Condiții de formare a apelor subterane și de suprafață. Ce condiții sunt necesare pentru formarea apelor subterane? Formarea apelor subterane

Toate apele situate în grosime stânciîn stare solidă, lichidă sau gazoasă, se numesc subterane

Pe continente formează o coajă continuă, care nu este întreruptă nici măcar în zonele de stepă uscată și deșerturi. La fel ca apele de suprafață, ele sunt în mișcare constantă și participă la ciclul general al apei în natură. Construcția și funcționarea majorității structurilor supraterane și a tuturor celor subterane sunt asociate cu necesitatea de a lua în considerare mișcarea apelor subterane, compoziția și starea acesteia. Proprietățile fizice și mecanice și starea multor roci depind de apele subterane. Acestea inundă adesea gropi de construcție, șanțuri, șanțuri și tuneluri, iar atunci când ies la suprafață, contribuie la mlaștinarea zonei. Apele subterane poate fi un mediu agresiv în raport cu rocile. Ele sunt cauza principală a multor procese fizice și geologice care au loc în condiții naturale, în timpul construcției și exploatării structurilor inginerești.

Sunt:

Bând apă– apa, in functie de calitatea acesteia in stare naturală sau după prelucrare, îndeplinind cerințele de reglementare și destinate consumului uman și nevoilor casnice, sau producției de produse alimentare. Acest tip de apă include și apele minerale naturale de masă, care includ apele subterane cu o mineralizare totală de cel mult 1 g/dm3, care nu necesită tratarea apei sau nu își modifică compoziția naturală după tratarea apei.

Apele subterane tehnice - apă de diverse compoziție chimică(de la proaspăt la saramură), destinate utilizării în scopuri de producție, tehnice și tehnologice, ale căror cerințe de calitate sunt stabilite de standarde de stat sau industriale, specificatii tehnice sau consumatorii.

Apa subterană este, de asemenea, împărțită în:

Apele subterane se formează în principal ca urmare a infiltrațiilor (infiltrațiilor) precipitațiilor atmosferice și a apei de suprafață în grosime. Scoarta terestra. Apa trece prin roci permeabile către stratul impermeabil și se acumulează acolo, formând un bazin subteran sau un pârâu. Această apă subterană se numește infiltrare. Cantitatea de apă de infiltrare depinde de condițiile climatice ale zonei, relief, vegetație, compoziția rocilor din straturile superioare, structura și textura acestora, precum și structura tectonică a zonei. Infiltrarea apelor subterane este cea mai frecventă.

Apa subterană se poate forma și prin condensarea apei vaporoase care circulă constant în porii rocilor. Condensare apa subterană se formează numai vara și parțial primăvara și toamna, iar iarna nu se formează deloc. Prin condensarea vaporilor de apă, A.F. Lebedev a explicat formarea unor rezerve semnificative de apă subterană în zonele deșertice și semidesertice, unde cantitatea de precipitații este neglijabilă. Nu numai vaporii de apă atmosferici se pot condensa, ci și vaporii de apă eliberați din camerele de magmă și din alte zone cu temperatură ridicată ale scoarței terestre. O astfel de apă subterană se numește juvenilă .Juvenile Apa subterană este de obicei foarte mineralizată. În timpul dezvoltării geologice, bazinele de apă îngropate pot rămâne adânc în scoarța terestră. Apa continuta in straturile sedimentare ale acestor bazine se numeste relictă.

Formarea apelor subterane este proces dificil, începând cu acumularea de sedimente și strâns legată de istoria geologică a zonei. Foarte des, apele subterane de diferite origini se amestecă între ele, formându-se amestecat după originea apei.

Din punctul de vedere al distribuției apelor subterane, partea superioară a scoarței terestre este de obicei împărțită în două zone: zona de aerare și zona de saturație. În zona de aerare, nu toți porii rocilor sunt întotdeauna umpluți cu apă. Toată apa din zona de aerare este alimentată prin precipitații, se evaporă intens și este absorbită de plante. Cantitatea de apă din această zonă este determinată de condițiile climatice. În zona de saturație, indiferent de condițiile climatice, toți porii rocilor sunt întotdeauna umpluți cu apă. Deasupra zonei de saturație există o subzonă de umidificare capilară. În această subzonă, porii subțiri sunt umpluți cu apă, iar cei mari cu aer.

În zona de aerare se formează apa din sol și apa cocoțată. Apa din sol se află direct la suprafața pământului. Aceasta este singura apă care nu are un aquitard sub ea și este reprezentată în principal de apă legată și capilară. Apa din sol are o relație complexă cu animalele și organisme vegetale. Se caracterizează prin fluctuații bruște de temperatură, prezența microorganismelor și a humusului. Constructorii întâlnesc apă din sol doar în zonele umede.

Verhovodka se formează în zona de aerare pe lentilele impermeabile. Apa ridicată se mai numește și orice acumulare temporară de apă în zona de aerare. Precipitațiile atmosferice care pătrund în această zonă pot fi reținute temporar în straturi cu permeabilitate scăzută sau compactate. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă primăvara, în perioada de topire a zăpezii sau în perioadele de ploaie abundentă. În perioadele secetoase, apa perenă poate dispărea. Trăsăturile caracteristice ale apei cocoțate sunt existența ei instabilă, distribuția limitată, puterea scăzută și lipsa presiunii. Apele mari creează adesea dificultăți pentru constructori, deoarece prezența sau posibilitatea formării acesteia nu este întotdeauna stabilită în timpul studiilor geotehnice. Apa cocoțată rezultată poate provoca inundarea structurilor de inginerie și mlaștinarea zonelor.

