Зональность грунтовых вод реферат

Обновлено: 04.07.2024

Развивая идеи выдающегося русского ученого В. В. Докучаева, В. С. Ильин показал, что в распространении грунтовых вод имеет место определенная закономерность, проявляющаяся в их зональности. В последующем этот вопрос получил дальнейшее свое развитие и обоснование в трудах ряда советских ученых: Б. Л. Личкова, Ф. А. Макаренко, О. К. Ланге, М. П. Распопова и др.

1) зона активного стока (верхняя зона подземных вод);
2) зона замедленного стока (средняя зона подземных вод);
3) зона относительно застойных вод (нижняя зона подземных вод).

В зоне активного стока формируются нисходящие безнапорные (свободные) подземные воды или воды с местными напорами, вызванными наличием водонепроницаемых прослоек в толще водоносных горизонтов. Залегают они на уровне или выше местных эрозионных врезов рек. Режим их теснейшим образом связан с метеорологическими факторами, поэтому в части распространения они подчинены широтной зональности. К ним относятся так называемые грунтовые воды и воды более глубоких водоносных горизонтов, свободно сообщающиеся с дневной поверхностью и находящиеся под воздействием дренирующего влияния рек. Грунтовое питание рек в равнинных районах территории СССР происходит почти исключительно за счет вод этой зоны. По мнению Ф. А. Макаренко, из данной зоны реки получают более чем 99,5% от общего объема подземного питания. Сток этой зоны включает все основные виды подземного стока: внутрипочвенный, верхний грунтовый и глубокий грунтовый.

В зоне замедленного стока формируются, как правило, устойчиво напорные, с высоким давлением (восходящие) подземные воды, известные под названием артезианских вод; они залегают ниже местных эрозионных врезов малых и средних рек, ограничены в глубину и в горизонтальном направлении глубинами и линиями эрозионного вреза и значительно слабее реагируют на метеорологические воздействия. Воды этой зоны играют некоторую, иногда и немаловажную, роль в питании больших рек в засушливых районах, русла которых отличаются глубоким эрозионным врезом. По характеру их поступления в реки различают открытые артезианские воды, непосредственно гидравлически связанные с поверхностными водами, и закрытые артезианские воды, поступающие в реки через вышележащие, сопряженные с ними водоносные горизонты.

Воды обычно отличаются повышенной минерализацией; сток их в реки всегда сопровождается значительным повышением минерализации речных вод.

В зоне относительного застоя залегают подземные воды, находящиеся под большим давлением. Они, как правило, восходящего типа, с большим пьезометрическим напором, с устойчивыми, местами очень высокими температурами. Движение вод этой зоны к поверхности земли обусловлено наличием тектонических разломов и представляет собой чрезвычайно редкое явление. Наиболее же ярко эта зона выражена в полосе вечной мерзлоты, где с выходами ее вод (подмерзлотных вод) связано устойчивое подземное питание рек и образование гигантских наледей.

Изложенное можно представить в виде схемы вертикального подразделения подземных вод по условиям подземного стока в реки (по М. П. Распопову) (табл. 14).

Зоны подземного стока	Типы подземных вод	Виды подземного стока	Вертикальные зоны климатического воздействия
Зона активного стока	Почвенные воды и верховодка	Внутрипочвенный сток	Глубина внутригодового (интенсивного) воздействия
	Верхние грунтовые воды	Верхний грунтовый сток	Глубина внутригодового (интенсивного) воздействия
	Глубокие грунтовые воды	Глубокий грунтовый сток	Глубина многолетнего (ослабленного) воздействия
Зона замедленного стока	Открытые артезианские воды	Открытый артезианский сток	Глубина многолетнего (ослабленного) воздействия
Зона замедленного стока	Закрытые артезианские воды	Закрытый артезианский сток	Глубина векового (слабого) воздействия
Зона относительного застоя	Глубокие артезианские воды	Локальный, чрезвычайно редкий восходящий сток в реки и озера, преимущественно по тектоническим разломам	Глубина относительного отсутствия воздействия

В природе подземный сток в реки представляет собой сложный процесс и включает обычно несколько из названных выше видов. Основное значение имеет все же питание за счет верхней зоны - активного стока, тесно связанной с климатическими факторами. Поэтому в распространении подземных вод (прежде всего грунтовых) отмечается определенная климатическая зональность, хорошо прослеживаемая в равнинных районах, особенно в Европейской части СССР.

