Что такое подземные воды кратко

Обновлено: 04.07.2024

Подземные воды — это расположенные под земной поверхностью в верхней части земной коры водяные ресурсы, занимающие в геологических пластах и почвах пустоты. Запасы подземных вод постоянно пополняются за счет дождей, талого снега и прочей воды, которая проникает сквозь песок, дорожные трещины и почву, песок.

Физическое состояние подземных вод может быть:

жидким;
твердым;
газообразным.

Под землей вода может переходить из одного состояния в другое и принимает участие в общем круговороте. Описанием и исследованием того, каков механизм подобных превращений жидкости занимается гидрогеология.

Выделяется три основных зоны залегания подземных вод:

верхняя или свободного обмена;
средняя или замедленного водообмена;
нижняя, трудно поддающаяся превращению.

20 % мировых запасов пресной воды, а также около 1% от всей гидросферы Земли, с учетом ледников и всей океанической воды, составляют подземные воды. География подземных вод обширна. Если посмотреть на карту распределения объемов подземных вод в РФ, крупнейшим источником является Западно-Сибирский артезианский бассейн, имеющий площадь около трех миллионов км², водоносные слои в котором образовались еще в мезозойской эре. Подземные воды залегают на всей территории РФ, являясь важнейшим источником питания рек. Основная их часть напрямую связана с речным стоком и котловинами озер. Объем ресурсов подземных вод России составляет 787,5 км³/год, а статические запасы насчитывают порядка 28 тысяч км³.

Подземные воды играют важную роль в функционировании всего природного комплекса, так как:

участвуют в гидрологическом цикле Земли;
обеспечивают людей, животный и растительный мир влагой и питьевой водой;
пополняют водоемы;
выходят на поверхность в виде родников и источников, зачастую минеральных или горячих;
растворяют различные вещества в породах и переносят их;
служат для отопления зданий, теплиц и энергетических установок в виде водяного пара и горячей воды гейзеров;
вымывают в растворимых горных породах пустоты и пещеры;
могут послужить причиной селей и оползней.

Виды подземных вод

В соответствии с характеристиками подземные воды подразделяют на следующие виды:

Капиллярная — вода, перемещающаяся под действием капиллярных сил по расщелинам и каналам. Она может быть: подвешенной, стыковой и поднятой. Поднятая вода располагается выше свободной и формирует капиллярную зону, что способствует засолению почв.
Свободная — вода, находящаяся в полостях и трещинах горных пород и почв.
Гигроскопическая — это вода, покрывающая минеральные частицы более толстой пленкой, при этом перемещается жидкость после перехода в газообразную форму.
Лед — твердое состояние воды при низких температурах, представляющее собой большие скопления кристаллических частиц.
Пленочная — такая вода обладает очень тонкой пленкой, обволакивающей минеральные частицы, и перемещается туда, где более тонкая пленка.
Кристаллизационная — это вода, молекулы которой входят в минералы, удаляются при дегидратации либо переходят в другое состояние.

Объемы водных ресурсов, находящихся под землей, составляют порядка 60 миллионов км³ и учитываются как полезное ископаемое.

По условиям расположения подземные воды можно отобразить в виде следующего списка:

почвенные;
верховодка;
грунтовые;
артезианские;
минеральные.

Почвенные воды располагаются под верхним слоем земной коры. Они заполняют трещины и поры и трещины, перемещаясь под действием силы тяжести. Для этого вида воды характерна небольшая глубина залегания, что позволяет ей пропитывать плодородный слой почв, распределяясь на большие площади. Восполнение происходит за счет дождевых вод через песок и грунт в процессе инфильтрационного просачивания. Это длительный процесс, в течение которого происходит насыщение воды органическими веществами.

Верховодка — это временная концентрация гравитационных вод в зонах аэрации пород и почв. В этом случае формирование подземных вод происходит за счет паводков, атмосферных осадков и таяния снегов.

Она может также образовываться как результат внутрипочвенных испарений из искусственных водоемов. Для водоснабжения верховодка обычно не используется и обладает следующими свойствами:

сезонной неустойчивостью;
ограниченным объемом расширения;
резкими изменениями уровня.

Грунтовые — это воды водоносного горизонта, первого от поверхности земли. В основном они образуются просачиванием через почву после атмосферных осадков, а также из озер, рек и прочих водоемов.

