Види підземних вод: опис, характеристика і особливості. Підземні води: характеристика і види Опис підземних вод

Не всі підземні води - грунтові. Відмінність грунтових вод від інших видів підземної води складається в умовах їх залягання в товщі гірських порід.

Назва «підземні води» говорить сама за себе - це вода, яка знаходиться в під землею, тобто в земній корі, у верхній її частині, причому перебувати там вона може в будь-якому зі своїх агрегатних станів - у вигляді рідини, льоду або газу.

Основні класи підземних вод

Підземна вода буває різна. перечисли основні види підземних вод.

ґрунтова вода

Ґрунтова вода міститься в грунті, заповнюючи проміжки між її частками, або поровое простір. Ґрунтова вода може бути вільною (гравітаційної) і підкорятися тільки силі тяжіння, і пов'язаної, тобто утримуватися силами молекулярного тяжіння.

ґрунтова вода

Ґрунтова вода і її підвид, званий верховодка - це найближчий до поверхні землі водоносний горизонт, що залягає на першому водоупоре. (Водоупор, або водотривких шар грунту - це ґрунтовий шар, який практично не пропускає воду. Фільтрація крізь водоупорами або дуже низька, або ж шар повністю водонепроникний - наприклад, товщі скельних грунтів). Ґрунтова вода вкрай непостійна по багатьом факторам, і саме грунтова вода впливає на умови будівництва, диктує вибір фундаменту і технології при проектуванні споруд. Подальша експлуатація створених руками людини будівель також знаходиться під невпинним впливом мінливого поведінки грунтової води.

міжпластові вода

Міжпластові вода - знаходиться нижче грунтових вод, під першим водоупором. Ця вода обмежена двома водотривкими шарами і може перебувати між ними під значним тиском, заповнюючи водоносний горизонт повністю. Відрізняється від грунтової води великою постійністю свого рівня, і звичайно, більшою чистотою, причому чистота міжпластові води може бути наслідком не тільки фільтрації.

артезіанська вода

Артезіанська вода - так само, як і міжпластові, укладена між шарами водоупоров і знаходиться там під тиском, тобто відноситься до напірним водам. Глибина залягання артезіанських вод - приблизно від ста до тисячі метрів. Різні геологічні підземні структури, мульди, западини і т.п., мають у своєму розпорядженні до утворення підземних озер - артезіанських басейнів. Коли такий басейн розкривається при бурінні шурфів або свердловин, артезіанська вода під тиском піднімається вище свого водоносного пласта і може дати дуже потужний фонтан.

Мінеральна вода

Мінеральна вода - цікава для будівельника, напевно, тільки в одному випадку, якщо її джерело виявиться на ділянці, хоча і не вся ця вода корисна для людини. Мінеральна вода - це вода, яка містить розчини солей, біологічно активних речовин і мікроелементи. Склад мінеральної води, її фізика і хімія - дуже складний, це система колоїдів і пов'язаних і незв'язаних газів, і речовини в цій системі можуть знаходиться як недіссоціірованнимі, у вигляді молекул, так і у вигляді іонів.

Грунтові води

Грунтові води - це перший від поверхні грунту постійний водоносний горизонт, що знаходиться на першому водоупоре. Тому поверхня цього шару - вільна, за рідкісними винятками. Іноді над потоками грунтових вод зустрічаються ділянки щільних порід - водонепроникна покрівля.

Залягають грунтові води недалеко від поверхні, і тому дуже залежать від погоди на поверхні землі - від кількості атмосферних опадів, руху поверхневих вод, рівня водойм, всі ці фактори впливають на харчування підземної води. Особливість і відмінність грунтової води від інших видів - вона безнапорная. Верховодка, або скупчення води верхнього водонасиченого ґрунтового шару над водоупорами з глин і суглинків з малої фільтрацією - це різновид грунтової води, що виявляється тимчасово, по сезонах.

На грунтову воду і мінливість її складу, поведінки і потужності горизонту впливають як природні фактори, так і діяльність людини. Горизонт грунтової води непостійний, він залежить від властивостей гірських порід і їх водосодержания, близькості водойм і річок, клімату місцевості - температури і вологості, пов'язаних з випаровуванням і т. Далі.

Але серйозне і все більш небезпечний вплив на грунтову воду надає людська діяльність - меліорація і гідротехнічне будівництво, підземні роботи з видобутку корисних копалин, нафти і газу. Не менш результативною в контексті небезпеки стала агротехніка із застосуванням мінеральних добрив, пестицидів та отрутохімікатів, і звичайно, промислові стоки.

Ґрунтова вода дуже доступна, і якщо риють колодязь або бурять свердловину - то в більшості випадків отримують саме грунтову воду. І властивості її можуть виявитися вельми негативні, оскільки ця водичка залежить від чистоти грунту і служить її показником. Все зараження від каналізаційних протікання, звалищ, пестициди з полів, нафтопродукти та інші результати діяльності людини потрапляють в грунтові води.

