Чималу частину водних запасів Землі складають підземні басейни, які протікають у товщі ґрунту та шарах гірських порід. Величезні скупчення підземних вод - озера, які вимивають поклади порід та ґрунт, утворюючи котловани.

Значення грунтової рідини велике як для природи, але й людини. Тому дослідники проводять регулярні гідрологічні спостереження за її станом та кількістю, дедалі глибше вивчають, що таке підземна вода. Визначення, класифікація та інші питання теми буде розглянуто у статті.

Що таке підземна вода?

Підземна вода - це вода, що знаходиться в міжшарових просторах гірських порід, що залягають у верхньому шарі земної кори. Така вода може бути представлена в будь-якому агрегатному стані: рідкому, твердому та газоподібному. Найчастіше підземні води – це тонни текучої рідини. Другі за поширеністю - це брили льодовиків, які збереглися ще з періоду вічної мерзлоти.

Класифікація

Підрозділ підземних вод на класи залежить від умов їх залягання:

ґрунтові;
ґрунтові;
міжпластові;
мінеральні;
артезіанські.

Крім перерахованих видів, поділяються підземні води на класи, що залежать від рівня шару, в якому вони розташовані:

Верхній обрій - підземні води прісного змісту. Як правило, їхнє глибинне знаходження невелике: від 25 до 350 м.
Середній горизонт – це місце залягання мінеральної чи солоної рідини на глибині від 50 до 600 метрів.
Нижній горизонт – глибина від 400 до 3000 метрів. Вода із підвищеним вмістом мінералів.

Підземна вода, що розташовується на великих глибинах, за віком може бути молодою, тобто недавно реліктовою, що з'явилася. Остання могла закладатися в підземних шарах разом із ґрунтовими породами, в яких вона "розміщена". Або ж утворилася реліктова підземна вода від багаторічної мерзлоти: льодовики танули – рідина накопичувалася та зберігалася.

Ґрунтові води

Ґрунтова вода – це рідина, яка залягає у верхньому шарі земної кори. Переважно вона локалізується у просторових порожнинах між частинками ґрунтів.

Якщо зрозуміти, що таке підземна вода ґрунтового виду, стає очевидним той факт, що цей різновид рідини найкорисніший, оскільки її поверхневе розташування не позбавляє її всіх мінералів і хімічних елементів. Така вода є одним із головних джерел "живлення" для сільськогосподарських полів, лісових масивів та інших агрокультур.

Цей різновид рідини не завжди може залягати горизонтально, найчастіше її обриси схожі з рельєфом ґрунту. У верхньому шарі земної кори волога не має "твердої опори", тому вона знаходиться у підвішеному стані.

Надмірна кількість ґрунтових вод спостерігається навесні, коли тане сніг.

Грунтові води

Грунтовий різновид – це води, які розташовуються на деяких глибинах верхнього земного шару. Глибини протікання рідини можуть мати більші показники, якщо це посушлива місцевість чи пустеля. При помірному кліматі з періодичною сталістю випадання опадів грунтові води залягають не так глибоко. А при надлишку дощів або снігу ґрунтова рідина може призводити до підтоплення місцевості. У деяких місцях цей різновид вод виходить на поверхню ґрунтів і називається джерелом, ключем або джерелом.

Грунтові води поповнюються завдяки осадам, що випали. Багато хто плутає її з артезіанською, але остання залягає глибше.

Надмірна кількість рідини може накопичуватися в одному місці. У результаті стоячого положення утворюються з підземних вод болота, озера та ін.

Міжпластові

Що таке підземна вода міжпластової категорії? Це, по суті, ті ж водоносні горизонти, що й ґрунтові та ґрунтові, але тільки рівень їхнього протікання глибший, ніж у двох попередніх.

Позитивною особливістю міжпластових рідин є те, що вони набагато чистіші, оскільки залягають глибше. Крім того, їх склад та кількість завжди коливається в одній постійній межі, і якщо й відбуваються зміни, то незначні.

Артезіанські

Артезіанські води розташовуються на глибинах, що перевищують 100 метрів і досягають 1 км. Цей різновид вважається, та й є, найпридатнішим для споживання. Тому на заміських ділянках часто практикується буріння підземних свердловин як джерело водопостачання житлових будинків.

При бурінні свердловини артезіанська вода фонтаном виривається на поверхню, оскільки є напірним різновидом підземних вод. Залягає в порожнинах гірських порід між водотривкими пластами земної кори.

Орієнтиром для видобутку артезіанської води є певні природні об'єкти на поверхні: западини, флексури, мульди.

Мінеральні

Мінеральні - найглибоководніші та найцілющіші та найцінніші для людського здоров'я. Вони підвищений вміст різноманітних мінеральних елементів, концентрація яких стала.

Мінеральні води також мають власні класифікації:

По призначенню:

їдальня;
лікувальна;
змішана.

З переважання хімічних елементів:

сірководневі;
вуглекислі;
залізисті;
йодні;
бромні.

За ступенем мінералізації: починаючи від прісних і закінчуючи водами із найвищою концентрацією.

Класифікація за призначенням

Підземні води використовуються у житті людини. Їхнє призначення буває різним:

питна - це вода, яка придатна для вживання або у своєму природному, незайманому вигляді, або після очищення;
технічна - це рідина, яка застосовується у різних технологічних, господарських чи промислових галузях.

Класифікація з хімічного складу

На хімічний склад підземних вод впливають породи, які прилягають у безпосередній близькості до вологи. Виділяються такі категорії:

Прісні.
Слабомінералізовані.
Мінералізовані.

Як правило, води, що залягають у безпосередній близькості із земною поверхнею, прісноводні. І що глибше розташовується волога, тим паче мінералізований її склад.

Як утворилися підземні води?

На освіту підземних вод впливає кілька чинників.

Опади. Опади, що випали у вигляді дощів або снігу, поглинаються ґрунтом у розмірі 20 % від загальної кількості. Вони формують ґрунтову або ґрунтову рідину. Крім того, ці дві категорії вологи беруть участь у кругообігу води в природі.
Танення льодовиків багаторічної мерзлоти. Підземні води утворюють цілі озера.
Є ще ювенільні рідини, що утворилися у застиглій магмі. Це різновид первинних вод.

Моніторинг підземних вод

Моніторинг підземних вод - важлива потреба, яка дозволяє відстежити як її якість, а й кількість, і взагалі, її наявність.

Якщо якість води досліджують лабораторно, оглядаючи вилучену пробу, то розвідка наявності передбачає наступні взаємопов'язані:

Перше - це проводиться оцінка території наявність передбачуваних підземних вод.
Друге - це вимірюється температурних показників виявленої рідини.
Далі застосовується радоновий метод.
Після цього проводиться буріння базових свердловин, що супроводжуються вилученням керна.
Виділений керн відправляють на дослідження: визначають його вік, товщину та склад.
Зі свердловин відкачують деяку кількість підземних вод, щоб визначити їх характеристики.
За базовими свердловинами складають карти залягання рідини, оцінюють її якість і стан.

Розвідка підземних вод поділяється на такі типи:

Попередня.
Детальна.
Експлуатаційна.

Проблеми забруднення

Проблема забруднення підземних вод є дуже актуальною на сьогоднішній день. Вчені виділяють такі способи забруднення:

Хімічна. Цей тип забруднення дуже поширений. Його глобальність залежить від того, що на Землі величезна кількість сільськогосподарських та промислових підприємств, які скидають свої відходи в рідкому та твердому (кристалізованому) вигляді. Ці відходи дуже швидко проникають у водонесучі горизонти.
Біологічний. Забруднені стоки від господарсько-побутового використання, несправні каналізації - це причини зараження підземних вод хвороботворними мікроорганізмами.

Класифікація за типом водонасичених ґрунтів

Розрізняють такі:

порові, тобто ті, що влаштувалися в пісках;
потріскані, ті, що заповнюють порожнини брил гірських порід і скель;
карстові, ті, що розташовуються у вапнякових породах або інших крихких породах.

Залежно від місця розташування формується склад води.

Запаси

Підземні води розцінюються як корисна копалина, яка відновлена і бере участь у кругообігу води в природі. Загальні запаси цього різновиду корисних копалин становлять 60 млн км3. Але, незважаючи на те, що показники не маленькі, підземні води схильні до забруднення, а це істотно позначається на якості споживаної рідини.

Висновок

Річки, озера, підземні води, льодовики, болота, моря, океани - усе це водні запаси Землі, які взаємопов'язані між собою. Волога, що знаходиться в шарах ґрунту, не тільки формує підземний басейн, а й впливає на формування поверхневих водойм.

Ґрунтові води придатні для пиття людей, отже заощадження їх від забруднення - одне й головне завдання людства.

Згадайте

Що відбувається з водою, що випала на землю із дощем? Через які гірські породи вода просочується швидше – піски чи глини? Що таке джерела (ключи)? Чому у джерелі вода холодна навіть улітку?

Як утворюються підземні води?Вода в земної коризнаходиться в трьох станах: рідкому, газоподібному та твердому. Вода та водяна пара заповнюють проміжки між частинками гірських порід.

Вода в твердому стані - це кристали та прошарки льоду в промерзлих породах.

Підземні води - це води, що у гірських породах земної кори.

Підземних вод набагато більше, ніж поверхневих вод суші – річок, озер, боліт. Вони виникають за рахунок просочування в глиб землі атмосферних опадів. Найважливіша умова утворення підземних вод – здатність гірських порід пропускати воду. Розрізняють водопроникні та водонепроникні (водостійкі) породи (рис. 142).

Мал. 142. Водопроникність гірських порід

Гірські породи, що пропускають воду, називаються водопроникними. Це пухкі пористі (пісок, галька, гравій) або тверді, але тріщинуваті породи (вапняк, піщаник, сланець). Чим більші частки і пори, тим краще водопроникність. Гірські породи, що не пропускають воду, - водонепроникні, або водотривкі. Це глини або будь-які тверді породи, що не розтріскалися.