Даже в условиях вечной мерзлоты за полярным кругом грунтовые воды подпитывают моря. Это безнапорная свободная вода, всегда остающаяся на уровне вскрытия. Грунтовые воды распространяются и подпитываются в одной области. Уровни воды сильно различаются в течение сезона в зависимости от температуры грунта и атмосферных осадков. Грунтовая вода необходима для народного хозяйства в качестве источника водоснабжения для населенных пунктов и промышленных предприятий.

Межпластовые или артезианские запасы подземных вод располагаются между верхними и нижними водоупорными слоями. Они отличаются отсутствием источников подпитки. Вода, находясь под давлением плотных слоев грунта, выходит на поверхность в виде родников и источников. Подобные подземные запасы глубокого залегания используются для обеспечения водой жилых, сельскохозяйственных и промышленных объектов. Межпластовые воды могут быть напорными и безнапорными.

Минеральные водяные месторождения отличаются постоянным химическим составом, который зависит от типа источника и формируется в течение нескольких лет под воздействием ряда факторов. Минеральные воды содержат особые биоактивные и органические вещества, вследствие чего обладают лечебными свойствами и часто используется в медицинских целях. Подобная вода добывается при помощи каптажей — комплекса инженерных сооружений.

Минеральная вода различается по:

уровню минерализации;
химическому составу;
способу применения.

Подземные воды в разных районах планеты обладают неодинаковым химическим составом. В зависимости от того, сколько соли содержится в воде, выделяют:

пресные подземные воды, где содержится менее одного грамма солей на литр объема;
слабоминерализованные воды с содержанием не более 35 грамм солей на литр жидкости;
минерализованные воды в составе которых порядка 50 грамм солей на один литр.

Классификация пресных подземных вод по степени общей жесткости отражена в следующей таблице:

Значение подземных вод

Подземные воды имеют большое значение для развития человеческого общества и используются в разных сферах жизни: как в быту, так и в промышленном производстве. В основном подземные источники используются для обеспечения питьевого водоснабжения. Это также постоянный источник питания для озер и рек. Подобные родники снабжают влагой и питательными веществами растения, принимают участие в формировании рельефа. В некоторых случаях, при близком нахождении от поверхности, они могут вызывать процессы заболачивания.

Значение подземных вод для человека:

являются пресным источником водоснабжения;
используются в сельском хозяйстве для орошения;
необходимы для жизнедеятельности представителей флоры и фауны;
широко применяются в промышленности: при производстве сахара и соли, различных напитков, химических веществ, в бумажной и текстильной промышленности;
минеральные используются для лечебных целей в медицине;
выступают источником химического сырья;
высокотермальные воды с температурой от 50 до 100 градусов по Цельсию применяются для нужд отопления и горячего водоснабжения, например, в Новой Зеландии, Италии и Австралии.

Для правильного использования подземных вод в промышленности, необходимо знать их уровень жесткости, так как, например, повышенное содержание солей кальция и магния негативно воздействует на паровые котлы и иное промышленное оборудование.

Таким образом, значение подземных вод для природы и жизни человека велико. Запасы этого природного ресурса позволяют человечеству существовать и развиваться.

Что способствует возникновению подземных вод

Подземные воды имеют ряд отличий от поверхностных вод, но, как и поверхностные, являются составной частью непрерывного круговорота воды в природе. Большая часть подземных вод образуется в результате выпадения осадков и поверхностных стоков. Вода проникает в поверхность Земли после дождей, при таянии снегов и льда, через дно водоемов. Затем она проникает ниже поверхности в почву. При этом вода фильтруется, проходя многочисленные слои различных пород.

Через разные грунты просачивание воды происходит с разной скоростью. Чем пропускная способность породы ниже, тем больше над ней скапливается воды. Именно в таких местах происходит формирование водоносного слоя, или иначе — горизонта. Чаще всего подобных слоев образуется несколько.

Водоносный горизонт — это водопроницаемый пласт, насыщенный водой, которая находится в постоянном движении за счет гидравлической связи и перепада давления во всем пласте, который сверху и снизу ограничен водонепроницаемыми породами.

