Гидрогеология

 

Пространственные формы залегания подземных вод

Трудность составления классификации заключается в том, что подземные воды развиты в земной коре практически повсеместно, но залегают в разнообразных по форме, размеру, строению геологических телах, которые с большим трудом поддаются системной классификации. В силу этого разные исследователи по-разному трактовали формы залегания подземных вод.

Наиболее логично построена классификация A.M. Овчинникова, который выделяет три основных типа подземных вод — верховодка, грунтовые и артезианские, выделив два особых подтипа, характерные для районов многолетней мерзлоты и активного вулканизма.

 Верховодка

Под верховодкой понимают первый от поверхности временно существующий водоносный горизонт, залегающий в зоне аэрации на водоупорах ограниченного размера. Отличие верховодки от других типов вод заключается в том, что она располагается выше посто­янно существующего горизонта подземных вод, т.е. в зоне проса­чивания, и приурочена к поверхности слабопроницаемых горных пород, заключенных среди водопроницаемых. Ниже верховодки обычно наблюдается зона неполного насыщения. Вслед­ствие этого верховодка оказывается как бы подвешенной или висячей, занимающей в некотором роде несвойственное гравитационным водам положение. Отсюда ее временность и ограниченность в простран­стве, так как через некоторый промежуток времени подвешенная вода стекает в зону полного насыщения.

Верховодка образуется в зоне аэрации только в случае наличия водоупорных пород. Последние могут быть представлены линзами глин и суглинков различного генезиса, погребенными почвами, ледниковой мореной, мерзлыми породами, останцами коренных пород и т.д. Своим происхождением верховодка обязана инфильтрации атмосферных осадков. Некоторое количество воды может поступать также в результате конденсации.

По особенностям водного режима в зоне аэрации выделяется три подзоны: переменного увлажнения, транзита и капиллярной каймы. Атмосферные осадки, которые просачиваются в зону аэрации аккумулируются преимущественно в почвенном слое (верхние 20 см)

Мощность верховодки чаще всего равна 0,4-1 м, редко дости­гает 2-5 м- Формируется она главным образом в супесчано-суглинистых грунтах. Время ее существования в значительной мере определяется климатическими условиями, формой и размерами водоупорного слоя глубиной его залегания; водопроницаемостью вме­щающих пород и рельефом местности.

На водоупорах относительно больших разме­ров создается возможность более длительного хранения гравитаци­онных вод, так как увеличиваются пути и время их растекания.

Глубина залегания водоупорного слоя регулирует степень воздей­ствия процессов испарения на верховодку. На глубинах более 2-3 м испарение уже практически не играет роли.

В пределах городов и промышленных пло­щадок образованию верховодки способствуют также фундаменты зданий, уплотняющие грунты.

Режим верховодки всецело определя­ется количеством инфильтрующихся атмосферных осадков, а на территориях городов и промышленных площадок — и объемом сбрасываемых в зону аэрации сточных вод.

Вследствие неглубокого залегания и отсутствия водоупорной кровли верховодка легко загрязняется и поэтому является ненадеж­ным источником водоснабжения. Тем не менее верховодка иногда служит источником воды, извлекаемой колодцами. В степных, полупустынных и пустынных районах она может оказаться един­ственным типом природных вод со сравнительно небольшим содер­жанием солей, пригодным для водоснабжения небольших населен­ных пунктов.

К разновидностям верховодки A.M. Овчинников относит почвен­ные воды, болотные воды и воды песчаных дюн.

Почвенные воды - это совокупность всех типов вод почвенного слоя, которая определяет структуру, свойства и водный режим почв. Среди почвенных вод наибольшее значение для растений имеют пленочные, капиллярные и свободные.

Болотные воды. Болотом называется избыточно увлажненный участок земной поверхности, покрытый слоем торфа глубиной не менее 30 см в неосушенном и 20 см в осушенном виде. Все избыточно увлажненные земельные площади, не имеющие слоя торфа глубиной менее 30 см в неосушенном состоянии, называются заболоченными землями.

Возникновение болот связано с различными причинами. Главные из них - наличие подстилающего водоупорного слоя, отсут­ствие поверхностного стока, слабое испарение, преобладание осадков над испарением. По характеру растительности и торфя­ной залежи болота делятся на три типа: верховые, низинные и переходные.

Воды песчаных дюн часто встречаются в засушливых (пустын­ных) районах и вызывают большой интерес поскольку являются пресными. Происходит это в том случае, когда зона аэрации сильно проницаема (песок), что позволяет воде весной при таянии снега или выпадании дождя быстро проникать на глубину большую, чем критическая глубина испарения (обычно 2-3 м), и при наличии водоупора с мульдообразным рельефом оставаться в песках в те­чение длительного времени. Примерно также формируются пресные воды в песчаных дюнах на побережьях морей, где они залегают выше соленой морской воды.