9.2 Головні річкові системи України. Живлення і режим річок

Річкова система — це головна ріка з усіма своїми притоками.

Дніпро утворює основну річкову систему України. Довжина Дніпра — 2201 км (у межах України 981 км), площа басейну 504 тис. км2. Найбільші праві притоки — Прип'ять, Тетерів, Рось, Інгулець, ліві — Десна, Сула,

Псел, Ворскла, Самара. Від гирла Прип'яті до греблі Каховської ГЕС Дніпро являє собою каскад водосховищ (Київське, Канівське, Кременчуцьке, Дніпродзержинське, Дніпровське, Каховське). Середній річний стік — 53,5 км3.

Дністер із своїми притоками утворює річкову систему на південному заході України. Довжина Дністра — 1362 км (в Україні — 705 км). Площа басейну — 72,1 тис. км3. Основні праві притоки — Стрий, Бис­триця, Свіча, Реут, Лімниця, ліві — Золота Липа, Серет, Смотрич, Збруч. У верхів'ї Дністер — гірська ріка. На ріці споруджено ГЕС і водосхови­ща (Дністровське, Дубоссарське). Річний стік — 10 км3.

Південний Буг бере початок на Подільській височині. Довжина ріки — 806 км, площа басейну — 63,7 тис. км2. Основні ліві притоки — Синю­ха, Мертвовід, Інгул, праві — Згар, Кодима, Гнилий Яланець. На річці працює 13 невеликих ГЕС. Річний стік — 3,39 км3.

Дунай — одна з найбільших рік Європи. Довжина — 2960 км, у ме­жах України — 174 км. Площа басейну — 817 тис. км2. Середній річний стік — 123 км3. У межах України найбільші притоки — Тиса і Прут (ліві). У гирлі Дунай розділяється на кілька рукавів, один з яких (Кілійський) протікає по території України.

Ріки України мають мішане живлення. Взимку, коли вони замерза­ють, переважає підземне живлення; навесні, при таненні снігів — сніго­ве; влітку і восени — дощове і підземне. Зміна рівнів води протягом року називається режимом ріки. Для річок України є характерною вес­няна повінь, що настає внаслідок танення снігу. Паводок — це підйом рівня води в річці через дощі.

Межень — це найнижчий рівень води в річці. На рівнинних ріках України межень звичайно буває літня і зимова. Взимку спостерігається льодостав. Влітку багато дрібних рік на півдні України часто пересихають.

9.3 Охорона водних ресурсів

Генеральна стратегія в галузі охорони водних ресурсів в усіх краї­нах світу передбачає: підпорядкування інтересів окремих водокористу­вачів загально-національним інтересам; застосування екологічно чистих ("зелених") технологій у виробництві для поліпшення якості вод, запо­бігання їх забрудненню і перегріванню; можливість позитивних змін у навколишньому середовищі з урахуванням альтернативних варіантів водопостачання і водоспоживання.

Забезпечення екологічної рівноваги та повне задоволення потреб насе­лення і суспільного господарства водою можливі при поліпшенні якості води та водного режиму річок, раціональному використанні води підприєм­ствами всіх галузей суспільного господарства та відтворенні водних ре­сурсів.

Усі промислові й сільськогосподарські підприємства зобов'язані:

· про­водити заходи щодо економного використання водних ресурсів;

· засто­совувати сучасні ефективні й досконалі технічні засоби і технології, щоб запобігти великим втратам і забрудненню води;

· контролювати якість і кількість скинутих у водні об'єкти промислових стоків тощо.

Чинним в Україні водним законодавством регламентується викорис­тання води певної якості. Не дозволяється, зокрема, застосовувати пит­ну воду для охолодження блоків ТЕС, скидати у водойми стічні води із вмістом цінних відходів, які можна вилучити за допомогою спеціальних технологій. На підприємствах ефективним вважається зворотне водокористування, коли їх власні стічні води після локального очищення (на місці) повторно використовуються в технологічному циклі, і за­бруднені стоки взагалі не потрапляють у водойми.