Sol numită apă care se află pe primul strat impermeabil permanent de la suprafața pământului. Apele subterane există în mod constant. Au o suprafață de apă liberă numită oglindă de apă subterană,și un pat impermeabil. Proiecția pânzei freatice pe un plan vertical se numește nivelul apei subterane (U GV). Se numește distanța de la aquitard până la nivelul apei subterane capacitatea acviferului. Nivelul apei subterane și, în consecință, grosimea acviferului, sunt valori variabile și se pot modifica pe parcursul anului în funcție de condițiile climatice. Apele subterane sunt reîncărcate în principal din apele atmosferice și de suprafață, dar pot fi și mixte, prin infiltrare-condens. Se numește aria suprafeței pământului de la care apa de suprafață și cea atmosferică intră într-un acvifer zona de nutritie panza freatica. Zona de reîncărcare a apelor subterane coincide întotdeauna cu zona de distribuție a acesteia. Apele subterane, datorită prezenței unei suprafețe libere de apă, curg liber, adică nivelul apei din fântână este setat la același nivel la care este întâlnită apa.

În funcție de condițiile de apariție a apelor subterane, se disting debitele și bazinele de apă subterană. Fluxurile de pământ au o oglindă înclinată și se află în mișcare continuă spre panta aquitardului. Piscinele de la pământ au o oglindă orizontală și sunt mult mai puțin comune.

Apele subterane, fiind în continuă mișcare, au legătură strânsă cu cursuri de apă de suprafață și rezervoare. În zonele în care precipitațiile domină evaporarea, apele subterane hrănesc de obicei râurile. În zonele aride, apa din râuri se varsă adesea în apele subterane, completând pâraiele subterane. Poate exista și un tip mixt de conexiune, când de pe un mal apa subterană alimentează râul, iar din celălalt, apa din râu intră în curgerea apei subterane. Natura conexiunii poate varia în funcție de condiții climatice și de alte condiții.

Atunci când proiectați și construiți structuri de inginerie, este necesar să luați în considerare regimul apelor subterane, adică modificări în timp ale unor indicatori precum fluctuațiile nivelurilor apei subterane, temperatură și compoziția chimică. Nivelul și temperatura apelor subterane sunt supuse celor mai mari modificări. Motivele acestor schimbări sunt foarte diverse și sunt adesea legate direct de activitățile de construcție umană. Factorii climatici provoacă modificări sezoniere și pe termen lung ale nivelului apelor subterane. Inundațiile de pe râuri, precum și rezervoarele, iazurile, sistemele de irigare, canalele și structurile de drenaj duc la modificări ale regimului apelor subterane.

Poziția pânzei freatice pe hărți este reprezentată folosind hidroizohipse și hidroizobați. Hidroizohipsele- linii care leagă puncte cu aceleași cote absolute ale nivelului apei subterane. Aceste linii sunt similare cu contururile reliefului și, ca și ele, reflectă relieful pânzei freatice. Harta hidroizohipsului este utilizată pentru a determina direcția de mișcare a apei subterane și pentru a determina valoarea gradientului hidraulic. Direcția de mișcare a apelor subterane este întotdeauna perpendiculară pe hidroizohipsele de la altitudini mai mari spre cele mai joase. Se numesc direcțiile de-a lungul cărora apele subterane se deplasează în timpul unei mișcări constante, invariante în timp linii curente. Dacă liniile de curgere sunt paralele între ele, atunci un astfel de flux se numește plat. Fluxul poate fi, de asemenea, convergent sau divergent. Cu cât distanța dintre izohipsele hidraulice este mai mică, cu atât gradientul hidraulic al curgerii solului este mai mare. Hidroizobați- linii de legătură puncte cu aceeași adâncime a apei subterane.

Stratul intermediar Apa subterană se referă la acvifere situate între două acvitarde. Ele pot fi fără presiune și presiune. Apele interstratale fără presiune sunt rare. Natura mișcării lor este similară cu cea a apelor subterane. Se numesc ape sub presiune interstrat arteziană. Apariția apelor arteziene este foarte diversă, dar cea mai frecventă apariție este sinclinală. Apa arteziană umple întotdeauna întregul acvifer de la bază până la acoperiș și nu are suprafață liberă de apă. Se numește zona de distribuție a unuia sau mai multor niveluri de acvifere arteziene bazin artezian. Suprafețele bazinelor arteziene sunt uriașe și măsoară în zeci, sute și uneori mii de kilometri pătrați. În fiecare bazin artezian se disting zone de hrănire, distribuție și descărcare. Zona de hrănire a bazinelor arteziene este de obicei situată la distanțe mai mari de centrul bazinului și la altitudini mai mari. Nu coincide niciodată cu zona de distribuție a acestora, care este uneori numită zona de presiune. Apele arteziene suferă presiune hidrostatică din cauza diferenței de cotă dintre zona de alimentare și zona de evacuare, conform legii vaselor comunicante. Nivelul la care se instalează apa arteziană într-o fântână se numește piezometric. Poziția sa este determinată linie piezometrică, sau o linie de presiune, o linie dreaptă condiționată care leagă zona de alimentare cu zona de refulare. Dacă linia piezometrică trece deasupra suprafeței pământului, atunci când acviferul este deschis de puțuri, va avea loc curgere, iar presiunea se numește pozitivă. Când nivelul piezometric este situat sub suprafața pământului, presiunea se numește negativă, iar apa nu curge din fântână. Apele arteziene sunt în general mai mineralizate și mai puțin conectate la cursurile de apă de suprafață și corpurile de apă decât apele subterane.