Вода з поверхні просочується через водопроникні породи до тих пір, поки не зустрічає на своєму шляху водостійкі шари. Тут вона затримується, поступово заповнюючи пори чи тріщини водопроникних порід. Пласти, насичені водою, утворюють водоносні шари (рис. 143). Вода в них тече вниз по нахиленій поверхні водостійкого шару.

Якими бувають підземні води?Через чергування порід з різною водопроникністю у земній корі на різній глибині може бути кілька водоносних верств. Пухкі та пористі породи змінюються водотривкими, потім знову водопроникними і знову водотривкими. Залежно від положення водоносних шарів розрізняють ґрунтові та міжпластові підземні води (див. рис. 143).

Мал. 143. Підземні води

Води верхнього водоносного горизонту, розташованого першому водоупорном шарі, називаються грунтовими. Міжпластові води розташовуються між двома водотривкими шарами. Сюди вода з поверхні потрапляє лише через місця, де водоносні шари виходять поверхню.

Глибина та товщина шару ґрунтових вод залежать від геологічної будови території, рельєфу та клімату. На рівнинах з холодним та вологим кліматом ґрунтові води можуть підходити до самої поверхні, сприяючи утворенню боліт. Якщо клімат жаркий і сухий, ґрунтові води розташовуються на великій глибині. Глибина шару ґрунтових вод може змінюватися за сезонами року. У Росії навесні ґрунтові води розташовуються ближче до поверхні, а влітку далі від неї.

У пористих породах надр найбільшої пустелі світу Сахари є великі запаси підземних прісних вод. Їх так багато, що вони можуть забезпечити потреби всіх країн, що розташовані на території пустелі. Однак, ці води залягають на глибині 150-200 м від поверхні.

Ґрунтові води часто виходять поверхню, утворюючи джерела (джерела, ключі) у пониженнях рельєфу: річкових долинах, ярах. Міжпластові води видобувають за допомогою спеціально пробурених свердловин. Іноді вода б'є через свердловину фонтаном. Такі води називають артезіанськими (рис. 144).

Мал. 144. Артезіанські води

Артезіанські води утворюються у увігнутих шарах гірських порід. Вода виявляється тут під великим тиском, тому вона фонтанує при розтині свердловини.

Не всі підземні води прісні. Деякі з них містять багато розчинених речовин та газів. Такі води називають мінеральними. На високих глибинах у товщі земної кори зростає температура. Тому тут підземні води стають теплими та навіть гарячими.

Якщо товщі земної кори складені легко розчинними породами (вапняками, гіпсом, солями), то підземні води вимивають у яких численні порожнечі, порожнини, печери (рис. 145). Таке явище природи, а також форми рельєфу на поверхні та в товщах гірських порід називаються карстом.

Мал. 145. Форми карсту

Вода не просто створює карстові печери. Вона прикрашає їх мальовничими кам'яними скульптурами. З крапель, що просочуються зі стелі печер, як бурульки, наростають вниз сталактити. З крапель, що падають на підлогу печери, знизу поступово ростуть стовпчики – сталагміти. Ці форми іноді зростаються одна з одною в єдині колони.

Запитання та завдання

Звідки вода потрапляє у товщу земної кори?
Назвіть види підземних вод.
Що таке джерело? Де він утворюється?
Де утворюються карстові печери?

Усі води, що знаходяться в товщі гірських порід у твердому, рідкому або газоподібному стані, називаються підземними

На материках вони утворюють суцільну оболонку, яка не переривається навіть у областях сухих степів та пустель. Як і поверхневі води, вони перебувають у постійному русі та беруть участь у загальному кругообігу води у природі. Будівництво та експлуатація більшості наземних споруд та всіх підземних пов'язані з необхідністю обліку руху підземних вод, їх складу та стану. Від підземних вод залежать фізикомеханічні властивості та стан багатьох гірських порід. Вони часто затоплюють будівельні котловани, канави, траншеї та тунелі, а виходячи на поверхню, сприяють заболочуванню території. Підземні води можуть бути агресивним середовищем щодо гірських пород. Вони виступають основною причиною багатьох фізикогеологічних процесів, що виникають у природних умовах, у процесі будівництва та експлуатації інженерних споруд.

Розрізняють:

Питні води– води, які за якістю у природному стані або після обробки відповідають нормативним вимогам і призначені для питних і побутових потреб людини, або для виробництва харчової продукції. Цей тип вод включає також мінеральні природні столові води, до яких належать підземні води із загальною мінералізацією не більше 1 г/дм 3 , які не вимагають водопідготовки або не змінюють після водопідготовки природного складу.

Технічні підземні водиводи різного хімічного складу (від прісних до розсолів), призначені для використання у виробничо-технічних та технологічних цілях, вимоги до якості яких встановлюються державними чи галузевими стандартами, технічними умовами чи споживачами.

Підземні води також підрозділяють:

Підземні води переважно утворюються внаслідок просочування (інфільтрації) атмосферних опадів і поверхневих вод у товщу земної кори. Вода проходить через водопроникні породи до водотривкого шару і накопичується на ньому, утворюючи підземний басейн або потік. Така підземна вода називається інфільтраційної. Кількість інфільтраційної води залежить від кліматичних умов місцевості, рельєфу, рослинності, складу порід верхньої товщі, їх структури та текстури, а також тектонічної будови району. Інфільтраційні підземні води є найпоширенішими.

Підземна вода може утворюватися також шляхом конденсації пароподібної води, що постійно циркулює у порах гірських порід. Конденсаційнапідземна вода утворюється лише влітку і частково навесні та восени, а взимку не утворюється зовсім. Конденсацією водяної пари А. Ф. Лебедєв пояснював утворення значних запасів підземної води в зонах пустель і напівпустель, де кількість атмосферних опадів, що випадають, мізерна. Конденсуватись можуть не тільки водяні пари атмосфери, але й водяні пари, що виділяються з магматичних вогнищ та інших високотемпературних зон земної кори. Такі підземні води називаються ювенільними. .Ювенільніпідземні води зазвичай дуже мінералізовані. У результаті геологічного розвитку на товщі земної кори можуть зберігатися поховані водні басейни. Вода, що міститься в осадових товщах цих басейнів, називається реліктовий.

Утворення підземних вод є складним процесом, що починається з накопичення опадів і тісно пов'язаний з геологічною історією району. Дуже часто підземні води різного походження перемішуються між собою, утворюючи змішаніза походженням води.

Верхню частину земної кори з погляду поширення підземних вод прийнято ділити на дві зони: зону аерації та зону насичення. У зоні аерації не завжди всі пори гірських порід заповнені водою. Всі води зони аерації живляться за рахунок атмосферних опадів, інтенсивно випаровуються та поглинаються рослинами. Кількість води у цій зоні визначається кліматичними умовами. У зоні насичення незалежно від кліматичних умов завжди всі пори гірських порід заповнені водою. Над зоною насичення знаходиться підзона капілярного зволоження. У цьому підзоні тонкі пори заповнені водою, а великі повітрям.

У зоні аерації утворюються ґрунтова вода та верховодка. Ґрунтова водазалягає безпосередньо біля поверхні землі. Це єдина вода, яка не має під собою водоупору і представлена в основному пов'язаною та капілярною водою. Ґрунтова вода знаходиться у складному взаємозв'язку з тваринами та рослинними організмами. Вона відрізняється різкими коливаннями температури, наявністю мікроорганізмів та гумусу. З ґрунтовою водою будівельники стикаються лише на заболочених ділянках.

Верховодкаутворюється у зоні аерації на водонепроникних лінзах. Верховодкою також називають будь-які часові скупчення води в зоні аерації. Атмосферні опади, що проникають у цю зону, можуть тимчасово затримуватися на слабопроникних або ущільнених шарах. Найчастіше це відбувається навесні в період сніготанення або в період дощів. У посушливі періоди верхівка може зникати. Характерними особливостями верховодки є мінливість існування, обмеженість розповсюдження, мала потужність та безнапірність. Верховодка нерідко створює складнощі для будівельників, оскільки наявність або можливість її утворення не завжди встановлюється при інженерно-геологічних дослідженнях. Верховодка, що утворилася, може викликати підтоплення інженерних споруд, заболочування територій.

Ґрунтовийназивається вода, що залягає на першому від поверхні землі постійному водотривкому шарі. Ґрунтові води існують постійно. Вони мають вільну водну поверхню, яку називають дзеркалом ґрунтових вод,і водостійке ложе. Проекція дзеркала ґрунтових вод на вертикальну площину називається рівнем ґрунтових вод (У Г В).Відстань від водоупору до рівня ґрунтових вод називається потужністю водоносного горизонту.Рівень ґрунтових вод, а отже, і потужність водоносного горизонту - величини непостійні і можуть змінюватися протягом року в залежності від кліматичних умов. Живлення ґрунтових вод відбувається в основному за рахунок атмосферних і поверхневих вод, але вони можуть бути змішаними, інфільтраційно-конденсаційними. Ділянка поверхні землі, з якої поверхнева та атмосферна вода надходить у водоносний горизонт, називається областю харчуванняґрунтових вод. Область живлення ґрунтових вод завжди збігається з областю їхнього поширення. Ґрунтові води через наявність вільної водної поверхні є безнапірними, т. е. рівень води у свердловині встановлюється тієї ж позначці, де зустрінута вода.

Залежно від умов залягання ґрунтових вод розрізняють ґрунтові потоки та басейни. Грунтові потоки мають похилий дзеркало і знаходяться в безперервному русі у бік ухилу водоупору. Грунтові басейни мають горизонтальне дзеркало і трапляються набагато рідше.

Ґрунтові води, перебуваючи у постійному русі, мають тісний зв'язок із поверхневими водотоками та водоймами. У районах, де атмосферні опади переважають над випаровуванням, ґрунтові води зазвичай живлять річки. У посушливих районах дуже часто вода з річок надходить у ґрунтові води, поповнюючи підземні потоки. Може існувати і змішаний тип зв'язку, коли з одного берега ґрунтові води живлять річку, а з іншого - вода з річки надходить у ґрунтовий потік. Характер зв'язку може змінюватися залежно від кліматичних та інших умов.