Сущность гидрогеологической зональности заключается в следующем. В пределах равнинных районов СССР, прежде всего в Европейской части СССР, уровень грунтовых вод в направлении с севера на юг постепенно понижается; вместе с тем увеличивается степень минерализации грунтовых вод. В то время как на севере грунтовые воды расположены близко к поверхности и очень слабо минерализованы, в южных районах они находятся на большой глубине и в той или иной мере засолены. Важным показателем зональности также является уменьшение в направлении с севера на юг содержания органических веществ в воде и увеличение ее жесткости в том же направлении. Воды северных районов СССР - зоны избыточного увлажнения - отличаются, наряду с исключительно малой общей минерализацией, относительно большим содержанием органических веществ. Воды южных районов - степных, полупустынных и особенно пустынных, обладая высокой минерализацией, отличаются высокой жесткостью и малым содержанием органических веществ.

С гидрологической точки зрения зональность проявляется в закономерном уменьшении в направлении с севера на юг доли грунтового питания и вообще водности рек в периоды летней и зимней межени, когда они в значительной мере переходят на грунтовое питание. Ярким показателем зональности является также пересыхание рек, которое по направлению к югу приобретает все большие размеры, распространяясь не только на малые, но и на довольно значительные реки. Закономерность распространения зональных грунтовых вод на территории СССР показана по данным О. К. Ланге на карте (рис. 18); ниже дается краткая характеристика выделенных им зон грунтовых вод.

Рис. 18. Зоны грунтовых вод СССР (по О. К. Ланге).

1 - в сплошной мерзлоте, 2 - в таликовой и островной мерзлоте, 3 - в полосе избыточного увлажнения, 4 - в полосе неустойчивого увлажнения, 5 - в полосе преобладания подземного стока над испарением, 6 - в полосе равновесия подземного стока и испарения, 7 - в полосе предгорных равнин и подгорных шлейфов, 8 - горные области азональных грунтовых вод. Цифры (1-10), показанные на карте, означают зоны грунтовых вод по более детальному районированию, рассмотренному в тексте.

Эта обширная область охватывает около половины территории Советского Союза. В гидрогеологическом отношении она характеризуется особыми типами вод, среди которых различают: 1) надмерзлотные воды, залегающие над толщей вечной мерзлоты на ее верхней поверхности, которая и является в данном случае водоупором; 2) межмерзлотные воды, находящиеся в пределах толщи вечной мерзлоты, 3) подмерзлотные воды, залегающие ниже толщи вечной мерзлоты, которая для подмерзлотных вод является водоупорной кровлей.

Надмерзлотные воды, ближе подходящие к понятию грунтовых вод, по условиям своего залегания в свою очередь можно разделить на: 1) сезонно-промерзающие, находящиеся в пределах активного (деятельного) слоя, 2) сезонно полупромерзающие, у которых только верхняя их часть располагается в пределах активного слоя, 3) сезонно непромерзающие, у которых верхний горизонт залегает под нижней поверхностью деятельного слоя.

1. Сезонно промерзающие надмерзлотные воды представляют собой верховодку, образующуюся в пределах небольшого (от 0,5 до 3 м) деятельного слоя, оттаивающего в летний период и вновь промерзающего с наступлением морозов.

Так как основным источником питания надмерзлотных вод являются атмосферные осадки, минерализация их является невысокой, но зато они богаты органическими веществами и кислородом. Температура вод низка и редко выходит за пределы 0-5°.