После насыщения почвенной зоны, вода просачивается еще ниже. Зона насыщения располагается в месте, где все пустоты заполнены водой. Также существует зона аэрации, в которой пространство частично занято воздухом, а частично — водой.

Подземные воды продолжают свой спуск ниже, пока не достигают горной породы, происходит глубокое просачивание. Здесь вода накапливается в трещинах и порах, образуя водоносный горизонт. Процесс осаждения, увеличивающий объемы подземных вод, называется подпиткой. В тропическом климате подобная подпитка происходит во время сезона дождей, а в умеренном — в зимний период. Обычно в водоносные горизонты попадает от 10 до 20 процентов выпадающих осадков.

В природе происходит постоянное движение подземных вод. Однако, по сравнению с поверхностными водами, это очень медленный процесс. Скорость передвижения зависит от объема водоносного горизонта и пропускной способности. Естественный отток грунтовых вод осуществляется через русла рек и источники, когда вблизи земной поверхности давление грунтовых вод выше атмосферного. Вблизи уровня грунтовых вод время круговорота воды составляет обычно меньше года, тогда как в глубоких водоносных горизонтах процесс циркуляции длится тысячи лет.

Выделяют следующие классы подземных вод:

Инфильтрационные. Формируются из наземных атмосферных вод, их восполнение происходит за счет процесса инфильтрации, то есть просачивания вглубь земли дождевых и талых атмосферных осадков.
Конденсационные. Формируются в результате процесса конденсации водяных паров воздуха, наблюдающегося в трещинах горных пород.
Седиментогенные. Подземные соленые воды высокой минерализации, накапливающиеся в глубоких слоях осадочных горных пород.
Магматогенные. Формируются прямо из магмы, их накопление наблюдается в процессе извержения вулканов, а также при выделении из магматических тел, находящихся на глубине.
Метаморфогенные. Образуются путем метаморфизма минеральных масс, состоящих из кристаллизационной воды либо газо-жидких компонентов.

Примеры подземных вод

Выходы подземных вод весьма многочисленны и разнообразны. На земную поверхность могут проступать: грунтовые, трещинные, межпластовые, карстовые, межмерзлотные, надмерзлотные и подмерзлотные воды. Наибольшее количество воды создают источники, связанные с карстовыми и трещинными породами.

В зонах активного вулканизма подземные воды образуют:

Береговые термы, отличающиеся высокой минерализацией, расположенные вблизи берегов океанов или морей.
Фумаролы — вулканические воды в виде парогазовых струй либо выделений газов из трещин и каналов в жерлах, а также на внутренних стенках и внешних склонах вулканов.
Гейзеры — это родники, с определенной периодичностью выбрасывающие пар и воду. Подобное извержение происходит в результате давления, после которого канал гейзера открывается, и вода с паром выходят в виде фонтана с температурой до 185°С.

На Земле не так много регионов с действующими гейзерами, это: Исландия, Камчатка, Северная Америка, Новая Зеландия и Япония.

Родники — это естественный выход подземных вод на земную поверхность.

В строении родников различают:

жерло — место изливания воды;
родниковую воронку, иногда образующую небольшой водоем, изливающийся дальше;
ключ, дающий начало ручьям и рекам.

Родники принято классифицировать по ряду признаков.

Например, по гидравлическим особенностям разделяют: ненапорные родники, которые подпитываются грунтовыми водами, и выходящие на склонах напорные. Их можно наблюдать в зонах разломов, на склонах артезианских бассейнов, а также речных долин.

В верхней части земной коры находятся подземные воды. Их физическое состояние может быть самым разнообразным: жидким, твердым, газообразным. Причем под землей вода переходит из одной фазы в другую. Исследованием и изучением таких превращений и деятельности жидкости занимается специальная наука — гидрогеология.

