Підземні води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний транспортний університет

Кафедра Дорожньобудівельних матеріалів та хімії

Реферат

Підземні води

Виконав: студент групи БД II-1

Антонюк Владислав Викторович

Перевірив: викладач: Шабатура

Олександр Вікторович

Поверхневі та підземні води, їх роль у господарстві

Складовою частиною гідросфери є води суходолу, які поділяються на поверхневі і підземні.

Поверхневі води - води суходолу, що постійно або тимчасово знаходяться на земній поверхні в рідкому або твердому стані у формі водних об'єктів (водних потоків, водойм), а також скупчень льоду і снігу (льодовиків, снігового покриву).

Ріка - природний водний потік, що тече у розробленому ним заглибленні річищі. Річище ріки, що постійно заповнене водою, е частиною річкової долини заглиблення, яке потік води створював тисячі, мільйони років, розмиваючи гірські породи. Головна ріка з усіма притоками утворює річкову системі/. Територія, з якої ріка та її притоки збирають воду, називається басейном ріки, межа між басейнами сусідніх рік вододілом. Виділяють такі види живлення рік: дощове, снігове, підземне, льодовикове. Зміни рівня води в річці визначають її режим. Режим, ріки насамперед залежить від клімату.

Найдовша ріка в світі - Ніл (6671 км), найповноводніша - Амазонка (середня витрата води в гирлі становить 200 тис. м³/с). Головна ріка України - Дніпро має довжину 2201 км і витрату води в гирлі близько 2 тис. м³/с.

Ріки є джерелом прісної води для промисловості, сільського господарства, водопостачання населених пунктів, використовуються також для одержання електроенергії (на них працюють тисячі ГЕС), як транспортні шляхи, місця рибальства, відпочинку, туризму, спортивних змагань.

Озеро - водойма, що утворилася в замкненому природному заглибленні на поверхні суходолу. Озерні улоговини можуть мати різне походження. Виділяють тектонічні озера (Каспійське море, Байкал та ін.), льодовикові (озера Фінляндії, Канади), загатні (Синевир у Карпатах), кратерні (Кроноцьке на Камчатці), карстові (Світязь), лиманні (Ялпуг) та ін. Озера поділяються за водним режимом на стічні з прісною водою та безстічні з солоною.

Озера використовуються як шляхи сполучення, джерела водопостачання, місця відпочинку та рибальства. З солоних озер добувають сіль (кухонну, глауберову), магній та іншу мінеральну сировину. Видобувають також лікувальну грязь.

Болота - надмірно зволожені ділянки суходолу Із шаром торфу не менше 0,3 м. Низинні болота виникають у місцях близького залягання 14 або виходу на поверхню підземних вод. Таких боліт багато в Поліссі, на заплавах рік, по берегах озер. Верхові болота характерні для тайги, тундри, вони лежать на вододілах, не пов'язані з підземними водами і живляться тільки атмосферними опадами.

Болота регулюють стік рік, зволожують атмосферне повітря, є місцями мешкання багатьох видів тварин і рослин. На болотах розробляють торф, що використовується як добриво, паливо і хімічна сировина.

Льодовики - природні скупчення льоду на земній поверхні. Займають площу 16,2 млн. км² територію Антарктиди, Гренландії, багатьох арктичних островів, а також високогірних районів, що лежать вище снігової лінії. Гірським льодовикам належить важлива роль у живленні рік посушливих районів світу. Льодовики - один із головних ресурсів прісної води.

Підземні води - води, що знаходяться в порах і пустотах гірських порід верхньої частини земної кори. Під землею вода може знаходитися у всіх агрегатних станах. Підземні води утворюються в основному за рахунок просочування вглиб атмосферних опадів під час дощів або танення снігу і льоду.

Підземні води за умовами залягання можуть бути поверхнево-ґрунтовими (містяться в проміжках між часточок ґрунту), ґрунтовими (залягають у першому від поверхні землі водотривкому шарі) і між пластовими (залягають між двома водотривкими шарами і досить часто бувають напірними, або артезіанськими). Особливий вид джерел, що фонтанують, гейзери.