Передвигаясь по уклону с междуречных пространств в более пониженные, они расплавляют и разъедают поверхность вечной мерзлоты. Благодаря этому количество стекающих в реки вод постепенно возрастает по направлению к подножью склона. Надмерзлотные воды, ограниченные снизу мерзлым водоупором, при зимнем промерзании увеличиваются в объеме и развивают большое гидростатическое давление. Нередко при этом происходит разрыв деятельного слоя и вода, изливаясь на поверхность через трещины, образует наледи (грунтовые наледи).

Условия грунтового питания рек в этой зоне исключительно неблагоприятны, поэтому для нее характерно широкое распространение явления перемерзания рек и полного прекращения стока даже в таких больших реках, как Яна, Индигирка и др. Следует отметить в ряде случаев (в районах молодых разломов земной коры) наличие выходов подмерзлотных вод, являющихся причиной образования так называемых гигантских наледей и полыней.

2. Зона полупромерзающих и непромерзающих надмерзлотных вод характеризуется либо полным, либо частичным отсутствием сезонного промерзания. Воды этого типа образуются в основном вследствие смещения вглубь недр верхней поверхности вечной мерзлоты.

В ложе крупных рек, полностью не перемерзающих зимой, имеется течение грунтовых вод, называемое подрусловым потоком. Грунтовое питание рек в этой зоне несколько лучше, чем в предыдущей, но остается все же очень бедным; многие реки здесь в зимние периоды на длительный срок перемерзают.

3. Зона тундровых вод характеризуется водами, залегающими очень близко к поверхности и непосредственно связанными с поверхностными водами; для них характерно почти полное отсутствие минеральных солей и большое содержание органических веществ. В питании местных водных артерий эти воды принимают значительное участие, являясь в известной степени их регуляторами. Под термином "тундровые воды" в данном случае имеются в виду не только подземные воды собственно зоны тундры, а и более широкой полосы, достигающей в Европейской части СССР примерно 62° с. ш. и захватывающей почти полностью Карелию, Кольский полуостров и значительную часть Северного края.

4. Зона высоких вод севера расположена непосредственно южнее предыдущей и захватывает верхнюю часть бассейна Камы, верховья Северной Двины, а на юге распространяется вплоть до Киева. В этой зоне на междуречьях грунтовые воды залегают обычно на глубине 3-4 м, реже - до 10 м. Минерализация их невелика, но уже ощутима, а количество органических соединений мало.

5. Зона неглубоких оврагов. Здесь грунтовые воды залегают на глубине до 20-25 м. По сравнению с предыдущим типом они более минерализованы (до 0,5 г/л), но еще сохраняют мягкость и органических веществ почти не содержат; часто образуют выходы в виде источников в оврагах и долинах рек. К этой зоне относится значительная часть бассейна Волги, Среднего Поволжья и Камы. В питании рек эти воды играют весьма заметную роль.

6. Зона глубоких оврагов простирается от Десны на западе до Волги на востоке и включает значительную часть Средне-Русской возвышенности. Глубина залегания и степень минерализации грунтовых вод по сравнению с предыдущими зонами заметно увеличивается (глубина до 25- 30 м, а минерализация до 0,75 г/л); воды обладают средней жесткостью. В питания рек грунтовые воды участвуют, но в меньшей степени, нежели в случаях, описанных выше.

7. Зона овражно-балочная занимает полосу от левобережной Украины до Саратовско-Куйбышевского Поволжья и Заволжья. Грунтовые воды находятся здесь глубоко - до 50-60 м; они обычно жесткие, иногда солоноватые (до 1 г/л и более). Для этой зоны характерно наличие оврагов, где только местами наблюдаются выходы грунтовых вод в виде родников и ключей. В питании рек эти воды особой роли не играют.

8. Зона балочная охватывает широкую полосу Черноморского и Азовского побережий и распространяется на восток до Прикаспийской низменности. Грунтовые воды здесь лежат на большой глубине, иногда глубже 100 м; они обычно очень жесткие, засоленные или солоноватые. В балках они залегают близко от поверхности и используются местным населением в целях водоснабжения.