Разновидности подземных вод

Вода под землей с разной интенсивностью принимает участие в общем круговороте. Специалисты отмечают три зоны: верхнюю или свободного обмена, среднюю или замедленного водообмена, нижнюю, которая трудно поддается превращению. Виды подземных вод:

Свободная — находится в трещинах, полостях почв и горных пород. Их большая концентрация и потоки распространяют гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.
Капиллярная — вода, которая перемещается по расщелинам и каналам под действием капиллярных сил. Она может быть: стыковой, подвешенной, поднятой. Поднятая вода расположена выше свободной и образует капиллярную зону, что приводит к засолению почв.
Пленочная — обладает очень тонкой пленкой, которой обволакивает минеральные частицы. Вода перемещается в те места, где пленка тоньше.
Гигроскопическая — покрывает частицы минералов более толстой пленкой, а перемещаться жидкость начинает, когда переходит в газообразную форму.
Лед — твердое состояние воды при низких температурах. Представляет собой кристаллические частицы, из которых образуются большие скопления.
Кристаллизационная — жидкость, молекулы которой входят в минералы, а при дегидратации удаляются или переходят в другое состояние.

Кроме того, в состав подземной атмосферы вода может входить в газообразном состоянии и диссоциированном виде, из которого состоит структура минералов.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

почвенные;
верховодка;
грунтовые;
артезианские;
минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

сезонной неустойчивостью;
ограниченным объемом расширения;
резкими изменениями уровня.

В основном человек не использует ее для водоснабжения. При проведении открытых горных работ следует укрепить откосы для входа и выхода из траншей, соорудить дренажные скважины с применением водоотвода.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает. Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

по химическому составу;
уровню минерализации;
способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

роторный;
ударно-канатный;
шнековый.

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

ивовая рамка;
лоза;
проволока.

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

наперстянка;
верба;
лапчатка;
болиголова.

Существуют некоторые косвенные признаки: утром густой туман над участком, наличие множества насекомых, густая зеленая трава. Кроме того, часто животные роют ямы в местах расположения источников. Таким образом, для обнаружения месторождения подземной воды можно использовать разные методы.

Немалую часть водных запасов Земли составляют подземные бассейны, которые протекают в толще почвы и слоях горных пород. Огромные скопления подземных вод - озера, которые вымывают залежи пород и почву, образуя котлованы.

Значение грунтовой жидкости велико не только для природы, но и для человека. Поэтому исследователи проводят регулярные гидрологические наблюдения за ее состоянием и количеством, все глубже изучают, что такое подземная вода. Определение, классификация и остальные вопросы темы будут рассмотрены в статье.

Что такое подземная вода?

Подземная вода - это вода, располагающаяся в межслоевых пространствах горных пород, залегающих в верхнем слое земной коры. Такая вода может быть представлена в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом и газообразном. Чаще всего подземные воды - это тонны текучей жидкости. Вторые по распространенности - это глыбы ледников, которые сохранились еще с периода вечной мерзлоты.

Классификация

Подразделение подземных вод на классы зависит от условий их залегания:

почвенные;
грунтовые;
межпластовые;
минеральные;
артезианские.

Помимо перечисленных видов, разделяются подземные воды на классы, зависящие от уровня слоя, в котором они расположены:

Верхний горизонт - подземные воды пресного содержания. Как правило, их глубинное нахождение невелико: от 25 до 350 м.
Средний горизонт - это место залегания минеральной или соленой жидкости на глубине от 50 до 600 метров.
Нижний горизонт - глубина от 400 до 3000 метров. Вода с повышеным содержанием минералов.

Подземная вода, располагающаяся на больших глубинах, по возрасту может быть молодой, то есть недавно появившейся, или реликтовой. Последняя могла закладываться в подземных слоях вместе с грунтовыми породами, в которых она "размещена". Или же образовалась реликтовая подземная вода от многолетней мерзлоты: ледники таяли - жидкость скапливалась и сохранялась.

Почвенные воды

Почвенная вода - это жидкость, которая залегает в верхнем слое земной коры. Преимущественно она локализуется в пространственных пустотах между частичками почв.

Если понять, что такое подземная вода почвенного вида, становится очевидным тот факт, что эта разновидность жидкости самая полезная, поскольку ее поверхностное расположение не лишает ее всех минералов и химических элементов. Такая вода является одним из главных источников "питания" для сельскохозяйственных полей, лесных массивов и других агрокультур.

Эта разновидность жидкости не всегда может залегать горизонтально, зачастую ее очертания схожи с рельефом почвы. В верхнем слое земной коры влага не имеет "твердой опоры", поэтому она находится в подвешенном состоянии.

Избыточное количество почвенных вод наблюдается по весне, когда тает снег.