Ґрунтова вода і проблеми для будівельників

Морозний пучение грунтів знаходиться в прямій і безпосередній залежності від присутності грунтової води. Руйнування від сил морозного обдимання можуть бути величезні. При замерзанні глинисті і суглинні грунти отримують харчування в тому числі і від нижнього водоносного горизонту, і в результаті цього подсоса можуть утворювати цілі прошарки з льоду.

Тиск на підземні частини споруд може досягати величезних величин - 200 Мпа, або 3,2 тн / см2 далеко не межа. Сезонні зрушення ґрунтів на десятки сантиметрів нерідкі. Можливі наслідки дії сил морозного пученія, якщо їх не передбачили або врахували недостатньо, можуть бути: виштовхування фундаментів із землі, затоплення підвалів, руйнування дорожніх покриттів, затоплення і розмивання траншей і котлованів і багато ще різного негативу.

Крім фізичного впливу, грунтові води здатні руйнувати фундаменти і хімічно, все залежить від ступеня їх агресивності. При проектуванні ця агресивність досліджується, проводяться як геологічні, так і гідрологічні вишукування.

Вплив ґрунтових вод на бетон

Агресивність грунтових вод до бетону розрізняють за типами, розглянемо їх нижче.

За общекіслотному показником

При водневому числі рН менше 4 агресивність до бетону вважають найбільшою, при значенні рН більше 6,5 - найменшою. Але мала агресивність води зовсім не скасовує необхідності захисту бетону пристроєм гідроізоляції. Крім того, є сильна залежність впливу агресії води від видів бетону і його в'яжучого, в тому числі від марки цементу.

Витравлюють, магнезіальні і вуглекислотні води

Все так чи інакше руйнують бетон або сприяють процесу руйнування.

сульфатні води

Сульфатні води відносять до найбільш агресивних до бетону. Іони сульфатів проникають в бетон і реагують з сполуками кальцію. Утворені кристалогідрати викликають спучування і руйнування бетону.

Методи мінімізації ризиків від грунтових вод

Але навіть в тих випадках, коли є інформація про неагресивності ґрунтових вод до бетону в даній місцевості, скасування влаштування гідроізоляції підземних частин будівлі чревата хорошим зменшенням терміну служби бетонних конструкцій. Занадто великий вплив мають на природу, в тому числі грунтову воду і ступінь її агресії техногенні фактори. Можливість близького будівництва - це одна з причин переміщень грунту і як наслідок, зміни поведінки грунтових вод. А хімія і її «накопичення», в свою чергу, знаходиться в прямій залежності від близькості сільськогосподарських угідь.

Облік рівня ґрунтових вод, а також сезонних змін цього рівня - для приватної забудови архіважливий. Висока грунтова вода - це обмеження у виборі. Від неї залежить якщо не вся, то величезна частка економіки індивідуального будівельника. Без урахування поведінки і висоти грунтових вод не можна вибирати тип фундаменту для будинку, приймати рішення про можливість влаштування підвалу і підвального приміщення, влаштовувати льоху і каналізаційний септик. Доріжки, площадки і все благоустрій ділянки, включаючи і озеленення, також вимагають на стадії проектування серйозного врахування впливу грунтових вод. Справа ускладнюється тим, що її поведінка знаходиться в тісному зв'язку зі структурою і видами грунтів на ділянці. Воду і грунти треба вивчати і розглядати в комплексі.

Верховодка, як різновид грунтової води, може створювати величезні проблеми, і не завжди сезонні. Якщо у вас піщані ґрунти, а будинок побудований на високому березі річки, то сезонних верховодок ви можете і не помітити, вода піде швидко. Але якщо поруч озеро або річка, і будинок стоїть на низькому березі, то навіть при наявності пісочку в підставі ділянки ви будете на одному рівні з водоймою - як сполучені посудини, і в цьому випадку боротьба з верховодка навряд чи буде успішною, як і будь-яка боротьба з природою.

У разі, коли грунт - НЕ пісок, водойми та річки далеко, але грунтова вода дуже висока, ваш варіант - це створення ефективної дренажної системи. Яким буде ваш дренаж - кільцевих, пристінним, пластовим, самопливним або з використанням відкачують насосів, вирішується індивідуально, і врахувати треба багато факторів. Для цього треба мати інформацію про геологію ділянки.

