Классификации подземных вод

I. По степени заполнения пористого пространства принято делить на две зоны, неравномерные по мощности (рис.17):

Зона аэрации – это промежуточный слой между атмосферой и подземной гидросферой, пустоты, трещины и поры проницаемых пород не всегда и не везде заполнены водой. Здесь происходит вертикальное просачивание атмосферной влаги или поверхностных вод, и могут возникать скопления только временных или сезонных вод:

– почвенные воды – значение для питания растений,

– верховодка.

Зона насыщения – здесь породы заполнены водами, которые подразделяются по гидродинамическому признаку:

– безнапорные (грунтовые)

– напорные (артезианские).

Рис. 17 Классификация подземных вод по степени заполнения пористого пространства

II. По условиям залегания подземные воды подразделяют на:

– поровые воды (собственно поровые и пластово-поровые);

– трещинные воды (пластово-трещинные, трещинные, трещинно-жильные);

– карстовые (трещинно-карстовые);

– воды зоны многолетней мерзлоты (надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные).

III. По литолого-стратиграфическому типу (по возрасту и типу пород).

Верховодка – это временный водоносный горизонт, возникающий наиболее близко к земной поверхности в зоне аэрации на небольших по площади водоупорных слоях (линзах) при условии обильного питания подземных вод.

Особенности: площадь верходводки редко превышает 300 м². В деревнях большая часть колодцев – верховодка. Летом, как правило, испаряются или инфильтруются на глубину, зимой промерзает.

Вторая особенностьверховодки – легко загрязняема бытовыми отходами. В северных и умеренных широтах, воды верховодки обычно пресные, ультрапресные или слабоминерализованные, с повышенным содержанием органики (из-за близкого расположения к поверхности земли) и железа. На юге, где преобладает испарение, она высокоминерализованная (Сl, Nа).

К верховодке относятся и болотные воды. Часто верховодка и способствует образованию болот.

Воды зоны насыщения.

Безнапорные (грунтовые) воды (воды со свободной поверхностью) – это свободные гравитационные воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, заключенных в рыхлых четвертичных отложениях или в верхней части коренных пород и развитого на первом от поверхности региональном водоупорном слое. Обычно они не имеют кровли из водонепроницаемых пород.

Уровень воды в колодцах или скважинах в них, устанавливаются на высоте, соответствующей верхней границе или свободной поверхности грунтовых вод (рис. можно тот же) – называется также зеркалом грунтовых вод (поверхность раздела между зоной аэрации и зоной насыщения). У грунтовых вод показывается одной линией. Обычно поверхность (зеркало) грунтовых вод повторяет рельеф земной поверхности.

Водонепроницаемые породы, подстилающие водоносный горизонт, называется водоупорным ложем или водоупором.

Водоносный горизонт имеет строгую, четкую нижнюю границу, в отличии от верхней, которая может колебаться в зависимости условий питания по сезонам - опускается в периоды зимней и летней межени и поднимается в периоды снеготаяния и сезонов затяжных дождей (паводок).

Особенности грунтовых водоносных горизонтов:

– грунтовые воды имеют свободную поверхность (давление на поверхность грунтовых вод равно атмосферному);

– при вскрытии грунтовых вод искусственными выработками уровень воды устанавливается на той же самой глубине, на которой появляется;

– питание грунтовых вод происходит по всей площади их распространения за счет атмосферных осадков, за счет инфильтрации вод из рек и водоемов, поступление подземных напорных вод из более глубоких горизонтов;

– дренирование (разгрузка) грунтовых вод осуществляется в основном эрозионной сетью на участках пересечения уровня грунтовых вод с понижениями рельефа, на которых образуются выходы подземных вод на поверхность в виде источников, родников, а также под водой (подводная, подрусловая разгрузка). Иногда, когда склон сложен слабопроницаемыми делювиальными отложениями, разгрузка может принять рассредоточенный характер, смачивая склоны долины на значительные расстояния, образуя заболоченности.

– тесная взаимосвязь с речными водами, которые могут являться областью дренирования, а также областью питания в период паводков (высокого стояния воды).

По условиям залегания безнапорные (грунтовые воды) образуют: грунтовые потоки, бассейны и межпластовые безнапорные воды.

Грунтовые потоки – движение грунтовых вод по уклону от области питания к области дренажа. Зеркало грунтовых вод имеет уклон от участков с большим гидростатическим напором к меньшим. Гидростатический напор (H) – расстояние от уровня грунтовых вод в данной точке до нулевой плоскости выравнивания (уровень мирового океана или абсолютная отметка грунтовых вод). Напорный градиент I=H₁–H₂/L

Грунтовый бассейн возникает в случае образования водоупорным ложем мульды (впадины). Часто грунтовый бассейн бывает частью грунтового потока.

Межпластовые безнапорные воды. Иногда часть грунтовых вод может перекрываться водоупором, но полностью пласт водой не заполнен.

Для грунтовых вод характерен неустановившийся режим (резкие колебания уровня грунтовых вод в зависимости от времени года, значительное влияние температуры воздуха на температуру грунтовых вод, в отличие от глубоко залегающих подземных вод, и изменения химического состава (минерализации) в период межени и паводка).

Гидроизогипсы – линии равных абсолютных отметок подземных вод, строятся при одновременном замере уровней в колодцах и скважинах и проводятся, как правило, через 0,5, 1, 2, 5, 10 м. Карты гидроизогипс в частности, позволяют выявить взаимосвязь поверхностных и подземных вод.