Наряду с отчетливо выраженной зональностью, особенно хорошо проявляющейся в Европейской части СССР, в ряде случаев она нарушается местными условиями. В этом случае говорят о районах с азональными водами. К их числу относятся: 1) районы конечных морен с чрезвычайно пестрыми условиями залегания грунтовых вод, 2) карстовые районы, где грунтовые воды располагаются на различной глубине в легко растворимых породах (гипсах, известняках); таковы, например, Онежско-Двинское междуречье, отдельные местности Тульской, Горьковской и некоторых других областей; 3) болотные районы с поверхностным залеганием грунтовых вод, 4) районы аллювиальных и флювиогляциальных отложений, 5) районы развития кристаллических пород (трещинное залегание грунтовых вод), 6) солончаки (грунтовые воды минерализованы до насыщения).

9. Зона равновесия стока и испарения, охватывающая область Прикаспийской полупустыни и обширные пустынные и полупустынные районы Средней Азии и Казахстана. Грунтовые воды здесь большей частью лежат глубоко и обычно сильно засолены (до 10-20 г/л). Крупных постоянных рек нет, наблюдается преимущественно небольшой временный поверхностный сток в виде временно действующих балок и сток с такыров и такыровидных земель. Практически здесь испаряется все то, что выпадает в виде атмосферных осадков, поэтому эту зону и называют зоной равновесия подземного стока и испарения.

10. Зона предгорных шлейфов и предгорных равнин Средней Азии узкой полосой окаймляет горные массивы Тянь-Шаня, Памира и Копет-Дага. Она отделяет зону равновесия подземного стока и испарения от азональных горных областей. Характерным для зоны является наличие значительных ресурсов пресных грунтовых вод. Эта зона доступна орошению речными водами и является полосой развития оазисов Средней Азии. Для рек, протекающих в пределах зоны, характерно повышенное грунтовое питание.

Вложенные файлы: 1 файл

Зональность.docx

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Выполнила: студентка СФ

Проверил: проф. Колпашников Г.А.

Всюду в природе мы встречаемся с явлениями зональности. Широко известна климатическая зональность, зональность растительности и т.д. Характерной особенностью подземной гидросферы является гидродинамическая и гидрогеохимическая зональность, выражающаяся в изменении с глубиной йапорного режима подземных вод (гидростатического и геостатического сжатия), их химического состава, состава растворенных газов и т. д. Вертикальная зональность подземных вод отчетливо проявляется в платформенных областях и является отражением условий формирования и строения многокилометровых толщ осадочных пород, геологический разрез которых сложен горизонтально или моноклинально залегающими и чередующимися слоями проницаемых пород (пески, песчаники, известняки) и слабопроницаемых пород (глины, аргиллиты, соли), обладающих водоупорными свойствами.

Основой районирования грунтовых вод в настоящее время является представление о вертикальной зональности. В вертикальном направлении от поверхности вглубь земли выделяются: три характерные зоны по условиям движения и водообмена:1) зона активного стока (верхняя зона подземных вод);
2) зона замедленного стока (средняя зона подземных вод);
3) зона относительно застойных вод (нижняя зона подземных вод).

В зоне активного стока формируются нисходящие безнапорные (свободные) подземные воды или воды с местными напорами, вызванными наличием водонепроницаемых прослоек в толще водоносных горизонтов. Залегают они на уровне или выше местных эрозионных врезов рек. Режим их теснейшим образом связан с метеорологическими факторами, поэтому в части распространения они подчинены широтной зональности. К ним относятся так называемые грунтовые воды и воды более глубоких водоносных горизонтов, свободно сообщающиеся с дневной поверхностью и находящиеся под воздействием дренирующего влияния рек. Грунтовое питание рек в равнинных районах происходит почти исключительно за счет вод этой зоны. По мнению Ф. А. Макаренко, из данной зоны реки получают более чем 99,5% от общего объема подземного питания. Сток этой зоны включает все основные виды подземного стока: внутрипочвенный, верхний грунтовый и глубокий грунтовый.

Изложенное можно представить в виде схемы вертикального подразделения подземных вод по условиям подземного стока в реки.