Грунтовые воды

Грунтовая разновидность - это воды, которые располагаются на некоторых глубинах верхнего земного слоя. Глубины протекания жидкости могут иметь большие показатели, если это засушливая местность или пустыня. При умеренном климате с периодичным постоянством выпадения осадков, грунтовые воды залегают не так глубоко. А при избытке дождей или снега грунтовая жидкость может приводить к подтоплению местности. В некоторых местах эта разновидность вод выходит на поверхность почв и называется родником, ключом или источником.

Грунтовые воды пополняются благодаря выпавшим осадкам. Многие путают ее с артезианской, но последняя залегает глубже.

Избыточное количество жидкости может скапливаться в одном месте. В результате стоячего положения образуются из подземных вод болота, озера и пр.

Межпластовые

Что такое подземная вода межпластовой категории? Это, по сути, те же водоносные горизонты, что и грунтовые и почвенные, но только уровень их протекания глубже, чем у двух предыдущих.

Положительной особенностью межпластовых жидкостей является то, что они намного чище, поскольку залегают глубже. Кроме того, их состав и количество всегда колеблется в одном постоянном пределе, и если и происходят изменения, то незначительные.

Артезианские

Артезианские воды располагаются на глубинах, превышающих 100 метров и достигающих 1 км. Эта разновидность считается, да и является, самой пригодной для употребления в пищу. Поэтому на загородных участках часто практикуется бурение подземных скважин как источник водоснабжения жилых домов.

При бурении скважины артезианская вода фонтаном вырывается на поверхность, поскольку явлется напорной разновидностью подземных вод. Залегает в пустотах горных пород между водоупорными пластами земной коры.

Ориентиром для добычи артезианской воды являются определенные природные объекты, расположенные на поверхности: впадины, флексуры, мульды.

Минеральные

Минеральные - самые глубоководные и самые целебные и ценные для человеческого здоровья. В них повышенное содержание разнообразных минеральных элементов, концентрация которых постоянна.

Минеральные воды также имеют собственные классификации:

столовая;
лечебная;
смешанная.

По преобладанию химических элементов:

сероводородные;
углекислые;
железистые;
йодные;
бромные.

По степени минерализации: начиная от пресных и заканчивая водами с самой высокой концентрацией.

Классификация по назначению

Подземные воды используются в жизни человека. Их назначение бывает разным:

питьевая - это вода, которая пригодна для употребления или в своем природном, нетронутом виде, или же после очистки;
техническая - это жидкость, которая применяется в различных технологических, хозяйственных или промышленных отраслях.

Классификация по химическому составу

На химический состав подземных вод влияют те породы, которые прилегают в непосредственной близости к влаге. Выделяются следующие категории:

Пресные.
Слабоминерализованные.
Минерализованные.

Как правило, воды, залегающие в непосредственной близости с земной поверхностью, пресноводные. И чем глубже располагается влага, тем более минерализованный ее состав.

Как образовались подземные воды?

На образование подземных вод влияет несколько факторов.

Осадки. Выпавшие осадки в виде дождей или снега поглощаются почвой в размере 20 % от общего количества. Они формируют почвенную или грунтовую жидкость. Кроме того, эти две категории влаги участвуют в круговороте воды в природе.
Таяние ледников многолетней мерзлоты. Подземные воды образуют целые озера.
Есть еще ювенильные жидкости, которые образовались в застывшей магме. Это разновидность первичных вод.

Мониторинг подземных вод

Мониторинг подземных вод - важная необходимость, которая позволяет отследить не только ее качество, но и количество, и вообще, ее наличие.

Если качество воды исследуют лабораторно, обозревая изъятую пробу, то разведка наличия подразумевает следующие методы, друг с другом взаимосвязанные:

Первое - это проводится оценка местности на наличие предполагаемых подземных вод.
Второе - это производится замерение температурных показателей обнаруженной жидкости.
Далее применяется радоновый метод.
После производится бурение базовых скважин, сопровождаемых изъятием керна.
Выделенный керн отправляют на исследование: определяют его возраст, толщину и состав.
Из скважин откачивают некоторое количество подземных вод, чтобы определить их характеристики.
По базовым скважинам составляют карты залегания жидкости, оценивают ее качество и состояние.

Разведка подземных вод подразделяется на следующие типы:

Предварительная.
Детальная.
Эксплуатационная.

