Care este numele apei subterane care o conține. Apele subterane: rezerve, producție, semnificație și probleme. Tipuri de apă din hidrosfera subterană

Subiect: Principalele soiuri de apă subterană. Condiții de formare. Activitatea geologică a apelor subterane

2. Principalele tipuri de ape subterane.

1. Clasificarea apelor subterane.

Apele subterane sunt foarte diverse ca compoziție chimică, temperatură, origine, scop etc. În funcție de conținutul total de săruri dizolvate, acestea sunt împărțite în patru grupe: proaspete, salmastre, sărate și saramură. Apa proaspătă conține mai puțin de 1 g/l de săruri dizolvate; ape salmastre - de la 1 la 10 g / l; sărat - de la 10 la 50 g / l; saramură - mai mult de 50 g / l.

În funcție de compoziția chimică a sărurilor dizolvate, apele subterane sunt împărțite în hidrocarbonat, sulfat, clorură și compoziție complexă. (hidrocarbonat de sulfat, hidrocarbonat de clor etc.).

Apele cu valoare medicinală se numesc ape minerale. Apele minerale ies la suprafață sub formă de surse sau sunt aduse artificial la suprafață cu ajutorul forajelor. În funcție de compoziția chimică, conținutul de gaz și temperatură, apele minerale sunt împărțite în dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, radioactive și termice.

Apele carbonice sunt răspândite în Caucaz, Pamir, Transbaikalia, Kamchatka. Conținutul de dioxid de carbon din apele cu dioxid de carbon variază de la 500 la 3500 mg / l și mai mult. Gazul este prezent în apă sub formă dizolvată.

Apele cu hidrogen sulfurat sunt, de asemenea, răspândite și asociate în principal cu roci sedimentare. Conținutul total de hidrogen sulfurat în apă este de obicei mic, dar efectul terapeutic al apelor cu hidrogen sulfurat este atât de semnificativ încât un conținut de H2 mai mare de 10 mg/l le conferă deja proprietăți medicinale. În unele cazuri, conținutul de hidrogen sulfurat ajunge la 140-150 mg / l (de exemplu, sursele binecunoscute de Matsesta din Caucaz).

Apele radioactive sunt împărțite în radon, care conține radon, și radiu, care conține săruri de radiu. Efectul curativ al apelor radioactive este foarte mare.

După temperatură, apele termale se împart în reci (sub 20°C), calde (20-30°C), calde (37-42°C) și foarte calde (peste 42°C). Sunt frecvente în zonele vulcanismului tânăr (în Caucaz, Kamchatka, Asia Centrală).

2. Principalele tipuri de ape subterane

În funcție de condițiile de apariție, se disting următoarele tipuri de apă subterană:

· Solul;

· Apă de vârf;

· Sol;

· Interstratal;

· Carstic;

· Crapat.

Apa din sol sunt situate în apropierea suprafeței și umple golurile din sol. Umiditatea din stratul de sol se numește apă din sol. Se mișcă sub influența forțelor moleculare, capilare și gravitaționale.

În centura de aerare, există 3 straturi de apă din sol:

1.orizontul solului cu umiditate variabilă – strat rădăcină. Face schimb de umiditate între atmosferă, sol și plante.

2. orizont de subsol, adesea „umed” nu ajunge aici și rămâne „uscat”.

orizont de umiditate capilară - margine capilară.

Verhovodka - acumularea temporară de ape subterane în stratul apropiat de suprafață al acviferelor din zona de aerare, întinsă pe un acviclu lenticular, înclinat.

Verhovodka - ape subterane cu curgere liberă, care apar cel mai aproape de suprafața pământului și nu au distribuție continuă. Ele se formează ca urmare a infiltrării apelor atmosferice și de suprafață prinse de straturi și lentile impermeabile sau slab permeabile, precum și ca urmare a condensării vaporilor de apă în roci. Se caracterizează printr-o sezonalitate a existenței: în anotimpurile secetoase dispar adesea, iar în perioadele de ploi și de topire intensă a zăpezii reapar. Sunt supuse unor fluctuații puternice în funcție de condițiile hidrometeorologice (cantitatea de precipitații, umiditatea aerului, temperatură etc.). Apele care apar temporar în formațiunile de mlaștină din cauza supraalimentării mlaștinilor aparțin și ele apei superioare. Destul de des, îmbinarea cu apă are loc ca urmare a scurgerilor de apă din sistemul de alimentare cu apă, canalizare, piscine și alte dispozitive de transport a apei, ceea ce poate duce la îmbinarea cu apă a zonei, inundarea fundațiilor și subsolurilor. În zona de distribuție a rocilor de permafrost, permafrostul este clasificat drept ape suprapermafrost. Apele Verkhovka sunt de obicei proaspete, ușor mineralizate, dar adesea contaminate cu materie organică și conțin cantități crescute de fier și acid silicic. De regulă, Verhovodka nu poate servi ca o sursă bună de alimentare cu apă. Cu toate acestea, dacă este necesar, se iau măsuri pentru conservarea artificială: amenajarea iazurilor; ramuri din râuri, asigurând alimentarea constantă cu energie a puțurilor exploatate; plantarea vegetației care întârzie topirea zăpezii; realizarea buiandrugurilor impermeabile etc. În zonele deșertice, prin intermediul șanțurilor din zonele argiloase - takyrs, apa atmosferică este deviată către zona de nisip adiacentă, unde este creată o lentilă pentru verhovodka, care este o anumită aprovizionare cu apă dulce.

Panza freatica se află sub forma unui acvifer permanent pe primul strat impermeabil, mai mult sau mai puțin susținut, de la suprafață. Apele subterane au o suprafață liberă numită oglindă sau nivel al apelor subterane.

Apele interstratale închis între straturi (straturi) rezistente la apă. Apele interstratale sub presiune se numesc închise sau arteziene. Când fântânile sunt deschise, apele arteziene se ridică deasupra vârfului acviferului și, dacă marcajul nivelului de presiune (suprafața piezometrică) depășește marcajul suprafeței Pământului în acest punct, atunci apa se va revărsa (țâșnește). Planul convențional care determină poziția capului de presiune în acvifer (vezi Fig. 2) se numește nivel piezometric. Înălțimea creșterii apei deasupra acoperișului impermeabil se numește cap.

ape arteziene se află în sedimente permeabile închise între cele etanșe, umple complet golurile din formațiune și sunt sub presiune. Hidrocarbura stabilită în puț se numește piezometric, care se exprimă în mărci absolute. Apa sub presiune cu curgere autonomă are o distribuție locală și este mai cunoscută printre grădinari ca „chei”. Structurile geologice în care sunt limitate acviferele arteziene se numesc bazine arteziene.

Orez. 1. Tipuri de apă subterană: 1 - sol; 2 - apa de deasupra; 3 - pământ; 4 ~ interstratal; 5 - orizont impermeabil; 6 - orizont permeabil

Orez. 2. Schema structurii bazinului artezian:

1 - roci impermeabile; 2 - roci permeabile cu apă sub presiune; 4 - direcția curgerii apelor subterane; 5 - bine.

Apele carstice apar în cavitățile carstice formate prin dizolvarea și leșierea rocilor.

Apa fisurata umple fisurile din roci și poate fi sub presiune sau fără presiune.

3. Condiții de formare a apelor subterane

Apa subterană este primul acvifer permanent de pe suprafața pământului... Aproximativ 80% din așezările rurale folosesc apele subterane pentru alimentarea cu apă. Apa caldă a fost folosită de multă vreme pentru irigare.