Підземні води різноманітні за хімічним складом (прісні, слабо - або сильно мінералізовані) та температурою (холодні або термальні).

Підземні води регулюють стік рік, є рельєфоутворюючим чинником, забезпечують рослини вологою і розчиненими мінеральними речовинами: Людина використовує підземні води як джерело водопостачання. Термальні води дають теплову енергію, мінеральні і радіоактивні води використовуються в медицині. З підземної ропи одержують йод, солі, різні метали.

Походження і поширення підземних вод. Водно-фізичні властивості ґрунтів та підґрунтя. Види води в ґрунті та підґрунті. Фізичні властивості і хімічний склад підземних вод. Класифікація підземних вод по умовах залягання. Рух підземних вод, закон Дарсі. Умови живлення підземних вод, водний режим і водний баланс. Районування підземних вод. Вихід на поверхню, живлення рік. Роль підземних вод у фізико-географічних процесах та народному господарстві. Проблеми охорони вод.

1. Походження і поширення підземних вод

поверхневий підземний вода

Механізм утворення і поширення підземних вод за своєю суттю є процес взаємодії гідросфери і атмосфери з літосферою.

Спостереження показують, що поверхнева вода з тією чи іншою швидкістю просочується через пори гірських порід, досягає водостійкого горизонту і утворює вище нього водоносний горизонт. На цій основі ще в давнину виникла теорія походження підземних вод, що отримала назву інфільтраційної.

Однак інфільтрація не єдиний процес, в результаті якого утворюються і поповнюються підземні (ґрунтові) води. Багаточисельні факти змушують відмовитись від універсального значення простого просочування води. Справа в тому, що навіть під час великих дощів насиченими виявляються тільки верхні шари ґрунту, нижче яких лежать сухі шари. Водоносні горизонти виявляються поза видимим зв'язком з атмосферними опадами.

У кінці XIX ст. була розроблена теорія конденсаційного походження підземних вод, пояснюючи накопичення ґрунтових вод конденсацією водяної пари з повітря проникненням її в землю. Особливо значних розмірів цей процес набуває в піщаних пустелях, однак пояснити всю різноманітність видів води в земній корі тільки конденсацією теж не можна.

Сутність помилок всіх теорій в тому, що кожна з них допускала лише одну форму, в якій вода проникає в землю - рідку або газоподібну. Подібно до того, як різноманітні атмосферні гідро метеори, різноманітні і види води в земній корі. Вони знаходяться в товщі гірських порід верхньої частини земної кори в рідкому, твердому та газоподібному стані.

По походженню розрізняють такі види підземних вод:

Інфільтраційні, що утворилися внаслідок просочування з поверхні дощових, талих і річкових вод;

Конденсаційні, що утворились в порах і тріщинах гірських порід із водяної пари;

Седиментаційні, що утворилися в процесі геологічного накопичення осадів у водних умовах (седиментація - осідання);

Магматогенні, або ювенальні, що утворились при кристалізації магми і метаморфізації гірських порід. Вважається, що більша частина вод гідросфери утворилася за рахунок дегазації магми.

2. Водно-фізичні властивості ґрунтів та підґрунтя

По відношенню до води всі породи схематично діляться на наступні групи:

А. Водопроникні:

1. невологоємкі - крупно зернисті піски та гальковики;

2. тріщинуваті вапняки;

3. вологоємні - крейда, торф, суглинок, мул, лес.

Б. Водонепроникні або водоупорні:

1. невологоємкі - масивно кристалічні, вапняки без тріщин, щільні пісковики;

2. вологоємні - глини, мергелі.

В. Розчинні - калійна й кухонна сіль, гіпс, вапняк, доломіт.

Так як кора вивітрювання має шарувату будову і шари можуть складатися як з водоупорних, так і водопроникних порід, то підземні води залягають теж шарами.

Шари водопроникних порід, що вміщують воду, називаються водоносними.

Шари водонепроникних порід, над якими залягають водоносні горизонти, називаються водоупорними.