При проектуванні та будівництві інженерних споруд необхідно враховувати режим ґрунтових вод, Т. е. зміна в часі таких показників, як коливання рівня ґрунтових вод, температури та хімічного складу. Найбільшим змінам піддаються рівень і температура ґрунтових вод. Причини цих змін дуже різноманітні та нерідко безпосередньо пов'язані з будівельною діяльністю людини. Кліматичні чинники викликають як сезонні, і багаторічні зміни рівня грунтових вод. Паводки на річках, а також водосховища, ставки, системи зрошення, канали, дренажні споруди ведуть до зміни режиму ґрунтових вод.

Положення дзеркала ґрунтових вод на картах зображується за допомогою гідроізогіпсу та гідроізобату. Гідроізогіпси- Лінії, що з'єднують точки з однаковими абсолютними відмітками рівня ґрунтових вод. Ці лінії аналогічні горизонталям рельєфу і подібно до них відображають рельєф дзеркала ґрунтових вод. Карта гідроізогіпсу використовується для визначення напрямку руху ґрунтових вод і для визначення значення гідравлічного градієнта. Напрямок руху ґрунтових вод завжди перпендикулярно гідроізогіпсам від більш високих позначок до нижчих. Напрями, за якими пересуваються грунтові води при незмінному в часі русі, називаються лініями струму.Якщо лінії струму паралельні між собою, такий потік називається плоским. Потік може бути схожим і розбіжним. Чим менша відстань між гідроізогіпсами, тим більший гідравлічний градієнт ґрунтового потоку. Гідроізобати- Лінії, що з'єднують точки з однаковою глибиною залягання ґрунтових вод.

МіжпластовимиПідземними водами називаються водоносні горизонти, що залягають між двома водоупорами. Вони можуть бути ненапірними та напірними. Міжпластові ненапірні води трапляються рідко. За характером руху вони аналогічні ґрунтовим водам. Міжпластові напірні води називаються артезіанськими.Залягання артезіанських вод дуже різноманітне, але найчастіше зустрічаються синклінальне. Артезіанська вода завжди заповнює весь водоносний горизонт від підошви до покрівлі та не має вільної водної поверхні. Область поширення одного чи кількох рівнів артезіанських водоносних горизонтів називають артезіанським басейном.Площі артезіанських басейнів величезні та вимірюються десятками, сотнями, а іноді й тисячами квадратних кілометрів. У кожному артезіанському басейні розрізняють галузі харчування, розповсюдження та розвантаження. Область харчування артезіанських басейнів зазвичай розташовується великих відстанях від центру басейну і більш високих позначках. Вона ніколи не збігається з областю їхнього поширення, яку іноді називають областю напорів. Артезіанські води відчувають гідростатичний тиск, зумовлений різницею відміток області живлення та області розвантаження, згідно із законом сполучених судин. Рівень, на якому встановлюється артезіанська вода у свердловині, називається п'єзометричним.Положення його визначається п'єзометричною лінією, або лінією натисків, умовною прямою лінією, яка з'єднує область живлення з областю розвантаження. Якщо п'єзометрична лінія проходить вище поверхні землі, то при розтині водоносного горизонту свердловинами відбуватиметься фонтанування, а натиск називається позитивним. Коли п'єзометричний рівень розташований нижче поверхні землі, то натиск називається негативним, а вода зі свердловини не виливається. Артезіанські води, як правило, більш мінералізовані і менше пов'язані з поверхневими водотоками та водоймищами, ніж ґрунтові води.

Тріщинними водаминазиваються підземні води, присвячені тріщинуватим магматичним, метаморфічним і осадовим породам. Характер їх руху визначається розміром та формою тріщин. Тріщинні води можуть бути ненапірними та напірними. Вони є непостійними і можуть змінювати характер руху. Розмив і розчинення гірських порід призводять до розширення тріщин, а кристалізація солей та накопичення опадів - до їхнього звуження. Витрата тріщинних вод може сягати 500 м 3 /год. Тріщинні води створюють значні труднощі під час будівництва підземних споруд.

Підземні води у місті

У містах попит на воду значний, але підземні водні ресурси обмежені. Багато в чому процес відновлення водних ресурсів залежить стану самої міської середовища, її екології. Цей важливий чинник відповідає як обсяг підземних водних ресурсів, а й у рівень їх забруднення.

В останні роки вивчення ґрунтових вод міських просторів входить до складу розділу гідрогеології.

Проблеми, що виникають при взаємодії ґрунтових вод з міським середовищем, це і забруднення ґрунтових вод через стічні труби каналізації, і зниження рівня підземних вод насосними системами, і загроза затоплення ґрунтовими водами підземних просторів міського середовища (наприклад, метро).

Зараз питання про збереження та захист ґрунтових вод від забруднення стоїть особливо гостро. Адже саме від них залежить стабільність розвитку більшості міст, що виводить проблему на рівень світового масштабу.

Відштовхуючись від поставлених завдань та ґрунтуючись на останніх досягненнях у галузі гідрогеології, вченими розробляються нові схеми контролю та спостереження за рівнем забруднення ґрунтових вод, їхньою активністю в межах підземного простору міського середовища.

І все ж, яку б важливу роль у процесі розвитку міського простору не відігравала його зв'язок із ґрунтовими водами, цілком очевидно, що в даному виді взаємодії міському середовищі відведена доля зовнішнього обмежувача, ніж рівноправного учасника.

Багато міст використовують підземну воду як питну. Всі знають, що вода - це ресурс, що заповнюється, але в той же час сильно схильний до впливу зовнішніх факторів. Дуже важливо стежити за рівнем ґрунтових вод та ступенем їх забруднення. Для стабільного розвитку міського простору цей тендітний баланс дуже важливий. Недбале ставлення до водних ресурсів призводить до дуже жалюгідних наслідків. Наприклад, у Мехіко постійне зниження рівня ґрунтових вод призвело до просідання ґрунту, а потім і до екологічних проблем.

Показники підземних вод у Російської Федерації

Ресурсний потенціал підземних вод Росії становить 869,1 млн. м 3 /сут і розподілений територією нерівномірно, що визначається різноманітністю геолого-гидрогеологических умов і кліматичними особливостями.

На Європейській території Росії його величина складає 346,4 млн. м 3 /сут і змінюється від 74,1 млн. м 3 /сут у Центральному до 117,7 млн. м 3 /сут у Північно-Західному федеральних округах; на Азіатській території Росії - 522,7 млн. м 3 /сут і коливається від 159,2 млн. м 3 /сут в Далекосхідному до 250,9 млн. м 3 /сут в Сибірському федеральних округах.

Сучасна роль підземних вод у господарсько-питному водопостачанні населення Російської Федерації характеризується такими показниками. Частка підземних вод у балансі господарсько-питного водопостачання (з поверхневих та підземних вододжерел) становить 45%.

Понад 60% міст і селищ міського типу задовольняють потреби у питній воді, використовуючи підземні води, а близько 20% мають змішані джерела водопостачання.

У сільській місцевості на підземні води у господарсько-питному водопостачанні припадає 80–85% загального водоспоживання.

Найбільш складною проблемою є забезпечення питною водоюнаселення великих міст. Близько 35% великих міст практично немає підземних джерел централізованого водопостачання, а 37 міст взагалі відсутні розвідані запаси підземних вод.

Ступінь використання підземних вод у господарсько-питному водопостачанні населення визначається як закономірностями розподілу ресурсів підземних вод по території Росії, так і політикою забезпечення населення питною водою, що проводиться багато років шляхом пріоритетного використання поверхневих вод.

Нині відзначається низький рівень використання розвіданих родовищ підземних вод та його запасів. Середній рівень використання загальних розвіданих запасів становить 18–20%, а в межах родовищ із розвіданими запасами, що експлуатуються, – 30–32%.

Останні 5 років приріст оцінених експлуатаційних запасів становив 6,8 млн. м 3 /сут.

З підземних джерел задоволення питних потреб населення та водопостачання об'єктів промисловості забрано 28,2 млн. м 3 /сут води. Сумарна величина видобутку та вилучення підземних вод склала 33,1 млн. м 3 /сут, без використання скинуто 5,9 млн. м 3 /сут (17,8% загальної величини видобування та видобутку підземних вод).

Для господарських потреб використано 27,2 млн. м3/добу, у тому числі: на господарсько-питне водопостачання 20,6 млн. м3/добу (76%); виробничо-технічне водопостачання – 6,0 млн. м3/добу (22%); зрошення земель та обводнення пасовищ – 0,5 млн. м 3 /добу (2%).

Внаслідок вилучення та видобутку підземних вод на окремих територіях утворилися великі регіональні депресійні вирви, площі яких досягають значних розмірів (до 50 тис. км 2), а зниження рівня в центрі – до 65–130 м (міста Брянськ, Курськ, Москва, Санкт -Петербург).

У м. Брянськ регіональна депресійна вирва, що утворилася у верхньодевонському водоносному комплексі, має радіус понад 150 км і зниження рівня понад 80 м. Великі вирви депресії утворилися в районі міст Курськ і Залізногірськ і на Михайлівському залізорудному кар'єрі. "Курська" депресійна вирва в баткеловійському водоносному горизонті має радіус 90-115 км, зниження рівня в центрі - 64,5 м. На Михайлівському кар'єрі вирва досягла 60-90 км у радіусі, рівень знизився з початку осушення кар'єру на 77,4 м.

У Московському регіоні інтенсивна експлуатація підземних вод нижньокам'яновугільного водоносного комплексу протягом 100 років призвела до формування великої глибокої вирви, площа якої перевищує 20 тис. км 2 , а максимальне зниження рівня - 110 м. Багаторічна експлуатація підземних вод гдовського утворення регіональної депресійної вирви загальною площеюдо 20 тис. км 2 зі зниженням рівня до 35 м.