Проблемы загрязнения

Проблема загрязнения подземных вод очень актуальна на сегодняшний день. Ученые выделяют следующие способы загрязнения:

Химическое. Этот тип загрязнения очень распространен. Его глобальность зависит от того, что на Земле огромное количество сельскохозяйственных и промышленных предприятий, которые сбрасывают свои отходы в жидком и твердом (кристаллизованном) виде. Эти отходы очень быстро проникают в водонесущие горизонты.
Биологическое. Загрязненные стоки от хозяйственно-бытового использования, неисправные канализации - все это причины заражения подземных вод болезнетворными микроорганизмами.

Классификация по типу водонасыщенных грунтов

поровые, то есть те, которые обосновались в песках;
трещенные, те, что заполняют полости глыб горных пород и скал;
карстовые, те, которые располагаются в известняковых породах или иных хрупких породах.

В зависимости от места расположения формируется и состав вод.

Запасы

Подземные воды расцениваются как полезное ископаемое, которое возобновимо и участвует в круговороте воды в природе. Общие запасы этой разновидности полезных ископаемых составляют 60 млн км 3 . Но, несмотря на то что показатели не маленькие, подземные воды подвержены загрязнению, а это существенно сказывается на качестве потребляемой жидкости.

Заключение

Реки, озера, подземные воды, ледники, болота, моря, океаны - все это водные запасы Земли, которые так или иначе взаимосвязаны между собой. Влага, располагающаяся в слоях почвы, не только формирует подземный бассейн, но и влияет на формирование поверхностных водоемов.

Грунтовые воды пригодны для питья людей, следовательно сбережение их от загрязнения - одна и главных задач человечества.

Переоценить значение водных источников под землей невозможно. Они необходимы человечеству практически как воздух. Но это не значит, что каждый житель нашей планеты достаточно хорошо осведомлен о подземных водах, знает, что это такое, может дать определение и классифицировать их на подвиды. Поэтому это сделаем мы в нашей статье.

Понятие термина

Это водный раствор, который находится в верхней части земной коры. По своему агрегатному состоянию это может быть жидкость, лед или пар, переход из одной формы в другую – естественный процесс, происходящий в более глубоких грунтовых слоях. Наука, которая это изучает, называется гидрогеология. Наиболее часто мы встречаемся с большими потоками, которые влияют на течение рек, их полноту, а также с ключами и источниками – небольшими струями влаги. Но не все они выходят на поверхность, намного чаще они остаются в грунте. В таком случае люди давно научились выкапывать в водоносном почвенном слое углубление, чтобы получать ресурс. Таким образом работают колодцы, скважины и другие точки водозабора.

Химический состав и особенности подземных вод

Неверно считать, что для всех проб, взятых в любом водоеме или в грунте, будет правильна единая формула – Н2О. Конечно, на молекулярном уровне именно соединение молекул кислорода и водорода дают знакомую нам всем жидкость. Но на практике, количество примесей и загрязнений может варьироваться в зависимости от состава горных пород. В среднем такой водный раствор содержит около 60 микроэлементов плюс микроорганизмы. Одни из них полезны для организма, от других нужно избавляться перед употреблением, производить фильтрацию. По тому, как много минеральных веществ содержится, ресурс делят на уровни минерализации:

пресные;
слабоминерализованные;
минерализованные.

Как правило, чем глубже пролегает источник, тем более он насыщен солями и иными веществами. Поэтому часто на поверхности можно встретить питьевой ключ, который в недрах земли намного солонее.

Интересен химический состав минеральных вод, их также называют лечебными или целебными. В них содержится большая концентрация минералов, полезных для организма. Так различают бюветы углекислые, как Боржоми или в Кисловодске (наиболее популярные), а также радоновые, азотные, сероводородные. Их принимают не только в качестве напитка, но и для обертываний, гидротерапии.

Каково значение подземных вод для человека

Переоценить его практически невозможно. Что еще больше вызывает недоумение – почему человечество так небрежно относится к источнику жизни на Земле, загрязняет реки и озера, отравляет грунт различными химикатами, неразлагающимся мусором. В зависимости от того, к какой категории относится водный ресурс, он имеет такое значение:

Питьевое и промышленное. Все скважины, которые мы используем при гидродобычи, питают грунтовые ископаемые. Поэтому вода необходима просто для жизни, а также для развития сельского хозяйства (орошение полей, наполнение поилок для скота), производственных мощностей.
Бальнеологическое, то есть оздоровительное. К этой категории относятся минерализованные и термальные источники, которые применяются в санаториях и на других курортах.
Энергетическое. За это отвечают высокотермальные ключи.