Prin ape fisurate numită apă subterană limitată la roci magmatice, metamorfice și sedimentare fracturate. Natura mișcării lor este determinată de dimensiunea și forma fisurilor. Apele de fractură pot fi fără presiune și presiune. Sunt instabile și pot schimba natura mișcării. Eroziunea și dizolvarea rocilor duc la extinderea fisurilor, iar cristalizarea sărurilor și acumularea de sedimente duc la îngustarea acestora. Debitul apelor fisurate poate atinge 500 m 3 /h. Apele fisurate creează dificultăți semnificative în construcția structurilor subterane.

Apele subterane din oraș

În orașe, cererea de apă este mare, dar resursele de apă subterană sunt limitate. În multe privințe, procesul de refacere a resurselor de apă depinde de starea mediului urban însuși și de ecologia acestuia. Acest factor important este responsabil nu numai de volumul resurselor de apă subterană, ci și de nivelul de poluare a acestora.

ÎN anul trecut studiul apelor subterane din spațiile urbane face parte din secțiunea de hidrogeologie.

Problemele care decurg din interacțiunea apelor subterane cu mediul urban includ contaminarea apelor subterane prin conducte de canalizare, scăderea nivelului apei subterane prin sistemele de pompare și amenințarea cu inundarea apelor subterane a spațiilor subterane ale mediului urban (de exemplu, metroul).

Acum problema conservării și protejării apelor subterane de poluare este deosebit de acută. La urma urmei, stabilitatea dezvoltării majorității orașelor depinde în mare măsură de ele, ceea ce aduce problema la scară globală.

Pe baza sarcinilor atribuite și pe baza celor mai recente realizări în domeniul hidrogeologiei, oamenii de știință dezvoltă noi scheme de monitorizare și monitorizare a nivelului de poluare a apelor subterane și a activității acesteia în spațiul subteran al mediului urban.

Și totuși, indiferent de rolul important pe care îl joacă legătura sa cu apele subterane în dezvoltarea spațiului urban, este destul de evident că în acest tip de interacțiune mediului urban i se atribuie mai degrabă rolul de limitator extern decât de participant egal.

Multe orașe folosesc apa subterană pentru apă potabilă. Toată lumea știe că apa este o resursă regenerabilă, dar în același timp foarte susceptibilă la influența factorilor externi. Este foarte important să se monitorizeze nivelul apei subterane și gradul de contaminare a acesteia. Pentru dezvoltarea stabilă a spațiului urban, acest echilibru delicat este extrem de important. Atitudinea neglijentă față de resursele de apă duce la consecințe foarte dezastruoase. De exemplu, în Mexico City, o scădere constantă a nivelului apelor subterane a dus la tasări și apoi la probleme de mediu.

Indicatori de apă subterană în Federația Rusă

Potențialul de resurse al apelor subterane din Rusia este de 869,1 milioane m 3 /zi și este distribuit inegal pe întreg teritoriul, ceea ce este determinat de diversitatea condițiilor geologice și hidrogeologice și a caracteristicilor climatice.

Pe teritoriul european al Rusiei, valoarea acesteia este de 346,4 milioane m 3 /zi și variază de la 74,1 milioane m 3 /zi în Centru până la 117,7 milioane m 3 /zi în Nord-Vest. districtele federale; pe teritoriul asiatic al Rusiei - 522,7 milioane m 3 /zi și variază de la 159,2 milioane m 3 /zi în Orientul Îndepărtat până la 250,9 milioane m 3 /zi în districtele federale siberiene.

Rolul actual al apelor subterane în alimentarea cu apă menajeră și potabilă a populației Federației Ruse este caracterizat de următorii indicatori. Ponderea apelor subterane în echilibrul alimentării cu apă potabilă (din surse de apă de suprafață și subterane) este de 45%.

Peste 60% dintre orașe și orașe își satisfac nevoile de apă potabilă folosind apele subterane, iar aproximativ 20% dintre ele au surse mixte de alimentare cu apă.

În zonele rurale, apele subterane din alimentarea cu apă menajeră și potabilă reprezintă 80–85% din consumul total de apă.

Cea mai dificilă problemă este asigurarea bând apă populatia marilor orase. Aproximativ 35% marile orașe practic nu au surse subterane de alimentare centralizată cu apă, iar pentru 37 de orașe nu există rezerve dovedite de apă subterană.

Gradul de utilizare a apelor subterane în gospodăria și alimentarea cu apă potabilă a populației este determinat atât de modelele de distribuție a resurselor de apă subterană pe teritoriul Rusiei, cât și de politica urmată de mulți ani de a asigura populației cu apă potabilă prin intermediul utilizarea prioritară a apelor de suprafață.

În prezent sărbătorit nivel scăzut utilizarea zăcămintelor de apă subterană explorate și a rezervelor acestora. Nivelul mediu de utilizare a rezervelor dovedite totale este de 18–20%, iar în câmpurile exploatate cu rezerve dovedite – 30–32%.

În ultimii 5 ani, creșterea rezervelor operaționale estimate a fost de 6,8 milioane m 3 /zi.