Зоны подземного стока

Типы подземных вод

Виды подземного стока

Вертикальные зоны климатического воздействия

Зона активного стока

Почвенные воды и верховодка

Глубина внутригодового (интенсивного) воздействия

Верхние грунтовые воды

Верхний грунтовый сток

Глубокие грунтовые воды

Глубокий грунтовый сток

Глубина многолетнего (ослабленного) воздействия

Зона замедленного стока

Открытые артезианские воды

Открытый артезианский сток

Закрытые артезианские воды

Закрытый артезианский сток

Глубина векового (слабого) воздействия

Зона относительного застоя

Глубокие артезианские воды

Локальный, чрезвычайно редкий восходящий сток в реки и озера, преимущественно по тектоническим разломам

Глубина относительного отсутствия воздействия

Сущность гидрогеологической зональности заключается в следующем. В пределах равнинных районов уровень грунтовых вод в направлении с севера на юг постепенно понижается; вместе с тем увеличивается степень минерализации грунтовых вод. В то время как на севере грунтовые воды расположены близко к поверхности и очень слабо минерализованы, в южных районах они находятся на большой глубине и в той или иной мере засолены. Важным показателем зональности также является уменьшение в направлении с севера на юг содержания органических веществ в воде и увеличение ее жесткости в том же направлении. Воды северных районов - зоны избыточного увлажнения - отличаются, наряду с исключительно малой общей минерализацией, относительно большим содержанием органических веществ. Воды южных районов - степных, полупустынных и особенно пустынных, обладая высокой минерализацией, отличаются высокой жесткостью и малым содержанием органических веществ.

Геохимическая зональность подземных вод

Учение о гидрогеохимической зональности является фундаментальным достижением гидрогеологии. Известны разные виды зональности: по площади и глубине, для грунтовых вод и глубоких напорных вод, для общего химического состава вод, для газов, органических веществ, микрокомпонентов, микрофлоры и т.д. Гидрогеохимическая зональность наиболее изучена на примере грунтовых вод, а также глубоких подземных вод в пределах платформ.

Геохимическая зональность грунтовых вод — зональность горизонтальная. Напомню, что грунтовыми водами называются — воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта. Поэтому понятно, что состав этих вод определяется влиянием поверхности и подчиняется географической (горизонтальной) зональности с её сложным комплексом факторов (климат, почвы, растительность и т.д.).

Ещё в 1914 г. гидролог П.В. Отоцкий впервые в пределах Европейской части России выделил четыре широтные зоны грунтовых вод, различающиеся между собой глубиной залегания и минерализацией: 1) зона неглубоких, слабо минерализованных, богатых органическими веществами грунтовых вод (полярно–тундровая полоса); 2) зона неглубоких, умеренно минерализованных вод (лесная полоса); 3) зона местами глубоких, в различной степени минерализованных вод (степная полоса); 4) зона глубоких значительно минерализованных вод (южнее степной полосы). (Конечно, надо иметь в виду, что градация П.В. Отоцкого относится к водам очень малого диапазона минерализации и почти всегда пресным (50–3000 мг/л)).

В 1949 г. Г.И. Каменский выделил две зоны грунтовых вод по условиям их формирования: грунтовые воды выщелачивания и грунтовые воды континентального засоления. Первый тип воды формируется в областях избыточного увлажнения или в недостаточно увлажненных районах, но с хорошо проницаемыми породами или с хорошим естественным дренажём. Второй тип вод формируется на равнинах сухих степей, полупустынь и пустынь. В зоне грунтовых вод выщелачивания с севера на юг минерализация вод увеличивается от нескольких десятков или сотен мг/л до 1 г/л. Во второй зоне грунтовых вод континентального засоления могут быть встречены воды различной минерализации и разного состава от пресных до солёных в зависимости от вещественного состава пород и геоморфологических факторов. Например, на водоразделах, при глубоком залегании, воды могут быть пресными, а в долинах рек при неглубоком их залегании и более интенсивном, в связи с этим, испарением становятся более минерализованными.