Dacă apele sunt proaspete, atunci la o adâncime de 1-3 m servesc ca sursă de umiditate a solului. La o înălțime de 1-1,2 m, pot provoca aglomerarea cu apă. Dacă apele subterane sunt foarte mineralizate, atunci la o înălțime de 2,5 - 3,0 m pot provoca salinizarea secundară a solului. În cele din urmă, apele subterane pot îngreuna săparea gropilor de construcții, pot pârjoli zonele construite, pot afecta în mod agresiv părțile subterane ale structurilor etc.

Apele subterane se formează căi diferite. Unele dintre ele sunt formate ca urmare a infiltrației precipitațiilor atmosferice și a apei de suprafață prin porii și crăpăturile rocilor... Asemenea ape se numesc infiltrativ(cuvântul „infiltrare” înseamnă infiltrare).

Cu toate acestea, existența apelor subterane nu poate fi explicată întotdeauna prin infiltrarea precipitațiilor atmosferice. De exemplu, în zonele cu deșerturi și semi-deșerturi, precipitații cad foarte puține și se evaporă rapid. În același timp, chiar și în zonele deșertice, apele subterane sunt prezente la o anumită adâncime. Formarea unor astfel de ape poate fi doar explicată condensarea vaporilor de apă în sol... Elasticitatea vaporilor de apă în sezonul cald în atmosferă este mai mare decât în ​​sol și roci; prin urmare, vaporii de apă curg continuu din atmosferă în sol și formează acolo apa subterană. În deșerturi, semi-deserturi și stepe uscate, apa de origine condensată în perioadele calde este singura sursă de umiditate pentru vegetație.

Se pot forma ape subterane datorită eliminării apelor din vechile bazine marine împreună cu sedimentele acumulate... Apele acestor mări și lacuri antice ar fi putut supraviețui în sedimente îngropate și apoi să se infiltreze în rocile din jur sau să iasă la suprafața Pământului. Astfel de ape subterane se numesc ape de sedimentare .

O parte din originea apei subterane poate fi asociată cu răcirea magmei topite... Eliberarea vaporilor de apă din magmă este confirmată de formarea de nori și averse în timpul erupțiilor vulcanice. Apele subterane de origine magmatică se numesc juvenile (din latină „juvenalis” – fecioară). Potrivit oceanologului H. Wright, vastele întinderi de apă care există în prezent, „au crescut picătură cu picătură de-a lungul vieții planetei noastre din cauza infiltrațiilor de apă din intestinele Pământului”.

Condițiile de apariție, distribuție și formare a HS depind de climă, relief, structura geologică, influența râurilor, stratul de sol și vegetație, precum și de factori economici.

A) Relația dintre apa caldă și climă.

Precipitațiile și evaporarea joacă un rol important în formarea apelor montane.

Pentru a analiza modificarea acestui raport, este recomandabil să folosiți harta alimentării cu umiditate a plantelor. În raport de precipitații până la evaporare, sunt identificate 3 zone (zone):

1.umiditate suficientă

2.insuficient

3.ușoară hidratare

În prima zonă sunt concentrate principalele zone de terenuri îmbibate, necesitând drenaj (în unele perioade, aici este necesară umiditatea). Zonele cu umiditate insuficientă și nesemnificativă au nevoie de umiditate artificială.

În cele trei regiuni, alimentarea cu apă caldă prin precipitații și căldura acestora către zona de aerare sunt diferite.

În zona de umidificare suficientă, alimentarea cu infiltrare a apelor subterane la o adâncime mai mare de 0,5 - 0,7 m prevalează asupra alimentării lor termice în zona de aerare. Acest model se observă în sezoanele de necreștere și de creștere, cu excepția anilor foarte secetoși.

În zona de umiditate insuficientă, raportul dintre infiltrarea precipitațiilor și evaporarea HS la apariția lor superficială este diferit în zonele de silvostepă și stepă.

În silvostepă, în rocile lutoase în anii umezi, infiltrarea predomină asupra HS termică în zona de aerare; în anii secetoși, raportul este inversat. În zona de stepă, în rocile lutoase, în timpul sezonului de necreștere, predomină nutriția prin infiltrație asupra căldurii GW, iar în perioada de vegetație, consumul mai mic. În general, pe parcursul unui an, reîncărcarea prin infiltrare începe să prevaleze asupra reîncărcării termice a apelor subterane.

În zona de umiditate nesemnificativă - în semi-deșerturi și deșerturi - infiltrarea în roci lutoase la o așternure mică de GWL este incomensurabil de mică în comparație cu debitul în zona de aerare. În rocile nisipoase, infiltrația începe să crească.

Astfel, aportul de HS din cauza precipitațiilor scade, iar debitul către zona de aerare crește odată cu trecerea din regiunea de suficientă în regiunea de umiditate nesemnificativă.

b) Legătura apelor subterane cu râurile.

Formele de legătură dintre apele subterane și râuri sunt determinate de relief și condițiile geomorfologice.

Văile râurilor adânc incizate servesc drept chiuvetă pentru apele subterane, drenând terenurile adiacente. Dimpotrivă, cu o mică incizie, tipică cursurilor inferioare ale râurilor, râurile alimentează apele subterane.

În diagramă sunt prezentate diferite cazuri ale raportului dintre apa de suprafață și apele subterane.

Schema principală de proiectare pentru interacțiunea apelor subterane și a apelor de suprafață în condiții de variabilitate a scurgerii de suprafață.

a - apă scăzută; b - faza ascendentă a viiturii; c - faza descendentă a viiturii.

v) Relația dintre apa subterană și apa sub presiune.

Dacă nu există un strat absolut etanș la apă între apele subterane și orizontul limitat subiacent, atunci sunt posibile următoarele forme de conexiune hidraulică între ele:

1) GWL este mai mare decât nivelul apei sub presiune, drept urmare este posibilă revărsarea apei calde în apa sub presiune.

2) Nivelurile sunt aproape aceleași. Odată cu o scădere a GWL, de exemplu, prin drenuri, GW va fi completat cu cele sub presiune.

3) GWL depășește periodic nivelul apelor închise (în timpul irigațiilor, precipitațiilor), în restul timpului GW este alimentat de precipitații.

4) Nivelul apei subterane este constant mai scăzut decât UNV, astfel încât acestea din urmă alimentează apele subterane.

Apele subterane pot fi alimentate din apele arteziene și prin așa-numitele ferestre hidrogeologice – zone în care este perturbată continuitatea stratului rezistent la apă.

Este posibilă alimentarea cu hidrocarburi prin cap de presiune prin falii tectonice.

Zonele hidrodinamice ale GW, determinate de relief și structura geologică, sunt strâns legate de condițiile geostructurale ale teritoriului. Zonele cu drenaj înalt sunt caracteristice zonelor muntoase și de la poalele dealurilor. Zonele cu drenaj scăzut sunt caracteristice jgheaburilor și depresiunilor câmpiilor de platformă.

Zonarea hrănirii cu HS se manifestă cel mai clar în zona de drenaj scăzut a regiunilor aride. Constă într-o creștere secvențială a mineralizării HS cu distanța de la izvorul râului, canal etc. Prin urmare, în regiunile aride, puțurile de alimentare cu apă sunt de obicei amplasate de-a lungul canalelor și râurilor.

4. Condiţiile de formare şi apariţie a apelor arteziene.

Apele arteziene se formează la o anumită structură geologică - alternarea rezervoarelor permeabile cu cele rezistente la apă. Ele se limitează în principal la formațiunile de pat sinclinal sau monoclinal.

Zona de dezvoltare a unuia sau mai multor straturi arteziene se numește bazin artezian. AB poate ocupa de la câteva zeci până la sute de mii de km2.

