Тема: Води зони аерації. Грунтові води.

Мета:

1. навчальна: сформування у студентів уявлення про води зони аерації, ґрунтові води, характер їх режиму.

2. Розвиваюча: розвивати кругозір студента, формувати професійні якості.

3.Виховна: виховувати любов до праці, викликати зацікавленість до дисципліни.

Питання лекції:

1. Води зони аерації

2. Грунтові води

Література:

1Гордеев и др../ Гидрогеология: Учеб. Для геол..-развед. техникумов/ П.В. Гордеев, В.А. Шемелина, О.К. Шулякова. – М.: Высш. Шк.., 1990.-448с.

Матеріал лекції

1. Води зони аерації

У сучасній гідрогеологічної літературі є кілька класифікацій підземних вод. Багато дослідників в якості основного ознаки використовують приналежність різних видів підземних вод до конкретних зонам : 1) зоні аерації і 2) зоні насичення. У зоні аерації можна виділити грунтові води і верховодку .

Грунтові води поширені в грунтовому шарі поблизу поверхні Землі. Їх формування пов'язане з процесами інфільтрації атмосферних опадів, снеготалих вод та конденсації атмосферної вологи. Вид та стан грунтових вод визначають три основні чинники: загальна зволоженість грунту, потужність зони аерації та структурно - текстурні особливості грунту . На ділянках , де потужність зони аерації велика , а грунтові води знаходяться глибоко , в грунтовому шарі при зростаючому зволоженні утворюються підвішені капілярні води , що заповнюють міжзернові простору порід. Товщина такого шару капілярно - підвішених вод становить зазвичай десятки сантиметрів. У разі неглибокого залягання грунтових вод можливе харчування грунтів знизу за рахунок капілярно - піднятої води .

Верховодка утворюється в зоні аерації , коли інфільтраційна вода зустрічає на своєму шляху лінзи водонепроникних порід. Це можуть бути лінзи глин серед піщаних відкладень річкових терас або суглинків в водопроникних водно - льодовикових відкладах та ін Підземні води верховодки зазвичай утворюються на порівняно невеликій глибині і мають обмежене за площею поширення. Потужність порід , насичених верховодкою, найчастіше буває до 1 м, рідко досягає 2-5 м. Найбільша потужність відзначається навесні в період інтенсивного сніготанення і восени при рясному випаданні атмосферних опадів. У посушливі роки потужність і кількість води верховодки зменшуються , а іноді вона зовсім вичерпується. Тривалість існування верховодки залежить також від розмірів і потужності водотривкого ложа , вологоємності порід і умов харчування . Чим більше розміри і потужність водотривкої лінзи і інтенсивність живлення , тим більше терміни існування верховодки .

2. Грунтові води

Ґрунтові води, на відміну від верховодки, користуються значним поширенням. Це води першого від поверхні землі водоносного горизонту, який залягає на першому від поверхні водотриві. Вони можуть накопичуватися як у пухких пористих, так і тріщинуватих твердих гірських породах. Відсутність водостійкої покрівлі сприяє їхньому живленню на всій площі поширення, тобто область живлення ґрунтових вод співпадає з областю їх поширення.

Елементами горизонтів ґрунтових вод є дзеркало ґрунтових вод та водотривке ложе. Під дзеркалом ґрунтових вод слід розуміти верхню межу поширення води в розрізі водоносного горизонту, а водотривке ложе – це водонепроникні породи, які підстеляють водоносний горизонт. Породи насичені водою називаються водоносним шаром, або водоносним горизонтом. Потужність водоносного горизонту – це відстань від дзеркала

ґрунтових вод до водотривкого ложа. Ґрунтові води за своїми гідравлічними особливостями належать до безнапірних. Рівень ґрунтових вод залежить від метеорологічних умов і кількості атмосферних опадів. До дзеркала водоносного горизонтупримикає так звана капілярна облямівка, в межах якої пори породи частково заповнені водою. Усі ґрунтові води знаходяться в безперервному русі, який підпорядковується силі тяжіння та проявляється у вигляді потоків, що циркулюють по сполучених порах або тріщинах. Враховуючи, що дзеркало ґрунтових вод в деякій мірі повторює форми рельєфу поверхні, підземні води рухаються від підвищених ділянок, якими можуть бути вододіли, до понижених, тобто до ярів, річок, озер, морів, тощо. В межах останніх відбувається так зване розвантаження ґрунтових вод у вигляді дренажних джерел або прихованим субаквальним розосередженим способом, під водами русел, річок, на дні озер і морів. Такі області називаються областями розвантаження, або дренування (франц. “дренаж” – стік) водоносних горизонтів. Потік ґрунтових вод направлений до місця дренування, утворює криволінійну поверхню, яка називається депресійною,

а сам процес руху води називається фільтрацією. Остання залежить від нахилу дзеркала ґрунтових вод, гідравлічного (напірного) градієнта, а також від водопроникних властивостейгірських порід.

Швидкість руху ґрунтових вод залежить від коефіцієнта проникності, або коефіцієнта фільтрації, який, в свою чергу, залежить від гранулометричного складу уламкових гірських порід, або від ступеня їх тріщинуватості. Так, наприклад, у дрібнозернистих однорідних пісках швидкість води при незначному нахилі дзеркала ґрунтових вод може досягати 1-5 м/добу, в грубозернистих пісках ця величина зростає до 15-20 м/добу, а в галечниках і сильно тріщинуватих, або закарстованих породах – до 100 м/добу і більше.

Рівень, якість та кількість ґрунтових вод з часом змінюються і знаходяться в безпосередній залежності від зміни зовнішніх гідрометеорологічних умов, але разом з тим вони тісно пов’язані з загальним водним режимом Землі. Провідним фактором при цьому є кліматичний фактор і, зокрема, кількість атмосферних опадів. У період випадання великої кількості останніх, рівень ґрунтових вод підвищується, а в період посухи, навпаки, понижується. В зв’язку з цим, коливання рівня має різко проявлений сезонний характер, що призводить до періодичного обводнення або осушення деяких верств порід. Таким чином, від земної поверхні до водотривкого ложа формується три чітко виражених зони, які відрізняються характером обводнення. Перша від поверхні зона – це зона аерації, яка не заповнюється водою, але є своєрідним “ситом”, через яке атмосферні опади проникають в зони, що залягають нижче. Друга зона – це зона періодичного насичення водою. Вона розташована між мінімальним рівнем підземних вод у посушливі періоди та найвищим рівнем, який встановлюється в багатоводні періоди. Ця зона періодично обводнюється та осушується. Третя зона, або зона повного насичення, розташована між водотривом і найнижчим рівнем ґрунтових вод та характеризується постійним обводненням.

Окрім ґрунтових вод в земній корі мають місце також безнапірні міжпластові води, які відрізняються від перших тим, що знаходяться між двома водостійкими верствами. Живлення таких горизонтів відбувається не по всій площі поширення водоносного шару, а лише в місці виходу останнього на поверхню. Здебільшого такі води користуються розвитком в районах з розчленованим рельєфом і залягають вище базису ерозії. Вони не заповнюють повністю водоносного шару, не досягають водотривкої покрівлі і характеризуються вільною ненапірною поверхнею. Завдяки розкриттю водоносних та водотривких контактів на схилах ярів та долин рік такі води

утворюють джерела і таким чином набувають проточних властивостей, а їх переміщення підпорядковується законам тяжіння.

Лекція № 15