28,2 milioane m 3 /zi de apă au fost prelevați din surse subterane pentru a satisface nevoile de potabilă ale populației și alimentarea cu apă a instalațiilor industriale. Cantitatea totală de extracție și extracție a apelor subterane a fost de 33,1 milioane m 3 /zi, 5,9 milioane m 3 /zi a fost evacuată fără utilizare (17,8% din totalul extracției și extragerii apelor subterane).

27,2 milioane m 3 /zi au fost utilizați pentru nevoile casnice, inclusiv: pentru alimentarea cu apă menajeră și potabilă 20,6 milioane m 3 /zi (76%); alimentare cu apă industrială și tehnică – 6,0 milioane m 3 /zi (22%); irigarea terenurilor și udarea pășunilor – 0,5 milioane m 3 /zi (2%).

Ca urmare a extragerii și producerii apei subterane în anumite teritorii, s-au format cratere mari depresionare regionale, ale căror zone ating dimensiuni semnificative (până la 50 mii km 2), iar nivelul din centru a scăzut la 65–130 m ( orașele Bryansk, Kursk, Moscova, Sankt-Petersburg).

În orașul Bryansk, un crater depresionar regional format în complexul acvifer din Devonianul superior are o rază de peste 150 km și o cădere de nivel de peste 80 m în zona orașelor din Kursk și Zheleznogorsk și la cariera de minereu de fier Mihailovski. Pâlnia de depresiune „Kursk” din acviferul Batkellovey are o rază de 90–115 km, scăderea nivelului în centru este de 64,5 m La cariera Mikhailovsky, pâlnia a atins o rază de 60–90 km, nivelul a scăzut de atunci. începutul drenajului carierei cu 77,4 m.

În regiunea Moscovei, exploatarea intensivă a apelor subterane din complexul acvifer al Carboniferului Inferior timp de 100 de ani a dus la formarea unui crater extins și adânc, a cărui zonă depășește 20 mii km 2, iar scăderea maximă a nivelului este de 110 m. Exploatarea pe termen lung a apelor subterane în acviferul Gdov din Sankt Petersburg a determinat formarea unei pâlnii depresionare regionale cu o suprafață totală de până la 20 mii km 2 cu o scădere a nivelului la 35 m.

Pe teritoriul Rusiei, conform monitorizarea statului starea subsolului Ministerului Resurselor Naturale al Rusiei, au fost identificate 4002 locuri de contaminare, dintre care peste 80% sunt situate în acvifere subterane, care de obicei nu sunt surse de alimentare cu apă potabilă a populației.

Potrivit estimărilor experților, în Federația Rusă ponderea apei subterane contaminate nu depășește 5-6% din volumul utilizării acesteia pentru alimentarea cu apă potabilă a populației.

Cel mai mare număr de locuri de contaminare a apelor subterane se află în următoarele zone: districtele federale: Privolzhsky (30%), siberian (23%); Centru (16%) și Sud (15%). Din numărul total de locuri de contaminare a apelor subterane:

§ 40% din poluare este asociata intreprinderilor industriale;

§ 20% – cu producție agricolă;

§ cu 9% – cu locuințe și servicii comunale,

§ 4% din poluare se produce ca urmare a tragerii apelor naturale substandard din cauza încălcării regimului de funcționare al captărilor de apă;

§ 10% din poluarea apelor subterane este „mixtă” și este cauzată de activitățile instalațiilor industriale, municipale și agricole;

§ pentru 17% din amplasamente sursa de poluare a apelor subterane nu a fost identificată.

Cea mai tensionată situație ecologică s-a dezvoltat în zonele în care apele subterane sunt contaminate cu substanțe din clasa de pericol I. Aceste zone au fost identificate în zonele marilor întreprinderi industriale individuale din următoarele orașe și orașe: Amursk (mercur), Achinsk (fosfor), Baikalsk (mercur), Georgievsk (mercur), Essentuki (mercur), Ekaterinburg (fosfor), Iskitim (beriliu), Novokuznetsk (fosfor), Kazan (beriliu, mercur), Kislovodsk (fosfor), Mineralnye Vody (mercur), Lermontov (mercur), Komsomolsk-on-Amur (beriliu), Magnitogorsk (plumb tetraetil), Novosibirsk (beriliu , mercur), Sayansk (mercur), Svobodny (mercur), Usolye-Sibirskoye (mercur), Khabarovsk (beriliu, mercur), Cherepovets (beriliu), etc.

Cel mai mare pericol pentru mediu este reprezentat de poluarea apelor subterane identificată în puțurile individuale de la prizele de alimentare cu apă potabilă.

Tine minte

Ce se întâmplă cu apa care cade pe pământ cu ploaie? Prin ce roci se scurge apa mai repede - nisipuri sau argile? Ce sunt arcurile (cheile)? De ce este apa primăvara rece chiar și vara?

Cum se formează apele subterane. Apa din scoarța terestră există în trei stări: lichidă, gazoasă și solidă. Apa și vaporii de apă umplu spațiile dintre particulele de rocă.

Apa solidă este cristale și straturi de gheață în roci înghețate.

Apa subterană este apă găsită în rocile scoarței terestre.

Pe uscat există mult mai multă apă subterană decât apă de suprafață - râuri, lacuri, mlaștini. Ele apar din cauza precipitațiilor care se infiltrează adânc în pământ. Cea mai importantă condiție pentru formarea apelor subterane este capacitatea rocilor de a trece apa. Există roci permeabile și impermeabile (impermeabile) (Fig. 142).