На території Росії, за даними державного моніторингу стану надр МПР Росії, виявлено 4002 ділянки забруднення, їх понад 80% перебуває у ґрунтових водоносних горизонтах, зазвичай які є джерелами питного водопостачання населення.

За експертними оцінками, у Російській Федерації частка забруднених підземних вод не перевищує 5-6% обсягу їх використання для питного водопостачання населення.

Найбільше ділянок забруднення підземних вод розташовано біля наступних федеральних округів: Приволзького (30%), Сибірського (23%); Центрального (16%) та Південного (15%). Із загальної кількості ділянок забруднення підземних вод:

§ на 40% забруднення пов'язане з промисловими підприємствами;

§ на 20% – із сільськогосподарським виробництвом;

§ на 9% – з житлово-комунальним господарством,

§ на 4% забруднення відбувається внаслідок підтягування некондиційних природних вод у разі порушення режиму експлуатації водозаборів;

§ на 10% забруднення підземних вод “змішане” та зумовлене діяльністю промислових, комунальних та сільськогосподарських об'єктів;

§ для 17% ділянок джерело забруднення підземних вод не встановлено.

Найбільш напружена екологічна ситуація склалася на ділянках забруднення підземних вод речовинами І класу небезпеки. Ці ділянки виявлені в районах окремих великих промислових підприємств у наступних містах та селищах: Амурськ (ртуть), Ачинськ (фосфор), Байкальськ (ртуть), Георгіївськ (ртуть), Єсентуки (ртуть), Єкатеринбург (фосфор), Іскітім (берилій), Новокузнецьк (фосфор), Казань (берилій, ртуть), Кисловодськ (фосфор), Мінеральні Води (ртуть), Лермонтов (ртуть), Комсомольськ-на-Амурі (берилій), Магнітогорськ (тетраетилсвинець), Новосибірськ (берилій, рт. (ртуть), Вільний (ртуть), Усолля-Сибірське (ртуть), Хабаровськ (берилій, ртуть), Череповець (берилій) та ін.

Найбільшу екологічну небезпеку є забруднення підземних вод, виявлене в окремих свердловинах на водозаборах питного водопостачання.

Всі води земної кори, що знаходяться нижче поверхні Землі в гірських породах у газоподібному, рідкому та твердому станах, називаються підземними водами.

Підземні води становлять частину гідросфери – водної оболонки земної кулі. Вони зустрічаються в свердловинах на глибині до декількох кілометрів. За даними В.І. Вернандського, підземні води можуть існувати до глибини 60 км у зв'язку з тим, що молекули води навіть при температурі 2000 о С дисоційовані лише на 2%

Приблизні підрахунки запасів прісної води надрах Землі до глибини 16 кілометрів дають величину 400 мільйонів кубічних кілометрів, тобто. близько 1/3 вод Світового океану.

Накопичення знань про підземні води, що почалося з найдавніших часів, прискорилося з появою міст та поливного землеробства. Мистецтво спорудження копаних колодязів до кількох десятків метрів було відоме за 2000-3000 тисяч років до н.е. у Єгипті, Середній Азії, Індії, Китаї. У цей період з'явилося й лікування мінеральними водами.

У першому тисячолітті до н. Стародавню Грецію; Тита Лукреція Кара та Вітрувій – у Стародавньому Римі, та ін.).

Вивченню підземних вод сприяло розширення робіт, пов'язаних з водопостачанням, будівництвом каптажних споруд (наприклад, кяризів у народів Кавказу, Ср Азії), видобутком солоних вод для випарювання солі шляхом копання колодязів, а потім і буріння (територія Росії, 12-17 століття) . Пізніше виникли поняття про води ненапірних, напірних(піднімаються знизу вгору) та самовиливних. Останні отримали назву артезіанських - від провінції Артуа (стародавня назва "Артезія") у Франції.

В епоху Відродження та пізніше підземним водам та їх ролі у природних процесах були присвячені роботи багатьох учених – Агріколли, Паліссі, Стіно та ін.

У Росії перші наукові уявлення про підземні води як про природні розчини, їх утворення шляхом інфільтрації атмосферних опадів та геологічної діяльності підземних вод були висловлені М.В. Ломоносовим у творі «Про шари земних» (1763).

До середини 19 століття вчення про підземні води розвивалося як складова частина геології. Потім воно відокремлюється в окрему дисципліну – гідрологію.

Загальна гідрогеологія вивчає походження підземних вод, їх фізичні та Хімічні властивості, взаємодія з гірськими породами, що вміщають.

Вивчення підземних вод у зв'язку з історією тектонічних рухів, процесів осадонакопичення та діаногенезу дозволило підійти до історії їх формування та сприяло появі у 20 столітті нової галузі гідрогеології. палеогідрогеології(Вчення про підземні води минулих геологічних епох).

Динаміка підземних водвивчає рух підземних вод підлогу впливом природних та штучних факторів, розробляє методи кількісної оцінки продуктивності експлуатаційних свердловин та запасів підземних вод.

Вчення про режим та баланс підземних вод розглядає зміни у підземних водах (їх рівень, температуру, хімічний склад, умови харчування та руху), що відбуваються під впливом різних природних факторів (атмосферних опадів, та умов їх інфільтрації, випаровування, температури та вологості повітря та ґрунтового шару, впливу режимів поверхневих водойм, річок, техногенної діяльності людини).

У другій половині 20 століття почали розроблятися методи прогнозу режиму підземних вод, що має важливе практичне значення під час експлуатації підземних вод, гідротехнічного будівництва, зрошуваного землеробства та вирішення інших питань.

Зараз із 510 мільйонів квадратних кілометрів площі земної кулі 361 млн. кв. км (70,7 %) займають моря та океани, утворюючи єдиний Світовий океан, решта 149 (29,3 %) млн. кв. км займає суша. У північній півкулі частку суші припадає 39,3 % площі півкулі, у південному – 19,1 %. Про питому вазі елементів вологообороту та їх вплив на загальний оборот води в природі можна судити за даними, наведеними нижче:

Таблиця 1

найменування показника

обсяг

Випаровування з океану

Випаровування із суші

сумарне випаровування

Опади на поверхню океану

Опади на поверхню суші

Сумарні опади

Стік річок та підземних вод

447,9 тис. км3

70,7 тис. км3

518,6 тис. км3

411,6 тис. км3

107,0 тис. км3

518,6 тис. км3

36,3 тис. км3

Під впливом сонячної енергії з поверхні Світового океану випаровується загалом близько 450,0 тис. км 3 води. Деяка частина цієї вологи як пара переноситься повітряними течіями на материки.

За певних умов водяні пари конденсуються та випадають у вигляді дощу, снігу, граду тощо. Атмосферні опади, що випали на сушу, стікають по схилах місцевості, утворюючи струмки і річки, які несуть свої води знову в Світовий океан.

Частина опадів, що випали, випаровується, частина просочується в землю, утворюючи підземні води, які підземним стоком надходять у струмки і річки і, таким чином, також повертаються в океан. Цей замкнутий процес обміну між атмосферою та земною поверхнею називається кругообігом води в природі.

Таким чином, водність рік, що використовуються в народному господарстві як джерела води, пов'язана з вологооборотом Землі і залежить від розподілу води між окремими елементами кругообігу води в природі.

походження підземних вод

Підземні води формуються в основному з вод атмосферних опадів, що випадають на земну поверхню та просочуються вод(інфільтруючих) в землю на деяку глибину, і з вод з боліт, річок, озер та водосховищ, що також просочуються в землю. Кількість вологи, що проганяється таким чином у ґрунт, становить 15-20 % загальної кількості атмосферних опадів.

Проникнення вод у ґрунти (водопроникність), що складають земну кору, залежить від фізичних властивостейцих ґрунтів. Щодо водопроникності ґрунти поділяються на три основні групи: водопроникні, напівпроникніі водонепроникніабо водотривкі.

До водопроникним породамвідносяться великоуламкові породи, галечник, гравій, піски, тріщинуваті породи і т.д. До водонепроникних пород - масивнокристалічні породи (граніт, мармур), що мають мінімальну вбирати в себе вологу, і глини. Останні, просякнувшись водою, надалі її не пропускають. До порід напівпроникнимвідносяться глинисті піски, пухкі пісковики, пухкі мергелі і т.п.

Підземні води у земній корі розподілені на двох поверхах. Нижній поверх, складений щільними магматичними та метаморфічними породами, містить обмежену кількість води. Основна маса води знаходиться у верхньому шарі осадових порід. У ньому характером водообміну з поверхневими водами виділяють три зони: зону вільного водообміну (верхню), зону уповільненого водообміну (середню) і зону дуже уповільненого водообміну (нижню). Води верхньої зони зазвичай прісні та служать для питного, господарського та технічного водопостачання. У середній зоні розміщуються мінеральні води різного складу. Це – давні води. У нижній зоні знаходяться високомінералізовані розсоли. З них добувають бром, йод та інші речовини.

Підземні води утворюються у різний спосіб. Один із основних способів утворення підземної води – просочування, або інфільтрація, атмосферних опадів та поверхневих вод (озер, річок, морів тощо). За цією теорією, вода, що просочується, доходить до водотривкого шару і накопичується на ньому, насичуючи породи пористого і пористо-тріщинуватий характеру. Таким чином, виникають водоносні шари, або горизонти підземних вод. Поверхня ґрунтових вод, називається дзеркалом ґрунтових вод. Відстань від дзеркала ґрунтових вод до водоупору називають потужністю водотривкого шару.

Кількість води, що просочився в грунт, залежить не тільки від його фізичних властивостей, але і від кількості атмосферних опадів, нахилу місцевості до горизонту, рослинного покриву та ін. інтенсивніше опади, тим із більшою швидкістю вода, що випала, стікає по поверхні ґрунту.

Круті схили місцевості збільшують поверхневий стік та зменшують просочування атмосферних опадів у ґрунт; пологі, навпаки, збільшують їх просочування. Рослинний покрив (ліс) збільшує випаровування вологи, що випала, і в той же час посилює випадання опадів. Затримуючи поверхневий стік, він сприяє просочуванню вологи в ґрунт.