У деяких випадках дренаж не допоможе, наприклад, якщо ви перебуваєте в низині, а меліораційного каналу поблизу немає і воду відводити нікуди. Також не завжди під першим водонесучі шаром виявляється безнапірний шар, в який можливо відвести верховодку, ефект від буріння свердловини може бути і зворотний - ви отримаєте ключ або фонтан. У випадках, коли пристрій дренажу не принесе результату, вдаються до влаштування штучних насипів. Підняти ділянку на рівень, де грунтові води не дістануть вас і ваш фундамент - витратна економічно, але іноді єдино вірне рішення. Кожен випадок індивідуальний, і рішення господар приймає виходячи з гідрогеології своєї ділянки.

Але в дуже багатьох випадках питання вирішується саме дренажем, і важливо правильно вибрати його систему і грамотно організувати водовідведення.

Дізнатися рівень грунтових вод у себе на ділянці і відстежувати його зміни - з цими питаннями власники індивідуальних ділянок справляються самостійно. Навесні і восени зазвичай УГВ вище, ніж взимку і влітку, це пов'язано з інтенсивним сніготаненням, сезонністю атмосферних опадів, можливо з затяжними дощами в осінній період. Дізнатися рівень грунтових вод можна, вимірявши його в колодязі, шурф або свердловині, від водяного дзеркала до поверхні грунту. Якщо пробити кілька свердловин у себе на ділянці, по його кордонів, то нескладно відстежити сезонні зміни УГВ, а на отриманих даних можливо приймати рішення по будівництву - починаючи від вибору фундаменту і систем водовідведення, і закінчуючи плануванням городніх посадок, розбивки саду, благоустроєм, а також розробкою ландшафтного дизайну.

Підземні води - це все води, що знаходяться під поверхнею Землі, де вони займають порожнечі в грунтах або геологічних пластах. Вони поповнюються за рахунок дощу, снігу, що тане і іншої води, яка просочується через грунт, пісок або тріщини на дорогах.

запаси

Підземні води складають близько 20% від світових запасів, і близько 1% від всієї, включаючи всю і льодовики.

Вчені говорять, що Земля може бути не єдиною планетою в, що містить підземні води. Можливо, вони давно існують на Марсі. Підземні води можуть також бути на Європі, шостому супутнику Юпітера.

Найбільшим скупченням підземних вод є Західно-Сибірський артезіанський басейн, площею 3 млн. Км². Водоносні шари в ньому почали утворюватися ще в.

Освіта

Підземні води відрізняються від поверхневих вод, які зустрічаються у великих об'єктах гідросфери, таких як, або річки. Як поверхневі, так і підземні води пов'язані через (безперервний).

Більшість підземних вод утворюються від опадів. Вони проникають нижче поверхні землі в грунт. Коли ґрунтова зона стає насиченою, вода просочується нижче. Зона насичення знаходиться там, де все порожнечі заповнені водою. Існує також зона аерації, де простір частково зайнято водою і частково повітрям.

Підземні води продовжують спускатися нижче, поки, на деякій глибині, вони не досягнуть гірської породи. Вода накопичується в порах і тріщинах, і утворює водоносний горизонт, також званий аквіфером. Процес осадження, завдяки якому збільшуються обсяги підземних вод, відомий як підживлення. Загалом, підживлення відбувається тільки під час сезону дощів в або взимку в помірному кліматі. Як правило, від 10 до 20% опадів потрапляють у водоносні горизонти.

Підземні води постійно рухаються. У порівнянні з поверхневими водами це відбувається дуже повільно. Фактична швидкість руху залежить від пропускної здатності та обсягу водоносного горизонту. Природний відтік ґрунтових вод відбувається через джерела і русла річок, коли тиск грунтових вод вище атмосферного тиску поблизу поверхні землі. Внутрішню циркуляцію нелегко визначити, але поблизу рівня грунтових вод середній час кругообігу води може становити рік або менше, тоді як в глибоких водоносних горизонтах цей процес триває тисячі років.

значення

Підземні води відіграють життєво важливу роль в розвитку посушливих і напівпосушливих зон. Вони здатні підтримувати величезні сільськогосподарські, і промислові підприємства, які інакше не могли б існувати. Особливо вдалим є те, що водоносні горизонти, що передують утворенню пустель, з часом не піддаються впливу посушливості.

Щоб вивести грунтові води з-під землі на її поверхню, вчені та інженери використовують спеціальні видобувні свердловини.

Деякі підземні води розчиняють речовини з гірських порід і можуть містити сліди стародавньої морської води. Однак більшість підземних вод не містять патогенних організмів, і очищення для господарського або промислового використання не потрібно. Крім того, запаси підземних вод не схильні до серйозного впливу коротких посух і доступні в багатьох областях, які не мають надійних джерел поверхневих вод.

