Гидрология грунтовых и подземных вод

Общая характеристика. Подземными называются воды, находя­щиеся в толщах горных пород земной коры. Они заполняют поры— промежутки между частицами обломочных пород (пески, галечни­ки и др.), трещины в плотных породах, карстовые пустоты в известняках, доломитах, гипсах и других по­родах. Происхождение подземных вод двояко. Они образуются или в результате просачивания в грунт атмосферной влаги и в таком слу­чае называются вадозными, или за счет конденсации водяных па­ров, поступающих с больших глубин в верхние, более холодные слои,— тогда называются.

Верхние слои подземных вод называются грунтовыми. Это атмосферная влага, просачивающаяся через почву до водонепроницаемого горизонта. Существование и режим грунто­вых вод связаны с такими свойствами грунта, как пористость, влагоемкость, капиллярность и водопроницаемость. Пористость грунтов — это отношение пустот к объему сухого грунта, которое обычно выражается в процентах. Наибольшая пористость у торфяного грун­та — 80%, У глины — 50—55%, у гравия — 35% и т. д. Влагоемкость грунта — это способность породы удерживать в себе большее или меньшее количество воды. Влагоемкость в значи­тельной степени зависит от пористости. Наибольшей влагоемкостью обладают рыхлые породы. Капиллярные свойства грунтов также зависят от пористости. Благодаря капиллярности в грунтах вода поднимается тем выше, чем меньше частицы и, сле­довательно, просветы между ними, и наоборот. Под водопроницаемостью подразумевается способность грунтов пропускать воду. Различные грунты по-разному пропускают воду. Если частицы грунта достаточно крупные, как, например, у песка, то в просветах между песчинками вода может свободно циркулировать. Если же частички очень малы (что харак­терно для глин), то маленькие просветы почти не пропускают воду, и такие породы практически являются водонепроницаемыми, или водоупорными.

Грунтовая вода подразделяется на следующие формы: гигро­скопическую, пленочную, капиллярную, гравитационную и парооб­разную. Гигроскопическая вода обволакивает частицы грунта, прочно удерживаясь на них; она недоступна для растений. Пленочная вода располагается на частицах грунта в виде плен­ки поверх гигроскопической воды. Капиллярная вода в почвах и грунтах находится в подвижном состоянии. Легко усваивается растениями. Гравитационная вода в отличие от капиллярной и пленочной под действием силы тяжести свободно движется вниз или по наклону водоупорного пласта в просветах между частицами грунта. Парообразная вода занимает поры, свободные от жидкой воды.

Поверхность воды в колодцах показывает зеркало грунтовых вод. Зеркало представляет собой в общем горизонтальную плоскую поверхность, которая немного нарушается лишь в связи с различ­ным геологическим строением грунтов или рельефом водоупорного горизонта.

Источники. родники, или ключи ' — это места выхода подземных вод на земную поверхность. По водоносности, или дебиту, источники очень различны: от еле заметных, слегка увлажняющих почву, до мощных потоков, даю­щих начало рекам. В тех случаях, когда водоносные слои находятся на большой глубине и залегают между водонепроницаемыми слоями, имеющими вогнутую форму, создаются условия для устройства артезианских колодцев (по на­званию французской провинции Артуа — лат. Artesium) или сква­жин, в которых вода под напором поднимается на поверхность или фонтанирует.

По температуре воды источники делятся на обычные, темпера­тура которых приблизительно равна среднегодовой температуре данной местности; холодные — питаются водами тающих снегов и льдов, обычно находятся в горах; теплые — с температурой выше средней годовой температуры воздуха данной местности, встреча­ются в районах вулканической деятельности и в зонах глубинных разломов.

Минеральные источники. Подземные воды, циркули­руя в горных породах, растворяют различные вещества. Если вода содержит много каких-либо растворенных солей, минералов или газов, она называется минеральной. Из минеральных вод наиболее известны углекислые, сероводородные и азотные.