Sursele de alimentare cu apă sub presiune sunt sedimentele, apele de infiltrație ale râurilor, rezervoarele, canalele de irigare etc. Apele sub presiune, în anumite condiții, sunt completate cu apă subterană.

Consumul lor este posibil prin descărcarea lor în văile râurilor, ieșind la suprafață sub formă de izvoare, strecurându-se încet prin straturile care înconjoară stratul de presiune, cu revărsare în apele subterane. Alegerea surselor de apă pentru alimentarea cu apă și irigații constituie, de asemenea, elementele de cheltuieli ale acestora.

În bazinele arteziene se disting zone de nutriție, presiune și scurgere.

Zona de reincarcare - zona in care stratul artezian iese la suprafata pamantului, unde este alimentat. Este situat la cele mai înalte cote ale reliefului bazinului artezian în zonele muntoase și bazine de apă etc.

Zona de presiune este principala zonă de distribuție a bazinului artezian. În limitele sale, apele subterane au o presiune.

Zona de evacuare - zona de evacuare a apei sub presiune la suprafață - descărcare deschisă (sub formă de izvoare ascendente sau zonă de descărcare ascunsă, de exemplu, în albiile râurilor etc.)

Puțurile care penetrează AB țâșnesc, acesta este un exemplu de descărcare artificială a apei sub presiune.

În formațiunile care conțin gips, anhidride, săruri, apele arteziene au mineralizare sporită.

Tipuri și zonare a apelor arteziene

Bazinele arteziene sunt de obicei caracterizate de geostructura rocilor purtătoare de apă și rezistente la apă.

Pe această bază, se disting două tipuri de bazine arteziene (conform lui N.I. Tolstikhin):

1.bazinele platformei arteziene, care sunt de obicei caracterizate printr-o zonă foarte mare de dezvoltare și prezența mai multor acvifere limitate (acestea sunt Moscova, Baltica, Nipru-Donețk etc.)

2. bazine arteziene ale zonelor pliate limitate la roci sedimentare, magmatice și metamorfice intens dislocate. Ele diferă într-o zonă de dezvoltare mai mică. Exemple sunt bazinele Fergana, Chui și alte bazine.

5. Activitatea geologică a apelor subterane.

Apele subterane efectuează lucrări distructive și constructive. Activitatea distructivă a apelor subterane se manifestă în principal prin dizolvarea rocilor solubile în apă, care este facilitată de conținutul de săruri și gaze dizolvate în apă. Dintre procesele geologice provocate de activitatea WR, în primul rând, trebuie numite fenomenele carstice.

carstică.

Carstul este procesul de dizolvare a rocilor de către apele de suprafață subterane și infiltrate care se mișcă în ele. Ca urmare a carstului, în stânci se formează peșteri și goluri de diferite forme și dimensiuni. Lungimea lor poate ajunge la mulți kilometri.

Dintre sistemele carstice, Peștera Mamut (SUA) are cea mai mare lungime, a cărei lungime totală a pasajelor este de aproximativ 200 km.

Rocile saline, gipsul, anhidridele și rocile carbonatice sunt supuse carstului. În consecință, se distinge carstul: sare, gips, carbonat. Dezvoltarea carstică începe cu expansiunea (sub influența leșierii) crăpăturilor. Carstul determină forme de relief specifice. Caracteristica sa principală este prezența pâlniilor carstice cu un diametru de la câteva până la sute de metri și o adâncime de până la 20-30 m. Carstul se dezvoltă cu atât mai intens, cu cât precipitațiile cad mai multe și cu atât viteza de mișcare a pâraielor subterane este mai mare.

Zonele predispuse la carstice se caracterizează prin absorbția rapidă a precipitațiilor.

În cadrul masivelor de roci carstice se disting zone de mișcare în jos a apei și de mișcare orizontală în direcția văilor râurilor, a mării etc.

În peșterile carstice se observă formațiuni de picurare cu o compoziție predominantă de carbonat - stalactite (crescând în jos) și stalagmite (crescând de jos). Carstul slăbește rocile, le reduce cantitatea ca bază pentru GTS. Prin golurile carstice, sunt posibile scurgeri semnificative de apă din rezervoare și canale. Și, în același timp, apele subterane prinse în rocile carstice pot fi o sursă valoroasă de alimentare cu apă și irigare.

Activitatea distructivă a apelor subterane include sufuziunea (subminarea) - aceasta este îndepărtarea mecanică a particulelor mici din rocile libere, ceea ce duce la formarea de goluri. Astfel de procese pot fi observate în loess și roci asemănătoare loessului. Pe lângă sufuzia mecanică, se distinge chimică, un exemplu din care este carstul.

Munca de creație a apelor subterane se manifestă prin depunerea diverșilor compuși, cimentând fisurile din roci.

Întrebări de control:

1 Dați clasificarea apelor subterane.

2. În ce condiții se generează apele subterane?

3. În ce condiții se formează apele subterane arteziene?

4. Care este manifestarea activității geologice a apelor subterane?

5. Numiți principalele tipuri de apă subterană.

6. Cum influențează vermicompostul construcția?

La evaluare proprietățile apei subterane investigați gustul, mirosul, culoarea, transparența, temperatura și alte proprietăți fizice ale apelor subterane, care caracterizează așa-numitele proprietăți organoleptice apă (determinată cu ajutorul simțurilor). Proprietățile organoleptice se pot deteriora brusc atunci când diverse impurități (particule minerale în suspensie, substanțe organice, unele elemente chimice) pătrund în apă în mod natural sau artificial.

Temperatura apele subterane variază foarte mult în funcție de adâncimea acviferelor, caracteristicile geologice, condițiile climatice etc. Se face distincția între ape reci (temperaturi de la 0 la 20 ° C), apele calde sau subtermale (20-37 ° C), termice (37-10 ° C). °C), supraîncălzit (peste 100 °C). Apele subterane foarte reci circulă în zona de permafrost, în zonele montane înalte; apele supraîncălzite sunt tipice pentru zonele cu activitate vulcanică tânără. În zonele de captare a apei, temperatura apei este de obicei de 7-11 ° C.

Apă pură din punct de vedere chimic incolor. Impuritățile mecanice (gălbui, smarald etc.) dau culoarea apei. Limpezimea apei depinde de culoare și de prezența turbidității. Gustul este asociat cu compoziția substanțelor dizolvate: sărat - din clorură de sodiu, amar - din sulfat de magneziu etc. Mirosul depinde de prezența gazelor de origine biochimică (hidrogen sulfurat etc.) sau a materiei organice în descompunere.

Densitatea apei- masa apei într-o unitate a volumului acesteia. Este maxim la o temperatură de 4 ° C. Odată cu creșterea temperaturii la 250 ° C, densitatea apei scade la 0,799 g / cm 3, iar odată cu creșterea cantității de săruri dizolvate în ea, crește la 1,4 g / cm 3. Compresibilitatea apelor subterane se caracterizează prin factor de compresibilitate, arătând cât de mult din volumul inițial de lichid scade volumul cu o creștere a presiunii de 10 5 Pa. Coeficientul de compresibilitate al apei subterane este de 2,5 10 -5 ... 5 10 ~ 5 Pa, adică apa are într-o oarecare măsură proprietăți elastice, ceea ce este important în studiul apelor subterane sub presiune.

Viscozitate apa caracterizează rezistența internă a particulelor la mișcarea sa. Odată cu creșterea temperaturii, vâscozitatea apei subterane scade.

Conductivitate electrică apele subterane depind de cantitatea de săruri dizolvate în ele și se exprimă în valori de rezistivitate de la 0,02 la 1,00 Ohm.