Вода має надзвичайно цінну властивість - постійно самопоновлюватися під впливом сонячної радіації та самоочищення. Останнє полягає в перемішуванні забрудненої води з усією її масою у водному джерелі і подальшому процесі мінералізації органічної речовини та відмиранні бактерій. У природному самоочищенні води беруть участь бактерії, гри­би, водорості. Встановлено, що в процесі бактеріального самоочищення через 24 год. залишається не більше 50 % бактерій, через 96 год. - 0,5 %. Для самоочищення забрудненої води необхідне багаторазове роз­бавляння її чистою водою. У разі сильного забруднення самоочищення води не відбувається, тому потрібні спеціальні заходи і методи щодо ліквідації забруднень, які надійшли із стічними водами.

Тема 10. Основи гідродинаміки.

План:

10.1 Види руху води.

10.2 Основні закони фільтрації.

10.1 Види руху води.

Гідродинаміка – розділ гідромеханіки, який вивчає закони руху рідини та умови руху тіл в рідинах.

Гідродинамічний тиск – внутрішній тиск, який виникає при русі рідини.

Рух рідини може бути стаціонарним (швидкість і тиск в певних точках рідини не змінюються з часом і залежать лише від координати – ω=f₁(x,y,z), P=f₂(x,y,z)) та нестаціонарним (швидкість і тиск в певних точках рідини змінюються з часом - ω=f₁(x,y,z,t), P=f₂(x,y,z,t)).

Потік рідини – рухома маса (кількість) рідини, яка повністю або частково обмежена поверхнями. При цьому межувати рідина може з твердим тілом або з іншою фазою рідини (пара).

За характером руху потік може бути:

• Напірний – рух рідини в закритих руслах при повному заповнені поперечного перерізу рідини. Виникає за рахунок наявності різниці тиску. Приклад – рух води у водопровідних трубах.

• Безнапірний – рух рідини у відкритому руслі, коли потік має вільну поверхню. Рух відбувається за рахунок сили тяжіння – геометричний нахил русла. Приклад – рух води в каналах, річках тощо.

• Струмені – витікання рідини через отвори чи сопла під дією напору. Можуть бути вільні (обмежені з усіх боків газоподібним середовищем) або затоплені струмені (обмежені з усіх боків рідким середовищем)

Живий переріз S – площа перерізу потоку (течії, струминки), проведеного нормально (перпендикулярно) до напрямку лінії течії та обмеженого його зовнішнім контуром.

Змочений периметр П – це довжина контуру живого перерізу, по якому рідина дотикається до обмежуючих поверхонь. Наприклад: для напірного руху (мал. 1, а, б): ; .

А для безнапірного руху (мал. 1, в, г): ; .

Середня швидкість потоку – це уявна швидкість потоку, яка однакова для всіх частинок перерізу, і має таке значення, при якому розхід рідини дорівнює дійсному розходу.

Рух підземних вод Відповідно до характеру пористості порід у природі існує два види руху гравітаційних підземних вод – ламінарний та турбулентний. Ламінарний рух – окремі струмені води переміщуються паралель-но, із незначними швидкостями, утворюючи суцільний потік, і спостері-гаються в породах із малими порами (тріщинами). Ламінарний рух під-лягає закону Дарсі, згідно якого швидкість фільтрації води прямо пропо-рційна коефіцієнту фільтрації (К) і напірному градієнту (і):V = Кі. Турбулентний рух – характеризується великими швидкостями, за-вихреннями, порушеннями суцільного потоку і спостерігається в тріщи-нуватих породах із широкими тріщинами. У природі він узгоджується із закономірністю Шезі-Краснопольського, за якою швидкість руху вира-жається формулою:

V = С Rі,

де V – швидкість руху підземних вод, м/добу; С – емпіричний кое-фіцієнт; R – гідравлічний радіус, м; і – градієнт.

