Локальные и региональные элементы гидрогеологической стратификации: водоносные слои, водоносные горизонты, водоносные комплексы



Водоносный слой — пласты, порода, в которой залегает грунтовая вода. Грунтовые и подземные воды подразделяются на три основных категории водоносных слоев: верховодка, межпластовые и артезианские воды.
Самый верхний горизонт подземных вод, или иначе «верховодка», наиболее доступен для эксплуатации, так как ближе остальных находится к поверхности. Однако его доступность сопряжена и с определенными недостатками: верховодка имеет свойство менять глубину залегания в зависимости от времени года, среднесуточной температуры и режима выпадения естественных осадков.
Так же немаловажным отрицательным фактором является проблема загрязнения грунтовых вод химическими удобрениями, реактивами от насекомых, используемыми на прилегающих участках, попадающими в грунт выбросами и стоками производств, автотранспорта и т.д.
Меньшую доступность имеют межпластовые грунтовые воды, находящиеся под, так называемым «водоупором», представляющим собой слой глинистого грунта, меняющего свою толщину в зависимости от ландшафта.Такие воды имеют куда более стабильный химический состав и большее постоянство, практически неизменную водообильность на протяжении всего года.
Следует учитывать, что межпластовые воды могут быть напорными, т.е. свободно вытекающими после вскрытия шурфом или бурения на поверхность, а так же безнапорными, и оставаться в зоне песочного водоносного слоя, не поднимаясь выше глинистого водоупора.
Артезианские воды, называемые так же ключевыми, являются самоизливающимися, имея локальное истекание.
Строительство колодца для полива растений и технических нужд не требует рыть колодец на глубину залегания, межпластовых грунтовых вод, как в случаях, когда требуется получение качественной питьевой воды. Для этого достаточно оборудовать колодец меньшей глубины в наиболее низкой части участка используя «верховодку».
Копка колодца для обеспечения качественной питьевой водой и системы автономного водоснабжения жилья требует прохождения «водоупора» из глины с применением бурения или ручного труда.
Поиск подходящих подземных вод для использования в качестве основного или альтернативного автономного источника водоснабжения производится при помощи инженерных методов бурения шурфов и скважин, или такими нетрадиционными методами биолокации определения мест для строительства колодцев, как лозоходство, использованием всевозможных разновидностей контурных рамок реагирующих на колебания биополя человека. Шумовой «фон» от высоких грунтовых вод, однако, далеко не всегда позволяет с безошибочной точностью определить места залегания воды между пластами.
Вода течет сквозь водопроницаемые пласты пород, от более высоких абсолютных отметок к более низким. Встречающиеся на пути движения пустоты, шахты, полости и колодцы, вода заполняет до того же уровня, на котором сама находится.
По той же причине максимальная глубина колодцев на участках расположенных в речной долине, на террасе или в пойме, ограничивается превышением места расположения колодца над уровнем реки, а для колодцев расположенных непосредственно на берегу, высотой самого берега.
Глубина воды в колодце не может быть больше глубины уреза воды в реке по той причине, что водоносный горизонт гидравлически связан с рекой, а водоприток напрямую зависит от коэффициента фильтрации в донной речной части.
Водоносный горизонт (аквифер) — слой или несколько слоев водопроницаемых горных пород, трещины, поры и другие пустоты которых заполнены подземными водами.
Степень водопроницаемости горных пород, т.е. способность горных пород пропускать воду, зависит от размера и количества сообщающихся между собой пор и трещин, а также от отсортированности зёрен горных пород. К хорошо проницаемым горным породам относятся галечники, гравий, крупнозернистые пески, интенсивно закарстованные и трещиноватые породы. Практически непроницаемыми (водоупорными) породами являются глины, плотные суглинки, нетрещиноватые кристаллические, метаморфические и плотные осадочные породы.
Водопроницаемость горных пород может определяться по скорости фильтрации, равной количеству воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения фильтрующей породы. Эта зависимость выражается формулой Дарси:
V = k*I,
где V — скорость фильтрации,
k — коэффициент фильтрации,
I — напорный градиент, равный отношению падения напора h к длине пути фильтрации
Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости (см/сек, м/сут). Таким образом, скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, тождественна коэффициенту фильтрации.
В связи с тем, что вода в породах может передвигаться под влиянием различных причин (гидравлического напора, силы тяжести, капиллярных, адсорбционных, капиллярно-осмотических сил, температурного градиента и др.), количественная характеристика Водопроницаемость горных пород может также выражаться водопроводимости и пьезопроводности. При гидрогеологических исследованиях и расчётах коэффициента водопроводимости (произведение коэффициента фильтрации на мощность водоносного горизонта) является показателем фильтрационной способности горной породы.
В зависимости от геологического строения водоносные породы в фильтрационном отношении могут быть изотропными, когда водопроводимость одинакова в любом направлении, и анизотропными, характеризующимися закономерным изменением водопроницаемости в разных направлениях.
Изучение водопроводимости горных пород необходимо при поисках и разведке подземных вод для целей водоснабжения, при устройстве гидротехнических сооружений, эксплуатации различных типов подземных вод, при расчётах допустимых понижений уровня вод и радиусов влияния водозаборных скважин, при проектировании и осуществлении осушительных и оросительных мероприятий.
Водоносный комплекс — совокупность водоносных горизонтов или зон, приуроченных к толще определённого возраста. Характеризуется обычно закономерным изменением химического состава подземных вод по простиранию и падению комплекса и неоднородностью фильтрационных свойств горных пород.
Водоносный комплекс обычно выделяют, когда не представляется возможным оконтурить хорошо выдержанные водоносные горизонты (слабая гидрогеологическая изученность, быстрая смена фациально-литологического состава, сложное тектоническое строение и т.п.), например, при разведке угольных месторождений, характеризующихся фациально-литологической изменчивостью пород, при мелкомасштабном или обзорном описании района. Наличие гидравлических связи в пределах водоносного комплекса осложняет дренаж водоносных пород и увеличивает продолжительность осушительных работ на шахтах и в карьерах.





Похожие статьи





Добавить комментарий

Рекомендуем

Заказать новую работу