Для багатьох територій земної кулі інфільтрація є основним способом утворення підземних вод. Однак є й інший шлях їхньої освіти – за рахунок конденсації водяної париу гірських породах. У теплу пору року пружність водяної пари в повітрі більша, ніж у ґрунтовому шарі та нижчих гірських породах. Тому водяні пари атмосфери безперервно надходять у ґрунт і опускаються до шару постійних температур, розташованого на різних глибинах – від одного до кількох десятків метрів від поверхні землі. У цьому шарі рух парів повітря припиняється у зв'язку із збільшенням пружності водяної пари при підвищенні температури в глибині Землі. Внаслідок цього виникає зустрічний потік водяної пари із глибини Землі вгору – до шару постійних температур. А в зоні постійних температур внаслідок зіткнення двох потоків водяної пари відбувається їхня конденсація з утворенням підземної води. Така конденсаційна вода має велике значення у пустелях, напівпустелях та сухих степах. У спекотні періоди року вона є єдиним джерелом вологи для рослинності. У такий же спосіб виникли основні запаси підземної води в гірських районах Західного Сибіру.

Обидва методи освіти підземних вод – шляхом інфільтрації і рахунок конденсації водяної пари атмосфери у породах – основні шляхи накопичення підземних вод. Інфільтраційніі конденсаційні водиіноді називаються вандозними водами (від лат. vadare - йти, рухатися). Ці води утворюються з вологи атмосфери та беруть участь у загальному кругообігу води в природі.

Деякі дослідники відзначають ще один спосіб утворення підземних вод – ювеніальні. Багато виходів цих вод у районах сучасної чи недавньої вулканічної активності характеризуються підвищеною температурою та значною концентрацією солей та летких компонентів. Для пояснення генези таких вод австрійський геолог Еге. Зюсс у 1902 році висунув теорію ювенільного (від латів. "juvenilis" – незайманий). Такі води, як вважав Зюсс, утворилися з газоподібних продуктів, що вдосталь виділяються при вулканічній активності та диференціації магматичної лави.

Пізніші дослідження показали, що чистих ювенільних вод, як їх розумів Е. Зюсс, у поверхневих частинах Землі не існує. У природних умовах підземні води, що виникли різними способами, змішуються один з одним, набуваючи тих чи інших властивостей. Проте визначення генези підземних вод має велике значення: воно полегшує підрахунок запасів, з'ясування режиму та їх якість.

Рівень ґрунтових вод схильний до постійних коливань. Так, під час весняної повені та паводків рівень води в річці, піднімаючись вище рівня річкового потоку, спрямованого до річки, викликає відтік води з неї та підйом рівня ґрунтових вод. Це знижує висоту рівня весняних повінь. На спаді ґрунтові води починають живити річку, і рівень ґрунтових вод знижується.

Ґрунтові води можуть утворюватися за рахунок штучних гідротехнічних споруднаприклад, таких як зрошувальні канали. Так, при будівництві Каракумської зрошувальної системи за рахунок перекидання частини стоку сибірських річок, у пустельній частині значна кількість води йшла не так на поливні потреби, як на випаровування і грунт. Сталося це внаслідок того, що більша частина зрошувальної системи проходила по піщаних ґрунтах, де коефіцієнт фільтрації досить високий, і незважаючи на протифільтраційні заходи, падіння рівнів води за рахунок фільтрації води в ґрунт були великі. Все це, крім зменшення стоку річок, призводило до того, що солі, що містяться в грунті, розчинялися ґрунтовими водами, і при русі підводних потоків назад в канал відбувалося його засолення і забруднення мулом.

Класифікація підземних вод
умови їх залягання

Існує кілька класифікацій підземних вод.

За умовами руху у водоносних шарах розрізняють підземні води, що циркулюють у пухких (піщаних, гравійних і галечникових) шарах і в тріщинуватих скельних породах.

Підземні води, що переміщуються під впливом сили тяжіння, називаються гравітаційними, або вільними, на відміну від вод, пов'язаних, утримуваних молекулярними силами, - гігроскопічних, плівкових, капілярних та кристалізаційних.

Залежно від характеру порожнеч порід, що вміщають, підземні води діляться на:

порові - у пісках, галечниках та ін. уламкових породах;

тріщинні (Житлові) - у скельних породах (гранітах, пісковиках);

карстові (тріщинно-карстові) - у розчинних породах (вапняках, доломітах, гіпсах та ін.).

За умовами залягання виділяють три типи підземних вод: верхівку, ґрунтовіе і напірні, або артезіанські.

Верховодкоюназиваються підземні води, що залягають поблизу поверхні землі та відрізняються непостійністю поширення. Зазвичай верхівка приурочена до лінз водостійких або слабо проникних гірських порід, що перекриваються водопроникними товщами.

Верховодка займає обмежені території, це явище – тимчасове і відбувається воно в період достатнього зволоження; у посушливий час гола верхівка зникає. Верховодка відноситься до першого від поверхні землі водостійкого пласта. У тих випадках, коли водотривкий пласт залягає поблизу поверхні або виходить на поверхню, у дощові сезони розвивається заболочування.

До верхівки нерідко відносять ґрунтові води, або води ґрунтового шару. Ґрунтові води представлені майже пов'язаною водою. Крапельно-рідка вода у ґрунтах присутня тільки в період надмірного зволоження.

Грунтові води. Ґрунтовими називаються води, що залягають на першому водостійкому горизонті нижче за верхівку. Зазвичай вони відносяться до водонепроникного пласта і характеризуються більш менш постійним припливом води. Грунтові води можуть накопичуватися як у пухких пористих породах, так і в твердих тріщинуватих колекторах. Рівень ґрунтових вод є нерівною поверхнею, що повторює, як правило, нерівності рельєфу в згладженій формі: на височинах він нижче, в знижених місцях - вище.

Ґрунтові води переміщуються у бік зниження рельєфу. Рівень ґрунтових вод схильний до постійних коливань - на нього впливають різні фактори: кількість і якість опадів, що випадають, клімат, рельєф, наявність рослинного покриву, господарська діяльність людини та багато іншого.

Ґрунтові води, що накопичуються в алювіальних відкладах – одне із джерел водопостачання. Вони використовуються як Питна водадля поливу. Виходи підземних вод поверхню називаються джерелами, чи ключами.

Напірні, або артезіанські води. Напірними називають такі води, які знаходяться у водоносному шарі, укладеному між водотривкими шарами, і відчувають гідростатичний тиск, зумовлений різницею рівнів у місці живлення та виходу води на поверхню. Область живлення в артезіанських вод зазвичай лежить вище за область стоку води і вище виходу напірних вод на поверхню Землі. Якщо в центрі такої чаші закласти артезіанську свердловину, то вода з неї витікатиме у вигляді фонтану за законом судин, що сполучаються.

Розміри артезіанських басейнів бувають дуже значними – до сотень і навіть тисячі кілометрів. Області живлення таких басейнів часто значно віддалені від місць вилучення води. Так, воду, що випала у вигляді опадів на території Німеччини та Польщі, одержують у артезіанських свердловинах, пробурених у Москві; у деяких оазах Сахари отримують воду, що випала у вигляді опадів над Європою.

Артезіанські води характеризуються сталістю води та гарною якістю, що важливо для її практичного використання.

За походженням виділяється кілька типів підземних вод.

Інфільтраційні водиутворюються завдяки просочуванню із Землі дощових, талих і річкових вод. За складом вони переважно гідрокарбонатно-кальцієві та магнієві. При вилуговуванні гіпсоносних порід формуються сульфатно-кальцієві, а при розчиненні соленосних - хлоридно-натрієві води.

Конденсаційні підземні водиутворюються в результаті конденсації водяної пари в порах або тріщинах порід.

Седиментаційні водиформуються в процесі геологічного осадоутворення і зазвичай являють собою змінені поховані води морського походження - хлоридно-натрієві, хлоридно-кальцієво-натрієві та ін.

Води, що утворюються з магми при її кристалізації та вулканічному метаморфізмі гірських порід, називаються магматогенними, або ювенільними(За термінологією Е. Зюсса).

харчування річок підземними водами та розрахунок підземного стоку

Підземні води є надійним джерелом живлення річок. Вони діють цілий рік і забезпечують живлення річок у зимову та літню межі (або при низьких рівнях стояння горизонту води), коли поверхневий стік відсутній.

При сильно уповільнених швидкостях руху ґрунтових вод, порівняно з поверхневими, підземні води у річковому стоку виступають як регулюючий фактор.

Також, при сильно уповільнених або невеликих швидкостях руху ґрунтових вод, на річках Крайньої Півночі при низьких температурах повітря, спостерігається перемерзання (повне або часткове) річки, і тоді вода заходить з підпірної частини тієї водойми, в яку впадає річка (це може бути головна річка, море, озеро тощо). Такі явища спостерігаються, наприклад, в п. Нижнєянськ, що знаходиться в 25 км від гирла р.Яни, де в період стояння низьких температур і повного перемерзання річки на перекатах, з підпору в русло річки вище за місцем перемерзання, заходить солона вода з Північного Льодовитого океану.

Кількісною мірою живлення є значення підземного стоку, який, у свою чергу, характеризується так званим модулем підземного стоку:

М підз. = К М 0 /100 ,

де М підз.– модуль підземного стоку, л/сек з 1 км 2 водозбірної площі;

М 0 - Середній багаторічний модуль загального стоку, л/сек з 1 км 2 поверхневого водозбірного басейну;

До- модульний коефіцієнт, що показує відсоток підземного стоку в загальному стоку та визначається за формулою

К=М min /М 0 ,

де М min- мінімальний модуль стоку, л/сек з 1 км 2 поверхневого водозбірного басейну, що визначається за зимовою витратою річки та рівний модулю підземного стоку, т.к. річки взимку харчуються переважно підземними водами.