Развивая идеи Г.И. Каменского, Е.В. Пиннекер выделил с севера на юг три зоны грунтовых вод: 1) ледовую (мёрзлую), 2) гумидную (влажную) и 3) аридную (сухую). В первой зоне воды полностью или частично проморожены, в жидкой фазе существуют лишь летом. Вторая зона характеризуется избыточным увлажнением и интенсивным вымыванием солей из пород. В третьей зоне испарение преобладает над осадками и происходит засоление грунтовых вод.

С.Л. Шварцев обобщил огромный фактический материал по химическому составу грунтовых вод земного шара.

Зональное распределение характерно и для органических веществ грунтовых вод. Это обусловлено более низкими среднегодовыми температурами, обилием влаги, богатой наземной растительностью, тесной связью поверхностных, в том числе болотных, и грунтовых вод. В этих условиях не происходит полного разложения остатков наземной растительности, что и ведёт к обогащению грунтовых вод органическим веществом гумусового характера. Во многих районах севера эти воды имеют жёлтый и бурый цвет из–за высокого содержания фульво– и гуминовых кислот. Такой же цвет, кстати, имеют воды и некоторых рек Беларуси, области питания которых располагаются в зоне развития болот (например, Припять). В аридных условиях, наоборот, климатические условия способствуют более полному разложению органических остатков и обеднению грунтовых вод органическим веществом.

Теперь рассмотрим вертикальную зональность подземных вод, которая свойственна водам, залегающим более глубоко, чем грунтовые, и которые не связаны так непосредственно с поверхностными факторами, как грунтовые.

Впервые факт изменения химического состава подземных вод с глубиной отметил С.Н. Никитин в 1900 г. Впоследствии проблема гидрогеохимической зональности — одна из кардинальных проблем гидрогеологии — изучалась многими исследователями.

Рассматривая вертикальную гидрогеохимическую зональность надо иметь в виду одно существенное обстоятельство, на которое обратил внимание М.Е. Альтовский. Нужно различать два виды вертикальной зональности. Один из них наблюдается при бурении скважин, когда мы последовательно пересекаем наслаивающиеся друг на друга водоносные горизонты. Второй относится к отдельным водоносным горизонтам, или пластам, в которых по их падению отмечается изменение минерализации и состава вод. Это так называемая пластовая гидрогеохимическая зональность.

В природе, как правило, не наблюдается чётких и резких границ между различными гидрогеохимическими зонами; химический состав вод изменяется постепенно. Зоны могут выделяться по величине минерализации, ионному составу, газовому составу и другим гидрогеохимическим характеристикам.

Под гидрогеохимической зоной принято понимать часть бассейна подземных вод (или водоносного пласта), относительно однородную по химическому составу вод, в пределах которой принятый за основу выделения зон гидрогеохимический показатель изменяется в сравнительно узких, условно устанавливаемых границах.

Так, известный pоссийский гидрогеолог И.К. Зайцев выделил такие зоны подземных вод по величине минерализациии: зона А — пресных вод (М до 1 г/кг), зона Б — солёных вод (М от 1 до 35 г/кг), зона В — рассолов (М > 35 г/кг). Выделенные таким образом гидрогеохимические зоны подразделяются на гидрогеохимические подзоны в соответствии с классификацией подземных вод по величине минерализации. Например, в зоне солёных вод выделена подзона солоноватых (1–3 г/кг), срабосолёных (3–10 г/кг) и сильносолёных (10–35 г/кг) вод. Вместе с тем, гидрогеохимические зоны объединяются в гидрогеохимические пояса. Под гидрогеохимическим поясом понимается такая часть геологической структуры, для которой характерно развитие от фундамента до поверхности Земли одной и той же последовательности гидрогеохимических зон или одной гидрогеохимической зоны. Гидрогеохимические пояса могут быть одно–, двух– и трёхзональными.

Зоны могут сменяться друг другом по вертикали в разной последовательности. В том случае, когда минерализация подземных вод последовательно увеличивается с глубиной, говорят о прямой гидрогеохимической зональности или о нормальном гидрогеохимическом разрезе. Часто встречаются аномальные гидрогеохимические разрезы, которые характеризуются либо обратной зональностью (гидрогеохимическая инверсия), когда наблюдается уменьшение минерализации вод с глубиной, либо переменной зональностью, когда нет строго определённого изменения минерализации с глубиной.