проблеми

Вчені турбуються про проблеми, які виникають при використанні занадто великих обсягів підземних вод для повсякденного життя, в тому числі будинки, бізнесу та сільського господарства. Одна з проблем полягає в тому, що ці води все більше і більше віддаляються від поверхні Землі. Люди використовують підземні води швидше, ніж дощ або танення снігу можуть поповнити водоносні горизонти. Це означає, що необхідно глибше проводити буріння, щоб дістатися до джерела.

Це може здатися не дуже важливим, але коли грунтові води настільки далекі, грунт і глина, що становлять поверхневий шар Землі, піддаються напрузі і стають слабкими. Зрештою, може впасти слабка поверхню і утворитися воронка. Воронки є серйозною проблемою і зустрічаються в районах, де відбувалася видобуток глибоких підземних вод.

Сторінка 1 з 6

- це води, що знаходяться нижче земної поверхні і що містяться в водовмещающих осадових породах верхнього шару земної кори і в грунті.

Підземні води - запаси підземних вод, ресурси підземних вод.

Є частиною гідросфери планети (2% від обсягу) і беруть участь в загальному кругообігу води в природі. Запаси підземних вод ще до кінця не розвідані. Зараз в офіційних даних фігурує цифра в 60 млн кубічних кілометрів, але гідрогеологи впевнені в тому, що в надрах Землі знаходяться колосальні нерозвідані родовища підземних вод та загальна кількість води в них може обчислюватися сотнями мільйонами кубометрів.

Підземні води зустрічаються в свердловинах на глибині до декількох кілометрів. Залежно від умов, в яких залягають підземні води (таких як температура, тиск, види гірських порід і т.п.), вони можуть бути в твердому, рідкому і газоподібному стані. За даними В.І. Вернадського, підземні води можуть існувати до глибини 60 км в зв'язку з тим, що молекули води навіть при температурі 2000 Про З диссоційовані всього на 2%.

Про запаси підземної води читайте: Океани води під землею. Скільки ж води на Землі?

При оцінці підземних вод, крім поняття «запаси підземних вод» використовується термін «ресурси підземних вод», що характеризує харчування водоносного горизонту.

Класифікація запасів і ресурсів підземних вод:

1. природні запаси - обсяг гравітаційної води, укладеної в порах і тріщинах водовмещающих порід. природні ресурси - кількість підземних вод, що надходять в водоносний горизонт в природних умовах шляхом інфільтрації атмосферних опадів, фільтрації з річок, перетікання з вище-і нижчих водоносних горизонтів.

2. штучні запаси - це обсяг підземних вод в пласті, що сформувався в результаті зрошення, фільтрації з водосховищ, штучного поповнення підземних вод. штучні ресурси - це витрата води, що надходить в водоносний горизонт при фільтрації з каналів і водосховищ, на зрошуваних площах.

3. Залучені ресурси - це витрата води, що надходить в водоносний пласт при посиленні харчування підземних вод, викликаному експлуатацією водозабірних споруд.

4. Поняття експлуатаційні запаси і експлуатаційні ресурси є, по суті, синонімами. Під ними розуміється то кількість підземних вод, яке може бути отримано раціональними в техніко-економічному відношенні водозабірних споруд при заданому режимі експлуатації і при якості води, що задовольняє вимогам протягом усього розрахункового терміну водоспоживання.

www.whymap.org - повна версія карти запасів підземних вод.

Сині області на карті - території, багаті грунтовими водами,
Коричневі - зони, де відчувається нестача підземних прісних вод.

Як видно по карті, Росія відноситься до числа країн із значними запасами підземних вод. Нестачі в підземних водах також не відчувають Бразилія і країни Центральної і Південної Африки, де проливні тропічні зливи сприяють цілорічному поповненню запасів підземних вод. Але не скрізь на земній кулі запаси підземних вод є відновлюваних. Наприклад, в Північній Африці і на Аравійському півострові резервуари підземних вод заповнилися 10 000 років тому, коли в цьому районі був більш вологий клімат.

У всьому світі запаси підземних вод активно використовуються, але в деяких країнах підземні води є практично єдиним джерелом водоспоживання.

В Євросоюзі вже 70% всієї води, використовуваної водопотребителями, береться з підземних водоносних шарів.
У посушливих країнах вода практично повністю береться з підземних джерел (Марокко - 75%, Туніс - 95%, Саудівська Аравія і Мальта - 100%)

Підземні води - хімічний склад підземних вод.

Хімічний склад підземних вод неоднаковий і залежить від розчинності прилеглих порід. Підземні води являють собою природні розчини, які містять понад 60 хімічних елементів, а також мікроорганізми. Сума розчинених у воді речовин, виключаючи гази, визначає її мінералізацію (що виражається в г / л або мг / л).

За хімічним складом розрізняють наступні види підземних вод:

- прісні (до 1 г солей на 1 л води),
— слабомінералізовані (До 35 г солей на 1 л води),
— мінералізовані (До 50 г солей на 1 л води).

