Виды воды в порах горных пород и грунтов

 

Воды в порах почв, грунтов и горных пород находится в различных состояниях. Основные силы, действующие на воду в порах грунтов следующие: это силы молекулярного взаимодействия; капиллярные силы, обусловленные поверхностным натяжением воды; силы тяжести; гидростатическое давление; десукция, то есть сосущая сила корней растений, обусловленная осмотическим процессом.

В зависимости от физического состояния, подвижности и характера связи с грунтами выделяется несколько видов воды в грунтах и горных породах:

1. Конституционная или химически связанная вода - входит в молекулу минералов гидроксильной группы (Fe(OH)₃ - лимонит). Удаляется прокаливанием с распадом минерала.

2. Кристаллизационная вода является составной частью многих минералов (гипс CaSO₄∙H₂O, мирабилит - Nа₂SО₄∙l0Н₂O) и удаляется из минерала нагреванием до 100-200 градусов Цельсия.

3. Гигроскопическая вода образуется вследствие адсорбции частицами грунта молекул воды в количестве от 3 до 20 молекул.

4. Пленочная вода обволакивает частицы породы пленкой поверх гигроскопической воды при максимальной влажности грунтов. Относится к категории рыхлосвязанной.

5. Капиллярная вода заполняет мелкие поры породы, удерживается и передвигается под действием капиллярных сил. Различают подвешенную воду в верхней части почвенного слоя и поднятую капиллярную воду, расположенную над уровнем грунтовых вод и тесно с ними связанную.

6. Гравитационная или свободная вода находится в порах и трещинах грунта и перемещается под влиянием силы тяжести и гидростатического давления путем просачивания и фильтрации.

В грунтах вода может находиться также в твердом и парообразном состоянии. Внутриклеточная вода содержится в остатках растений в болотных почвах и торфах.

Классификации подземных вод

Существует много классификаций подземных вод. Назовем основные:

По характеру вмещающих грунтов:

1. Поровые - в рыхлых породах.

2. Пластовые - в пластах осадочных пород.

3. Трещинные - в трещиноватых.

4. Жильные - в тектонических трещинах.

По гидравлическим условиям:

Напорные (артезианские и глубинные)

Безнапорные (грунтовые)

По температуре:

1. Исключительно холодные (ниже 0 градусов Цельсия)

2. Холодные - 4-20 градусов

3. Теплые - 20-37 градусов

термальные - более 20 градусов:

4. Горячие - 37-42 градусов

5. Весьма горячие - 42-100 градусов

6. Исключительно горячие - более 100 градусов. Лечебные термальные воды - термы.

По минерализации:

1. Пресные - менее 1‰

2. Солоноватые -1-25‰

3. Соленые - 25-50‰

4. Рассолы - более 50‰

5. Рапа - более 60‰

По характеру залегания (рис. 8):

1. Воды зоны аэрации.

2. Воды зоны насыщения.

 

 

Рис.8. Классификация подземных вод по условиям залегания

 

По бальнеологическим свойствам лечебные минеральные воды бывают:

1. Углекислые (нарзан, боржоми).

2. Сероводородные (Мацеста).

3. Воды с органическими веществами (Трускавец).

4. Азотные (Тянь-Шань, Алтай).

5. Хлоридно-кальциево-натриевые.

6. Железистые и мышьяковистые (Кавказ, Закарпатье).

7. Родоновые (Цхалтубо, Пятигорск).

8. Бромистые и йодистые.

Воды зоны аэрации

 

Зона аэрации занимает верхний слой почвенно-грунтовой толщи: от земной поверхности до уровня грунтовых вод (рис. 8).

В ней выделяются 3 подзоны (слоя):

1. Подзона почвенных вод, мощностью 0,1-1,5 м. Попадая после дождей и таяния снега в грунт, вода формирует почвенные воды - это временное скопление свободной и капиллярной воды в почвенном слое, имеющее связь с атмосферой и питающее корневую систему растений.

2. Подзона верховодки мощностью 0,4-1(2) м. Инфильтрирующиеся воды, встречая на своем пути относительный водоупор, образуют верховодку, то есть временные сезонные скопления подземных вод, обычно линзовидной формы.

3. Капиллярная подзона располагается ниже (над уровнем грунтовых вод). Капиллярные воды часто участвуют в питании почвенных вод. Иногда эту подзону называют «капиллярной каймой».