Radioactivitate apele subterane sunt cauzate de prezența elementelor radioactive în ea (uraniu, stronțiu, cesiu, radiu, emanație gazoasă de radiu-radon etc.). Chiar și concentrațiile neglijabile - sutimi și miimi (mg/l) ale unor elemente radioactive - pot fi dăunătoare sănătății umane.

Compoziția chimică a apelor subterane. Toate apele subterane conțin întotdeauna în stare dizolvată mai mult sau mai puține săruri, gaze și compuși organici.

Gazele dizolvate în apă (0 2, C0 2, CH 4, H 2 S etc.) îi conferă un anumit gust și proprietăți. Cantitatea și tipul de gaze determină gradul de adecvare a apei pentru băutură și scopuri tehnice. Apele subterane de lângă suprafața pământului sunt adesea contaminate cu impurități organice (diverse bacterii patogene, compuși organici proveniți din sistemele de canalizare etc.). O astfel de apă are un gust neplăcut și este periculoasă pentru sănătatea umană.

Sare. Clorurile, sulfații și carbonații sunt cei mai răspândiți în apele subterane. În funcție de conținutul total de săruri dizolvate, apele subterane se împart în proaspete (până la 1 g / l de săruri dizolvate), salmastre (de la 1 la 10 g / l), sărate.

(10-50 g/l) și saramură (mai mult de 50 g/l). Cantitatea și compoziția sărurilor se stabilesc prin analiză chimică. Rezultatele obținute sunt exprimate ca compoziție de cationi și anioni (în mg/l sau meq/l).

În condiții naturale, mineralizarea generală a apelor subterane este extrem de diversă. Există ape subterane cu salinitate de la 0,1 g/l (izvoare de munte înalt) la 500-600 g/l (ape adânci ale bazinului artezian Angara-Lena). Mineralizarea generală este unul dintre principalii indicatori ai calității apelor subterane.

Câteva zeci de elemente chimice din tabelul periodic al lui Mendeleev sunt prezente în apele subterane. Până la 90% din toate sărurile dizolvate în apă, ionii C1 ~, 80 ^, HCO3, Ia +,

Mg2+, Ca2+, K+. Fier, nitriți, nitrați, hidrogen, brom, iod, fluor, bor, elemente radioactive și alte elemente sunt conținute în apă în cantități mai mici. Cu toate acestea, chiar și în cantități mici, acestea pot avea un impact semnificativ asupra evaluării adecvării apelor subterane pentru diverse scopuri. Cele mai bune calități de băut le posedă apele la pH = 6,5 ... 8,5.

Cantitatea de săruri dizolvate nu trebuie să depășească 1,0 g/l. Nu este permis conținutul de elemente chimice dăunătoare sănătății umane (uraniu, arsen etc.) și bacterii patogene. Acestea din urmă, într-o anumită măsură, pot fi neutralizate prin tratarea cu ultrasunete a apei, clorinare, ozonare și fierbere. Impuritățile organice se determină prin analiză bacteriologică. Apa pentru băut trebuie să fie incoloră, transparentă, inodoră și plăcută la gust.

Rigiditateși agresivitatea apelor subterane asociată cu prezența sărurilor. Duritatea apei- Aceasta este o proprietate datorată conținutului de ioni de calciu și magneziu, adică asociată cu carbonați, și se calculează prin calcul pe baza conținutului total de ioni de hidrocarbonat și carbonat din apă. Apa dură dă mult calcar în cazanele cu abur, nu se spală bine etc. În prezent, duritatea este de obicei exprimată prin numărul de miligrame echivalente de calciu și magneziu, 1 meq de duritate corespunde conținutului de 20,04 mg de ioni de calciu în 1 litru de apă sau 12, 6 mg ion de magneziu. În alte țări, duritatea se măsoară în grade (1 meq = 28 °). În funcție de duritate, apa se împarte în moale(mai puțin de 3 mEq sau 8,4 °),

duritate medie(3-6 mEq sau 8,4 °), greu(6-9 mEq sau 16,8-25,2 °) și foarte dur(mai mult de 9 mEq sau 25,2 °). Cea mai bună calitate o deține apa cu o duritate care nu depășește 7 meq. Rigiditatea este permanentă și temporară. Rigiditate temporară asociată cu prezența bicarbonaților și poate fi îndepărtată prin fierbere. Rigiditate constantă, datorită acidului sulfuric și a sărurilor clorurate, nu se elimină prin fierbere. Se numește suma rigidității temporare și permanente rigiditate generală.

Agresivitate apele subterane se exprimă prin efectul distructiv al sărurilor dizolvate în apă asupra materialelor de construcție, în special asupra cimentului Portland. Prin urmare, atunci când se construiesc fundații și diferite structuri subterane, este necesar să se poată evalua gradul de agresivitate al apelor subterane și să se determine măsuri pentru combaterea acestuia. În standardele existente de evaluare a gradului de agresivitate al apelor în raport cu betonul, pe lângă compoziția chimică a apei, se ține cont și de coeficientul de filtrare al rocilor. Aceeași apă poate fi agresivă și neagresivă. Acest lucru se datorează diferenței de viteză de mișcare a apei - cu cât aceasta este mai mare, cu atât mai multe volume de apă vor intra în contact cu suprafața betonului și, prin urmare, vor fi mai agresive.

În ceea ce privește betonul, se disting următoarele tipuri de agresivitate a apei subterane:

• acid general - estimat prin valoarea pH-ului, în nisipuri apa este considerată agresivă dacă pH-ul
• sulfat - determinat de conținutul de ioni; când conținutul de BO 2- într-o cantitate mai mare de 200 mg / l, apa devine agresivă;
• magneziu - stabilit prin continutul ionului IV ^ 2+;
• carbonat - asociat cu efectul agresiv al dioxidului de carbon asupra betonului, acest tip de agresivitate este posibil doar în rocile nisipoase.

Agresivitatea apei subterane se stabilește prin compararea datelor analizelor chimice ale apei cu cerințele standardelor. După aceea, se stabilesc măsurile de combatere a acesteia. Pentru aceasta se folosesc cimenturi speciale, impermeabilizează părțile subterane ale clădirilor și structurilor, coboară nivelul apei subterane cu un dispozitiv de drenaj etc.

Efectul agresiv al apelor subterane asupra metalelor(coroziunea metalelor). Apele subterane cu săruri și gaze dizolvate în ea pot fi intens corozive față de fier și alte metale. Un exemplu este oxidarea (eroziunea) suprafețelor metalice cu formarea ruginii sub acțiunea oxigenului dizolvat în apă:

2? E+ 0 2 = 2GeO 4GeO + 0 2 = 2Pe 2 0 3 Fe 2 0 3 + 3H 2 0 = 2Pe (OH) 3

Apa subterană are proprietăți corozive atunci când conține, de asemenea, dioxid de carbon agresiv, acizi minerali și organici, săruri de metale grele, hidrogen sulfurat, clorură și unele alte săruri. Apa moale (cu o duritate totală mai mică de 3,0 meq) este mult mai agresivă decât apa dură. Structurile metalice pot suferi cea mai mare coroziune sub influența celor puternic acide (pH 9,0). Coroziunea este promovată de creșterea temperaturii apei subterane, de creșterea vitezei acesteia prin mișcările sale și de câmpurile electrice din straturile de sol.

Evaluarea corozivității apelor în raport cu unele metale se realizează în conformitate cu actualul GOST. După aceea, conform SNiP, se aleg măsuri pentru prevenirea posibilei coroziuni.