Грунтовые воды – это гравитационные подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта, располагающегося на региональном водоупоре.

Образуются главным образом за счет инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков и вод рек, озер, водохранилищ, оросительных каналов. В районах речных долин запасы грунтовых вод пополняются восходящими водами более глубоких горизонтов (например, водами артезианских бассейнов), а также за счет конденсации водяных паров.

Характеристика грунтовых вод

Поверхность грунтовых вод является свободной, т.к. грунтовые воды обычно безнапорные. На отдельных участках, где все же имеется местное водонепроницаемое перекрытие, грунтовые воды приобретают местный напор. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают. Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод отличаются от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям. В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков и глубины залегания грунтовых вод их поверхность испытывает сезонные и многолетние колебания. Величины сезонных и многолетних амплитуд колебаний уровней грунтовых вод могут достигать 20 и более метров, что необходимо учитывать при строительстве различного рода объектов. Вблизи рек и водоемов изменения уровня, расхода и химического состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом последних. Величина стока грунтовых вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путем инфильтрации.

Зональность грунтовых вод

Различия условий формирования грунтовых вод обусловливают зональность их географического распределения, которая тесно связана с зональностью климата, почвенного и растительного покрова. В лесных, лесостепных и степных районах распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовыt вод; в пределах сухих степей, полупустынь и пустынь на равнинах преобладают соленые грунтовые воды, среди которых пресные воды встречаются лишь на отдельных участках. Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).

Применение грунтовых вод

Грунтовые воды в силу относительно слабой защищенности от загрязнения имеют ограниченное применение как источники водообеспечения промышленных предприятий и городов. Однако для водоснабжения поселков и населенных пунктов в сельской местности их роль достаточно велика. По величине антропогенного воздействия на грунтовые воды различают естественный, слабонарушенный, нарушенный, сильнонарушенный и искусственный режимы грунтовых вод.

Искусственный режим формируется преимущественно под влиянием техногенных факторов (интенсивная эксплуатация грунтовых вод, орошение земель в аридной зоне). Естественные многолетние изменения режима грунтовых вод во многих случаях могут быть причиной активизации оползневой деятельности, карстово-суффозионных процессов, регионального подтопления территории, угнетения наземных экосистем и др.

Для изучения закономерностей и механизмов формирования и прогноза режима грунтовых вод в России организована государственная и ведомственная службы его изучения и прогноза (гидрогеологический мониторинг). Разработана нормативно-методическая база ведения мониторинга и методы сезонных и долгосрочных прогнозов.

Источники: Общая гидрогеология. Климентов П.П. —М., 1980; Изучение, прогноз и картирование режима грунтовых вод. Семенов С. —М., 1980; Гидрогеология. Саваренский Ф.П. —М., 1935.

Зональность — это планетарное свойство подземных вод. По-видимому, оно наследует развитие структуры гидросферы как геологической системы и связано с явлением, получившим название самоорганизации вещества.
Начало изучения зональности подземных вод можно отнести к началу нашего века, когда П.В. Отоцкий, опираясь на идею зональности природных явлений В.В. Докучаева, выделил пять широтных областей грунтовых вод, различающихся по минерализации и глубине залегания.
В 1923 г. В.С. Ильин на европейской части территории России уже выделил семь зон грунтовых вод и шесть типов азональных грунтовых вод, построив первую схематическую карту широтной зональности (рис. 7.10).

Наиболее полная характеристика зональности представлена О.К. Ланге (рис. 7.11), который выделял с севера на юг три широтные макрозоны (провинции). Первая макрозона многолетней мерзлоты с зонами: 1) каменного льда, 2) сплошной мерзлоты, 3) таликовой мерзлоты, 4) островной мерзлоты. Вторая макрозона избыточного увлажнения с зонами: 1) грунтовых вод типа тундровых; 2) высоких вод Севера; 3) дренажа мелкими оврагами; 4) дренажа глубокими оврагами; 5) дренажа в полосе перехода овражных систем в овражно-балочные. Третья макрозона полуаридная и аридная с зонами: 1) развития дренажа путем испарения; 2) равновесия подтока грунтовых вод и их испарения.

