Меню

Вид подземных вод которые находятся под высоким давлением

Виды подземных вод: описание, характеристика и особенности

Вода представляет собой наиболее распространенное вещество на нашей планете, благодаря которому поддерживается на ней жизнь. Она находится и в литосфере, и в гидросфере. Биосфера Земли состоит на ¾ из воды. Важную роль в кругообороте данного вещества играют его подземные виды. Здесь она может образовываться из мантийных газов, в процессе стока атмосферных осадков и т. д. В данной статье мы рассмотрим виды подземных вод.

Понятие

Под подземными водами понимают последние, находящиеся в земной коре, расположенные в горных породах, находящихся ниже поверхности Земли в различных агрегатных состояниях. Они составляют часть гидросферы. Как считает В. И. Вернадский, данные воды могут располагаться на глубине до 60 км. Расчетный объем подземных вод, расположенных на глубине до 16 км, составляет 400 млн кубических км, то есть треть от вод Мирового океана. Они расположены в двух этажах. В нижнем из них находятся метаморфические и магматические горные породы, поэтому здесь количество воды лимитированное. Основная масса воды расположена в верхнем этаже, в котором расположены осадочные породы.

Классификация по характеру обмена с поверхностными водами

В нем выделяют 3 зоны: верхнюю — свободного; среднюю и нижнюю — замедленного водного обмена. Виды подземных вод по составу в разных зонах различны. Так, в верхней из них располагаются пресные воды, использующиеся для технических, питьевых и хозяйственных целей. В средней зоне расположены древние воды различного минерального состава. В нижней части находятся высокоминерализованные рассолы, из которых добывают различные элементы.

Классификация по минерализации

Выделяют следующие виды подземных вод по минерализации: ультра-, пресные, имеющие относительно повышенную минерализацию — только последняя группа может достигать уровня минерализации 1,0 г/куб. дм; солоноватые, соленые, повышенной солености, рассолы. У последних минерализация превышает 35 мг/ куб. дм.

Классификация по залеганию

Выделяют следующие виды подземных вод по условиям залегания: верховодку, грунтовые, артезианские и почвенные воды.

Верховодка в основном формируется на линзах и выклинивающихся пластах слабопроницаемых или водоупорных горных пород в зоне аэрации при инфильтрации поверхностных и атмосферных вод. Иногда она образуется за счет иллювиального горизонта под почвенным слоем. Формирование данных вод связано с процессами конденсации водных паров помимо перечисленных выше. В некоторых климатических зонах они формируют достаточно большие запасы качественной воды, но в основном образуются маломощные водоносные горизонты, исчезающие при засухе и образующиеся в периоды интенсивных увлажнений. В основном данный вид подземных вод характерен для суглинков. Его мощность достигает 0,4-5 м. Существенное влияние на образование верховодки оказывает рельеф. На крутых склонах она существует короткое время или отсутствует вовсе. На плоских степях с понижениями в виде блюдец и плоских водоразделах, на поверхности речных трасс формируется более устойчивая верховодка. Она не имеет гидравлической связи с речными водами, при этом легко загрязняется иными водами. При этом она может питать грунтовые воды, а может расходоваться на испарение. Верховодка может быть пресной или слабоминерализованной.

Грунтовые воды — это часть подземных вод. Они расположены на первом водоносном горизонте от поверхности, залегают на первом водоносном пласте, выдержанном по площади. В основном они — безнапорные воды, небольшой напор могут иметь в участках с локальным водоупорным перекрытием. Глубина залегания, их химические и физические свойства подвержены периодическим колебаниям. Распространены повсеместно. Питаются посредством инфильтрации осадков из атмосферы, фильтрации из поверхностных источников, конденсации водных паров и внутригрунтового испарения, дополнительного питания, поступающего из нижерасположенных водоносных горизонтов.

Артезианские воды — это часть подземных вод, имеющих напор, залегающих в водоносных горизонтах между относительно водоупорными и водоупорными пластами. Они залегают глубже грунтовых. У них в большинстве случаев области питания и создания напора не совпадают. Вода появляется в скважине ниже установившегося уровня. Свойства данных вод менее подвержены колебаниям и загрязнениям по сравнению с грунтовыми.