Модуль підземного стоку є надійним показником з метою оцінки водоносності гірських порід, поширених площі водозбірного басейну будь-якої річки, т.к. він являє собою кількість підземної води (в л/сек), що надходить в річку з 1 кв. км того чи іншого водоносного горизонту, що дренується річкою.

Крім цих формул, величина підземного стоку може бути визначена гідрохімічним методом (за А.Т. Івановим):

де Q підз- Річний обсяг підземного стоку;

Q 0 - Річний обсяг річкового стоку;

з- концентрація будь-якого компонента (наприклад, хлору) у річковій воді під час спостережень;

c 1 - Концентрація того ж компонента в підземних водах в той же період;

c 2 - Концентрація того ж компонента в поверхневих водах у той же період.

Відповідно до Б.І. Куделіну, для більш точного розрахунку підземного стоку малих та середніх річок пропонується розрізняти чотири типи живлення річок підземними водами:

Живлення ґрунтовими водами, гідравлічно не пов'язаними з річкою;

Живлення ґрунтовими водами, гідравлічно пов'язаними з річкою;

Змішане ґрунтове харчування ( a+ b);

Змішане ґрунтове та артезіанське харчування ( a+ b+ c).

Відповідно до цих даних Б.І. Куделіним було запропоновано формули визначення шару h підзта коефіцієнта підземного стоку α підз. Шар підземного стоку виражається у міліметрах на рік (або будь-якій іншій одиниці часу) з одного квадратного кілометра площі підземного басейну та розраховується як:

де h підз- шар підземного стоку, мм/рік;

Q підз- Об'єм підземного стоку з площі басейну, м 3 /рік;

F- Площа басейну, м 2 .

Коефіцієнт підземного стоку α підзє відношенням підземного стоку до опадів, що випали на площу даного річкового водозбірного басейну, і показує ту частину опадів, яка йде на харчування підземних зон вельми інтенсивного водообміну в басейні:

де x- Шар опадів, мм/рік.

Розрахунки підземного стоку зазвичай узагальнюються у вигляді карт підземного живлення, коефіцієнтів та модулів підземного стоку, що відображають природні ресурси різних видівпідземних вод, розвинених у межах малих та середніх річкових басейнів та їх окремих районів та ділянок.

Основні проблеми використання та захисту підземних вод

В силу свого місцезнаходження підземні води краще захищені від зовнішніх впливів, ніж поверхневі, проте є серйозні симптоми несприятливої зміни режиму підземних вод на великих площах та в широкому діапазоніглибин. До них відносяться: виснаження та зниження рівня підземних вод через надмірний відбір; використання узбережжя морських солоних вод; утворення депресійних вирв та інші.

Велику небезпеку становить забруднення підземних вод. Можна виділити два типи забруднень – бактеріальнеі хімічне. У певних умовах водоносні горизонти можуть проникати стічніі техногенніпромислові води, забруднені поверхневі води та атмосферні опади.

При створенні водоймищ у результаті підпору відбувається підвищення рівня ґрунтових вод. Позитивним наслідком такої зміни режиму є збільшення їх ресурсів у прибережній зоні водосховища; негативними – підтоплення прибережної зони, що викликає заболочування території, а також засолення грунтів та ґрунтових вод внаслідок підвищеного їх випаровування при неглибокому заляганні.

Зважаючи на невеликі паводкові явища (або взагалі їх відсутність) на зарегульованих річках паводкове харчування підземних вод значно зменшено. Швидкості течії на таких річках знижуються, що сприяє замуленню русла; тому взаємозв'язок річкових та підземних вод утруднений.

У певних умовах відбір підземних вод може істотно вплинути на якість поверхневих вод. Насамперед це стосується промислової експлуатації та скидання мінералізованих вод, скидання шахтних та попутних нафтових вод. Тому має передбачатися комплексне використання та регулювання ресурсів поверхневих та підземних вод. Прикладами такого підходу можуть бути використання підземних вод для зрошення в маловодні роки, а також штучне заповнення запасів підземних вод і спорудження підземних водоймищ.

К.х.н. О.В. Мосін

список літератури

1. Новіков Ю.В., Сайфутдінов М.М. Вода та життя на Землі. - М.: Наука, 1981. - 184 с.

2. Кісін І.Г. Вода під землею. - М.: Наука, 1976. - 224 с.

3. Бондарєв В.П. Геологія. Курс лекцій: Навчальний посібник для студентів закладів середньої професійної освіти. - М.: Форум: Інфра М., 2002. - 224 с.

4. Горошков І.Ф. Гідрологічні розрахунки. - Л.: Гідрометеоздат, 1979. - 432 с.

5. Черданцев В.А., Півон Ю.І. Методичні вказівкиз дисципліни: «Гідрологія». - Новосибірськ: НДАЕіУ, 2004, 112 с.

6. Довідкове керівництво гідрогеолога. У 2 томах. За ред. В.П. Якуцені. - Л.: Надра, 1967. - Т.1. - 592с.

Класифікації підземних вод відображають різноманітність умов їх поширення, залягання та формування, а також особливості складу та властивостей (В.І. Вернадський, Ф.П. Саваренський, Н.І. Толстихін, Є.В. Піннекер та ін).

Найбільш повною є класифікація, розроблена А.М. Овчинниковим, що відображає основні типи та підтипи підземних вод та геометрію фільтраційних середовищ.

Ґрунтові води. У ґрунтовому шарі міститься волога, що називається ґрунтовими водами. До них відноситься: гігроскопічна, пухко зв'язана, капілярна (піднята, підвішена, стикова) вода. Ці води, що пересуваються під дією молекулярних, капілярних сил і рідше сил тяжіння, багато в чому визначають родючість ґрунтів. Невеликі постійні скупчення води утворюються лише у ґрунтах болотного типу; вони характеризуються великим вмістом органічних речовин і мікроорганізмів.

У ґрунтознавстві виділяють такі види зволоження ґрунту: атмосферне, ґрунтово-атмосферне, ґрунтово-атмосферне з додатковим поверхневим харчуванням і ґрунтово-атмосферне з додатковим паводковим харчуванням.

Відповідно до балансу вологи (співвідношенням між її надходженням і доглядом (випар та відтік)) виділяють різні типиводного режиму ґрунтів з різними значеннями коефіцієнта зволоження К у: мерзлотний (К у ≥1); промивний (К у > 1, тайга, ліс, лісостеп - ґрунти дерново-підзолисті, лісові, чорноземи); непромивний (К у< 1, сухие степи, полупустыни — каштановые почвы, сероземы).

У ґрунтовому розрізі (2,0-2,5 м) виділяють горизонти: ґрунтовий - коренеживаний шар; підґрунтовий, куди в деяких зонах «промокання» не доходить; капілярної облямівки. Геологічна діяльність грунтових вод незначна, проте агрономічне значення цих вод величезне, так як грунтова волога необхідна для вирощування сільськогосподарських культур.

Гравітаційні підземні водизосереджені головним чином у зоні насичення, де вони утворюють різні за умовами залягання та живлення водоносні горизонти та системи водоносних горизонтів (комплекси, поверхи, басейни).

У зоні аерації вільні гравітаційні води можуть утворювати тимчасово існуючі водоносні горизонти, які називаються верхівкою.

У зоні насичення поширені ґрунтові та міжпластові напірні або безнапірні підземні води.

Взаємини та зв'язки верховодки, ґрунтових та напірних вод можуть бути найрізноманітнішими, що залежить від геолого-структурних, геоморфологічних, тектонічних, літологічних, кліматичних та інших факторів та умов. Загальна схема їхнього взаємного розташування в розрізі показана на рис.нижче.

Верховодка- Це горизонт, який формується за рахунок невеликих скупчень в зоні аерації вод тимчасового, сезонного характеру, що мають гідравлічний зв'язок з ґрунтовими водами і залягають на невитриманих водонепроникних і слабопроникних шарах поблизу поверхні землі. Взимку вона промерзає, а влітку пересихає. Верховодка завжди ускладнює інженерно-геологічні умови будівництва, оскільки може бути не помічена при дослідженнях. Іноді режим верховодки характеризується відносною стійкістю, і тоді її води використовуються для місцевого водопостачання (наприклад, у Тульській, Калузькій та Смоленській областяхвикористовуються води, що містяться в покривних суглинках вододілів).

Схема співвідношення верховодки, ґрунтових та напірних вод

1 - верховодка; 2 - ґрунтові води; 3 - напірні води; УВ – рівень верховодки; УГВ - рівень ґрунтових вод; ПУНВ - п'єзометричний рівень напірних вод; стрілками показано напрямок руху підземних вод

Виникають верхівки внаслідок просочування з поверхні атмосферних опадів, поверхневих і зрошувальних вод і накопичення їх на лінзах і прошарках слабопроникних порід, що грають роль місцевих водоупорів. Верховодки зазвичай залягають неглибоко і розташовані в розрізі вище за постійні горизонти грунтових вод. Їхні води витрачаються в основному на випаровування, транспірацію та харчування ґрунтових вод.

Особливості верхівки як своєрідного типу підземних вод:

розташування у межах порід зони аерації;
тимчасовий характер, сезонність (зазвичай у періоди інтенсивного випадання атмосферних опадів і витоків води з різних систем);
обмеженість поширення (локальний характер визначається локальним поширенням водоупорів);
різка залежність її запасів, режиму та якості від кліматичних умов та господарської діяльності людини;
легке забруднення та непридатність для постійного водопостачання.

Нагромадження верхівки відбувається навесні при відтаванні ґрунту та зменшенні мерзлого шару; восени - після періоду тривалих дощів. Необхідною умовоюзатримання вологи в породах має бути перешаровування проникних і слабопроникних порід. Наприклад, поховані горизонти грунтів повинні залягати в товщі лесів, лінзи розмитої глинистої морени - серед флювіогляціальних піщаних відкладень, лінзи і кишені суглинних відкладень - серед алювіальних пісків і т.д.

Зазвичай верховодка зустрічається в суглинках і лесовидних відкладеннях на водороздільних плато. У районах поширення багаторічної мерзлоти верховодка (води сезонно-талого шару) дуже своєрідна і поширена. Води верхівки немає зв'язку з річками. Рівень її характеризується крайньою мінливістю. У районах великих міст ці води легко забруднюються. Для гідротехнічного та цивільного будівництва її присутність несприятлива.

За хімічним складом води верхівки неоднакові: пресні і слабомінералізовані з підвищеним вмістом кремнекислоти, органічної речовини і заліза в північних районах і зазвичай мінералізовані в південних районах (через випаровування). При бурінні свердловин для цілей водопостачання верховодку необхідно ретельно ізолювати за допомогою обсадних труб, щоб уникнути забруднення нею лежачих нижче водоносних горизонтів.

Грунтові води.До ґрунтових вод відносяться підземні води першого від поверхні постійно діючого водоносного горизонту, що залягає на відносно витриманому водоупорі і має вільну поверхню.

Зверху ґрунтові води зазвичай не перекриті водотривкими відкладеннями, тому вони мають тісний зв'язок з атмосферою і тиск на їх поверхні дорівнює атмосферному тиску, тобто. поверхня фунтових вод при розтині їх свердловинами встановлюється в них на тій глибині, де вони були зустрінуті. Нерідко тому грунтові води називають безнапірними (на відміну від напірних, що мають надлишковий напір над водоупорною покрівлею, що їх перекриває).

Умови залягання ґрунтових вод на першому від поверхні витриманому водоупорі визначають особливості їх живлення, поширення, руху та розвантаження. Області живлення та поширення ґрунтових вод збігаються, тобто. їхнє харчування через зону аерації здійснюється по всій площі їхнього поширення. Тому витрата потоку ґрунтових вод є величиною змінної (як правило, збільшується по шляху їх руху). Основними джерелами живлення ґрунтових вод є атмосферні опади, поверхневі та конденсаційні води. Грунтові води мають тісний гідравлічний зв'язок з поверхневими водотоками і водоймищами і в залежності від співвідношення їх рівнів або розвантажуються в них (дренуються), забезпечуючи їх підземне харчування, або харчуються поверхневими водами (особливо при підпорах і в паводки). При зміні рівня води в поверхневих водоймищах змінюється рівень гідравлічно з ними взаємопов'язаних горизонтах фунтових вод.

Різні співвідношення між поверхневими та ґрунтовими водами

а - зв'язок між водами відсутній; б - річка живить ґрунтові води; в - грунтові води живлять річку; г - один берег річки живить ґрунтові води, а інший - дренує. Стрілки показують напрямок руху вод, пунктиром — рівень

Характерна також тісна залежність режиму рівнів, якості та кількості ґрунтових вод від кліматичних факторів, процесів, що протікають у зоні аерації, та інженерної діяльності людини (підвищення рівнів та запасів у дощовий час та зниження їх у посуху, погіршення якості вод при інфільтрації стічних вод).

Ґрунтові води розвантажуються у вигляді джерел, пластових виходів, сечожин у місцеві пониження та поверхневі водоструми та водойми. При заляганні близько до поверхні (0-4 м) можуть розвантажуватися шляхом випаровування через зону капілярної облямівки. На окремих ділянках можливий гідравлічний взаємозв'язок ґрунтових вод з лежачими нижче напірними водами через
окремі літологічні вікна і ділянки розмиву водоупорних товщ, що їх розділяють. При цьому залежно від співвідношення рівнів взаємопов'язаних горизонтів відбуватиметься або живлення, або розвантаження ґрунтових вод.
Грунтові води рухаються від місць з їх більш високим рівнемдо місць з їх зниженим рівнем, зазвичай від ділянок з підвищеним рельєфом і вододілів у бік місцевих понижень, ярів, балок та річкових долин. Розвантажуються ґрунтові води в цих пониженнях зазвичай у вигляді низхідних джерел. Поверхня ґрунтових вод (дзеркало), як правило, у дещо згладженому вигляді відповідає рельєфу місцевості. При цьому гідравлічні ухили поверхні ґрунтових вод зазвичай невеликі і складають в середньому 0,05-0,001. На окремих ділянках рівень грунтових вод може бути практично горизонтальним, що свідчить про незначну швидкість їх фільтрації або про повну її відсутність.

Наочне уявлення про умови поширення та руху ґрунтових вод дає карта гідроізогіпс, На якій показано положення поверхні ґрунтових вод в ізолініях, що з'єднують точки з однаковими відмітками рівня підземних вод. Будують таку карту аналогічно карті рельєфу земної поверхні в горизонтах, використовуючи результати одноразових вимірів рівня грунтових вод у всіх наявних свердловинах, колодязях і в їх природних виходах.

Якщо спостерігається різка зміна рівня ґрунтових вод у різні періоди, то карти гідроізогіпс складають на ці характерні періоди та дати (наприклад, коли рівень ґрунтових вод буває максимальним і мінімальним). Для отримання даних про зміну рівня проводять спеціальні спостереження їх режиму (так звані режимні спостереження).

Карта гідроізогіпс дозволяє визначати:

напрямок руху ґрунтових вод (за нормалями до гідроізо-гіпсів);
гідравлічні ухили та швидкість фільтрації;
глибину залягання ґрунтових вод (по різниці відміток горизон-талей поверхні Землі та гідроізогіпс водної поверхні);
характер взаємозв'язку ґрунтових вод з поверхневими (по характеру сполучення гідроізогіпс з поверхневими водоймищами та напрямом руху підземних вод)

та вирішувати інші практичні завдання.

Нерідко на основі картки гідроізогіпс складають карту глибини залягання ґрунтових вод(В ізолініях рівних глибин або з виділенням зон певної глибини залягання ґрунтових вод).

Такі карти широко використовують при бурінні свердловин для водопостачання, зрошення і осушення.

Ґрунтові води поширені повсюдно там, де температурні умови верхньої частини літосфери допускають їх накопичення та існування в рідкій фазі. Вивчення умов їх формування та розповсюдження показало, що існують певні закономірності зонального розподілу різних за походженням типів ґрунтових вод.

Ґрунтові води мають велике народногосподарське значення: їх широко використовують для цілей господарсько-питного та сільськогосподарського водопостачання та зрошення. Основними типами ґрунтових вод, що широко використовуються, є ґрунтові води річкових долин, льодовикових відкладів, степів, напівпустель і пустель, конусів виносу та передгірних похилих рівнин, гірських районів, піщаних морських узбереж.

У гідрогеології визначення ґрунтових вод часто дається за С.М. Нікітін, який до цієї категорії відносить лише води першого від поверхні землі витриманого горизонту підземних вод, що залягає на водоупорі.

Різновиди підземних вод, що залягають поблизу поверхні землі під невитриманим водоупором, називають міжпластовими, закритими або підземними водами (наприклад, підземні води передгірних конусів виносу або льодовикових відкладень).

Особливості ґрунтових вод такі:

залягання поблизу поверхні землі в пухких відкладах мінливої потужності, переважно четвертинного віку, що дренуються річками або розкриваються ерозійною мережею;
якщо пласт перший від поверхні і не повністю насичений водою, то води ненапірні, а якщо пласт перекритий невитриманими по потужності шарами різної проникності, то води зазвичай напірні;
область харчування збігається з областю поширення, і харчування відбувається за рахунок інфільтрації атмосферних опадів та снігових вод; фільтрації з річок, озер та каналів; конден-сації водяної пари і всередині ґрунтового випаровування; підтікання (підживлення) з глибших водоносних горизонтів;
глибина залягання рівня, температура, мінералізація і витрата ґрунтових вод піддаються систематичним добовим, місячним, річним та багаторічним коливанням;
підземний стік ґрунтових вод зазвичай спрямований від вододілів до річкових долин, де здійснюється їх розвантаження в річки;
режим ґрунтових вод (інфільтрація та бічний приплив, відтік та випаровування, а також баланс, умови формування та стоку)
зазвичай тісно пов'язані з сучасним кліматом, рельєфом і поверхневими водами.

Міжпластові безнапірні води. Ці води, як і ґрунтові, мають вільну поверхню, тиск на якій дорівнює атмосферному, але залягають вони зазвичай між двома водотривкими товщами.

Через це міжпластові води живляться на обмежених ділянках (в областях виходу відкладень на поверхню, на ділянках їх взаємозв'язку з поверхневими водотоками і напірними водами) і знаходяться в більш сприятливих санітарних умовах, ніж незахищені з поверхні фунтові води.

У періоди інтенсивного випадання опадів і повінь рівні міжпластових вод можуть підвищуватися аж до появи надлишкових натисків над водоупорною покрівлею, що перекриває їх, тоді міжпластові безнапірні води можуть ставати напірними водами.

Таким чином, міжпластові безнапірні води є як би проміжним типом підземних вод — за гідравлічним характером вони безнапірні та аналогічні ґрунтовим водам, проте за умовами залягання близькі до напірних вод.

Артезіанські води та басейни. Під Парижем, в передмісті Артуа, в 1126 р. несподівано при бурінні свердловин були розкриті фонтануючі води, які отримали назву артезіанських вод. Спочатку артезіанськими водами називали лише води, що фонтанують вище поверхні землі, — «водомети», пізніше цим поняттям стали об'єднувати всі міжпластові напірні води, що залягають у тектонічних структурах, увігнутих або похилих пластах, що піднімаються над покрівлею пласта в стовбурі свердловини.

Для утворення артезіанських вод необхідні такі умови:

велика кількість атмосферних опадів у сфері харчування, тобто. приуроченість її до пояса надмірного зволоження;
породи області харчування мають виходити поверхню вище пунктів закладення свердловин, тобто. необхідні нахил і вигнутість пластів, що зумовлюють гідравлічний, артезіанський натиск;
оптимальні можливості водопоглинання, наявність добре проникних ґрунтів, в зоні аерації - мала і невелика потужність глинистих водотривких горизонтів і товщ;
наявність у сфері поширення чи напору витриманої глинистої покрівлі;
висока пористість, тріщинуватість і водопроникність водних порід.