Orez. 142. Permeabilitatea rocilor la apă

Rocile care permit trecerea apei se numesc roci permeabile. Acestea sunt poroase afânate (nisip, pietricele, pietriș) sau roci dure, dar fracturate (calcar, gresie, șisturi). Cu cât particulele și porii sunt mai mari, cu atât permeabilitatea apei este mai bună. Rocile care nu permit trecerea apei sunt impermeabile sau impermeabile. Acestea sunt argile sau orice roci dure necrăpate.

Apa de la suprafață se scurge prin roci permeabile până când întâlnește straturi impermeabile pe drum. Aici persistă, umplând treptat porii sau crăpăturile rocilor permeabile. Straturile saturate cu apă formează acvifere (Fig. 143). Apa din ele curge pe suprafața înclinată a stratului impermeabil.

Ce sunt apele subterane? Datorită alternanței rocilor cu permeabilitate diferită, în scoarța terestră pot exista mai multe acvifere la adâncimi diferite. Rocile libere și poroase sunt înlocuite cu altele rezistente la apă, apoi din nou cu unele permeabile la apă și din nou cu altele rezistente la apă. În funcție de poziția acviferelor, se disting apele subterane și cele interstratificate (vezi Fig. 143).

Orez. 143. Apele subterane

Apele acviferului superior, situate pe primul strat impermeabil, se numesc ape subterane. Apele interstratale sunt situate între două straturi impermeabile. Apa de la suprafață intră aici doar prin acele locuri unde acviferele ajung la suprafață.

Adâncimea și grosimea stratului de apă subterană depind de structura geologică a teritoriului, de topografie și de climă. Pe câmpiile cu un climat rece și umed, apele subterane se pot apropia chiar de suprafață, contribuind la formarea mlaștinilor. Dacă clima este caldă și uscată, apele subterane sunt situate la adâncimi mari. Adâncimea stratului de apă subterană poate varia în funcție de anotimp. În Rusia, primăvara, apele subterane sunt situate mai aproape de suprafață, iar vara - mai departe de aceasta.

În rocile poroase din subsolul celui mai mare deșert din lume, Sahara, există rezerve uriașe de apă dulce subterană. Sunt atât de multe încât pot satisface nevoile tuturor țărilor situate în deșert. Cu toate acestea, aceste ape se află la o adâncime de 150-200 m de la suprafață.

Apele subterane ies adesea la suprafață, formând surse (izvoare, izvoare) în depresiunile reliefului: văi râurilor, râpe. Apa interstratală este extrasă folosind puțuri forate special. Uneori apa curge prin fântână ca o fântână. Asemenea ape se numesc arteziene (Fig. 144).

Orez. 144. Apele arteziene

Apele arteziene se formează în straturi concave de rocă. Apa este sub presiune înaltă aici, așa că țâșnește când fântâna este deschisă.

Nu toate apele subterane sunt proaspete. Unele dintre ele conțin o mulțime de substanțe și gaze dizolvate. Astfel de ape se numesc ape minerale. La adâncimi mari în scoarța terestră, temperatura crește. Prin urmare, aici apele subterane devin calde și chiar fierbinți.

Dacă straturile scoarței terestre sunt compuse din roci ușor solubile (calcar, gips, săruri), atunci apele subterane spală numeroase goluri, cavități și peșteri din ele (Fig. 145). Acest fenomen natural, precum și formele de relief de la suprafață și din straturile de roci, se numesc carstic.

Orez. 145. Forme carstice

Apa nu creează doar peșteri carstice. Ea le decorează cu „sculpturi” pitorești din piatră. Din picăturile care se scurg din tavanul peșterilor, ca niște țurțuri, stalactitele cresc în jos. Din picăturile care cad pe podeaua peșterii, coloane - stalagmite - cresc treptat de jos. Aceste forme cresc uneori împreună în coloane simple.

Întrebări și sarcini

Unde intră apa în scoarța terestră?
Numiți tipurile de apă subterană.
Ce este o sursă? Unde se formeaza?
Unde se formează peșterile carstice?

Apa subterană se găsește în partea superioară a scoarței terestre. Aceste ape hrănesc râuri, lacuri și mlaștini. Ei au importantîn viețile oamenilor.

Formarea apelor subterane

După ploaie, apa se infiltrează prin pori și se sparge în rocile sedimentare afânate, permeabile (nisipuri, pietricele). Acolo se acumulează în acvifere deasupra rocilor rezistente la apă (granit, marmură, argilă), care nu permit sau foarte puțină apă să treacă. Apele subterane se pot afla la diferite adâncimi, uneori până la 12-15 kilometri, și pot fi în stare lichidă, solidă și de vapori.

Apele subterane și interstratale

Pe baza naturii apariției, apele subterane sunt împărțite în ape subterane și apă interstratală. Apa subterană este apa primului acvifer de la suprafață. Ele se află pe o suprafață rezistentă la apă și sunt acoperite cu roci permeabile deasupra. Aceste ape sunt situate relativ puțin adânc, deci pot fi utilizate pe scară largă în scopuri economice (fântâni), dar sunt ușor poluate.

Între două straturi impermeabile se află apa interstratală. Uneori, situate la adâncimi mari, apele interstratale sunt sub presiune. Dacă faci o fântână, acestea pot izbucni la suprafață sub forma unei fântâni.

