Основы гидрогеологии. Лекция 3

1. Основы гидрогеологии

Гидрогеология – наука о подземных водах.
Подземными называются воды, находящиеся в порах и
трещинах горных пород ниже поверхности земли.
Изучением происхождения подземных вод, движения,
состава и их свойств занимается наука гидрогеология.
В природе распространены атмосферные (дождь,
облака, туман), поверхностные (океан, мря, реки) и
подземные воды. Единство вод на Земле проявляется
в ходе их круговорота.

2.

Различают большой, малый и внутренний (местный)
круговорот воды.
При большом круговороте испарившаяся с
поверхности Мирового океана влага переносится на
сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь
возвращаются в океан в виде поверхностного и
подземного стока.
Малый круговорот характеризуется испарением влаги
с поверхности океана и выпадением её в виде
осадков на ту же водную поверхность.
В ходе внутреннего круговорота испарившаяся с
поверхности суши влага вновь попадает на сушу в
виде атмосферных осадков.

3.

Весьма важным фактором в распределении
атмосферных осадков, выпавших на поверхность
Земли, является состав и свойства пород, слагающих
поверхностную толщу земной коры. Многие горные
породы состоят из твердых частиц различной
крупности, между которыми содержаться пустоты или
поры. Они могут быть крупными и мелкими.
В мелких пустотах воды находится под влиянием
частиц составляющих породу. Таким образом,
глинистые частицы (размер менее 0,001 мм)
способны прочно удерживать на своей поверхности
пленку воды (связанная вода) и поэтому эт породы
не пропускают воду.
В песках пустоты имеют более крупные размеры,
вследствие чего вода в них свободно может
перемещаться.

4.

Вода может перемещаться также по трещинам
различных размеров. Способность горных пород
пропускать воду называется водопроницаемость,
которая зависит от характера пустот и трещин.
В зависимости от водопроницаемости горные породы
делятся на три группы:
1) Водопроницаемые – галька, гравий, песок,
трещиноватые горные породы.
2) Полупроницаемые – супеси, легкие суглинки,
некоторые сильнопористые песчаники и
известняки.
3) Водонепроницаемые , или водоупорные – глины,
тяжелые суглинки, плотные не трещиноватые
породы.

5. Классификация подземных вод по условиям залегания

Подразделяют:
- воды зоны аэрации (верховодка и
почвенные)
- воды зоны насыщения (грунтовые и
межпластовые)
Помимо этих основных типов подземных вод
выделяют также трещинные, карстовые и воды
районов многолетней мерзлоты.

6.

7.

8.

Верховодка – первый от поверхности Земли
временный водоносный горизонт.
Грунтовые – воды первого от поверхности
постоянного водоносного горизонта,
расположенного на выдержанном
водоупорном слое.
Слои или пласт горных пород, насыщенный
подземной водой, именуют водоносным
горизонтом.
Межпластовые – воды, залегающие между
двумя водоупорными слоями и обладающие
гидростатическим напором.
Различают: межпластовые напорные
(артезианские) и не напорные.

9.

Трещинные воды – подземные воды,
циркулирующие в трещиноватых горных
породах. Буровая скважина может
вскрыть водообильные трещинные
воды или остаться безводной.
Подземные воды, которые циркулируют
по трещинам и пустотам карстового
происхождения, называют карстовыми.
Подземные воды районов многолетней
мерзлоты содержатся в толще
многолетнемерзлых пород.

10. Динамика подземных вод

- раздел гидрогеологии, занимающийся
изучением законов движения подземных
вод.
В 1856 году французский инженергидравлик Анри Филибер Гаспар Дарси
установил линейный закон фильтрации в
пористой среде и ввёл понятие о
коэффициенте фильтрации.

11. Основной закон фильтрации подземных вод – закон Дарси

H
Q Kф F
K ф FI
l
где
Q – расход, т.е. количество фильтрующейся воды за единицу времени;
F – площадь поперечного сечения потока;
Кф – коэффициент фильтрации (постоянная, зависящая от свойств породы);
I – гидравлический градиент (уклон зеркала грунтовых вод).
разделив обе части уравнения на область сечения F и использовав понятие
скорость фильтрации, т.е.
Q
v
F

12.

получаем
v Kф I
если принять, что гидравлический градиент =1 то,
уравнение получает вид
v Kф
Коэффициент фильтрации – скорость фильтрации при напорном
градиенте равном 1.
Действительную скорость движения воды определяют с учетом
пористости породы, где п – пористость , выраженная в долях единиц
v
vД
n

13. Инженерно-геологические процессы, связанные с грунтовыми водами

1. ПОДТОПЛЕНИЕ
2. КАРСТ
3. СУФФОЗИЯ
4. ОПОЛЗНИ

14. Подтопление

это любое повышение
уровня грунтовых вод
выше некоторого
критического положения,
при котором отсутствуют
необходимые условия
для строительства и
эксплуатации как
отдельных зданий, так и
территории в целом.
Глубина критического
уровня грунтовых вод
зависит от глубины
заложения и типов
фундаментов, состава и
свойств грунтов.

15. Карст

это совокупность процессов
и явлений, связанных с
растворением
трещиноватых горных
пород (известняков, гипс,
галит) и образованием
разильных полостей и
пещер в глубине.
Карстовые пещеры известны
в Абхазии, на Урале, в
Карачаево-Черкесии и в
США. Древний карст
опасен провалами для
всех видов строительства,
особенно для
гидротехнического
строительства. Его
изучают бурением и
электроразведкой.

16. Суффозия

это процесс выноса мелких
частиц из рыхлых
обломочных пород
фильтрующейся водой
химическая –
растворение и вынос
солей из горных пород
механическая – вынос
частиц грунта
фильтрующейся водой
с образованием
подземных каналов,
промоин и воронок

17. Оползни

это смещение горных пород
на склонах по ясно
выраженной
поверхности
скольжения под
действием силы
тяжести при участии
поверхностных и
подземных вод.
Причины и условия
образования оползней:
1. высота, крутизна и
форма склона
2. геологическое
строение, свойства
грунтов (горных пород)
3. гидрогеологические
условия
(гидродинамическое
давление)

18.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