При цьому верхні горизонти підземних вод зазвичай прісні або слабомінералізована, а нижні горизонти можуть бути сільномінералізованних.

Підземні води, які завдяки своїм фізико-хімічним властивостям роблять благотворний фізіологічну дію на організм людей і використовуються для лікувальних цілей, називаються мінеральними. Хімічний склад мінеральних вод дуже різноманітний: буває вуглекисла вода (Кисловодськ і інші курорти району Кавказьких Мінеральних вод, Боржомі, Карлови-Вари і ін.), Азотна (Цхал-тубо), сірководнева (Мацеста), залозиста, радонова і ін.

За ступенем загальної мінералізації виділяють води (за В. І. Вернадського):

прісні (до 1 г / л),
солонуваті (1 -10 г / л),
солоні (10-50 г / л),
розсоли (понад 50 г / л) - в ряді класифікацій прийнято значення 36 г / л, що відповідає середній солоності вод Світового океану.

У басейнах Східно-Європейської платформи потужність зони прісних підземних вод варіює від 25 до 350 м, солоних вод - від 50 до 600 м, розсолів - від 400 до 3000 м.

Наведена класифікація вказує на значні зміни в мінералізації води - від десятків міліграмів до сотень грамів на 1 літр води. Максимальна величина мінералізації, що досягає 500 - 600 г / л, зустрінута в останнім часом в Іркутському басейні.

Більш докладно про хімічний склад підземних вод, хімічних властивостях підземних вод, класифікації за хімічним складом, фактори, що впливають на хімічний склад підземних вод, і інших аспектах читайте в окремій статті: Хімічний склад підземних вод.

Підземні води - походження і освіта підземних вод.

Залежно від походження підземні води бувають:

1) інфільтраційні,
2) конденсаційні,
3) седіментогенние,
4) «ювенільні» (або магмогенние),
5) штучні,
6) метаморфогенні.

Підземні води - температура підземних вод.

За температурі підземні води поділяються на холодні (до +20 ° С) і термальні (від +20 до +1000 ° С). Термальні води зазвичай відрізняються високим вмістом різних солей, кислот, металів, радіоактивних і рідкоземельних елементів.

За температурі підземні води бувають:

Холодні підземні води поділяються на:

переохолоджені (нижче 0 ° С),
холодні (від 0 до 20 ° С)

Термальні підземні води поділяються на:

теплі (20 - 37 ° С),
гарячі (37 - 50 ° С),
дуже гарячі (50 - 100 ° С),
перегріті (понад 100 ° С).

Температура підземних вод залежить також і від глибини залягання водоносних пластів:

1. Грунтові води і неглибоко залягають міжпластові води відчувають сезонні коливання температури.
2. Підземні води, що залягають на рівні пояса постійних температур, Зберігають незмінну температуру протягом усього року, що дорівнює середньорічній температурі місцевості.

там, де середні річні температури негативні, Підземні води в поясі постійних температур цілий рік перебуває у вигляді льоду. Так утворюється багаторічна мерзлота ( «вічна мерзлота»).
У районах, де середньорічна температура позитивна, Підземні води пояса постійних температур, навпаки, не замерзають навіть взимку.

3. Підземні води, що циркулюють нижче пояса постійної температури, Нагріті вище середньорічної температури місцевості і за рахунок ендогенного тепла. Температура вод в даному випадку визначається величиною геотермічного градієнта і досягає максимальних значень в областях сучасного вулканізму (Камчатка, Ісландія та ін.), В зонах серединно-океанічних хребтів, досягаючи температур 300-4000с. Високотермальні підземні води в районах сучасного вулканізму (Ісландія, Камчатка) використовуються для опалення осель, будівництва геотермальних електростанцій, тепличного теплопостачання і т. Д.

Підземні води - методи визначення місця розташування підземних вод.

геоморфологическая оцінка місцевості,
геотермічні дослідження,
радонометри,
буріння розвідувальних свердловин,
вивчення керна, витягнутого з свердловин, в лабораторних умовах,
досвідчені відкачки зі свердловин,
наземна розвідувальна геофізика (сейсморозвідка і електророзвідка) і каротаж свердловин

Підземні води - видобуток підземних вод.

Важливою особливістю підземних вод як корисної копалини є безперервний характер водоспоживання, що викликає необхідність постійного відбору води з надр в заданій кількості.

При визначенні доцільності і раціональності видобування підземних вод враховуються такі чинники:

Загальні запаси підземних вод,
Щорічне надходження води в водоносні горизонти,
Фільтраційні властивості водовмісних порід,
Глибина залягання рівня,
Технічні умови експлуатації.

Таким чином, навіть за умови великих запасів підземної води і значному щорічному її вступі до водоносні горизонти, видобуток підземних вод не завжди є раціональною з економічної точки зору.