Surse

Ieșirile de apă subterană la suprafață se numesc surse (sau izvoare). De o valoare deosebită sunt izvoarele minerale, ale căror ape conțin gaze și săruri dizolvate, precum și izvoarele termale de ape calde (termale) încălzite de căldura Pământului. Apele acestor izvoare sunt folosite în scopuri medicinale.

În unele zone în care există mulți vulcani activi, apa subterană și gazele fierbinți ies la suprafață sub formă de gheizere prin crăpăturile din scoarța terestră. Gheizer (din cuvântul islandez gcysa - a țâșni) - o sursă care aruncă periodic fântâni apa fierbinte si un cuplu. Gheizerele se găsesc pe, în, America de NordȘi . Oamenii folosesc căldura din apele subterane fierbinți pentru încălzire.

Semnificația și protecția apelor subterane

Apele subterane reglează nivelul apei în râuri și lacuri. Sunt folosite pentru alimentarea cu apă potabilă, pentru furnizarea de apă a întreprinderilor industriale și în zonele aride pentru irigare.

Reumplerea apelor subterane este lentă, așa că utilizarea intensivă poate duce la uscarea acesteia. Purificarea apelor subterane este aproape imposibilă, motiv pentru care este important să se asigure că sunt contaminate ape uzate nu a căzut pe suprafața pământului.

Zilele trecute mi-am cumpărat o sticlă obișnuită de apă minerală. După ce am decis să citesc despre originea ei pe etichetă, am descoperit o inscripție care spunea că această apă a fost îmbuteliată dintr-un izvor subteran. M-a interesat foarte mult subiectul apelor subterane și originea ei. Asa de...

Cum se formează apele subterane?

Merită să începeți cu ce este apa subterană. În centrul său, acestea sunt apele care se găsesc în straturile de rocă. Mai mult, ele pot exista atât în stare lichidă, solidă și gazoasă.

Dar când vorbim despre apa subterană, ne referim la tipul ei lichid. Sunt distribuite foarte neuniform. În straturile cele mai adânci, care se formează din roci deosebit de dense (create din cauza proceselor magmatice și metamorfice), practic nu există umiditate.

Cea mai mare parte a apei se află în straturile de suprafață, ale căror roci sunt de origine sedimentară.

Dar să mă întorc la subiectul formării apelor subterane. Se poate întâmpla în mai multe moduri.

Principala modalitate de a face acest lucru este de a filtra umiditatea de la suprafață. Acest proces se numește „infiltrare”. Aici, apele subterane sunt îmbogățite nu numai cu precipitații, ci și cu toate rezervoarele de apă de suprafață. Mai mult, cantitatea de umiditate depinde direct de tipul de sol.

A doua metodă este depunerea vaporilor de apă, care are loc în golurile rocilor. Acesta este un proces destul de lung.

Tipuri de apă subterană

Formarea apelor subterane poate fi numită un proces constant și nesfârșit. De aceea, astfel de ape sunt considerate a fi o resursă inepuizabilă.

Dar tipurile de apă subterană merită o mențiune specială. Există trei principale:

apă adâncă Se află cel mai aproape de suprafața solului. Acest tip de apă este instabilă și se poate evapora cu ușurință în timpul secetei;
sol. Se disting prin stabilitatea alimentării lor; acesta este „tipul principal” de apă subterană. al cărui volum este influențat de mulți factori;
și arteziană. Sunt „presiune”. Sunt sub presiune și ocupă adesea suprafețe mari.

Este de remarcat faptul că apele arteziene sunt considerate minerale. Cu toții trebuie să ne amintim importanța păstrării lor.

Apele subterane includ toate apele situate în scoarța terestră, indiferent de starea lor de agregare.

Apele subterane se formează în principal ca urmare a infiltrării precipitațiilor atmosferice, precum și prin condensarea vaporilor de apă care pătrund cu aer în rocile fracturate și poroase. În plus, există îngropate sau relicte (lat. relictus -- abandonate), ape conservate din bazinele marine antice și îngropate în timpul acumulării straturilor groase de sedimente, precum și ape termale formate în ultimele etape ale proceselor magmatice.

Apa din roci se găsește în forme diferite: sub formă de molecule libere și sorbite de vapori de apă, filme polimoleculare slab sorbite, apă capilară și, în final, apă capabilă să se miște sub influența propriei greutăți - apa gravitațională. Formele de apă enumerate sunt strâns legate de tipuri diferite pori și fisuri.

Toate rocile au porozitate, care se măsoară prin raportul dintre volumul total al tuturor tipurilor de pori și volumul total al rocii, exprimat ca procent. Porozitatea rocii variază de la 20 la 30%.

O proprietate importantă a rocilor este permeabilitatea lor - capacitatea de a trece apa prin ele. În roci, apa gravitațională se poate mișca cel mai activ, mișcându-se prin cei mai mari pori și fisuri. Luând în considerare posibilitatea mișcării sale, se disting rocile permeabile și impermeabile la apă. Primele includ nisipuri, pietricele, calcare fracturate și alte roci, în timp ce cele impermeabile includ argile și roci cristaline masive.

Roca permeabilă care conține apă se numește acvifer sau rezervor, iar roca impermeabilă se numește acvifer. Roca impermeabilă care se acoperă de sus orizontul impermeabil se numește acoperiș, iar cel de dedesubt este al lui unic.