Турбулентний рух у природі спостерігається дуже рідко – лише у великих тріщинах, при надходженні води в гірничі виробки чи водозабі-рні споруди.

10.2 Основні закони фільтрації.

Тема 11. Основи гідрогеохімії.

План:

11.1 Види води в порах ґрунту

11.2 Хімічний склад підземних вод та їх класифікація.

11.1 Види води в порах ґрунту

В залежності від фізичного стану, рухомості й характеру зв’язка з ґрунтом підземні води поділяють на кілька видів:

1. Фізично зв’язана вода утримується на поверхні мінералів та ча-стинках ґрунту молекулярними силами і виділяється з ґрунту при темпе-ратурі не менше 90-120˚ С. Цей вид води поділяють на гігроскопічну і плівкову.

Гігроскопічна (або міцно зв’язана) вода утворюється внаслі-док адсорбції частками ґрунту молекул води. На поверхні часток гігрос-копічна вода утримується молекулярними й електричними силами. Лише при нагріванні до 105-110˚С вона відокремлюється від породи. Здатність породи утримувати гігроскопічну воду називають гігроскопічністю. Ро-зрізняють неповну гігроскопічність, коли водяна пара вкриває породу несуцільним шаром, і максимальну гігроскопічність, коли частка породи обволікається суцільним одномолекулярним шаром.

Плівкова вода утримується на поверхні часток гірської породи завдяки електромолекулярним силам і обволікає частки ґрунту суціль-ним шаром у кілька рядів молекул. Це рихлозв’язана вода, яка перебуває лише в рідкому стані і здатна переміщуватись у породі з однієї частки на іншу в напрямку від більш вологих ділянок до сухіших.

2. Капілярна вода утворюється в порах ґрунту після насичення їх плівковою водою, заповнює частково або повністю капілярні породи і пере-міщається в породах під дією капілярних сил. Капілярна вода має різновиди.

Капілярно-підвішена вода – вода, яка формується у верхній час- тині ґрунтового шару за рахунок атмосферних опадів і не зв’язана з ґрунтови-ми водами, що залягають нижче.

Капілярно-піднята вода – вода, яка розміщується над горизонтом ґрунтових вод і формується завдяки підняттю вологи від їхнього рівня.

Капілярно-роз’єднана вода – вода, яка розміщується в останній товщі породи.

Швидкість і величина капілярного підняття вологи залежить від гранулометричного складу породи (табл. 11.1). Максимальні значення швидкості характерні для крупнозернистих пісків, мінімальні – для суг-линкових і глинистих поряд.

Таблиця 11.1 Висота капілярного підняття води залежно від розміру часток породи

Порода	Висота капілярного під-няття, мм	Розмір часток, мм
Гравій, жорства	16	8 – 4
Гравій, жорства	26	4 – 2
Пісок крупнозернистий	84	2-1
Пісок крупнозернистий	155	1-0.5
Пісок середньозернистий	270	0.5-0.25
Пісок дрібнозернистий	592	0,25 – 0,10
Пісок тонкозернистий	1012	0.10-0.05
Пил	2011	0.05-0.01

3. Гравітаційна вода (або вільна вода) – вода в рідкому стані, яка заповнює всі пустоти та тріщини земної кори, і переміщується під дією сили ваги і градієнтів гідростатичного тиску. Ця вода бере участь у кру-гообігу води в природі.

4. Вода у твердому стані (лід) – це гравітаційна вода, що замерзла при температурі 00С і нижче; перебуває у гірських породах у вигляді кристалів, прошарків чи лінз льоду. При замерзанні гірської породи не вся вода переходить у твердий стан. Гігроскопічна, плівкова та частково капілярна вода залишається у рідкому стані, тому що температура заме-рзання цих різновидів води значно нижча за 00 С. Так, гігроскопічна вода замерзає лише при температурі - 780 С.