Наприклад, нераціональним буде видобуток підземних вод в наступних випадках:

дуже маленькі дебіти свердловин;
складність експлуатації в технічному відношенні (пескование, солеотложенія в свердловинах і ін.);
відсутність необхідного насосного обладнання (наприклад, при експлуатації агресивних промислових або термальних вод).

Високотермальні підземні води в районах сучасного вулканізму (Ісландія, Камчатка) використовуються для опалення осель, будівництва геотермальних електростанцій, тепличного теплопостачання і т. Д.

У цій статті ми розглянули тему Підземні води: загальна характеристика. Далі читайте:

Через товщі піску, гравію, гальки, вапняку з тріщинами. Пласти, що складаються з цих порід, називають водопроникними.

Але дощова вода доходить до шару глини і зупиняється: адже глина майже не пропускає воду. Пласти гірських порід, які не пропускають або дуже слабо пропускають через себе воду, називають водотривкими (водонепроникними). До водотривким пластів можна віднести граніт, піщаник гли-ність сланець, але тільки в тому випадку, якщо вони не мають тре-нок.

Над водотривким шаром підземна вода накопичується, утворюючи водоносний пласт (небокрай) - шар водопроникної гірської породи, за-Лега над водотривких пластом і містить підземні води.

Види підземних джерел

Джерела (ключі)

Якщо водотривкий пласт име-ет нахил в ту або іншу сторону, то вода починає текти з цього пласту в сторону нахилу його і зазвичай десь вихо-дить на поверхню в долині річки або в яру. Місце природного виходу підземної води на поверхню називають джерелом, лю-чом або джерелом (Рис. 84). Вода джерел, як правило чиста і холодна.

Джерел особливо багато в ярах, по берегах річок, в урвищах, так як там виходять на поверхню водотривкі пласти.

мінеральні джерела

У деяких районах земної кулі на по-поверхню землі виходить вода, в якій в досить великій кількості розчинені солі і гази. Цю воду називають мінеральною. Воду мінеральних джерел використовують для лікування різних хвороб. Близько цих джерел виникають лікарні і курорти. Всесвітньо відомій славою користуються курорти на Кавказі (Боржомі, Кисловодськ і ін.).

при оцінці властивостей підземних воддосліджують смак, запах, колір, прозорість, температуру та інші фізичні властивості підземної води, які характеризують так звані органолептичні властивості води (визначені за допомогою органів почуттів). Органолептичні властивості можуть різко погіршуватися при попаданні в воду природним або штучним шляхом різних домішок (мінеральних зважених часток, органічних речовин, деяких хімічних елементів).

температура підземних вод коливається в широких межах в залежності від глибини залягання водоносних шарів, особливостей геологічної будови, кліматичних умов і т. д. Розрізняють води холодні (температура від 0 до 20 ° С), теплі, або субтермальні, води (20-37 ° С ), термальні (37-Ю0 ° С), перегріті (понад 100 ° С). Дуже холодні підземні води циркулюють в зоні багаторічної мерзлоти, в високогірних районах; перегріті води характерні для районів молодий вулканічної діяльності. На ділянках водозаборів найчастіше температура води 7-11 ° С.

Хімічно чиста вода безбарвна. Забарвлення воді надають механічні домішки (жовтувата, смарагдова і т. Д.). Прозорість води залежить від кольору і наявності каламуті. Смак пов'язаний зі складом розчинених речовин: солоний - від хлористого натрію, гіркий - від сульфату магнію і т. Д. Запах залежить від наявності газів біохімічного походження (сірководень і ін.) Або гниючих органічних речовин.

щільність води - маса води, що знаходиться в одиниці її обсягу. Максимальна вона при температурі 4 ° С. При підвищенні температури до 250 ° С щільність води зменшується до 0,799 г / см 3, а при збільшенні кількості розчинених у ній солей підвищується до 1,4 г / см 3. Стисливість підземних вод характеризується коефіцієнтом стисливості, показує, на яку частку початкового об'єму рідини зменшується обсяг при збільшенні тиску на 10 5 Па. Коефіцієнт стисливості підземних вод становить 2,5 10 -5 ... 5 10 ~ 5 Па, т. Е. Вода в деякій мірі володіє пружними властивостями, що важливо при вивченні напірних підземних вод.

в'язкість води характеризує внутрішній опір частинок її руху. З підвищенням температури в'язкість підземних вод зменшується.

електропровідність підземних вод залежить від кількості розчинених у них солей і виражається величинами питомих опорів від 0,02 до 1,00 Омм.

радіоактивність підземних вод викликана присутністю в ній радіоактивних елементів (урану, стронцію, цезію, радію, газоподібної еманації радію-радону та ін.). Навіть мізерно малі концентрації - соті і тисячні частки (мг / л) деяких радіоактивних елементів - можуть бути шкідливими для здоров'я людини.