Ґрунтові та міжпластові ненапірні води

1 - ґрунтові води; 2 - міжпластові ненапірні води; 3 - розвантаження грунтових вод у вигляді джерел; W - інфільтраційне харчування; УГВ - рівень ґрунтових вод; УМНВ - рівень міжпластових ненапірних вод

Відмінна риса артезіанських вод - це наявність надлишкового натиску над поверхнею покрівлі водомісткого пласта. При розтині напірних вод гірничими виробками їх рівень під дією надлишкового напору піднімається і встановлюється вище за водоупорну покрівлю, відповідно до положення п'єзометричної поверхні напірного водоносного горизонту.

Схема артезіанського басейну

а- область харчування; б- Область натиску; в- область розвантаження; г- область можливого самовиливу напірних вод; 1,2 - п'єзометричний рівень напірних вод першого горизонту; 3 - Східне джерело; 4 - Ділянка можливого гідравлічного взаємозв'язку напірних горизонтів (гідрогеологічне «вікно»); 5 - напірні водоносні горизонти

Величину напору зазвичай визначають за становищем п'єзометричного рівня водоносного горизонту щодо горизонтальної площини порівняння Про - О. Напірні води розташовані, як правило, нижче горизонтів грунтових вод і характеризуються своєрідними умовами залягання, поширення, харчування і розвантаження. Наявність водостійкої покрівлі, що перекриває водоносний пласт, ускладнює живлення та розвантаження напірних вод та їх взаємозв'язок з поверхневими водами та атмосферою.

Живлення напірних водоносних горизонтів виявляється можливим лише області виходу водопроникного пласта на поверхню, де створюються умови проникнення пласт шляхом інфільтрації атмосферних опадів і поверхневих вод. Як мовилося раніше, ця область, має менші розміри, ніж область поширення напірних вод, називається областю харчування. Вона зазвичай розташована на найбільш високих відмітках, нерідко на значному віддаленні від областей поширення та розвантаження напірних вод.

В області живлення підземні води мають вільну поверхню і тісний гідравлічний взаємозв'язок з поверхневими водами. Область, у межах якої підземні води мають надлишковий над водоупорною покрівлею напір, що перекриває їх, називається областю напору (або областю поширення напірних вод). У цій галузі підземні води, як правило, не отримують харчування шляхом їх руху (оскільки вони ізольовані в розрізі водоупорами) і витрата їх не змінюється. На окремих ділянках можливий самовилив напірних вод при розтині свердловинами там, де позначки п'єзометричного рівня перевищують позначки земної поверхні.

Розвантаження напірних вод відбувається в області їх виходу на поверхню (на знижених порівняно з областю харчування ділянках), а також на ділянках природного (річки, яри, балки тощо) та штучного (свердловини, колодязі, шахти, кар'єри) і т.п.) розкриття напірних вод.

У природних умовах напірні води, розвантажуючись, утворюють висхідні джерела, ключі, грифони тощо, живлять річки та інші поверхневі водойми. Рухаються напірні води в напрямку від областей живлення до областей розвантаження. Інтенсивність їх руху зменшується в міру збільшення глибини та віддалення від областей харчування.

Положення п'єзометричної поверхні напірних вод характеризується карткою п'єзоізогіпс(Гідроізоп'єз), яка складається аналогічно карті гідроізогіпс грунтових вод і представляє собою систему ізоліній, що з'єднують точки з однаковими відмітками п'єзометричного рівня. На карти п'єзоізогіпс наносять також ізолінії відміток поверхні покрівлі і підошви розглянутого напірного горизонту, що полегшує вирішення багатьох практичних завдань. Наприклад, по карті п'єзоізогіпс визначають напрями руху напірних вод, гідравлічні ухили, напори, ділянки можливого самовиливу вод. Якщо відомі потужність напірного горизонту та його фільтраційні властивості, то можна визначити швидкість фільтрації підземних вод та витрату потоку.

Напірні води, ізольовані від атмосфери (зв'язок є лише в галузі живлення та розвантаження), характеризуються меншою залежністю їх режиму від кліматичних факторів, відносною сталістю рівнів температури і хімічного складу, меншою забрудненістю і кращою санітарною якістю води. Тому їх можна використовувати для різних видів водопостачання (господарсько-питного, виробничо-технічного, лікувально-питного, термального та ін) і зрошення. При експлуатації високонапірних вод, що знаходяться в пластах під значним тиском, велике практичне значення мають їх пружні запаси, що вивільняються з водоносних пластів при частковому знятті тиску завдяки розущільнення раніше стислих порід і води. Незважаючи на незначну стисливість води і гірських порід, пружні запаси напірних вод досить великі, так як водонапірні системи, що містять їх, займають значні простори.

У реальних природних умовах схема поширення, живлення та розвантаження напірних вод залежить від геолого-структурних, тектонічних, літологічних, кліматичних та інших особливостей того чи іншого району. Зокрема, напірні води можуть харчуватися і розвантажуватися на ділянках, де можливий їхній гідравлічний взаємозв'язок з сусідніми напірними і безнапірними водоносними горизонтами через літологічні гідрогеологічні «вікна», тектонічні порушення і ділянки з розмивом водоупорних відкладень, що їх розділяють.

Їх інтенсивне розвантаження можливе також на ділянках, де напірні води розкриваються кар'єрами, котлованами, шахтами, водозабірними спорудами, а в природних умовах - через руслові і донні відкладення річок, озер, морів (приховане розвантаження). Пласти з напірними водами можуть з'єднуватися один з одним або виклинюватися (зникати), що забезпечує своєрідні умови накопичення та розповсюдження напірних вод.

Напірні води часто називають артезіанськими, а геологічні структури, що вміщають їх (мульди, синкліналі, монокліналі, западини та ін.). артезіанськими басейнами.

У межах артезіанського басейну можуть бути один або кілька напірних водоносних горизонтів або комплексів, взаємопов'язаних або ізольованих один від одного водостійкими відкладеннями. Положення п'єзометричних поверхонь, що входять до складу басейну напірних водоносних горизонтів, залежить від висотного розташування областей їх живлення та розвантаження, а також від ступеня гідравлічного взаємозв'язку напірних горизонтів.

П'єзометрична поверхня глибоко залягають водоносних горизонтів значною мірою визначається геостатичним тиском товщі вищележачих відкладень. Значно високі тиску у центральних частинах басейнів, ніж у крайових, можуть викликати рух підземних вод від центральних частин до крайових, тобто. до периферійних областей харчування артезіанських басейнів

Своєрідні басейни напірних вод зустрічаються в передгірських і гірських районах, де є моноклінальне залягання і виклинювання водовмісних відкладень, що сприяють утворенню так званих артезіанських схилів.

Схема артезіанського схилу

а - область харчування; 6 - область напору; в - область розвантаження; 7 — вільний рівень підземних вод у сфері харчування; 2 - п'єзометричний рівень підземних вод в області напору; 3 — джерела низхідного та висхідного типів у галузі розвантаження

Підземні води, що формуються в галузі живлення артезіанського схилу, розвантажуються у вигляді джерел висхідного і низхідного типів у безпосередній близькості від області живлення. Напірний характер води артезіанського схилу мають у зоні їх перекриття водотривкими відкладеннями. Гіпсометрично область напору знаходиться на більш низьких абсолютних відмітках, ніж область розвантаження. В артезіанських басейнах з інтенсивним рухом підземних вод поширені, як правило, прісні інфільтраційні води з невисокою мінералізацією (Зона інтенсивного водообміну). Потужність зони інтенсивного водообміну за сприятливих умов може становити 1000 м і більше.

У великих артезіанських басейнах з невеликими за площею областями харчування прісні води приурочені до водоносних горизонтів і комплексів, що неглибоко залягають. У більш глибоко залягаючих горизонтах, не охоплених інтенсивним водообміном, широко поширені мінералізовані і високомінералізовані підземні води різного складу (гідрокарбонатно-сульфатні, сульфатні, сульфатно-хлоридні). Зазвичай цю зону називають зоною утрудненого водообміну.

В артезіанських басейнах з несприятливими умовами водообміну (незначна різниця у висотному положенні областей живлення та розвантаження, глибоке залягання та широке регіональне поширення напірних вод, закритий характер структур, що водовміщають і т.д.) нижче цієї зони знаходиться зона дуже утрудненого водообміну, в межах якої у водоносних горизонтах зберігаються седиментаційні древні води (води морського походження). Таким чином, для артезіанських басейнів характерні певні гідродинамічна та гідрохімічна зональності. Наявність і потужність кожної із зон та їх взаємне розташування залежать від конкретних умов басейну та сукупності факторів, що визначають формування, накопичення, рух і витрачання підземних вод.

Напірні води артезіанських басейнів мають велике практичне значення не тільки як джерело водопостачання. Залежно від їх хімічного та газового складу, наявності в них біологічно активних і промислових мікрокомпонентів, їх температури та інших показників напірні підземні води широко використовують у курортно-санаторній справі (мінеральні води), для промислового вилучення солей та цінних мікрокомпонентів (промислові води), з метою теплофікації, теплоенергетики та теплично-парникового господарства (термальні води). Прикладами великих артезіанських басейнів платформного типу є Західно-Сибірський, Московський, Прибалтійський, Дніпровсько-Донецький та ін.

Порові води — це води, які насичують пористі породи (галечники, піски, слабо зцементовані пісковики, супіски, суглинки тощо). Кількість води, яку можна витягти з таких порід за одиницю часу, тобто. їх дебіт, залежить від гранулометричного складу, структури і типу пористості породи, які визначають швидкість підтоку води до колодязя або свердловини. Чим більше часу в гірських породах, тим швидше відкачується з ним вода, оскільки її рух відбувається вільніше. Швидкість дні ння підземного потоку зазвичай досягає в лесі і суглинних породах 0,1-0,3 м/сут, в супесях і дрібнозернистих пісках - 0,5-1,0 м/сут, в грубозернистих пісках і дрібному галечнику - від 1, 5 до 10 м/добу.