Apa gravitațională care umple porii rezervorului poate fi sub presiune și atunci se vorbește despre apă sub presiune, sau acvifere sub presiune. Dacă nu există presiune, atunci acviferele se numesc neconfinate. În acest caz, apa se poate mișca doar sub influența propriei gravitații. Apa sub presiune este capabilă să se ridice la o înălțime care echilibrează această presiune (efectul vaselor comunicante).

Înălțimea absolută a creșterii apei sub presiune se numește nivel piezometric. De regulă, presiunea în acvifer este determinată de poziția relativ ridicată a zonei de reîncărcare a orizontului. Dacă un astfel de orizont este deschis prin forare, apa din foraj se va ridica la nivelul la care se află zona de reîncărcare. Astfel de ape au fost numite arteziene (după numele provinciei Artois din nord-vestul Franței, unde a fost forat pentru prima dată un astfel de puț).

Un jgheab tectonic, în structura geologică a căruia există unul sau, de obicei, mai multe acvifere închise, se numește bazin artezian.

Un exemplu este bazinul artezian al Moscovei, în calcarele cavernoase de vârstă carboniferă se află trei acvifere închise de apă dulce de înaltă calitate, separate prin argile impermeabile.

Orizontul superior al apei subterane se numește orizontul apei subterane. Acest orizont are doar un strat de acviclu subiacent și se formează ca urmare a infiltrării precipitațiilor atmosferice, care se rețin pe aquitard. Prin urmare, suprafața (nivelul superior) al apelor subterane este situată la adâncimi diferite în funcție de teren și de cantitatea de precipitații.

Deasupra orizontului pânzei subterane în perioada ploilor sau topirii zăpezii, din cauza filtrării lente a apei de ploaie sau de topire de izvor, poate apărea un orizont subțire „atârnând” (fără aquitard) al așa-numitei ape cocoțate. Acest orizont există pentru o perioadă scurtă de timp în anumite anotimpuri ale anului.

Apele subterane limitate la un sistem de acvifere separate de straturi de roci impermeabile se numesc interstratale sau pur și simplu stratale. După cum sa menționat mai devreme, acestea pot fi sub presiune sau fără presiune.

În țările muntoase, există ape fisurate limitate la zonele fracturate ale masivelor cristaline, precum și ape juvenile asociate cu procese post-vulcanice. Sursele acestor ape, îmbogățite cu diverși compuși minerali și care posedă adesea o radioactivitate crescută, cum ar fi sursele din regiunea Mineralnye Vody din Caucazul de Nord, sunt folosite în scopuri medicinale și belneologice.

În acele locuri în care acviferele ies la suprafață, se formează izvoare. Printre acestea, se face o distincție între sursele de apă subterană și apele interstratale cu curgere liberă, care sunt numite în jos, și sursele de apă sub presiune, numite în sus.

Construcția și funcționarea majorității structurilor supraterane și a tuturor celor subterane sunt asociate cu necesitatea de a lua în considerare mișcarea apelor subterane, compoziția și starea acesteia. Proprietățile fizice și mecanice și starea multor roci depind de apele subterane. Acestea inundă adesea gropi de construcție, șanțuri, șanțuri și tuneluri, iar atunci când ies la suprafață, contribuie la mlaștinarea zonei. Apele subterane pot fi un mediu agresiv în raport cu rocile. Ele sunt cauza principală a multor procese fizice și geologice care au loc în condiții naturale, în timpul construcției și exploatării structurilor inginerești.

Sunt:

Bând apă- apă a cărei calitate în stare naturală sau după epurare îndeplinește cerințele de reglementare și este destinată băutării și nevoilor umane casnice, sau producerii de produse alimentare. Acest tip de apă include și apele minerale naturale de masă, care includ apele subterane cu o mineralizare totală de cel mult 1 g/dm3, care nu necesită tratarea apei sau nu își modifică compoziția naturală după tratarea apei.

Apele subterane tehnice - ape de diferite compoziții chimice (de la proaspăt la saramură), destinate utilizării în scopuri industriale, tehnice și tehnologice, ale căror cerințe de calitate sunt stabilite de standarde de stat sau industriale, specificații tehnice sau consumatori.

Apa subterană este, de asemenea, împărțită în:

Apele subterane se formează în principal ca urmare a infiltrațiilor (infiltrațiilor) precipitațiilor atmosferice și a apei de suprafață în scoarța terestră. Apa trece prin roci permeabile către stratul impermeabil și se acumulează acolo, formând un bazin subteran sau un pârâu. Această apă subterană se numește infiltrare. Cantitatea de apă de infiltrare depinde de condițiile climatice ale zonei, relief, vegetație, compoziția rocilor din straturile superioare, structura și textura acestora, precum și structura tectonică a zonei. Infiltrarea apelor subterane este cea mai frecventă.

Juvenile Apa subterană este de obicei foarte mineralizată. În timpul dezvoltării geologice, bazinele de apă îngropate pot rămâne adânc în scoarța terestră. Apa continuta in straturile sedimentare ale acestor bazine se numeste relictă.

Formarea apelor subterane este un proces complex care începe cu acumularea de sedimente și este strâns legat de istoria geologică a zonei. Foarte des, apele subterane de diferite origini se amestecă între ele, formându-se amestecat după originea apei.

În zona de aerare se formează apa din sol și apa cocoțată. Apa din sol se află direct la suprafața pământului. Aceasta este singura apă care nu are un aquitard sub ea și este reprezentată în principal de apă legată și capilară. Apa din sol este într-o relație complexă cu organismele animale și vegetale. Se caracterizează prin fluctuații bruște de temperatură, prezența microorganismelor și a humusului. Constructorii întâlnesc apă din sol doar în zonele umede.