Почвенные воды представляют собой таковые, которые приурочены к почвенному водному слою, принимают участие в снабжении растений данным веществом, связаны с атмосферой, верховодкой и грунтовыми водами. Они оказывают существенное влияние на химсостав грунтовых вод при их глубоком залегании. Если последние расположены неглубоко, то почва переувлажняется и начинается заболачивание. Гравитационная вода не формирует отдельного горизонта, передвижение осуществляется сверху вниз под действием капиллярных сил или сил тяжести в различных направлениях.

Классификация по формированию

Основными видами подземных вод являются инфильтрационные, которые формируются из-за просачивания атмосферных осадков. Помимо этого они могут образовываться в результате конденсации водяного пара, который попадает в трещиноватые и пористые породы вместе с воздухом. Помимо этого выделяют реликтовые (погребенные) воды, которые были в древних бассейнах, но были захоронены мощными слоями осадочных пород. Также отдельным видом идут термальные воды, которые образовались на последних этапах магматических процессов. Эти воды образуют магматогенные или ювенильные виды.

Читайте также:  Ваз 2115 неисправности нет давления в рампе

Классификация движения рассматриваемых объектов

Выделяют следующие виды движения подземных вод (см. рисунок).

Просачивание поверхностных вод и осадков из атмосферы происходит в зоне аэрации. При этом данный процесс подразделяется на свободно осуществляемый и нормальную инфильтрацию. Первый предполагает осуществление движения сверху вниз под влиянием силы тяжести и капиллярных сил по неким канальцам и капиллярным порам, при этом пористое пространство не насыщается водой, что способствует сохранению движения воздуха. При нормальной инфильтрации к перечисленным выше силам присоединяются градиенты гидростатического давления, что приводит к тому, что поры полностью заполняются водой.

В зоне насыщения действуют гидростатическое давление и сила тяжести, что способствует перемещению свободной воды по трещинам и порам в стороны, уменьшение напора либо уклона поверхности горизонта, несущего воду. Такое движение называют фильтрацией. Наибольшая скорость движения воды наблюдается в подземных карстовых пещерах и каналах. На втором месте идут галечники. Гораздо более медленное перемещение наблюдается в песках — скорость составляет 0,5-5 м/сутки.

Виды подземных вод в зоне вечной мерзлоты

Данные подземные воды классифицируют на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Первые располагаются в толще многолетней мерзлоты на водоупоре в основном в подножии склонов или на дне речных долин. Они, в свою очередь, делятся на сезонно промерзающие, верховодку, расположенную в деятельном слое; на сезонно частично промерзающие, с верхней частью в активном слое, на сезонно непромерзающие, залегание которых отмечается ниже сезонно промерзающего слоя. В некоторых случаях может происходить разрыв деятельного слоя различных грунтов, что приводит к выходу некоторой части надмерзлотных вод на поверхность, где приобретает вид наледи.

Межмерзлотные воды могут присутствовать в жидкой фазе, но наибольшее распространение получили в твердой фазе; как правило, не подвержены сезонным процессам оттаивания/промерзания. Данные воды в жидкой фазе обеспечивают водообмен с над- и подмерзлотными водами. Могут выходить на поверхность как родники. Подмерзлотные воды являются артезианскими. Они могут быть от пресных до рассолов.

Виды подземных вод России те же, что были рассмотрены выше.

Загрязнение рассматриваемых объектов

Выделяют следующие виды загрязнения подземных вод: химическое, которое, в свою очередь, подразделяется на органическое и неорганическое, тепловое, радиоактивное и биологическое.

В качестве химических загрязнителей в основном выступают жидкие и твердые отходы промышленных предприятий, а также пестициды и удобрения от сельхозтоваропроизводителей. Тяжелые металлы, другие токсичные элементы в наибольшей степени поражают грунтовые воды. По водоносным горизонтам они распространяются на значительные расстояния. Подобным образом ведет себя и загрязнение радионуклидами.

Биологическое загрязнение вызывает патогенная микрофлора. Источниками загрязнения обычно выступают скотные дворы, поля фильтрации, неисправная канализация, выгребные ямы и др. Распространение микрофлоры определяется скоростью фильтрации и выживаемостью данных организмов.

Тепловое загрязнение является увеличением температуры подземных вод, возникающим при эксплуатации водозабора. Оно может возникать на участках сброса отработанных сточных вод или при расположении водозабора вблизи водоема с более нагретыми поверхностными водами.

Использование недр

Добыча подземных вод как вид пользования недрами регулируется ФЗ «О недрах». На добычу данных объектов требуется получение лицензии. Она выдается по отношению к подземным водам на срок до 25 лет. Срок пользования начинает исчисляться с момента госрегистрации лицензии.

