22_Лекция_5_1_Подземные воды

1. Подземные воды

2.

Наука, изучающая происхождение,
условия залегания, состав и
закономерности движений подземных
вод называется гидрогеология.
Здесь также изучается взаимодействие
подземных вод с горными породами,
поверхностными водами и
атмосферой.

3. Происхождение подземных вод (ПВ)

4.

1.По условиям образования
выделяются несколько типов ПВ:
1) инфильтрационные;
2) конденсационные;
3) седиментогенные;
4) магматогенные, или ювенильные;
5) метаморфогенные, или
возрожденные.

5.

Инфильтрационные подземные
воды образуются из наземных вод
атмосферного происхождения. Одним из
главных видов питания их является
инфильтрация (просачивание) в глубь
Земли дождевых и талых атмосферных
осадков. В ряде случаев в питании
подземных вод принимают участие воды,
фильтрующиеся из рек, озер,
водохранилищ и из каналов.

6.

Конденсационные воды образуются в
результате конденсации водяных паров воздуха в
порах и трещинах горных пород. Конденсация
водяных паров имеет существенное значение для
пустынных районов с малым количеством
атмосферных осадков, где периодически
возникают небольшие тонкие линзы пресных
конденсационных вод, налегающих на соленые
воды.

7.

Седиментогенные воды (СВ) - это
высокоминерализованные (соленые) подземные
воды в глубоких слоях осадочных горных пород.
Происхождение таких вод связано с захоронением
вод морского генезиса, сильно измененных под
влиянием давления и температуры (ДТ). Их
нередко называют "погребенными", или
реликтовыми. Существенную роль здесь играют
элизионные процессы (лат. "элизио" - выжимание),
т. е. выжимание под влиянием ДТ из иловых
морских осадков СВ в водопроницаемые песчаные и
другие слои. Такие воды называются
перемещенными.

8.

Магматогенные (ювенильные) воды (МВ),
образуются из магмы. Поступление их происходит
при извержении вулканов и из магматических тел,
расположенных на глубине, в которых
первоначально может содержаться до10% воды. В
процессе кристаллизации магмы вода
отжимается, по разломам и трещинам
поднимается вверх и местами выходит на
поверхность. Количество МВ незначительно. Они
поступают на поверхность уже в смешанном
виде, так как на своем пути пересекают
различные горизонты подземных вод иного
генезиса.

9.

Метаморфогенные воды образуются при
метаморфизме минеральных масс,
содержащих кристаллизационную воду
или газово-жидкие включения. Под
влиянием ДТпроисходят процессы
дегидратации. Если они протекают
длительно, то образуется капельно-жидкая
вода, которая смешивается с другими
подземными водами.

10.

Наиболее важное значение
имеют инфильтрационные и
седиментогенные воды

11.

2. По условиям залегания
в земной коре подземные воды делят на:
1 - воды зоны аэрации:
почвенные и верховодка
2 - воды зоны насыщения:
грунтовые и межпластовые.

12.

ЗОНА АЭРАЦИИ (З.А.) — самая верхняя
зона земной оболочки между дневной
поверхностью и зеркалом грунтовых
вод.

13.

Схема подземных вод
УГВ
каппилярноподнятая вода
I – зона аэрации
II – зона
насыщения
Уровень (зеркало)
грунтовых
вод (УГВ)
грунтовые воды
водонепроницаемые породы

14.

Зона аэрации

15.

Почвенные воды распространены в
почвенном слое близ поверхности
Земли. Их формирование связано с
процессами инфильтрации
атмосферных осадков, снеготалых
вод и конденсации атмосферной
влаги.

16.

Верховодка - временное скопление
подземных вод на линзе водоупора.
Воды верховодки ненапорные и
маломощные.
Они возникают в периоды дождей и
исчезает с наступлением засушливых
периодов, а в районах многолетней
мерзлоты полностью промерзают.

17.

18.

Отличительными признаками верховодки
являются:
- ограниченная площадь распространения,
-
временность (сезонность) существования и
ограниченные ресурсы вод,
-
резкие изменения режима (уровня,
ресурсов, температуры, химического
состава) во времени.

19.

Более длительное время сохраняется
верховодка во влагоемких породах
(например, суглинках и лёссовидных
породах).
Наиболее благоприятные условия для ее
формирования складываются на участках
понижения рельефа, например в степных
«блюдцах» и западинах. На этих площадках
задерживаются талые снеговые и ливневые
воды.

20.

21.

Капиллярно-поднятая вода
располагается над уровнем грунтовых
вод, где она образует
капиллярную кайму.
Мощность ее различна и зависит от
состава горных пород;
она минимальна в крупнообломочных
породах, максимальна в суглинках и
глинах (до первых метров).

22.

Количество воды в породе,
соответствующее полному
насыщению всех капиллярных
пор, называют капиллярной
влагоемкостью.

23.