Clasificarea apelor subterane. Există o serie de clasificări, dar există două principale. Apele subterane sunt împărțite după natura utilizării lor și după condițiile de apariție în scoarța terestră (Fig. 63). Primele includ apa potabilă, tehnică, industrială, minerală, termică. Acestea din urmă includ: apele din amonte, apele subterane și interstratale, precum și apele de fisuri, carstice și permafrost. În scopuri inginerești și geologice, se recomandă clasificarea apelor subterane în funcție de caracteristicile hidraulice - gravitație și presiune.

Apa potabilă menajeră. Apa subterană este utilizată pe scară largă pentru uz casnic și pentru băut. Apa subterană proaspătă este cea mai bună sursă de aprovizionare cu apă potabilă, astfel încât utilizarea acesteia în alte scopuri nu este în general permisă.

Sursa de alimentare cu apă potabilă este apele subterane din zona de schimb intensiv de apă. Adâncimea de apariție a apei subterane proaspete de la suprafața pământului nu depășește, de obicei, câteva zeci de metri. Cu toate acestea, există zone în care apar la adâncimi mari (300-500 m și mai mult).

În ultimii ani, apele subterane salmastre și sărate după desalinizare artificială au început să fie folosite și pentru alimentarea cu apă potabilă menajeră.

Apele tehnice- acestea sunt ape care sunt folosite în diverse industrii și agricultură. Trebova-

Atmosferic

la apele industriale subterane reflectă specificul unui anumit tip de producție.

Apa industriala conțin în soluție elemente utile (brom, iod etc.) într-o cantitate de valoare materie primă industrială. Ele apar de obicei într-o zonă de schimb foarte lent de apă, salinitatea lor este ridicată (de la 20 la 600 g / l), compoziția lor este clorură de sodiu, iar temperatura ajunge adesea la 60-80 ° C.

Exploatarea apelor industriale pentru extracția iodului și bromului este rentabilă numai atunci când adâncimea apei nu este mai mare de 3 km, nivelul apei în fântână este de cel puțin 200 m, iar cantitatea de apă extrasă pe zi este de cel puțin 200 m. m 3.

Mineral se numesc apele subterane, care au un continut ridicat de microcomponente biologic active, gaze, elemente radioactive etc. Vin la suprafata pamantului prin surse sau sunt expuse prin foraje.

Ape subterane termale au o temperatură mai mare de 37 ° C. Ele apar peste tot la adâncimi de la câteva zeci și sute de metri (în regiunile muntoase pliate) până la câțiva kilometri (pe platforme).

Prin fisuri, apele termale ajung adesea la suprafața pământului, formând izvoare termale cu temperaturi de până la 100 ° C (Kamchatka, Caucaz). Rezervele acestor ape din scoarța terestră sunt foarte mari și sunt utilizate în mod activ pentru încălzirea orașelor și în scopuri energetice, de exemplu, în Kamchatka (stația geotermală Pauzhetka). Există mai multe regiuni de activitate activă a gheizerelor pe Pământ: Kamchatka, Islanda, nord-estul SUA, Noua Zeelandă.

Apă subterană - apă situată în masa de rocă a părții superioare a scoarței terestre în stare lichidă, solidă și gazoasă.

Clasificare

În funcție de condițiile de apariție, apele subterane sunt împărțite în mai multe tipuri: sol, ape subterane, interstratale, arteziene și minerale.

Apa din sol umpleți o parte din golurile dintre particulele de sol; ele pot fi libere (gravitaționale), mișcându-se sub influența gravitației sau legate, deținute de forțe moleculare.

Panza freatica formează un acvifer pe primul strat rezistent la apă de la suprafață. Datorită așternutului de mică adâncime de la suprafață, nivelul apei subterane suferă fluctuații semnificative în funcție de anotimpurile anului: fie crește după precipitații, fie se topește zăpada, apoi scade în perioadele secetoase. În iernile aspre, apele subterane pot îngheța. Aceste ape sunt mai susceptibile la poluare.

Apele interstratale- acvifere subiacente, închise între două straturi rezistente la apă. Spre deosebire de apele subterane, nivelul apei interstratale este mai constant și se modifică mai puțin în timp. Apele interstratale sunt mai curate decât apele subterane. Apele interstratale sub presiune umplu complet acviferul și sunt sub presiune. Toate apele închise în straturi în structuri tectonice concave au cap.

După condiţiile de mişcare în acvifere se disting apele subterane, care circulă în straturi afânate (nisipoase, pietrişuri şi pietricele) şi în roci fracturate.

În funcție de apariție, de natura golurilor rocilor purtătoare de apă, apele subterane sunt împărțite în:

• poroasă - apar și circulă în sedimentele cuaternare: în nisipuri, pietricele și alte roci detritice;
• fisura (vena) - în roci (granite, gresie);
• carstul (fisura-carst) - în roci solubile (calcar, dolomit, gips etc.).

Rezerve de apă subterană

Apele subterane fac parte din resursele de apă ale Pământului; rezervele totale de apă subterană sunt de peste 60 milioane km³. Apa subterană este considerată o resursă minerală. Spre deosebire de alte tipuri de minerale, rezervele de apă subterană sunt regenerabile în timpul funcționării.

Explorarea apelor subterane

Pentru a determina prezența apei subterane, se efectuează explorarea:

• evaluarea geomorfologică a zonei,
• studii de temperatura,
• metoda radonului,
• puțurile de sprijin sunt forate cu carotare,
• se studiază miezul și vârsta geologică relativă a rocilor, grosimea lor (grosimea),
• se efectuează pompare experimentală, se determină caracteristicile acviferului, se întocmește un raport ingineresc-geologic;
• pentru mai multe sonde de referință, se întocmesc hărți, secțiuni, se efectuează o evaluare preliminară a rezervelor minerale (în acest caz, apă);

Originea apelor subterane

Apele subterane au origini diferite: unele dintre ele s-au format ca urmare a pătrunderii topiturii și a apei pluviale până la primul orizont rezistent la apă (adică la adâncimea de 1,5-2,0 m, care formează apele subterane, adică așa- numită apă de vârf); altele ocupă cavităţi mai adânci în pământ.

Apa este cea mai abundentă substanță de pe planeta noastră care întreține viața pe ea. Se găsește atât în ​​litosferă, cât și în hidrosferă. Biosfera Pământului este formată din ¾ apă. Un rol important în circulația acestei substanțe îl joacă speciile sale subterane. Aici se poate forma din gaze de manta, în timpul scurgerii etc. În acest articol, vom lua în considerare tipurile de apă subterană.

Concept

Apele subterane sunt înțelese ca acestea din urmă, situate în scoarța terestră, situate în roci sub suprafața Pământului în diferite stări de agregare. Ele fac parte din hidrosferă. Potrivit lui V. I. Vernadsky, aceste ape pot fi situate la o adâncime de până la 60 km. Volumul estimat al apei subterane situate la o adâncime de 16 km este de 400 milioane km cubi, adică o treime din apele Oceanului Mondial. Sunt situate pe două etaje. Cel de jos conține roci metamorfice și magmatice, astfel încât cantitatea de apă de aici este limitată. Cea mai mare parte a apei este situată la etajul superior, în care se află rocile sedimentare.

Clasificarea după natura schimbului cu apele de suprafață

Există 3 zone în el: cea de sus este liberă; mijloc și inferior - schimbul de apă întârziat. Tipurile de apă subterană sunt diferite ca compoziție în diferite zone. Deci, în partea superioară a acestora se află ape dulci folosite în scopuri tehnice, potabile și economice. În zona de mijloc există ape antice cu diferite compoziții minerale. În partea inferioară se află saramură foarte mineralizată, din care se extrag diverse elemente.