Підземні води накопичуються в тих породах, які здатні вмістити в собі гравітаційну (рідку) воду в значних об'ємах. Такі породи називають колекторами підземних вод, а шляхи перетікання з одного колектора в інший або до земної поверхні називаються водоносними жилами. Гарними колекторами є відклади древніх льодовиків -піщано-гравійні, гальковики, піщані та супіщані наноси.

3. Види води в ґрунті та підґрунті

По фізичному стану підземні води поділяють на сім видів.

1. Гравітаційні води. Вони переміщуються під дією сили тяжіння (гравітації), заповнюють тріщини й пустоти земної кори, переміщуються по них, а також займають замкнуті пониження на земній поверхні, утворюючи океани, моря, озера (рис. 1).

2. Капілярні води. Вони заповнюють дрібні пори в ґрунті та гірських породах, утримуються за рахунок сил поверхневого натягу і переміщуються в залежності від градієнта температури і вологості породи навіть проти градієнта сили тяжіння (завдяки цьому ґрунтові води підіймаються до поверхні). Гравітаційні та капілярні води приймають активну участь у вологообігу.

3. Плівкова вода. Вона обволікає частки ґрунту і притягується до них силою поверхневого натягу, тому вона слабо приймає участь у вологообігу і погано використовується рослинами.

4. Гігроскопічна вода. Вона обволікає дрібні агрегати ґрунту і видаляється тільки при сильному нагріванні.

Рис. 1. Утворення підземних вод

5. Хімічно пов'язана вода входить до складу мінералів, фізично та хімічно пов'язана в них (гіпс - CaSO4 . 2Н2О - вміщує 20,3% води, мірабіліт - Na2SO4 . 10Н2О - вміщує 55% води і т.д.), тому при її видаленні змінюються їхні фізичні властивості і вони руйнуються.

6. Пароподібна вода займає пори, вільні від рідкої води. Утворюється як в результаті проникнення атмосферної вологи, так і в зв'язку з випаровуванням підземних вод всіх форм. Безпосередньо в постачанні рослин водою участі не приймає.

7. Вода в твердому стані буває в областях сезонної (зимової) і багаторічної (вічної) мерзлоти.

4. Фізичні властивості і хімічний склад підземних вод

Хімічний склад підземних вод визначається напрямком геологічних процесів природної зони, які, в свою чергу, залежать від ряду чинників.

При надлишковому зволоженні формуються прісні води, при недостатньому зволоженні мінералізація підвищується (табл. 1).

Таблиця 1 Залежність мінералізації підземних вод від зволоження

При просочування води через підзолисті ґрунти, а також через піски в підземні води проникає лише незначна кількість солей. При фільтрації через чорноземи, каштанові ґрунти, а тим більше через солончаки в підземні води поступає більше солі. Ґрунти можуть змінювати склад вод, що фільтруються через них, завдяки реакціям обміну.

На мінералізацію підземних вод впливає й жива речовина. У чорноземних степах від розпаду рослинних залишків щорічно поступає в ґрунт біля 1000 - 1200 кг зольних елементів на гектар, що в 10 разів більше, ніж у зоні тайги. Соли, проникаючи в підземні води, підвищують їх мінералізацію.

5. Класифікація підземних вод по умовах залягання

У підземних водах також спостерігається певна стратифікація (шаруватість). Перший від земної поверхні постійно існуючий на глибині від 3 до 30 м безнапірний горизонт називається ґрунтовими водами. Підземні води, що залягають нижче ґрунтових і відділені від них пластами водонепроникних порід, називають міжпластовими. Вони звичайно знаходяться під гідростатичним тиском і в такому разі називаються напірними або артезіанськими. Їх може бути декілька.

6. Рух підземних вод, закон Дарсі

Теоретичні основи гідрології підземних вод заклав французький інженер А. Дарсі у своєму звіті про систему водопостачання м. Діжона (Франція), надрукованому у 1856 році. В одному з додатків до звіту, присвяченому методам очищення води шляхом її фільтрації через пісок, він запропонував формулу, яка зараз має широке поширення і носить його ім'я. Вона визначає закон фільтрації рідини у пористому середовищі в умовах ламінарного режиму течії. За формулою Дарсі, швидкість фільтрації (v) пропорційна величині п'єзометричного ухилу (i) :

v = k i,

де k - коефіцієнт фільтрації, чисельно рівний швидкості фільтрації при ухилі, рівному одиниці, з розмірністю см/с. Числове значення k залежить від характеру ґрунтів, головним чином від його пористості. Нижче (табл. 2) наводяться коефіцієнти фільтрації деяких гірських порід.