ЗОНА НАСЫЩЕНИЯ
— часть земной коры, в которой
проницаемые г. п. насыщены
водой. Эта зона расположенна
ниже уровня грунтовых вод
(УГВ).

24. Подземные воды зоны насыщения:

• -грунтовые воды
• -межпластовые воды
• -трещинные воды
• трещинно-карстовые воды
• -воды криолитозоны

25. Грунтовые воды имеют безнапорный характер. Это воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта,

расположенного на
первом водоупорном слое.
Положение УГВ относительно
поверхности земли постоянно меняется,
что создаёт большие проблемы для
строительства сооружений и для их
эксплуатации.

26.

Грунтовые воды питаются за счёт инфильтрации
осадков и могут образовывать потоки, озёра,
бассейны. Они взаимосвязаны с поверхностными
водоёмами и не обладают должным качеством.

27.

Грунтовые воды вызывают особое
внимание со стороны строителей
поскольку они содержатся в больших
объёмах в верхних горизонтах
горных пород. Попадая в сферу
строительной деятельности человека,
они всегда создают проблемы и требуют
тщательного изучения

28.

Каждый водоносный горизонт грунтовых
вод имеет ряд характеристик:
1. Область питания
2. Область распространения
3. Область разгрузки

29.

1.Область питания.
На различных участках своего
распространения грунтовые воды
используют различные источники питания:
а)инфильтрация (просачивание)
атмосферных осадков – (дождя, росы,
тающего снега) является основным
источником питания грунтовых вод. Из-за
неравномерного распределения
количества атмосферных осадков
меняется величина инфильтрации. Это
одна из главных причин колебания уровня
грунтовых вод.

30.

б) перетоки из нижележащих
напорных горизонтов через
слабоводопроницаемые слои (лёгкие
супеси и суглинки);
с) трещинные воды по зонам
тектонических разломов;
д) поверхностные водоёмы и
водотоки (реки, озёра, пруды,
водохранилища и т. д.).

31.

Связь источников питания с
грунтовыми водами может
быть различной

32.

1)В районах с влажным
умеренным климатом УГВ,
как
правило,
1)В районах
с влажнымимеет
умереннымуклон
климатомк
УГВ,
как правило, имеет уклон к реке, и речные воды
реке,
и речные
воды
подпитываются
грунтовыми
– речные долины
дренируют грунтовые воды (рисунок 1.1).
подпитываются
грунтовыми
– речные долины дренируют
грунтовые воды
Рис.1
Схема связи грунтовых и речных вод:
а) в поперечном разрезе; б) в плане.

33.

2) В районах с
) Взасушливым
районах с засушливым
климатом,
и в других и
районах
климатом,
в
после окончания паводка,
других
районах
уровни
грунтовых
вод нередко
понижаются по направлению
после окончания
от реки в сторону её берегов,
паводка,
где речные
воды расходуются
на питание грунтовых вод
УГВ нередко
понижаются по
направлению от
реки в сторону
её берегов, где
речные воды
расходуются на
питание
грунтовых вод
Рис.1
Схема связи грунтовых и речных вод:
а) в поперечном разрезе; б) в плане.

34.

3) В горных районах с
одного склона речной
долины в русло реки
могут поступать
грунтовые воды, а на
противоположном берегу
речные воды
поглощаются
Рис.1
Схема связи грунтовых и речных вод:
а) в поперечном разрезе; б) в плане.

35.

2) Область распространения
грунтовых вод практически совпадает
с областью их питания.

36.

3) Область разгрузки приурочена к наименьшим
отметкам УГВ и включает:
а) источники, пластовые высачивания на поверхности
земли.
б)эрозионные источники возникают в результате врезания
эрозионной сети в толщу водоносных пород.
с) переливы или перетоки в нижележащие водоносные
горизонты характерны для грунтовых вод водораздельных
участков междуречий.
д) искусственные очаги создаются в результате
инженерной и хозяйственной деятельности человека
(водоотбор грунтовых вод из колодцев и скважин и др.).
е) путём испарения разгрузка может осуществляться при
залегании грунтовых вод на глубине, не превышающей 3
метров, т. е. меньше критической. Глубже 3 метров
испарение практически равно нулю.

37.

При проектировании тех или иных сооружений
инженерам-строителям всегда необходимы
сведения о характере поверхности
грунтовых вод.
Зеркало (поверхность) грунтовых вод можно
изобразить на карте с помощью системы линий,
соединяющих точки с одинаковыми отметками
уровня грунтовых вод.

38.

КАРТА ГИДРОИЗОГИПС - это
совокупность таких линий. Они
аналогичны горизонталям
рельефа местности и, подобно
им, отражают рельеф зеркала
грунтовых вод.

39.

Карта гидроизогипс

40.

Проявление активного тектонического шва в рельефе.
Линейная зона перемятых, увлажненных пород наблюдается
здесь независимо от погодных условий. Вне этой локальной
зоны грунт имеет нормальные свойства и не требует
отсыпки щебнем.