Хімічний склад підземних вод.Всі підземні води завжди містять в розчиненому стані більшу або меншу кількість солей, газів, а також органічних сполук.

Розчинені у воді гази (0 2, С0 2, СН 4, H 2 S і ін.) Надають їй певний смак і властивості. Кількість і тип газів обумовлює ступінь придатності води для питних і технічних цілей. Підземні води біля поверхні землі нерідко бувають забруднені органічними домішками (різні хвороботворні бактерії, органічні сполуки, що надходять з каналізаційних систем, і т. Д.). Така вода має неприємний смак і небезпечна для здоров'я людей.

Солі. У підземних водах найбільшого поширення мають хлориди, сульфати і карбонати. За загальним змістом розчинених солей підземні води поділяють на прісні (до 1 г / л розчинених солей), солонуваті (від 1 до 10 г / л), солоні

(10-50 г / л) і розсоли (понад 50 г / л). Кількість і склад солей встановлюється хімічним аналізом. Отримані результати виражають у вигляді складу катіонів та аніонів (в мг / л або мг-екв / л).

У природних умовах загальна мінералізація підземних вод виключно різноманітна. Зустрічаються підземні води з мінералізацією від 0,1 г / л (високогірні джерела) до 500-600 г / л (глибокозалягаючі води Ангаро-Ленського артезіанського басейну). Загальна мінералізація - один з головних показників якості підземних вод.

У підземних водах присутні кілька десятків хімічних елементів періодичної системи Менделєєва. До 90% всіх розчинених у водах солей іони С1 ~, 80 ^, НСО3, Іа +,

М§ 2+, Са 2+, К +. Залізо, нітрити, нітрати, водень, бром, йод, фтор, бор, радіоактивні та інші елементи містяться у воді в менших кількостях. Однак навіть в невеликих кількостях вони можуть робити істотний вплив на оцінку придатності підземних вод для різних цілей. Найкращими питними якостями володіють води при pH \u003d 6,5 ... 8,5.

Кількість розчинених солей не повинно перевищувати 1,0 г / л. Не допускається вміст шкідливих для здоров'я людини хімічних елементів (уран, миш'як і ін.) І хвороботворних бактерій. Останнє певною мірою може бути нейтралізовано обробкою води ультразвуком, хлоруванням, озонуванням і кип'ятінням. Органічні домішки встановлюються бактеріологічним аналізом. Вода для питних цілей повинна бути безбарвна, прозора, не мати запаху, бути приємною на смак.

жорсткість і агресивність підземних вод пов'язані з присутністю солей. Жорсткість води - це властивість, обумовлене вмістом іонів кальцію і магнію, т. Е. Пов'язана з карбонатами, і обчислюється розрахунковим шляхом за загальним змістом у воді гідрокарбонатних і карбонатних іонів. Жорстка вода дає велику накип в парових котлах, погано милиться і т. Д. В даний час жорсткість прийнято виражати кількістю міліграм-еквівалентів кальцію і магнію, 1 мг-екв жорсткості відповідає змісту в 1 л води 20,04 мг іона кальцію або 12, 6 мг іона магнію. В інших країнах жорсткість вимірюють в градусах (1 мг-екв \u003d 28 °). За жорсткості воду поділяють на м'яку (Менше 3 мг-екв або 8,4 °),

середньої жорсткості (3-6 мг-екв або 8,4 °), жорстку (6-9 мг-екв або 16,8-25,2 °) і дуже жорстку (Більше 9 мг-екв або 25,2 °). Найкращим якістю володіє вода з жорсткістю не більше 7 мг-екв. Жорсткість буває постійної і тимчасової. тимчасова жорсткістьпов'язана з присутністю бікарбонатів і може бути усунена кип'ятінням. Постійна жорсткість, Обумовлена \u200b\u200bсірчано-кислими і хлористим солями, кип'ятінням не зникає. Суму тимчасової та постійної жорсткості називають загальноїжорсткістю.

агресивність підземних вод виражається в руйнівний вплив розчинених у воді солей на будівельні матеріали, зокрема, на портландцемент. Тому при будівництві фундаментів і різних підземних споруд необхідно вміти оцінювати ступінь агресивності підземних вод і визначати заходи боротьби з нею. В існуючих нормах, які оцінюють ступінь агресивності вод по відношенню до бетону, крім хімічного складу води, враховується коефіцієнт фільтрації порід. Одна і та ж вода може бути агресивною і неагресивним. Це зумовлено відмінностями в швидкості руху води - чим вона вища, тим більше обсягів води увійде в контакт з поверхнею бетону і, отже, більша буде агресивність.