Таблиця 2 Коефіцієнти фільтрації гірських порід

У дрібнозернистих породах вода рухається - ламінарно, а в крупно уламкових - турбулентно.

7. Умови живлення підземних вод, водний режим і водний баланс

Оскільки підземні води в кінцевому результаті мають атмосферне походження, постільки їх кількість і глибина залягання дзеркала залежать в першу чергу від величини атмосферного зволоження. У зонах надмірного зволоження - тундровій, лісовій, екваторіальних лісів - рівень підземних вод знаходиться близько від денної поверхні, а інколи й зливається з нею.

Якщо випаровування перевищує опади, то рівень підземних вод знижується і залягає тим глибше, чим більше ефект висушування. У пустелях при мізерному зволоженні підземні води живляться головним чином за рахунок притоку вод із сусідніх областей. У Каракумах, наприклад, вони утворюються від фільтрації з річок - 74%, від стоку з гір - 11% і тільки 15% складають місцеве живлення.

Глибина залягання підземних вод у значній мірі залежить від рельєфу місцевості. У простому вигляді ця залежність заключається в наступному. При однаковій геологічній будові, наприклад на горбистій місцевості, складеній пісками й супісками, у дюнному або яружному рельєфі дзеркало підземних вод повторює топографічну поверхню в пом'якшеному вигляді, тобто всередині пагорбів рівень підвищується, а в долинах - понижується, але амплітуда рівнів менше, ніж коливання висот рельєфу.

По западинних формах рельєфу - річкових долинах і яругах - відбувається стік води. Тому чим більша розчленованість місцевості, тобто чим глибше долини та яруги і чим вони частіше, тим стік підземних вод вільніший і тим глибше знаходиться їх дзеркало.

8. Районування підземних вод

Як і всяке природне утворення, підземні води відображають складні природні взаємозалежності і мають зонально-регіональний характер.

Тундрова зона ультрапрісних високо стоячих вод.

Лісова зона прісних високо стоячих вод.

Степова зона слабо мінералізованих і глибоко залягаючих вод.

Зона солоних глибоко залягаючих підземних вод і транзитних потоків прісних вод посушливих природних зон - напівпустель і пустель.

Зона слабо мінералізованих і глибоко залягаючих вод тропічних степів і саван.

Зона високо стоячих прісних підземних вод екваторіальних лісів. Винятково особлива, зумовлена не величиною зволоження території, а специфічними тепловими умовами за останній геологічний час, зона підземних вод областей багаторічної мерзлоти Північної Азії та Північної Америки.

9. Вихід на поверхню, живлення річок

Природні виходи підземних вод на денну поверхню називаються джерелами. Існує декілька класифікацій джерел. Поширений їх поділ на висхідні та низхідні. Джерела також ділять на ті, що живляться верховодкою, підґрунтовими водами та артезіанськими.

Артезіанські води отримали свою назву від імені французької провінції Артезія (Artesium), де ще в 1126 р. вперше в Європі був створена фонтануюча свердловина, названа артезіанською.

У подальшому всі свердловини з самовиливом води або навіть фонтануючі отримали в гідрогеології загальне найменування артезіанських.

Список використаних джерел

1. Архангельский А.М. и др. Методика полевых физико-географических исследований: Учебное пособие для университетов и педвузов. - М.: Высш. шк., 1972. - 304 с.

2. Басманов Є.І. Друковані праці.

3. Басманов Є.І. Загальна гідрологія: Конспект лекцій. - Харків, 2004. - www.Basmanov.sky.net.ua.

4. Басманов Є.І. та ін. Географія України: Навч. посібник. - Харків, 1993. - 184 с.

Размещено на Allbest.ru