Широтная зональность грунтовых вод проявляется в изменении некоторых их показателей. Так, например, в европейской части бывш. СССР с севера на юг наблюдается увеличение глубины залегания грунтовых вод с 0—2 до 20—60 м, температуры от близкой к нулю до плюс 5—12 °С, минерализации с 0,1 до 3—10 г/л и более, состава с гидрокарбонатного магниево-кальциевого до хлоридного натриевого. Это позволило Г.Н. Каменскому (рис. 7.12) с учетом условий формирования ресурсов и состава грунтовых вод выделить зоны выщелачивания и континентального засоления. В зоне грунтовых вод выщелачивания наблюдаются превышения подземного стока над испарением, преобладающее развитие пресных вод. Зона континентального засоления грунтовых вод характеризуется малым количеством осадков, интенсивным испарением, слабой дренированностью водоносных горизонтов и развитием вод различного состава и минерализации (преимущественно соленых).

Граница между грунтовыми водами выщелачивания и континентального засоления проходит примерно по линии Кишинев—Киев—Волгоград—Кустанай—Барнаул. На юге страны в предгорьях Крыма, Кавказа, Копетдага, Памиро-Алтая, Саян, Алтая зона континентального засоления вновь сменяется зоной выщелачивания. В горных районах с повышением отметок увеличивается количество выпадающих атмосферных осадков, улучшаются условия питания грунтовых вод. С высотой уменьшается минерализация вод до 0,3—0,1 г/л. В составе вод ведущими становятся гидрокарбонаты кальция и магния.
Сочетание принципов выделения широтных зон грунтовых вод, предложенных О.К. Ланге, и генетических типов Г.Н. Каменского использовано И.К. Зайцевым и М.П. Распоповым для составления схемы зональности грунтовых вод территории России (рис. 7.13).
Рассмотренная выше широтная зональность нарушается на участках влияния речного, озерного, морского питания грунтовых вод. проявления хозяйственной деятельности человека.
Нетрудно видеть, что как бы ни оформлялась для грунтовых вод идея В. В. Докучаева, смысловое ее содержание всегда было и останется генетическим. По-существу, речь идет о том, что с севера на юг меняются условия питания и разгрузки подземных вод, и это является следствием широтной зональности климатических характеристик. Все это вместе приводит к повышению минерализации воды, а значит, и к смене ее химического состава, меняется глубина залегания вод, режим их уровня и температуры.

Наиболее полное воплощение генетическая сторона зональности грунтовых вод нашла в разработках Г.А. Максимовича по гидрохимическим фациям, которые, к сожалению, не получили широкого распространения, хотя, на наш взгляд, сама идея давала возможность работать в направлении раскрытия взаимодействий в системе вода—среда, охватывающей как физико-географические, так и геологические объекты. Напомним, что, по Д.В. Наливкину, фация это не только горная порода, обладающая одинаковым литологическим составом и содержащая одинаковую фауну, но это одновременно географическое и палеогеографическое понятие, отражающее условия формирования данной породы.
Понятие фации в геологических исследованиях используется в различных направлениях, но везде понятие это несет в себе генетический смысл, заставляя различать геологические объекты по условиям их формирования, по общности состояния среды, в которой они возникли и развивались.
Гидрохимическая фация — это участок гидросферы, который на всем протяжении характеризуется одинаковыми гидрохимическими условиями, определяемыми по преобладанию тех или иных растворимых веществ. Здесь та же общая для геологии мысль, что определенный тип объекта находится в устойчивом состоянии при определенных условиях. Очевидно, что гидрохимические фации Г.А. Максимовича это тоже гидрогеологические зоны, в которых за эталон сравнения взят химический состав вод, но этот состав рассматривается как отражение условий его формирования: условий питания, движения, разгрузки подземных вод, особенностей вмещающей среды, истории развития региона и т. д.

Читайте также: