Грунтовые воды

Грунтовые воды и их характеристика

Грунтовые воды относятся к подземным безнапорным водам, которые располагаются на первом водоупорном слое. Они близко расположены к поверхности земли и образуются инфильтрацией осадков, речных и озерных вод.

Рисунок 1. Грунтовые воды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Формирование грунтовых вод происходит в рыхлых поверхностных отложениях, а также в трещинах коренных пород и в продуктах их разрушения.

Для них характерны колебания по сезонам года – после обильных дождей или таяния снега весной их уровень резко поднимается и может затопить подвальные помещения зданий.

Высокий уровень грунтовых вод затрудняет строительство и эксплуатацию сооружений.

В засушливый период уровень, естественно, понижается. Они могут перемещаться как вертикально, так и горизонтально. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 3-4 м до 20-25 м, в некоторых районах глубина их залегания увеличивается.

Поднимаясь близко к земле, они могут сливаться с поверхностными водами, образуя при этом, болота.

От других видов подземных вод грунтовые воды отличаются своей большой чувствительностью ко всем изменениям, которые происходят в атмосфере. Залегая на небольших глубинах, они подвержены загрязнению.

Хозяйственная деятельность человека, например, мелиоративные работы, добыча полезных ископаемых, гидротехническое строительство, оказывают не только серьезное, но и очень опасное влияние на грунтовые воды.

Применение в сельском хозяйстве минеральных удобрений, промышленные стоки могут изменить состав грунтовых вод и оказать негативное на них влияние.

Находясь в непрерывном движении, они в некоторых местах выходят на поверхность, образуя родники и ключи.

Их количество и качество зависит от метеорологических условий местности. Распространены они почти повсеместно.

По степени растворенных в них минеральных веществ грунтовые воды классифицируют на:

• пресные воды гидрокарбонатные кальциевые;
• слабосолоноватые сульфатные;
• соленые сульфатные, хлоридные;
• рассолы хлоридно-натриевые.

Их жесткость зависит от присутствия в воде ионов кальция и магния.

По общей жесткости грунтовые воды подразделяются:

• очень мягкие;
• мягкие;
• умеренно жесткие;
• жесткие;
• очень жесткие.

Грунтовые воды, которые образовались вблизи водоемов, рек, водохранилищ являются пресными и по своему качеству вполне удовлетворяют нормам питьевой воды.

Если же недалеко от районов грунтовых вод расположены свалки, скотомогильники, химические и радиоактивные захоронения, то грунтовые воды заражены, и являться источником питьевой воды не могут. В принципе, они хороший показатель чистоты почвы той местности, где образовались.

Зональность грунтовых вод

С точки зрения гидрологии грунтовое питание и водность рек в направлении с севера на юг уменьшается, о чем свидетельствует пересыхание не только малых, но и крупных рек. Это говорит о зональности грунтовых вод, закономерность распространения которой показана в работах О. К. Ланге.

Он выделяет три провинции грунтовых вод:

1. Первая провинция занимает область вечной мерзлоты, охватывающая около половины территории страны. Для провинции характерен особый тип грунтовых вод - надмерзлотные воды, расположенные над толщей вечной мерзлоты, межмерзлотные в пределах мерзлотной толщи, подмерзлотные, расположенные ниже мерзлотной толщи. Среди них к понятию грунтовые воды ближе подходят надмерзлотные воды. Они представляют собой верховодку, оттаивающую в летний период и снова промерзающую зимой. Грунтовое питание рек имеет неблагоприятные условия, и сток прекращается даже у крупных рек – Яны, Индигирки, Колымы, потому что в суровые зимы реки перемерзают. Вторая зона надмерзлотных вод характеризуется полным или частичным отсутствием сезонного промерзания. Те реки, которые не перемерзают, имеют грунтовое питание, правда, очень бедное;
2. Вторая провинция грунтовых вод охватывает Европейскую часть России и тоже делится на несколько зон. Зона тундровых вод, которые расположены близко к поверхности. Они не имеют минеральных солей, но содержат много органических веществ. Грунтовые воды тундры захватывают Карелию, Кольский полуостров и большую часть Северного края. Южнее вод тундровой зоны находится зона высоких вод севера, захватывающая верхнюю часть камского бассейна, верховья Северной Двины. Глубина залегания здесь грунтовых вод доходит до 3-4 м, иногда до 10 м. Воды слабо минерализованы и органических соединений становится меньше. В зоне неглубоких оврагов грунтовые воды находятся на глубине 20-25 м, имеют большую минерализацию и не содержат органических веществ. В оврагах и долинах могут иметь выходы в виде источников. Зона захватывает часть бассейна Волги, Камы и Среднего Поволжья. Здесь уже грунтовые воды в питании рек играют заметную роль. От Десны на западе до Волги на востоке протянулась зона глубоких оврагов, где грунтовые воды залегают на глубине 25-30 м и имеют большую степень минерализации. Воды имеют среднюю жесткость и принимают участие в питании рек. Овражно-балочная зона заняла полосу от левого берега Украины до Заволжья. Воды здесь жесткие, иногда солоноватые и залегают на глубине 50-60 м. В оврагах грунтовые воды местами выходят на поверхность в виде родников и ключей. В питании рек они принимают небольшое участие. И, наконец, балочная зона этой провинции охватила полосу Черноморского и Азовского побережья и протянулась до Прикаспийской низменности. Жесткие, засоленные или солоноватые грунтовые воды зоны залегают на глубине более 100 м;
3. Третья провинция, где сформировались грунтовые воды полупустынных и пустынных территорий. В провинции выделяют две зоны – зона равновесия стока и испарения и зона предгорных равнин Средней Азии. Грунтовые воды первой зоны находятся в области Прикаспийской низменности и пустынных обширных районов Средней Азии и Казахстана. Воды залегают глубоко и сильно засолены. Крупных и постоянных рек в этой зоне нет, и все выпадающие осадки испаряются, поэтому зона так и называется – равновесие подземного стока и испарения. Вторая зона провинции отделяет зону равновесия подземного стока и испарения от азональных горных областей. Здесь ресурсы пресных грунтовых вод значительны, зона доступна для орошения речными водами и является полосой оазисов Средней Азии. Грунтовое питание рек значительное.

Недостатки грунтовых вод

Поскольку грунтовые воды расположены близко к поверхности земли, то относительно слабо защищены от загрязнений, поэтому, естественно, как источник водоснабжения промышленных предприятий и городов, имеют очень ограниченное применение.

Грунтовая вода содержит коллоиды, взвешенные и зернистые частицы, поэтому требуется очистка от механических примесей. Микроорганизмы, включая патогенные, обуславливают её бактериологические свойства.

Одной из серьезных проблем грунтовых вод является их жесткость, связанная с наличием кальция и магния, что со временем приведет водопроводные трубы в плачевное состояние, уменьшая их диаметр.

Мутность грунтовой воды связана с присутствием в ней мельчайших взвешенных частиц, поэтому её использование недопустимо.

Гумусовые частицы придают ей цвет, а растворенные органические вещества придают запах и привкус, проявляющиеся более отчетливо при нагревании воды.

Металлический вкус воды будет в том случае, когда в ней находится избыток марганца или железа.

В грунтовых водах может содержаться азот, попадающий вместе с атмосферными осадками, и как следствие в ней будут присутствовать нитраты, нитриты, аммиак, представляющие большую опасность для здоровья человека.

Вместе с разрушенными силикатными минералами в грунтовой воде может оказаться диоксид кремния, он, правда, не представляет опасности для человека, но приводит к разрушению водопроводных труб.