2. Свободные гравитационные воды. Свободная гравитационная капельно-жидкая вода заполняет поры и другие пустоты в породах. Данный тип включает два класса.

Капиллярная вода – вода, заполняющая пустоты в породах – поры до 1 мм и трещины до 0,25 мм в поперечнике. Она удерживается в грунте силами поверхностного натяжения. По своим свойствам является переходной от связанных вод к свободным капельно-жидким водам, используемым при водоснабжении. Класс включает несколько видов.

Вода «углов пор» образует не связанные между собой скопления и не может передвигаться по порам (рис.).

Рис. Вода «углов пор» (вертикальный разрез поры), или «водная манже­та» (проекция поры на горизонтальную плоскость)

Капиллярно-подвешенная вода – не связана с уровнем первого от поверхности водонасыщенного слоя, образуется в слабопроницаемых грунтах (суглинки, легкие глины), залегающих над проницаемыми, в тех случаях, когда уровень подземных вод быстро падает (рис.)

Рис. Схема расположения вод капиллярной каймы и капиллярно-подвешенных вод

Вода капиллярной каймы – образуется над первым от поверхности водонасыщенным слоем (рис.) Высота капиллярного подня­тия зависит от диаметра пор и составляет в крупнозернистых пес­ках 2 — 3 см, в суглинках 120 — 150 см, в глинах — до 300 см.

Влажность грунта, у которого все капиллярные поры заполне­ны водой, называется капиллярной влажностью, или абсолютной влагоемкостью.

В качестве особых форм рассматриваются две разности капиллярных вод:

1) внутриагрегатная капиллярно-подвешенная вода. Встречается в разобщенных проницаемым грунтом скоплениях глинистого матери­ала выше капиллярной каймы. Это фактически разновидность капил­лярно-подвешенных вод, не образующая протяженных скоплений;

2) сорбционно-замкнутая подвешенная вода. Это капиллярная вода, изолированная от остальных скоплений слоями связанных разно­стей, водой «углов пор» и др.

Капиллярная вода передает гидростатическое давление, если все поры заполнены водой. Она имеет температуру замерзания несколь­ко ниже нуля, ее нельзя извлечь водозаборными сооружениями. Капиллярная вода вызывает появление сырости в помещениях, ведет к разрушению фундаментов, континентальному засолению почв.

Свободная гравитационная капельно-жидкая вода. Находится в грунте в капельно-жидком состоянии. Подчиняется закону силы тяжести. Способна перемещаться под влиянием разности напора и передавать гидростатическое давление. Именно эта вода использу­ется для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для извлечения ценных компонентов (NaCl, Br, I и др.), для закачки в нефтенос­ные пласты и т.д. Это среда различных химических реакций, среда миграции вещества, источник всех других видов воды в недрах. При нормальном давлении и минерализации при температуре 100° С переходит в пар, при нуле — в лед.

Максимальное содержание всех видов воды в породе называется полной влагоемкостью. Свойство породы отдавать воду называют водоотдачей. Отношение объема свободно стекающей воды к объему породы составляет удельную водоотдачу (коэффициент водоотдачи).

В зависимости от коллекторских свойств водовмещающих пород среди свободных гравитационных капельно-жидких вод можно выделить три вида — поровые, трещинные, карстовые, связанные между собой различными переходами (трещинно-карстовые, трещинно-поровые и т.п.).

Слой грунта, содержащий свободную гравитационную капельно-жидкую воду и отделенный от других подобных слоев водоупором (водоупорами), называют водоносным горизонтом (ВГ). Толщу более или менее однородных в отношении водоносности пород, которую трудно (или невозможно) разделить на водоносные гори­зонты в силу отсутствия достаточных данных, отсутствия слоисто­сти или при резкой фациальной изменчивости по простиранию, называют водоносным комплексом (ВК), например, водоносный ком­плекс метаморфических или магматических пород.

В зависимости от содержания воды и направленности ее движения в верхней части земной коры выделяются две зоны:

1. Зона аэрации - буферный слой между атмосферой и подзем­ной гидросферой с пустотами, не везде заполненными водой. Ниже почвы здесь имеет место интенсивная вертикальная циркуляция — просачивание вод вглубь (рис.16). В зоне аэрации могут возникать временные (сезонные) скопления вод (рис. 17). В зависимости от различного режима влажности в зоне аэрации выделяются три подзоны:

Рис. 16. Схема расположения зон аэрации и насыщения

а) подзона переменного увлажнения с сезонными изменениями влажности; мощность ее меняется в зависимости от географической широты местности и других факторов от 3 до 60 м;

б) подзона транзита с неменяющейся влажностью; как и в верхней подзоне здесь характерны нисходящие и восходящие перемещения влаги в течение года;

в) капиллярная подзона, изменения влажности в которой связаны с колебаниями уровня вод первого от поверхности водоносного горизонта.

Рис. 17. Схема расположения линзы верховодки в зоне аэрации (выше уровня первого от поверхности выдержанного водоносного горизонта)