По відношенню до бетону розрізняють наступні види агресивності підземних вод:

общекіслотная - оцінюється величиною pH, в пісках вода вважається агресивною, якщо pH
сульфатна - визначається за змістом іона; при утриманні БО 2 в кількості більше 200 мг / л вода стає агресивною;
магнезіальних - встановлюється за змістом іона 1У ^ 2 +;
карбонатная - пов'язана з впливом на бетони агресивної вуглекислоти, цей вид агресивності можливий тільки в піщаних породах.

Агресивність підземних вод встановлюють зіставленням даних хімічних аналізів води до вимог нормативів. Після цього визначають заходи боротьби з нею. Для цього використовують спеціальні цементи, виробляють гідроізоляцію підземних частин будівель і споруд, знижують рівень грунтових вод пристроєм дренажів і т. Д.

Агресивна дія підземних вод на метали (Корозія металів). Підземна вода з розчиненими в ній солями і газами може володіти інтенсивної корозійної активністю по відношенню до заліза і інших металів. Прикладом може служити окислення (роз'їдання) металевих поверхонь з утворенням іржі під дією кисню, розчиненого у воді:

2? Е + 0 2 \u003d 2ГеО 4ГеО + 0 2 \u003d 2Ре 2 0 3 Ре 2 0 3 + ЗН 2 0 \u003d 2Ре (ОН) 3

Підземні води мають корозійні властивості при вмісті в них також агресивної вуглекислоти, мінеральних і органічних кислот, солей важких металів, сірководню, хлористих і деяких інших солей. М'яка вода (із загальною жорсткістю менше 3,0 мг-екв) діє значно агресивніше, ніж жорстка. Найбільшому роз'їданню можуть піддаватися металеві конструкції під впливом сильнокислому (pH 9,0). Корозії сприяє підвищення температури підземної води, збільшення швидкості її рухами, електричні поля в грунтових товщах.

Оцінка корозійної активності вод по відношенню до деяких металів проводиться за чинним ГОСТу. Після цього, згідно з Сніпа, вибирають заходи щодо запобігання можливої \u200b\u200bкорозії.

Класифікація підземних вод.Існує цілий ряд класифікацій, але кожного начальника в них дві. Підземні води поділяють: за характером їх використання і за умовами залягання в земній корі (рис. 63). У число перших входять господарсько-питні води, технічні, промислові, мінеральні, термальні. До других відносять: верховодки, грунтові і міжпластові води, а також води тріщин, карсту, вічної мерзлоти. В інженерно-геологічних цілях підземні води доцільно класифікувати по гідравлічному ознакою - безнапірні і напірні.

Господарсько-питні води. Підземні води широко використовують для господарсько-питних цілей. Прісні підземні води -лучший джерело питного водопостачання, тому використання їх для інших цілей, як правило, не допускається.

Джерелом господарсько-питного водопостачання є підземні води зони інтенсивного водообміну. Глибина залягання прісних підземних вод від поверхні землі зазвичай не перевищує кількох десятків метрів. Однак є райони, де вони залягають на великих глибинах (300-500 м і більше).

В останні роки для господарсько-питного водопостачання починають використовувати також солонуваті і солоні підземні води після їх штучного опріснення.

Технічні води - це води, які використовують в різних галузях промисловості і сільського господарства. требова-

атмосферні

ня до підземних технічним водам відображають специфіку того чи іншого виду виробництва.

промислові води містять в розчині корисні елементи (бром, йод і ін.) в кількості, що має промислове сировинне значення. Зазвичай вони залягають в зоні дуже уповільненого водообміну, мінералізація їх висока (від 20 до 600 г / л), склад хлоридно-натрієва, температура нерідко досягає 60-80 ° С.

Експлуатація промислових вод з метою видобутку йоду і брому рентабельна лише при глибині залягання вод не більше 3 км, рівні води в свердловині не нижче 200 м, кількість витягується води на добу не менше 200 м 3.

мінеральними називають підземні води, які мають підвищений вміст біологічно активних мікрокомпонентів, газів, радіоактивних елементів і т. д. Вони виходять на поверхню землі джерелами або розкриваються свердловинами.

Термальні підземні води мають температуру понад 37 ° С. Вони залягають повсюдно на глибинах від декількох десятків і сотень метрів (в гірничо-складчастих районах) до декількох кілометрів (на платформах).

По тріщинах термальні води часто виходять на поверхню землі, утворюючи гарячі джерела з температурою до 100 ° С (Камчатка, Кавказ). Запаси цих вод в земній корі дуже великі і їх активно використовують для теплофікації міст та енергетичних цілей, наприклад, на Камчатці (Паужетская геотермальна станція). На Землі діє кілька районів активної гейзерній діяльності: Камчатка, Ісландія, Північно-Схід США, Нова Зеландія.