Clasificarea mineralizării

Următoarele tipuri de ape subterane se disting după salinitate: ultra-, proaspătă, având o salinitate relativ ridicată - doar cea din urmă grupă poate atinge un nivel de salinitate de 1,0 g/cu. dm; salmastru, sărat, salinitate ridicată, saramură. La acesta din urmă, mineralizarea depășește 35 mg/m3. dm.

Clasificarea apariției

Următoarele tipuri de ape subterane se disting în funcție de condițiile de apariție: ape de vârf, ape subterane, arteziene și de sol.

Verkhovodka se formează în principal pe lentile și îndepărtează straturi de roci cu permeabilitate scăzută sau rezistente la apă în zona de aerare în timpul infiltrării apelor de suprafață și atmosferice. Uneori se formează datorită orizontului iluvial de sub stratul de sol. Formarea acestor ape este asociată cu procesele de condensare a vaporilor de apă în plus față de cele enumerate mai sus. În unele zone climatice, ele formează rezerve destul de mari de apă de înaltă calitate, dar se formează în principal acvifere subțiri, care dispar în timpul secetei și se formează în perioadele de umiditate intensă. Practic, acest tip de apă subterană este tipică pentru lut. Grosimea lui ajunge la 0,4-5 m. Relieful are un efect semnificativ asupra formării bibanului. Pe pante abrupte, există pentru o perioadă scurtă de timp sau lipsește cu totul. Pe stepele plate cu depresiuni sub formă de farfurioare și bazine de apă plate, la suprafața traseelor ​​fluviale se formează o apă de vârf mai stabilă. Nu are legătură hidraulică cu apele râului, fiind în același timp ușor poluată de alte ape. În același timp, poate alimenta apa subterană sau poate fi consumată pentru evaporare. Apa superioară poate fi proaspătă sau ușor mineralizată.

Apele subterane fac parte din apele subterane. Sunt situate pe primul acvifer de la suprafață, se află pe primul acvifer, consecvenți ca suprafață. Practic, sunt ape cu curgere liberă, pot avea un cap mic în zone cu o suprapunere impermeabilă locală. Adâncimea de apariție, proprietățile lor chimice și fizice sunt supuse fluctuațiilor periodice. Distribuit peste tot. Se hrănesc prin infiltrarea precipitațiilor din atmosferă, filtrarea din sursele de suprafață, condensarea vaporilor de apă și evaporarea subterană, nutriție suplimentară din acviferele inferioare.

Apa arteziană este o parte a apei subterane cu cap, care apare în acvifere între straturile relativ rezistente la apă și cele rezistente la apă. Ele se află mai adânc decât apele subterane. În cele mai multe cazuri, zonele de nutriție și de creare a presiunii nu coincid în ele. Apa apare în fântână sub nivelul staționar. Proprietățile acestor ape sunt mai puțin susceptibile la fluctuații și poluare în comparație cu apele subterane.

Apele din sol sunt cele care sunt limitate la stratul de apă din sol, participă la aprovizionarea plantelor cu această substanță și sunt asociate cu atmosfera, acviferul și apele subterane. Ele au un efect semnificativ asupra compoziției chimice a apelor subterane atunci când sunt îngropate adânc. Dacă acestea din urmă sunt situate la mică adâncime, atunci solul devine îmbogățit și începe îmbinarea cu apă. Apa gravitațională nu formează un orizont separat; se deplasează de sus în jos sub acțiunea forțelor capilare sau a forțelor gravitaționale în direcții diferite.

Clasificarea după formație

Principalele tipuri de apă subterană sunt infiltrațiile, care se formează ca urmare a percolării precipitațiilor atmosferice. În plus, se pot forma ca urmare a condensului vaporilor de apă, care pătrund împreună cu aerul în roci fracturate și poroase. În plus, se disting apele relicte (îngropate), care se aflau în bazine antice, dar erau îngropate de straturi groase de roci sedimentare. Apele termale, care s-au format în ultimele etape ale proceselor magmatice, sunt și ele o specie aparte. Aceste ape formează specii magmatogene sau juvenile.

Clasificarea mișcării obiectelor luate în considerare

Se disting următoarele tipuri de mișcare a apei subterane (vezi figura).

Percolarea și precipitațiile din atmosferă au loc în zona de aerare. Mai mult, acest proces este împărțit în infiltrare liberă și normală. Primul presupune implementarea mișcării de sus în jos sub influența gravitației și a forțelor capilare prin niște tubuli și pori capilari, în timp ce spațiul poros nu este saturat cu apă, ceea ce contribuie la păstrarea mișcării aerului. În timpul infiltrației normale, forțele de mai sus sunt combinate cu gradienții de presiune hidrostatică, ceea ce duce la faptul că porii sunt complet umpluți cu apă.

În zona de saturație acționează presiunea hidrostatică și gravitația, ceea ce contribuie la mișcarea apei libere de-a lungul crăpăturilor și porilor în lateral, la o scădere a presiunii sau a pantei suprafeței orizontului care transportă apa. Această mișcare se numește filtrare. Cea mai mare viteză de mișcare a apei se observă în peșterile și canalele carstice subterane. Pe locul doi îl ocupă pietricelele. În nisipuri se observă o mișcare mult mai lentă - viteza este de 0,5-5 m/zi.

Tipuri de apă subterană în zona de permafrost

Aceste ape subterane sunt clasificate în suprapermafrost, interpermafrost și subpermafrost. Primele sunt situate în grosimea permafrostului pe un strat de limitare, în principal la poalele versanților sau la fundul văilor râurilor. Ele, la rândul lor, sunt împărțite în apă de top, înghețată sezonier, situată în stratul activ; la înghețarea sezonieră parțială, cu partea superioară în stratul activ, la neînghețarea sezonieră, a cărei apariție se notează sub stratul de îngheț sezonier. În unele cazuri, poate apărea o ruptură a stratului activ al diferitelor soluri, ceea ce duce la eliberarea unei părți din apa suprapermafrost la suprafață, unde aceasta ia forma de gheață.

Apele interpermafrost pot fi prezente în faza lichidă, dar sunt cele mai răspândite în faza solidă; de regulă, nu sunt supuse proceselor sezoniere de decongelare/congelare. Aceste ape în fază lichidă asigură schimbul de apă cu apele de deasupra și subpermafrost. Pot ieși la suprafață ca izvoarele. Apele de permafrost sunt arteziene. Pot fi de la proaspăt la saramură.

Tipurile de apă subterană din Rusia sunt aceleași ca cele discutate mai sus.

Contaminarea obiectelor luate în considerare

Se disting următoarele tipuri de poluare a apelor subterane: chimică, care, la rândul ei, se împarte în organică și anorganică, termică, radioactivă și biologică.

Poluanții chimici sunt în principal deșeuri lichide și solide de la întreprinderile industriale, precum și pesticide și îngrășăminte de la producătorii agricoli. Metalele grele și alte elemente toxice afectează în cea mai mare măsură apele subterane. Se răspândesc peste acvifere pe distanțe considerabile. Contaminarea cu radionuclizi se comportă în mod similar.

Poluarea biologică este cauzată de microflora patogenă. Sursele de poluare sunt, de obicei, curele de vite, canalizarea defectuoasă, canalele etc. Răspândirea microflorei este determinată de rata de filtrare și de supraviețuire a acestor organisme.

Este o creștere a temperaturii apei subterane care rezultă din funcționarea unei prize de apă. Poate apărea în zonele în care se deversează ape uzate sau când o priză de apă este situată în apropierea unui rezervor cu ape de suprafață mai încălzite.

Utilizarea subsolului

Extragerea apelor subterane ca tip de utilizare a subsolului este reglementată de Legea federală „Cu privire la subsol”. Extragerea acestor obiecte necesită licență. Este emis în legătură cu apele subterane pentru până la 25 de ani. Termenul de utilizare începe să fie calculat din momentul înregistrării de stat a licenței.

Operațiunile miniere trebuie înregistrate la Rosreestr. Apoi ei întocmesc un proiect și îl depun spre examinare de stat. Apoi pregătesc un proiect pentru organizarea unei sanokhrzone de captare subterană, estimează rezervele acestor ape și transferă calculele expertizei de stat, Fondului de geoinformație și Rosgeolfond. În plus, certificatele de proprietate asupra terenului sunt atașate documentelor primite, după care se depune cererea de licență.

In cele din urma

Ce tipuri de apă subterană există în Rusia? La fel ca în lume. Suprafața țării noastre este suficient de mare, prin urmare, conține permafrost, ape arteziene, subterane și din sol. Clasificarea obiectelor luate în considerare este destul de complicată, iar în acest articol este reflectată incomplet, aici sunt prezentate punctele sale cele mai de bază.

Toate apele din masa rocilor in stare solida, lichida sau gazoasa se numesc subterane

Pe continente formează o cochilie continuă, care nu se întrerupe 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 de suprafață și a tuturor celor subterane sunt asociate cu necesitatea de a lua în considerare mișcarea apelor subterane, compoziția și starea acestora. Proprietățile fizice și mecanice și starea multor roci depind de apele subterane. Acestea inundă adesea gropi de construcție, șanțuri, șanțuri și tuneluri și, ieșind la suprafață, contribuie la îmbinarea cu apă a teritoriului. Apele subterane pot fi un mediu agresiv pentru roci. Ele sunt motivul principal pentru multe procese fizice și geologice care au loc în condiții naturale, în timpul construcției și exploatării structurilor inginerești.

Distinge:

Bând apă- apa, din punct de vedere al calitatii sale in stare naturala sau dupa prelucrare, indeplineste cerintele normative si este destinata consumului si nevoilor casnice ale unei persoane, sau producerii de produse alimentare. Acest tip de apă include și apele minerale naturale de masă, care includ apele subterane cu o salinitate totală de cel mult 1 g/dm 3, care nu necesită tratarea apei sau nu își modifică compoziția naturală după tratarea apei.

Apele subterane tehnice - ape de compoziție chimică variată (de la proaspătă la saramură), destinate utilizării în scopuri de producție, tehnice și tehnologice, ale căror cerințe de calitate sunt stabilite de standardele, specificațiile sau consumatorii de stat sau din industrie.

Apa subterană este, de asemenea, împărțită:

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 rezistent la apă și se acumulează pe acesta, formând un bazin sau un pârâu subteran. 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. Apele subterane de infiltrare sunt cele mai frecvente.

Apa subterană se poate forma și prin condensarea apei vaporoase care circulă constant în porii rocilor. Condensare apele subterane se formează numai vara și parțial primăvara și toamna, iar iarna nu se formează deloc. AF Lebedev a explicat formarea unor rezerve semnificative de apă subterană în zonele deșerților și semi-deșerților, unde cantitatea de precipitații atmosferice este neglijabilă prin condensarea vaporilor de apă. 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 apele subterane sunt de obicei foarte mineralizate. În cursul dezvoltării geologice, bazinele de apă îngropate pot fi păstrate în grosimea scoarței terestre. 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 regiunii. Foarte des, apele subterane de diverse origini se amestecă între ele, formându-se amestecat de originea apei.

Partea superioară a scoarței terestre, din punctul de vedere al distribuției apelor subterane, este de obicei împărțită în două zone: zona de aerare și zona de saturație. În zona de aerare, nu întotdeauna toți porii rocilor sunt umpluți cu apă. Toate apele din zona de aerare sunt alimentate de precipitații atmosferice, intens evaporate și absorbite 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 fini sunt umpluți cu apă, iar cei mari cu aer.

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

Verhovodka format în zona de aerare pe lentile impermeabile. Orice acumulare temporară de apă în zona de aerare se mai numește și apă mare. Precipitațiile atmosferice, care pătrund în această zonă, pot persista temporar pe straturi cu permeabilitate scăzută sau compactate. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă primăvara în perioada de topire a zăpezii sau în perioada ploilor abundente. În perioadele secetoase, bibanul poate dispărea. Trăsăturile caracteristice ale amontelor sunt inconstanța existenței, distribuția limitată, puterea scăzută și lipsa de presiune. Verhovodka creează adesea dificultăți pentru constructori, deoarece prezența sau posibilitatea formării sale nu este întotdeauna stabilită în timpul studiilor geologice de inginerie. Apa formată în amonte poate provoca inundarea structurilor de inginerie, aglomerarea teritoriilor.

Sol se numeste apa care apare pe primul strat impermeabil permanent de la suprafata pamantului. Apele subterane există în mod constant. Au o suprafață de apă liberă numită o oglindă a apei subterane, si pat impermeabil. Proiecția pânzei freatice pe un plan vertical se numește nivelul apei subterane (UGV). Se numește distanța de la acviclud până la nivelul apei subterane grosimea acviferului. Nivelul apei subterane și, în consecință, grosimea acviferului sunt valori variabile și se pot modifica pe parcursul anului în funcție de condițiile climatice. Alimentarea cu apă subterană se datorează în principal apelor atmosferice și de suprafață, dar pot fi și mixte, prin infiltrare-condensare. Se numește aria suprafeței terestre de la care apa de suprafață și cea atmosferică intră în acvifer zona nutritionala panza freatica. Zona de reîncărcare a apelor subterane coincide întotdeauna cu zona de distribuție a acestora. Apele subterane, datorită prezenței unei suprafețe libere de apă, curg liber, adică nivelul apei din fântână este setat la același punct la care se întâlnește apa.

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

Apele subterane, fiind în continuă mișcare, au o legătură strânsă cu cursurile de apă de suprafață și cu corpurile de apă. În zonele în care precipitațiile prevalează asupra evaporării, apele subterane hrănesc de obicei râurile. În regiunile aride, de foarte multe ori apa din râuri intră în apele subterane, completând pâraiele subterane. De asemenea, poate exista un tip mixt de conexiune, atunci când dintr-o parte apele subterane alimentează râul, iar din cealaltă - apa din râu intră în curgerea solului. 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 modificarea în timp a unor indicatori precum fluctuațiile nivelului apei subterane, a temperaturii și a compoziției chimice. Nivelul și temperatura apelor subterane sunt supuse celor mai mari modificări. Motivele acestor schimbări sunt foarte diverse și sunt adesea direct legate de activitățile de construcție umană. Factorii climatici provoacă modificări sezoniere și pe termen lung ale nivelului apei subterane. Inundațiile de pe râuri, precum și lacuri de acumulare, iazuri, sisteme de irigații, canale, structuri de drenaj duc la modificarea regimului apelor subterane.

Poziția pânzei freatice este reprezentată pe hărți folosind hidroizohipsum și hidroizobați. Hidroizogips- linii care leagă puncte cu aceleași cote absolute ale nivelului apei subterane. Aceste linii sunt asemănătoare cu contururile reliefului și, ca și acestea, 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 apei subterane este întotdeauna perpendiculară pe hidroizohipsum de la cote mai mari la cote inferioare. Se numesc direcțiile de-a lungul cărora apele subterane se mișcă cu o mișcare constantă care nu se schimbă în timp fluidizează. Dacă liniile de curgere sunt paralele între ele, atunci un astfel de flux se numește plat. Fluxul poate fi, de asemenea, convergent și divergent. Cu cât distanța dintre hidroizohips este mai mică, cu atât gradientul hidraulic al curgerii solului este mai mare. Hidroizobați- linii de legătură puncte cu aceeași adâncime a apei subterane.