Таким образом, большинство сфер нашей жизни так или иначе связано с этим водным ресурсом, даже (или особенно?) если вы проживаете в городе и не задумываетесь, откуда появляется холодное водоснабжение.

Как называются подземные воды по видам

Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

Верхний. Гидродобыча проходит в пласте от 25 до 350 метров. Обычно это пресноводные ключи, которые идут на бытовые и промышленные нужды.
Средний. По глубине это 60-600 м, но по качеству – высокое содержание минеральных примесей, солей.
Нижний. Самый глубокий горизонт – от 400 до 3 тысяч метров. Обычно уровень минералов здесь зашкаливает.

Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

Почвенные

Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт. Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега. Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

Грунтовые

Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками. Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья. При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

1,5 м3/ч Для технической воды

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

Понятие межпластовых подземных вод

Они находятся также в верхнем водном горизонте, как почвенные и грунтовые, но по отношению к ним – намного глубже. Они имеют принципиальное отличие:

Более статичное положение, поскольку они залегают между двумя неподвижными породами грунта – водоупорными ложей и кровлей.
Относительная стабильность объемов и химического состава, так как они практически не зависят от метеоусловий.
Повышенная чистота, благодаря тому, что загрязнения земляного пласта почти не проникают так глубоко.

Минеральные

Они считаются самыми глубоководными из питьевых. Концентрация минералов в них высокая и постоянная, поэтому их также называют целебными. Их ценность для здоровья приводит к тому, что повсеместно на бальнеологических курортах строятся бюветы, а также ресурс используется для водных процедур, компрессов, обертываний. Раствор минерализуется, проходя вблизи разных пород. Так происходит его обогащение сероводородом, углекислым газом, азотом, йодом, бромом, радоном и прочими веществами.

Артезианские

Особенность этого гидропласта – наличие внутреннего давления. Поэтому при бурении жидкость под напором вырывается наружу. Это, как и ее чистота, обусловлено залеганием между горными породами. Специалисты, гидрогеологи, определяют наличие на данной местности источника по особенным признакам – впадинам, флексурам, мульдам.

Что делают с подземными водами: классификация по назначению

Как мы уже отмечали, назначение ресурса очень разнообразно. Но принято делить всю полученную влагу только на две категории. В основном это определяет ее чистоту, химический состав, а также санитарные нормативы, которые регламентируют ее использование.

Питьевая

Это пресные и слабоминерализованные источники, которые при правильной гидродобыче и водоподготовке можно использовать для питья. В ряде случаев вторичная фильтрация не требуется, достаточно только грубой очистки от частиц грунта.

Техническая

Ее разнообразие больше. Это может быть просто пресная жидкость, которая не нуждается в тщательной водоподготовке и подходит для решения технологических задач на производстве, например, охлаждение. Или может быть минерализованной, тогда цель ее использования – добыча микроэлементов. Также не забываем про высокотермальные источники, которые применяются в качестве топлива для обеспечения тепловой энергии на электростанции.

Структура подземных вод по химическому составу

Есть несколько классификаций, которую используют ученые. Самую распространенную оставим напоследок. В.И. Вернадский выделяет 4 категории:

пресные – до 1 г/л минералов;
солоноватые – концентрация солей не превышает 10 г/л;
соленые – до 50 г/л;
рассолы – более 50 г/л (или 36 г/л), именно так он называет Мировой океан.

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

А.М. Овчинников производит еще более подробное деление, выделяя в отдельную группу ультрапресные воды (до 0,2), с повышенной минерализацией (от 0,5 до 1) и несколько других переходных стадий. Но для большинства промышленных и гидрогеологических задач используют самую краткую классификацию.

Пресная жидкость

В ней содержание солей не превышает 1 грамма на литр чистой влаги. Обычно она добывается из верхних горизонтов. Верховодка почти всегда пригодна для питья после неглубокой механической фильтрации.

