишкової палички води класифікують наступним чином: здорова (100мл на 1 кишкову паличку); досить здорова (10 мл); сумнівна (1 мл); нездорова (0,1); зовсім нездорова (0,01 мл).

[ред.] Підземні води як корисні копалини

Підземні води корисні як самі по собі, так і завдяки тому, що вони є сировиною для видобутку ряду речовин. Прісні підземні води використовуються для питних, промислових і сільськогосподарських потреб. В нафтовій промисловості підземні води використовуються при обводненні нафтових родовищ.

[ред.] РІВЕНЬ ПІДЗЕМНИХ ВОД

РІВЕНЬ ПІДЗЕМНИХ ВОД (рос. уровень подземных вод, англ. underground water level, нім. unterirdisches Wasserstand m) – перевищення вільної чи п’єзометричної поверхні вод у даній точці (у даній ділянці масиву гірських порід) по відношенню до будь-якої площини порівняння (напр., по відношенню до рівня моря).

[ред.] Режим підземних вод

Режим підземних вод (рос. режим подземных вод, англ. underground water conditions, нім. Bodenwasserverhältnisse n pl) – зміна в часі динамічних, геохімічних, температурних та ін. якісних і кількісних показників підземних вод (рівнів, напору, витрат, хімічного і газового стану, температури і т.д.).

[ред.] Див. також

 Цю статтю необхідно відформатувати, використовуючи мову розмітки Вікі.
Ви можете допомогти проекту, зробивши це!

[ред.] Література

2. Кирюхин В.А., Толстихин Н.И. Региональная гидрогеология. - М.: Недра, 1987. - 382с.

Отримано з http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%96%D0%B4%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D1%96_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B8
Особисті інструменти