Работы по добыче нужно зарегистрировать в Росреестре. Далее составляют проект геологоразведочных работ и передают его на госэкспертизу. Затем готовят проект организации санохрзоны подземного водозабора, оценивают запасы этих вод и передают расчеты в госэкспертизу, фонд геоинформации и Росгеолфонд. Далее к полученным документам прикладывают свидетельства о праве собственности на землю, после чего подается заявка на лицензию.

В заключение

Какие виды подземных вод есть в России? Те же самые, что и в мире. Площадь нашей страны достаточно большая, поэтому в ней есть и мерзлотные, и артезианские, и грунтовые, и почвенные воды. Классификация рассматриваемых объектов достаточно сложна, и в данной статье она отражена неполная, здесь показаны самые основные ее моменты.

Источник

Все, что необходимо знать о видах подземных вод и их использовании

Подземные воды концентрируются в толще пород, не опускаясь ниже верхней части земной коры.

Это важный ресурс, необходимый для жизнеобеспечения человека, поэтому они всесторонне изучаются и классифицируются по совокупности свойств. Исходя из этого, определяются варианты их применения.

В этой статье рассмотрим виды подземных вод и их особенности, отличия и применение.

Основной применяемый в России вариант деления

Базовым вариантом в России считается их деление на типы по глубине залегания и способу использования. Этим определяется принципиальная возможность их применения в той или иной отрасли и легкость добычи.

Какие бывают?

Делений подземных вод по разным параметрам существует достаточно много. Чаще всего при исследованиях учитывается их принадлежность к нескольким категориям из разных классификаций. Это позволяет более объективно определить ценность природного ресурса.

Как классифицируются по условиям залегания?

«Базовая» классификация подземных вод по условиям залегания включает следующие их виды:

Читайте также:  Когда кровяное давление выше утром или вечером

    Почвенные. Концентрируются в поверхностных трещинах земной коры, собираются в промежутках и порах между частичками почвы.

Для них характерно активное перемещение под воздействием гравитации, минимальная глубина залегания и большая занимаемая площадь.

Запас этих вод пополняется во время дождей – капли просачиваются сквозь разные виды грунта (глина, песок является неким аналогом фильтра).

Процесс идет достаточно долго, одновременно вода «усваивает» из почвы органику. Часть дождевой воды может проникнуть глубже, если для субстрата характерна хорошая водопроницаемость.

  • Верховодка. Это ненадолго сконцентрировавшаяся в определенном месте «линза» почвенных вод. Она может образоваться после нетипично сильных дождей, паводков, быстрого таяния снегов. В эту же категорию входят воды, иногда разливающиеся по поверхности болот после их обильного «питания». Для верховодки характерны колебания высоты залегания, небольшая площадь распространения и сезонная «неустойчивость».
  • Грунтовые. Первый постоянный водоносный горизонт. Просачивающуюся в землю воду «тормозит» водоупорный пласт, на который она и «ложится». Источник пополнения – воды рек, озер, любых других водоемов, сочащиеся сквозь дно. Иногда до этого же уровня «добираются» дождевая и талая вода (если субстрат имеет хорошую водопроницаемость).

    Чаще всего у этих вод ограничена площадь «питания» и распространения, они занимают четко ограниченный участок. В разные сезоны их уровень зависит от температуры субстрата и от интенсивности осадков.

    Если субстрат активно нагревается солнцем, долго нет осадков, уровень заметно падает. Эта разновидность – базовый источник снабжения водой для предприятий аграрного сектора, промышленности, населенных пунктов.
    Межпластовые (артезианские). Воды, «зажатые» сверху и снизу водоупорными слоями. Источники пополнения у них закономерно отсутствуют.

    Они могут выходить на поверхность земли под давлением массы субстрата в виде ключей и родников.

    Промышленный способ добычи – бурение скважин. Вода из-за того же давления начинает бить фонтаном. Артезианская вода чаще всего питьевая, в противном случае ей находится применение в сельском хозяйстве и промышленности.
    Минеральные. Особая разновидность, отличающаяся спецификой, постоянством и уникальностью химического состава. На него влияет целый комплекс факторов. Минеральные воды делятся на типы по химическому составу, уровню минерализации.

    Их добыча – трудоемкий процесс, для этого необходимы сложные инженерные конструкции. Иногда они пробиваются на поверхность самостоятельно, образуя родники и ключи. Чаще всего неподалеку строятся лечебницы, санатории, курорты.

    По химическому составу

    Этот показатель сильно варьируется. На него активнее всего влияет способность окружающих горных пород к растворению. По сути, такая вода – естественный раствор, «обогащенный» микроорганизмами и химическими элементами.

    Базовая их классификация – по минерализации. Число (г/л или мг/л) – это сумма всех имеющихся в воде «посторонних примесей» (за исключением газов).

    Разновидности:

    • пресные (до 1 г/л);
    • слабоминерализованные (1-35 г/л);
    • минерализованные (35-50 г/л).

    Имеется и иная версия авторства В. И. Вернадского:

    • пресные (до 1 г/л);
    • солоноватые (1-10 г/л);
    • соленые (10-50 г/л);
    • рассолы (от 50 г/л).

    Чем ближе к поверхности почвы залегают воды, тем меньше в них минеральных «примесей». А вообще, состав определяется происхождением, интенсивностью взаимодействия с окружающими породами, условиями и нюансами водообмена (еще именуемого круговоротом воды в природе).

    • по преобладающему содержанию ионов – гидрокарбонатные (анион НСО3), сульфатные (анион SO4) и хлоридные (анион Cl);
    • по жесткости (концентрации ионов Ca и Mg) – мягкие, средней жесткости, жесткие и очень жесткие.

    У них тоже есть несколько классификаций:

    • по температуре – холодные (до 20°С), теплые или субтермальные (20-37°С), термальные (37-42°С), горячие или гипертермальные (от 42°С);
    • по свойствам и лечебному эффекту – видов очень много, наиболее известны углекислые, сероводородные (сульфидные) и радоновые.

    Промысловая классификация

    Данный вариант классификации употребляется в основном в нефте- и газодобывающей отрасли. Типы выделяются, исходя из расположения H2O по отношению к разрабатываемым месторождениям:

    • контурные (нижние краевые) – «подпирают» нефте- или газоносный пласт снизу;
    • верхние контурные (верхние краевые) – осадки или иные «наземные» воды, «заливающие» выходящую из-под земли естественным образом или выведенную в ходе добычи часть пласта;
    • подошвенные – концентрируются в самой нижней части пласта, как правило, распределяются почти по всей его площади;
    • промежуточные (внутризалежные) – насыщают пропластки («перемычки» из горных пород внутри нефте- или газоносного пласта);
    • тектонические – поступают в пласт из глубины по рассекающим его трещинам;
    • связанные (остаточные) – «растворены» в самой нефти или газе, вместе с ними частично извлекаются на поверхность;
    • посторонние (чуждые) – залегают выше, ниже, правее или левее пласта, могут влиять на процесс добычи.

    Некоторые специалисты включают в эту классификацию еще и техногенные воды. Они попадают в пласт в процессе бурения, в ходе ремонта, промывки или закачиваются специально для поддержания необходимого давления.

    По происхождению

    Происхождение (или генетический тип) – один из основных факторов, предопределяющий химический состав вод. Они делятся на следующие виды:

    Читайте также:  Как проверить датчик давления воздуха рено премиум

    1. Инфильтрационные. Это скопления просочившейся в землю дождевой и талой воды. Большинство гидрологов считает, что самое стабильное и обильное пополнение подземных вод идет именно путем инфильтрации.
    2. Конденсационные. Характерны для территорий, где почти нет осадков (пустыни). Там пополнение путем инфильтрации в принципе невозможно.

    Вследствие большого перепада дневных и ночных температур теплый воздух, насыщенный водяными парами, остывая, опускается в трещины, неизбежно образующиеся в поверхности земли и горных пород. Затем пары конденсируются, превращаясь в воду.

  • Седиментогенные. Появляются при накоплении «морских осадков». Морская вода медленно напитывает ил и иную органику, скапливающуюся на дне. При росте давления она «выжимается» наверх. Для образования этого вида вод необходимы специфические условия: глубина несколько километров и наличие над ними толстого, плохо пропускающего воду пласта породы.
  • Магматические («ювенильные»). Источник их образования – магма. При ее остывании выделяется пар. Поднимаясь в более «холодные» области земной коры, он конденсируется, превращаясь в жидкость и смешиваясь с обычными подземными водами.
  • По движению

    Идея такого деления предложена советским гидрологом А. Ф. Лебедевым:

    1. Парообразная. Мельчайшие капельки воды в воздухе, который заполняет пустоты в горных породах. Активно перемещается.
    2. Гигроскопическая. Парообразная вода, превратившаяся в конденсат на поверхности горной породы и надежно удерживающаяся там.
    3. Пленочная. То же самое, что и предыдущий тип, но не так прочно «связана» с породой.
    4. Капиллярная. Ею заполнены вертикальные «трубки», поры, трещины в толще пород.

    Может быть капиллярно-подвешенной, не имеющей источников питания, и капиллярно-подтянутой, участвующей в водообмене.

    Колебания ее уровня определяются соответственно испарением или сезонными изменениями уровня грунтовых вод.

  • Гравитационная. Вода, «двигающаяся» по пустотам в толще пород под влиянием силы тяжести или гидродинамического напора.
  • В твердом состоянии. Кристаллы, «пленки», прослойки, «линзы» льда.
  • Кристаллизационная. Входит в состав некоторых минералов, «встроена» в их кристаллическую решетку. Удалить ее можно, только нагрев породу до 1000°С или еще выше.
  • По характеру обмена с поверхностными

    Водообмен идет на трех условных «уровнях». Верхний – это свободный обмен, нижний практически изолирован от поверхностных вод. Поэтому сверху концентрируются в основном пресные воды (пригодные для питья или технического назначения), снизу – «рассолы» с повышенной концентрацией химических соединений.

    Посередине – воды разной степени минерализации. Здесь все определяется проницаемостью пластов почвы над ними.

    Какие считаются самыми ценными?

    Наиболее ценными считаются воды, располагающиеся максимально глубоко и пригодные для питья, добыча которых связана со значительными трудностями.

    Их ценность заключается в:

    • минимальном содержании органики;
    • отсутствии патогенной микрофлоры, канцерогенных и токсичных соединений;
    • природном обогащении полезными минералами и микроэлементами.

    Питьевая артезианская вода – это результат естественной длительной фильтрации дождевых или талых вод, пытающихся просочиться через плохо пропускающие их горные породы. Она скапливается в 60-70 м ниже уровня почвы.

    Высокоминерализированные «рассолы» – это древняя морская H2O, попавшая под землю при сдвигах тектонических плит.

    Применение знаний о классах на практике

    Принадлежность подземных вод к определенным видам нескольких разных классификаций определяет возможность их использования в той или иной сфере деятельности:

    1. Питьевые. Пригодная для питья вода – необходимый для существования человечества ресурс. Основные ее источники находятся именно под землей. Их использование для любой другой цели недопустимо. Чаще всего такие воды накапливаются максимум в 20-30 м от поверхности, в области активного водообмена. Но есть и районы, где их приходится добывать с больших глубин (от 300 м).
    2. Промышленные. Содержат йод, бром, иные микроэлементы в концентрации, имеющей промышленное значение. По типу они относятся к хлоридно-натриевым, концентрируются в области медленного водообмена, для них типичен высокий уровень минерализации (500-600 г/л), температура 60-80°С.

    Их добыча для извлечения брома и йода финансово оправданна только при глубине залегания 3 км и менее, уровне в скважине от 200-600 м и ежесуточном объеме извлекаемой воды 200-500 м³.
    Технические. Применяются для обеспечения нужд сельского хозяйства и разных отраслей промышленности.

    В зависимости от конкретной области использования требования к составу и уровню жесткости варьируются.

    Например, для производства сахара необходима минимальная минерализация, для пивоварения – отсутствие сульфата кальция, для текстильной и бумажной промышленности – отсутствие железа, марганца, кремниевой кислоты.

  • Минеральные. Биологически активные воды, использующиеся для лечения некоторых заболеваний. Как альтернатива питьевой воде они не используются. Во-первых, вкус слишком специфический, во-вторых, при регулярном употреблении микроэлементы накапливаются в организме, обеспечивая противоположный лечебному эффект.
  • Термальные. Используются в энергетике для отопления некоторых городов и объектов сельского хозяйства.
  • Во-первых, должны отсутствовать пригодные для этого поверхностные воды. Во-вторых, необходимо наличие запасов подземных вод, которого хватит для обеспечения питьевой водой населения данного региона.

    Заключение

    Классифицировать подземные воды можно по разным критериям. Чаще всего они делятся на виды по условиям залегания и характеру использования. Наиболее ценным ресурсом считается чистая питьевая H2O.

    Источник

    Adblock
    detector