План лекции
11.1. Классификация водоносных горизонтов.
11.2. Воды зоны аэрации.
11.3. Грунтовые воды.
11.4. Артезианские воды.
11.5. Особые типы подземных вод.
11.1. Классификация водоносных горизонтов
Водоносные горизонты (подземные воды) подразделяются на типы по нескольким признакам.
В частности, по характеру водовмещающих пород выделяют пластово-поровые, пластово-трещинные, трещинные, трещинно-жильные, карстовые подземные воды.
По гидравлическому состоянию выделяются два типа водоносных горизонтов: напорные и безнапорные.
Наконец, по условиям залегания выделяют следующие основные типы подземных вод: воды зоны аэрации, грунтовые и межпластовые (артезианские) воды.
11.2. Воды зоны аэрации
Понятие "Зона аэрации" относится к характеристике верхней части геологического разреза определенной территории, где поры и трещины горных пород лишь частично заполнены связанной, капиллярной просачивающейся водой. Большая часть крупных пор и трещин содержит атмосферный воздух. В противоположность тому ниже зоны аэрации все поры и трещины заполнены водой и с этой глубины начинается зона полного водонасщеиия.
В зоне аэрации имеются локальные участки полного водонасыщения над местными водоупорами или в слабо проницаемых породах.
Этот тип подземных вод обычно называют верховодкой. Верховодка отмечается неустойчивым режимом. Уровень этих вод резко повышается в период снеготаяния или дождливые периоды и снижается засушливые периоды. Качество верховодки ненадежно в санитарном отношении.
В зоне аэрации, кроме того, могут быть значительные скопления капиллярных вод (над зоной полного водонасыщения и подвешенные почвенные воды). Влияние их необходимо учитывать при определений условий заложения фундаментов и при сооружении плотин. Высота капиллярного поднятия может быть особенно значительной в глинистых и пылеватых грунтах (до 5 м и даже больше).
12.1. Грунтовые воды
Грунтовыми называются воды первого от поверхности выдержанного водоносного горизонта. Непроницаемая горная порода снизу называется водоупорным ложем горизонта. Грунтовые воды имеют свободную (без напора) поверхность (зеркало или скатерть грунтовых вод). Пополнение запасов грунтовых вод (питание) происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков на всей площади распространения, частично возможно за счет просачивания из водоемов и водотоков.
Разгрузка (истечение) грунтовых вод происходит в естественных дренах (оврагах, долинах ручьев и рек), где имеются родники, пластовые выходы воды. Возможен переток в нижние водоносные горизонты.
Уровень грунтовых вод на картах изображают изолиниями равных высот (гидроизогипмы). По характеру этой поверхности легко выявляется направление грунтовых потоков (перпендикулярно гидроизогипсам в направлении уменьшения отметок уровня).
Режим грунтовых вод непостоянен. Уровень их может заметно меняться по временам года. Эти воды обычно пресные (кроме зон
пустынь. Они используются для питьевых целей. Однако часто (особенно при близком к поверхности уровня и наличии источников загрязнения) санитарное состояние их ненадежно. Поэтому для центролизованного водоснабжения грунтовые воды можно рекомендовать только после специальных исследований. Тем более что запасы их обычно ограничены.
Межпластовыми называют подземные воды, приуроченные к слоям водоносных пород, которые залегают между двумя водоупорами. Межпластовые воды обычно имеют напорный характер. Уровень воды при искусственном вскрытии их устанавливается выше водоупорного кровли. И такой уровень называют пьезометрическим. Изолинии равных отметок пьезометрического уровня на картах называют гидроизопьезами (пьезоизогипсами).
Межпластовые воды, обладающие обширным распространением и выдержанным напором, называют артезианским. Это название используется даже больше, чем "межпластовые". Артезианские бассейны – это крупные территории тектонических впадин или моноклиналей. Питание артезианских вод за счет атмосферных осадков или перетока из других водоносных горизонтов, как правило, происходит на ограниченной площади в местах повышенного рельефа. Вследствие большого напора при вскрытии их колодцами или скважинами часто наблюдается фонтанирование
11.4. Артезианские воды.
Артезианские водоносные горизонты отличаются постояноством режима. Уровень их мало подвержен изменениям. Они надежны в санитарном отношении. Однако с увеличением глубины и ослаблением водообмена возрастает минерализация этих вод, которая может превышать пределы для питьевых вод.
Артезианские воды являются мощным и длительным источником водопритоков при разработке месторождений, оказывая отрицательное влияние на ведение горных работ.
К особым типам подземных вод можно отнести трещинные, трещинно-жильные, карстовые воды и воды зоны многолетней мерзлоты.
11.5. Особые типы подземных вод
Трещинные воды характерны для участков повышенной трещиноватости массивов метаформических и магматических горних пород (водоносные зоны).
Трещинно-жильными называю воды, связанные с разрывными тектоническими нарушениями. В открытых дизъюнктивах могут скапливаться существенные запасы воды, при вскрытии которых происходят мощные прорывы воды в горные выработки.
Карстовые воды имеют широкое распространение. Они приурочены обычно к сильно трещиноватым карбонатным породам, заполняют образовавшиеся в результате растворения полости ("водяные мешки). Карстовые водоносные горизонты обладают значительной проницаемостью и большими запасами воды. Нередко карстовые воды наполняются за счет поглощения поверхностных водотоков (инфлюация). Поэтому всегда существует опасность загрязнения их нечистотами. И в районах распространения карстовых явлений необходимо соблюдать особые меры по предохранению подземных вод от загрязнения. Карстовые воды значительно осложняют разработку месторождений.
В зоне многолетней мерзлоты возникают особые гидрогеологические условия в связи с тем, что мерзлые породы являются водоупорами. Здесь выделяют три типа вод: воды деятельного слоя, подмерзлотные и межмерзлотные воды. Деятельным называют слой вород, подверженный сезонами процессам оттаивания. Его мощность изменяется от долей метра до нескольких метров. В основании деятельного слоя иногда могут сохраняться талые породы ("талики"). Подмерзлотные воды залегают ниже мерзлоты и обычно имеют напорный характер. Межмерзлотные воды сохраняются среди мерзлых пород либо вследствие повышенной минерализации (сильно соленые воды могут не замерзать при температуре до - 10°С), либо на участках активной фильтрации из источников с положительными температурами.