Ресурсы подземных вод: прогноз, оценка, рациональное использование, охрана

1. Ресурсы подземных вод: прогноз, оценка, рациональное использование, охрана

Введение

2. Тема 1. Введение

Гидрогеология - наука о подземных
водах: об их происхождении, условиях
залегания, законах движения, режиме,
физических и химических свойствах.
Разделы гидрогеологии:
общая гидрогеология
региональная гидрогеология
динамика подземных вод
гидрогеохимия

3. Вода на Земле. Единство природных вод

В гидрогеологическом отношении все породы
делятся на 3 группы:
1. Водопроницаемые – галечники, гравий, песок.
Рыхлые песчаники и все сильнотрещиноватые
породы.
2. Полупроницаемые – глинистые пески, лесс,
известняки, песчаники и слаботрещиноватые
метаморфические и магматические породы.
3. Практически непроницаемые – глины, суглинки и
все массивные кристаллические и осадочные
породы, если они не трещиноватые.

4.

Водоносным горизонтом называется
водопроницаемый пласт, насыщенный
водой, находящейся в постоянном
движении благодаря гидравлической
связи и перепаду давления,
существующих во всем пласте, и
ограниченный водонепроницаемыми
породами снизу и сверху, или только
снизу

5.

Пласт, подстилающий водоносный
горизонт, называется подошвой
водоносного горизонта. Пласт,
перекрывающий водоносный горизонт
называется почвой водоносного
горизонта. Поверхность, образованная
подземными водами, носит название
зеркала подземных вод.

6.

Различают безнапорные и напорные водоносные горизонты.
Безнапорные водоносные горизонты не имеют перекрывающих
непроницаемых горных пород, из-за чего питание атмосферными
осадками происходит по всей площади их распространения и
подземные воды испытывают только атмосферное давление.
Напорные водоносные горизонты перекрыты непроницаемыми
горными породами и поэтому характеризуются давлениями,
превышающими атмосферное. Питание этих горизонтов
атмосферными осадками может осуществляться только на отдельных
участках, где отсутствуют перекрывающие слабопроницаемые породы.
Часто напорные водоносные горизонты могут переходить в
безнапорные и наоборот. Основными элементами водоносного
горизонта являются область питания, область распространения и
область разгрузки

7.

Область питания – это зона, в пределах которой атмосферные
осадки могут проникать в гидравлическую систему. Преобладающими
направлениями движения подземных вод в этой части водоносного
горизонта могут быть нисходящее вертикальное и частично
горизонтальное движение. Область распространения (напора)
подземных вод – промежуточная зона между областями питания и
разгрузки, которая является основной по площади развития. В
пределах этой области преобладающим направлением движения
подземных вод является горизонтальное движение. Для безнапорных
водоносных горизонтов эти две первые области, как правило,
совпадают.
Область разгрузки – зона, в пределах которой подземные воды
выходят на поверхность земли или переливаются в другой водоносный
горизонт. Направления движения подземных вод могут быть
вертикальными восходящими или нисходящими.

8.

Водоносный комплекс – группа гидравлически
связанных между собой водоносных горизонтов,
одинаковых или разных по литологическому составу,
разделенных слабоводопроницаемыми породами
относительно небольшой мощности и имеющих
близкие условия питания и разгрузки. В отличие от
водоносных горизонтов в водоносном комплексе
напоры подземных вод могут изменяться в
вертикальном разрезе, что определяется степенью
проницаемости пород отдельных горизонтов.

9.

Система водоносных комплексов, связанная единой
областью питания и разгрузки образует бассейн подземных
вод.

10. Круговорот воды в природе

Количество воды, испарившееся с
поверхности Мирового океана и суши,
равно количеству осадков, выпавших на
Земном шаре.

11. Мировой круговорот воды в природе

12.

Количественное выражение процесса климатического
круговорота воды и его отдельных звеньев может быть
охарактеризовано с помощью водного баланса. Водный баланс
какой либо территории, т. е. накопление и расходование воды в
ее пределах за те или иные интервалы времени, зависит от
климатических факторов и характера подстилающей
поверхности. Соотношение элементов водного баланса –
осадков, испарения, поверхностного и подземного стоков в
определенных физико-географических условиях для
многолетнего периода в среднем является практически
постоянным и определяет средние расходы рек и водные
ресурсы конкретного региона.

13.

Закономерность изменения запасов вод обычно выражается
уравнением водного баланса. В общем случае, это уравнение
для любой территории за любой промежуток времени имеет
следующий вид:
X+K+Y1-Y2-Z+W1+W2+U1-U2=0
где X – количество осадков, K – конденсация влаги, Y1 – приток
речных вод из других районов, Y2 – сток рек за пределы
рассматриваемой территории, Z – испарение, W1 – изменение
запасов подземных вод, W2 – изменение водных запасов на
поверхности водосбора, U1 – приток подземных вод из смежных
районов, U2 – сток подземных вод в соседние районы ниже
уровня дренирования их речными руслами.

14. Подземный и поверхностный стоки

Сток - это перемещение воды в процессе ее круговорота по
земной поверхности (поверхностный сток) и в толще земной
коры (подземный сток)
Коэффициентом стока R называется отношение стока h за
определенный период к количеству выпавших за этот же
период осадков X в бассейне реки R = h/X.
Модулем стока M называется количество воды Q, стекающее в
единицу времени с 1 км водосборной площади бассейна реки F
M = Q/F
Нормой стока h0 называется среднеарифметическая величина
стока за длительный период наблюдений (n лет) h0 = h/n

15.

Климатические факторы являются наиболее важными: нет осадков – нет стока.
Различные виды осадков обуславливают различный характер стока.
Продолжительные, небольшой интенсивности обложные дожди, а также
кратковременные дожди способствуют лучшей инфильтрации атмосферных
осадков, а, следовательно, и увеличению подземного стока. Сильные дожди и
ливни вызывают значительный поверхностный сток. Этому же способствует
таяние весной снегового покрова, что приводит к возникновению бурных
паводков на реках.
Геоморфологические факторы (рельеф, форма и размеры бассейна)
определяют не только интенсивность общего стока, но и его вид. Сильно
расчлененный горный рельеф способствует в количественном отношении
увеличению не только поверхностного, но и подземного стока. Однако величина
поверхностного стока в горных районах растет быстрее, чем подземного.
Почвенно-геологические факторы регулируют характер стока, главным
образом, через водопроницаемость пород зоны аэрации. Чем больше
атмосферных осадков просачивается, образуя подземные воды, тем меньше
поверхностный сток. Растительность задерживает поверхностный сток и
способствует инфильтрации воды, замедляет таяние снега до 20-30 дней, что
также способствует формированию подземного стока.

16. Водно-физические свойства горных пород

Влажность - количество воды, заполняющее поры в
естественных условиях залегания горных пород
Пористость характеризует наличие пустот в горных
породах
Влагоемкость - способность породы вмещать и
удерживать определенное количество воды.
Водоотдача - способность горных пород отдавать
свободностекающую воду
Водопроницаемость - способность горных пород
пропускать через себя воду под действием напора

17. Виды воды в горных породах (по А.Ф. Лебедеву)

Парообразная вода
Гигроскопичная вода
Пленочная вода
Капиллярная вода
Гравитационная вода
Вода в твердом состоянии
Химически связанная вода

18. Классификация подземных вод по условиям залегания

По условиям залегания выделяются
следующие типы подземных вод:
почвенные воды
верховодка
грунтовые и артезианские воды
трещинные и карстовые воды
подземные воды в многолетнемерзлых
породах
минеральные, промышленные и термальные
воды