Грунтовые воды. Условия залегания, питания, разгрузки

Грунтовые воды и их особенности. Грунтовые воды — это подземные воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, залегающего на выдержанной по площади и мощности водонепроницаемой толще пород (рис. 6.1). В зависимости от геоморфологических и геолого-гидрогеологических условий могут формироваться грутовые потокиг грунтовые бассейны или их сочетание, причем первый вид преобладает. Грунтовые потоки характеризуются движением воды под действием силы тяжести в направлении уклона их зеркала (рис. 6.1). Грунтовые бассейны имеют горизонтальную поверхность воды, обычно приурочены к депрессиям и характеризуются отсутствием движения воды.

К особенностям грунтовых вод следует отнести следующие:

1) воды со свободной поверхностью, т. е. при вскрытии их уровень устанавливается на той же глубине, на какой он был встречен (давление на поверхность грунтовых вод равно атмосферному);

2) питание их осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и конденсации влаги в зоне аэрации, области питания и распространения грунтовых вод совпадают;

3) неглубокое залегание грунтовых вод обусловливает их вскрытие оврагами, балками, долинами рек и другими эрозионными формами. Здесь и происходит разгрузка (дренирование) вод в виде источников, высачивания;

4) близкое залегание к поверхности Земли определяет сильное воздействие на них поверхностных факторов, вызывающих резкие изменения во времени уровня, дебита, химического состава, температуры и других характеристик вод;

5) условия питания и интенсивное движение к местам разгрузки обусловливают обычно малую минерализацию грунтовых вод (при достаточно влажном климате);

6) выше поверхности грунтовых вод расположена кайма капиллярных вод, на верхней границе которой давление меньше атмосферного;

7) если в пределах поверхности грунтовых вод встречаются линзы водонепроницаемых пород, в этом месте возникает местный напор, т. е. уровень грунтовых вод при вскрытии поднимается выше подошвы этой линзы.

Поверхность грунтовых вод называется зеркалом, а расстояние от зеркала до водоупора составляет мощность горизонта. Зеркало (поверхность) грунтовых вод наклонено в сторону места разгрузки, и чем большее сопротивление испытывает поток, тем больше кривизна зеркала. В разрезе поверхность потока образует депрессионную кривую (параболическую, выпуклую, вогнутую). Формы кривой депрессии рассматриваются в динамике подземных вод. Чем больше уклон поверхности грунтовых вод, тем больше скорость движения потока.

Характер связи грунтовых вод с поверхностными. По-разному проявляется связь грунтовых вод с поверхностными водами (реками, озерами). Обычно грунтовые воды питают поверхностные водотоки и водоемы постоянно или временно (рисунок 16). При глубоком залегании грунтовых вод или при подъемах уровня воды в реках, водохранилищах происходит инфильтрация поверхностных вод в грунтовые воды.

а—река дренирует горизонт грунтовых вод; б —река питает грунтовые воды; в —река питает грунтовые воды на левом берегу и дренирует их на правом; 1 — гидроизогипсы, 2 —уровень грунтовых вод, 3 —водопроницаемые породы, 4 —направление движения грунтовых вод

Рисунок 16 ^__ Взаимосвязи грунтовых и поверхностных вод

В основном грунтовые воды получают питание через зону аэрации за счет инфильтрации атмосферных осадков, поглощения поверхностных вод, конденсации паров. В областях питания грунтовых вод наблюдаются максимальные уровни, а на участках разгрузки (долины рек, балки) — минимальные, в целом же поверхность грунтовых вод повторяет в сглаженном виде поверхность рельефа.

Грунтовые воды могут получать питание и за счет артезианских вод при наличии «окон» в водоупорных породах и при условии превышения пьезометрического уровня над уровнем грунтовых вод Изменения уровня, температуры, химического состава и других особенностей грунтовых вод входят в понятие их режима. На режим грунтовых вод влияют как естественные факторы (климат, рельеф, состав пород и др.), так и искусственные, связанные с инженерной деятельностью человека (орошение, осушение, разработка месторождений полезных ископаемых, отбор подземных вод, возведение различных инженерных сооружений и т. д.).