5. Пароподібна вода – це вода в пароподібному стані, водяна па-ра, яка разом із повітрям заповнює не зайняті водою пустоти, куди над-ходить із наземного повітря або за рахунок процесів підземного випаро-вування інших видів води. Така вода завжди перебуває в русі і рухається від місць із більшою пружністю водяної пари до місць із меншою пруж-ністю. Пароподібна вода за відповідних температурних умов частково конденсується в краплиннорідку воду і поповнює гравітаційну воду. Ця вода бере активну участь у кругообігу води в природі.

6.Хімічно зв’язана вода входить до складу деяких мінералів, на-приклад гіпсу, мірабіліту, мідного купоросу. Вода з таких мінералів може бути вилучена лише при нагріванні до 300 – 4000 С.

Тема 12. Регіональна гідрогеологія.

План:

12.1 Розповсюдження підземних вод

12.2 Верховодка.

12.3 Грунтові води

12.4 Підземні води тріщинуватих, закарстованих порід.

12.1 Розповсюдження підземних вод

Розповсюдження підземних вод – це поширення підземних вод у товщі земної кори як по площі, так і у вертикальному розрізі. Зумовлене – це поширення геологічною будовою території та її кліматичними умо-вами. За ознаками геологічної будови територію поширення підземних вод можна віднести до артезіанського басейну або до складчастої облас-ті.

Складчаста область поширення підземних вод – це підвищена тектонічна структура, складена тріщинуватими кристалічними або мета-морфічними породами. На території України поширені такі складчасті області: Донецька, Українського кристалічного щита, Гірського Криму й Українських Карпат.

Артезіанський басейн – це тектонічна структура у вигляді проги-ну, виповнена різновіковими нашаруваннями гірських водоносних та во-дотривких осадових порід, що перемежовуються і створюють горизонти підземних артезіанських вод. На території України поширені такі артезі-анські басейни: Дніпровсько-Донецький, Волино-Подільський і Причор-номорський. Певна закономірність поширення ґрунтових вод у земній корі, із характерними для них особливостями в кожному ландшафті, називається зональністю ґрунтових вод. Ця зональність була виявлена ще в 1914 р. П. В. Отоцьким, який визначав, що в міру поширення ґрунтових вод на південь вони заглиб-люються і мінералізуються. У вертикальному розрізі геологічних структур виявлені закономір-ності поширення підземних вод. М. К. Ігнатович виділив такі три зони:

Зона активного водообміну – це зона впливу дренування водонос-них порід річковою системою. Ця зона досягає глибини до 300 м і біль-ше. Підземний стік у цій зоні бере участь в активному водообміні з по-верхнею.

Зона ускладненої циркуляції – це зона, яка охоплює глибокі частини артезіанських басейнів і тектонічних порушень у складчастих областях. Водообмін у цій зоні уповільнений, а підземний стік ускладнений. Гли-бина цієї зони в артезіанських басейнах 500 – 600 м, а в складчастих об-ластях – 1 000 –2 000 м (термальні води).

Зона застійного водного режиму – це зона глибокого залягання осадового комплексу артезіанських басейнів. Водообмін у цій зоні про-ходить у масштабах геологічного часу, а її глибина – 1 000 м і більше. Саме з цією зоною поєднують наявність похованих підземних вод.

12.2 Верховодка.

12.3 Грунтові води

12.4 Підземні води тріщинуватих, закарстованих порід.

Карстові води

Тема 13. Гідротехнічні споруди та їх використання

План:

13.1 Водозабірні споруди

13.2 Основні типи мінеральних (лікувальних), термальних та промислових підземних вод , їх використання.

13.1 Водозабірні споруди

Водозабірні споруди або водозабори призначені для забирання вод з джерела водопостачання.

В залежності від виду природного джерела, яке використовується для водопостачання, водозабірні споруди поділяють на дві групи: споруди для забирання поверхневих вод і споруди для забирання підземних вод.