Слабоминерализованная

В ней примесей не более 35 г/л. Эта граница соответствует уровню солености Мирового океана. Пить ее можно с большой осторожностью и только при уверенности в химическом составе, поэтому – только после проверок.

Минерализованная

Допускает концентрацию минералов до 50 г/л. Они при правильной дозировке и использовании могут оказывать положительное воздействие на здоровье человека.

Классификация по температуре

Есть несколько состояний воды – твердое (лед, соответственно, ниже 0 градусов), жидкое, наиболее привычное для нас, и газообразное, когда происходит испарение из-за чрезмерного нагрева. Жидкости, в свою очередь, также разделяются.

Холодные

Они имеют не более 20 градусов тепла. Это основная часть верховодки, а также большинства минеральных и артезианских источников. Часто они бывают даже ледяными, что особенно сильно чувствуется в летнюю жару.

Термальные и высокотермальные

Они составляют больший процент от подземных потоков, и чем глубже они залегают, тем жарче могут быть. Близко к нижнему краю земной коры жидкости нагреваются вплоть до 600 градусов. Для человека более интересны те, что пробиваются на 5-6 км из глубин почвы и не превышают обычно 50-60. Они дают тепло, а также часто такие водоемы разрабатываются в бальнеологических целях для купания.

Откуда берутся подземные воды

Не зря экологи борются за рациональный расход пресноводной жидкости, потому что пополнение водоемов, как и влаги, находящейся в грунте, происходит очень медленно за счет таяния ледников. Конечно, слои вечной мерзлоты очень обширны, но только их не хватит при таком расходовании ресурса, который имеет место сейчас. Кроме того, есть несколько путей образования грунтовых и почвенных источников:

Атмосферные осадки. Они образуются в ходе испарения с поверхностей рек, участвуют в круговороте влаги. Дождь и снег на 20% питают почву.
Таяние ледников приводит к образованию крупных озер под землей.
Ювенильное происхождение – это соединение кислорода и водорода, которые высвобождаются при охлаждении магмы.

Причины образования подземных вод носят естественный характер. Природа – единственная сила, которая влияет на этот процесс, поэтому нельзя грубо вмешиваться в него, не зная всех механизмов.

Мониторинг

Гидроразведка на местности – возможность оценить:

есть ли подземные воды на участке;
какой они температуры;
какие возраст, толщина образца горной породы;
химический состав водного ресурса – определяется в условиях лаборатории.

АМЕТИСТ - 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

После этого данные заносятся в специальные карты, на которых указывается состояние гидрологических особенностей местности.

Проблемы загрязнения

Это актуальный вопрос, который касается не только экологов, но и каждого жителя планеты. Воздействие на почвенные слои может быть двух типов.

Химическое

Сильнее всего виноваты сельскохозяйственные угодья, использующие пестициды и другие средства для обработки культур, а также промышленные предприятия. Они сбрасывают и хранят отходы, содержащие химикаты, на открытых свалках или иным образом, недостаточно защищающим экологию.

Биологическое

Сток, канализационные системы, обилие выгребных ям, захоронения людей и трупов скота – все это приводит к тому, что на участке могут развиваться болезнетворные бактерии.

Классификация запасов

Влага считается полезным ископаемым, которое, как и другие, имеет ограниченное количество. Поэтому очень важно, сколько ресурса хранится в почве, а также в созданных людьми резервуарах. Все запасы можно разделить на несколько категорий.

Естественные

Искусственные

Они сохраняются в толще земли, благодаря вмешательству человека. Это такие процессы и процедуры, как орошение полей, создание прудов, дамб, водохранилищ. Также сейчас активно применяется специальное питание грунтового ресурса при засухах.

Привлекаемые

Работает это так: человек ставит водозаборную башню, чтобы проводить гидродобычу из глубинных слоев. А чтобы уравновесить все, русла рек или иных водоемов направляются на этот участок.

Эксплуатационные

По сути, это не запасы, а ресурсы, но первый термин закреплен в научной литературе. Это жидкость, получаемая при водозаборе.

Заключение

В статье мы рассмотрели понятие подземных вод, в результате чего узнали, как они образуются, какие бывают, чем отличаются. Но помните о том, что даже самый чистый источник нуждается в фильтрации перед употреблением.

Читайте также: