Грунтовые и межпластовые безнапорные воды

Грунтовыми водами в узком понимании этого определе­ния называют свободные гравитационные воды водоносного гори­зонта, залегающего на первом водоупорном слое.

В зависимости от характера залегания горных пород различают грунтовой поток и грунтовой бассейн(Рис. 3).В природе наблюдаются различные сочетания этих разновидностей залегания.

Рис. 3. Схема залегания грунто­вых вод:

а — грунтовой поток, б — грунтовой бассейн.

Воды, залегающие в водопроницаемой толще пород, заключен­ной между двумя водоупорными слоями, называют межпластовыми водами. Верхний водоупорный слой в этом случае назы­вается водоупорной кровлей, а нижний — водоупорным ложем. Грунтовые воды имеют обычно свободную уровенную поверхность. Свободную поверхность имеют и межпластовые воды, в том случае, если они безнапорные или если водоносная порода насыщена водой непол­ностью.

Скопления подземных вод отмечаются как в рыхлых обломоч­ных породах, так и в трещиноватых массивных изверженных или сильно метаморфизированных оса­дочных породах. В первом случае воды относятся к типу пласто­вых вод. Они обычно равномер­но распределены по всему пласту и движение их осуществляется по мелким порам и пустотам между зернами, слагающими породу. Во втором случае воды называются трещинно-жильными. Рас­пространение их и движение при­урочено к трещинам и крупным пу­стотам. Не всегда можно четко раз­граничить пластовые воды и трещинные, поэтому различают трещинно-пластовые воды.

Площадь распространения грунтовых вод, за редким исключе­нием, совпадает с площадью их питания, т. е. с областью, в преде­лах которой воды атмосферных осадков проникают в почву и грунт и могут пополнять запасы грунтовых вод. Площадь распростране­ния межпластовых вод не совпадает с областью их питания. Основ­ные области питания этих вод приурочены к местам выходов водо­носной породы на земную поверхность. Дополнительное питание межпластовые воды получают за счет просачивания вод из вышерасположенных водоносных горизонтов через относительные водоупоры.

Грунтовые воды формируются:

- на междуречных массивах,

- в аллювиальных отложениях речных долин,

- в предгорных конусах вы­носа;

- в областях ледниковых отложений,

- в межгорных впадинах и котловинах,

- в местах накопле­ния песчано-галечных отложений горных рек,

- в областях распро­странения карста.

В естественных условиях зеркало грунтовых вод представляет собой обычно не горизонтальную поверхность, а волнистую и весьма часто в сглаженной форме повторяет наземный рельеф. Это объяс­няется различными причинами: неоднородностью пород в отноше­нии проницаемости как в зоне аэрации, так и в зоне насыщения, различной скоростью просачивания и различными условиями пита­ния грунтовых вод и выхода их на поверхность в местах пересе­чения водоносного пласта долинами рек, оврагов и т. п. К месту вы­хода грунтовых вод на поверхность уровень их понижается. Такое понижение уровня наблюдается и у межпластовых безнапорных вод.

Глубина залегания грунтовых вод может быть различной: от де­сятков метров до 1-2 м. В последнем случае они обычно в весен­ний период смыкаются с почвенными водами и образуют, как гово­рилось выше, почвенно-грунтовые воды. Разновидностью последних являются болотные грунтовые воды, зеркало которых находится в пределах торфяной залежи.

Безнапорные межпластовые воды (Рис. 4) обычно приурочены к водонос­ным толщам значительной мощности, прорезаемым гидрографиче­ской сетью. Эти воды залегают, как правило, неглубоко. Речные долины иногда прорезают несколько ярусов межпластовых вод. В этом случае в местах дренирования на разных уровнях склона долины (котловины) воды выходят на поверхность и являются устойчивыми источниками питания поверхностных водотоков и во­доемов.

Рис. 4. Схема залегания подземных вод: 1 – верховодка; 2 – межпластовые

безнапорные воды; 3 – грунтовые воды; 4 – межпластовые напорные

воды; 5 - поверхностный водоем.

Напорные воды (Рис. 4)

Напорные воды (артезианские под­земные воды) -воды, насыщающие водопроницаемый слой, заключенный между водоупорными породами, и обладающие гидростатическим напором.

Напорные воды обычно приурочены к гео­логическим структурам осадочных пород при соответствующем на­пластовании водопроницаемых и водоупорных слоев или к сложной системе тектонических трещин и сбросов.

Геологическая структура (впадина, мульда, синклиналь, моноклиналь и т. п.), содержащая один или несколько водоносных горизонтов и обеспечивающая на­пор в них, называется артезианским бассейном.

В арте­зианском бассейне обычно выделяют:

- область питания,

- область на­пора,

-в некоторых случаяхобласть стока (разгрузки) напорных вод.

Площади, занимаемые артезианскими бассейнами, колеб­лются в очень широких пределах.

При вскрытии кровли напорного водоносного горизонта буровой скважиной вода под гидростатическим давлением поднимается выше кровли водоносного пласта и иногда достигает поверхности земли или даже фонтанирует (Рис. 5).

В напорном водоносном го­ризонте, таким образом, выделяют геометрический уровень, совпа­дающий с нижней поверхностью водоупорной кровли водоносного слоя, и гидростатический, или пьезометрический уровень, совпа­дающий с уровнем подъема воды в скважинах. Напор в каждой точке водоносной породы измеряется высотой, на которую подни­мается вода в скважине над нижней поверхностью водоупорной кровли при вскрытии водоносного пласта. По мере погружения пла­ста напор обыкновенно увеличивается.

Рис. 5. Схема строения артезианского бассейна.

1 - водонепроницаемые породы; 2 - напорный водонос­ный слой; 3,4 -скважины; 5 - направление потока; ВС - пьезометрический уровень, BNC — нижняя поверхность водо­упорной кровли, Н₁, Н₂: — высота напора.