Trăsăturile caracteristice ale apei cocoțate sunt existența sa inconsecventă, distribuția limitată și puterea scăzută. Apele mari creează adesea dificultăți pentru constructori, deoarece prezența sau posibilitatea formării acesteia nu este întotdeauna stabilită în timpul studiilor geotehnice. Apa cocoțată rezultată poate provoca inundarea structurilor de inginerie și mlaștinarea zonelor.

Nivelul apei subterane și, în consecință, grosimea acviferului, sunt valori variabile și se pot modifica pe parcursul anului în funcție de condițiile climatice. Apele subterane sunt reîncărcate în principal din apele atmosferice și de suprafață, dar pot fi și mixte, prin infiltrare-condens. Se numește aria suprafeței pământului de la care apa de suprafață și cea atmosferică intră într-un acvifer zona de nutritie panza freatica. Zona de reîncărcare a apelor subterane coincide întotdeauna cu zona de distribuție a acesteia. Apele subterane, datorită prezenței unei suprafețe libere de apă, curg liber, adică nivelul apei din fântână este setat la același nivel la care este întâlnită apa.

Apele subterane, fiind în continuă mișcare, au o legătură strânsă cu cursurile de apă de suprafață și cu lacurile de acumulare. În zonele în care precipitațiile domină evaporarea, apele subterane hrănesc de obicei râurile. acvifer de băut subteran artezian

În zonele aride, apa din râuri se varsă adesea în apele subterane, completând pâraiele subterane. Poate exista și un tip mixt de conexiune, când pe un mal apa subterană alimentează râul, iar pe celălalt, apa din râu intră în curgerea apei subterane. Natura conexiunii poate varia în funcție de condiții climatice și de alte condiții.

Poziția pânzei freatice pe hărți este reprezentată folosind hidroizohipse și hidroizobați. Hidroizohipsele-- linii care leagă puncte cu aceleași cote absolute ale nivelului apei subterane. Aceste linii sunt similare cu contururile reliefului și, ca și ele, reflectă relieful pânzei freatice. Harta hidroizohipsului este utilizată pentru a determina direcția de mișcare a apei subterane și pentru a determina valoarea gradientului hidraulic.

Direcția de mișcare a apelor subterane este întotdeauna perpendiculară pe hidroizohipsele de la altitudini mai mari spre cele mai joase. Se numesc direcțiile de-a lungul cărora apele subterane se deplasează în timpul unei mișcări constante, invariante în timp linii curente. Dacă liniile de curgere sunt paralele între ele, atunci un astfel de flux se numește plat. Fluxul poate fi, de asemenea, convergent sau divergent. Cu cât distanța dintre izohipsele hidraulice este mai mică, cu atât gradientul hidraulic al curgerii solului este mai mare. Hidroizobați-- linii care leagă puncte cu aceeași adâncime a apei subterane.

Stratul intermediar Apa subterană se referă la acvifere situate între două acvitarde. Ele pot fi fără presiune sau presiune.

Apele interstratale fără presiune sunt rare. Natura mișcării lor este similară cu cea a apelor subterane. Se numesc ape sub presiune interstrat arteziană. Apariția apelor arteziene este foarte diversă, dar cea mai frecventă apariție este sinclinală.

Apa arteziană umple întotdeauna întregul acvifer de la bază până la acoperiș și nu are suprafață liberă de apă. Se numește zona de distribuție a unuia sau mai multor niveluri de acvifere arteziene bazin artezian. Suprafețele bazinelor arteziene sunt uriașe și măsoară în zeci, sute și uneori mii de kilometri pătrați.

În fiecare bazin artezian se disting zone de hrănire, distribuție și descărcare. Zona de hrănire a bazinelor arteziene este de obicei situată la distanțe mai mari de centrul bazinului și la altitudini mai mari.

Nu coincide niciodată cu zona de distribuție a acestora, care este uneori numită zona de presiune. Apele arteziene suferă presiune hidrostatică din cauza diferenței de cotă dintre zona de alimentare și zona de evacuare, conform legii vaselor comunicante. Nivelul la care se instalează apa arteziană într-o fântână se numește piezometric.

Poziția sa este determinată linie piezometrică, sau o linie de presiune, o linie dreaptă condiționată care leagă zona de alimentare cu zona de refulare. Dacă linia piezometrică trece deasupra suprafeței pământului, atunci când acviferul este deschis de puțuri, va avea loc curgere, iar presiunea se numește pozitivă.

Când nivelul piezometric este situat sub suprafața pământului, presiunea se numește negativă, iar apa nu curge din fântână. Apele arteziene sunt în general mai mineralizate și mai puțin conectate la cursurile de apă de suprafață și corpurile de apă decât apele subterane.

Prin ape fisurate numită apă subterană limitată la roci magmatice, metamorfice și sedimentare fracturate. Natura mișcării lor este determinată de dimensiunea și forma fisurilor. Apele de fractură pot fi fără presiune sau sub presiune. Sunt instabile și pot schimba natura mișcării. Eroziunea și dizolvarea rocilor duc la extinderea fisurilor, iar cristalizarea sărurilor și acumularea de sedimente duc la îngustarea acestora. Debitul apei fisurate poate ajunge la 500 m3/h. Apele fisurate creează dificultăți semnificative în construcția structurilor subterane.