Interstratal apele subterane se referă la acvifere care se află între două acviclude. Ele pot fi nepresurizate și presurizate. Apele interstratale neconfinate sunt rare. Prin natura mișcării lor, ele sunt similare cu apele subterane. Se numesc ape cu presiune interstratală arteziană. Apariția apelor arteziene este foarte diversă, dar cea mai frecventă este sinclinală. Apa arteziană umple întotdeauna întregul acvifer de jos în sus 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 sunt măsurate în zeci, sute și uneori mii de kilometri pătrați. În fiecare bazin artezian se disting zone de hrănire, distribuție și evacuare. Zona de reîncărcare a bazinelor arteziene este de obicei situată la distanțe mari de centrul bazinului și la cote 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 dintre marcajele zonei de alimentare și ale zonei de evacuare, conform legii vaselor comunicante. Nivelul la care se stabilește apa arteziană în 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 cu puțuri, va apărea țâșnire, iar capul este numit pozitiv. Când nivelul piezometric este situat sub suprafața pământului, atunci capul se numește negativ și apa nu se revarsă din fântână. Apele arteziene sunt, în general, mai sărate și mai puțin asociate cu cursurile de apă de suprafață și corpurile de apă decât apele subterane.

Ape fisurate se numesc apele subterane limitate la roci magmatice, metamorfice și sedimentare fracturate. Natura mișcării lor este determinată de dimensiunea și forma fisurilor. Apele fracturate pot fi neconfinate și limitate. Sunt volubile și își pot schimba natura mișcării. Eroziunea și dizolvarea rocilor duc la extinderea fisurilor și la cristalizarea sărurilor și la acumularea de sedimente - la îngustarea acestora. Consumul de apă pentru rupere poate ajunge la 500 m 3 / h. Apele fracturate ridică dificultăți semnificative în construcția structurilor subterane.

Apa subterana in oras

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, 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 ultimii ani, studiul apelor subterane din mediul urban a fost inclus în secțiunea de hidrogeologie.

Problemele care decurg din interacțiunea apelor subterane cu mediul urban sunt poluarea 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 nivel global.

Pornind de la sarcinile stabilite 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, a activității acestora în spațiul subteran al mediului urban.

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

Multe orașe folosesc apa subterană ca apă potabilă. Toată lumea știe că apa este o resursă regenerabilă, dar în același timp este puternic influențată de factori externi. Este foarte important să se monitorizeze nivelul apelor subterane și gradul de poluare a acestora. Acest echilibru delicat este extrem de important pentru dezvoltarea durabilă a spațiului urban. O atitudine neglijentă față de resursele de apă duce la consecințe foarte dezastruoase. De exemplu, în Mexico City, scăderea constantă a pânzei freatice a dus la tasări, iar 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 m3 / zi și este distribuit inegal pe întreg teritoriul, ceea ce este determinat de varietatea condițiilor geologice și hidrogeologice și a caracteristicilor climatice.

Pe teritoriul european al Rusiei, valoarea acesteia este de 346,4 milioane m3/zi și variază de la 74,1 milioane m3/zi în Centru până la 117,7 milioane m3/zi în Districtele Federale de Nord-Vest; pe teritoriul asiatic al Rusiei - 522,7 milioane m3/zi și variază de la 159,2 milioane m3/zi în Orientul Îndepărtat până la 250,9 milioane m3/zi în districtele federale siberiene.

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

Peste 60% dintre orașe și așezările de tip urban 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 potabilă reprezintă 80–85% din consumul total de apă.

Cea mai dificilă problemă este furnizarea de apă potabilă populației marilor orașe. Aproximativ 35% din orașele mari nu au practic surse subterane de alimentare centralizată cu apă, iar 37 de orașe nu au deloc rezerve dovedite de apă subterană.

Gradul de utilizare a apei subterane în alimentarea cu apă potabilă a populației este determinat atât de regularitățile distribuției resurselor de apă subterană pe teritoriul Rusiei, cât și de politica de alimentare cu apă potabilă a populației prin utilizarea prioritară a suprafeței. ape, care a fost urmărită de mulți ani.

În prezent, există un nivel scăzut de utilizare a zăcămintelor subterane explorate și a rezervelor acestora. Nivelul mediu de utilizare a totalului rezervelor explorate este de 18–20%, iar în cadrul câmpurilor exploatate cu rezerve dovedite - 30–32%.

În ultimii 5 ani, creșterea rezervelor de exploatare estimate a fost de 6,8 milioane m3/zi.

Din surse subterane pentru satisfacerea nevoilor de potabila ale populatiei si alimentarea cu apa catre instalatiile industriale, s-au preluat 28,2 milioane m 3/zi de apa. Cantitatea totală de extracție și extracție a apei subterane a fost de 33,1 milioane m3/zi, fără utilizare, s-au deversat 5,9 milioane m3/zi (17,8% din cantitatea totală de extracție și extracție a apei subterane).

Pentru nevoile gospodăreşti s-au utilizat 27,2 milioane m 3 / zi, inclusiv: pentru gospodărie şi alimentare cu apă 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 extragerii apelor subterane în unele zone, s-au format cratere mari depresionare regionale, ale căror zone ating dimensiuni semnificative (până la 50 mii km Petersburg).

În orașul Bryansk, pâlnia depresionară regională, formată în acviferul Devonianului superior, are o rază de peste 150 km și o coborâre a nivelului de peste 80 m. Pâlnii depresionare extinse s-au format în regiunea orașelor Kursk. și Zheleznogorsk și la cariera de minereu de fier Mihailovski. Pâlnia de depresiune „Kursk” din acviferul Batkelloveysky 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 cu 77,4 m de la începutul scurgerii carierei.

În regiunea Moscovei, exploatarea intensivă a apelor subterane ale complexului acvifer Carbonifer inferior timp de 100 de ani a dus la formarea unei pâlnii adânci, a cărei suprafață depășește 20 mii km 2 și scăderea maximă a nivelului. este de 110 m. 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 monitorizării de stat a stării subsolului a Ministerului Resurselor Naturale al Rusiei, au fost identificate 4.002 de locuri de poluare, dintre care mai mult de 80% sunt situate în acvifere subterane, care de obicei nu sunt surse. de alimentare cu apă potabilă a populaţiei.

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

Cel mai mare număr de locuri de contaminare a apelor subterane se află pe teritoriul următoarelor districte federale: Privolzhsky (30%), Siberia (23%); Centru (16%) și Sud (15%). Din numărul total de locuri de poluare a apelor subterane:

§ 40% din poluare este asociata intreprinderilor industriale;

§ 20% - cu productie agricola;

§ cu 9% - cu locuințe și servicii comunale,

§ 4% poluare apare ca urmare a retragerii apelor naturale substandard cu încălcarea regimului de funcționare al captărilor de apă;

§ 10% din poluarea apelor subterane este „mixta” si este cauzata de activitatea instalatiilor industriale, municipale si 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 de poluare a apelor subterane cu substanțe din clasa I de pericol. 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 (tetraetil plumb), Novosibirsk (beriliu ), Saya (mercur), Svobodny (mercur), Usolye-Sibirskoye (mercur), Khabarovsk (beriliu, mercur), Cherepovets (beriliu), etc.

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