Типы месторождений пресных подземных вод.

1.Месторождения подземных вод в речных долинах.

Могут быть связаны с рыхлыми аллювиальными отложениями либо с коренными породами, непосредственно вскрываемыми руслом реки. Эксплуатационные запасы могут достигать 100-150 тыс.м³/сут. и более.

2.Месторождения артезианских бассейнов платформенного типа.

Всегда связаны с водоносными горизонтами напорных межпластовых подземных вод. Водовмещающими являются рыхлые или литифицированные трещиноватые, а также закарстованные осадочные породы.

Запасы 10-50 тыс.м³/сут. до 100 тыс.м³/сут. и более.

3.Месторождения артезианских бассейнов межгорных впадин и конусов выноса.

Связаны с рыхлыми, слабо сортированными аллювиально-пролювиальными толщами четвертичного и неоген-четвертичного возраста. Эксплуатационные запасы за счет естественных или естественно-антропогенных (орошение) ресурсов. Запасы 150-200 тыс.м³/сут. и более.

4.Месторождения ограниченных поплощади структур и массивов трещиноватых или закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений.

Характерны для складчатых областей (Урал). Водовмещающими являются трещиноватые и закарстованные породы. Запасы не более 10-20 тыс.м³/сут. до 100 тыс.м³/сут. в интенсивно закарстованных или высокопроницаемых породах.

5.Месторождения грунтовых вод песчаных массивов.

Подтип месторождений песчаных массивов пустынь и полупустынь связан с линзами пресных вод среди вод с относительно повышенной минерализацией. Характеризуются небольшими естественными ресурсами. Запасы до 50 тыс.м³/сут.

Подтип месторождений песчаных массивов зандровых равнин приурочен к четвертичным отложениям области ледниковой аккумуляции. Запасы от 10 тыс.м³/сут. до 100 тыс.м³/сут. и более.

6.Месторождения межморенных отложений.

Аналогично подтипу месторождений песчаных массивов зандровых равнин.

7.Месторождения подземных вод области распространения многолетнемерзлых пород.

Могут быть связаны с наличием пресных под-, меж- и надмерзлотных вод. Наличие многолетнемерзлых, практически водоупорных пород и длительное сезонное промерзание поверхностных вод и вод сезонно-талого слоя резко уменьшают возможности формирования естественных и привлекаемых ресурсов.

Гидроизопьез (пьезоизогипс)- линия на плане, соединяющая точки одинаковых напоров (пьезометрических уровней) напорных вод.

 

Билет № 28

Под гидросферой понимают водную оболочку Земли, объединяющую воды Мирового океана, подземные воды (содержащиеся в земной коре), а также поверхностные воды суши (реки, озера, болота, включая снежный покров и ледники). При этом верхняя граница гидросферы является одновременно нижней границей атмосферы, а нижняя граница гидросферы совпадает с границей земной коры и мантии.

Основными внутренними процессами гидросферы являются круговороты воды и водообмен, происходящие на различных ее уровнях и в различных масштабах.

 

Круговорот воды - сложный процесс, состоящий из испарения, переноса водяных паров воздушными потоками, выпадения атмосферных осадков, поверхностного и подземного стока вод суши в Мировой океан.

Природные воды при изменении внешних условий (температура, давление) изменяют свои физические свойства, состояние и могут переходить из одной геосферы в другую. Ежегодно 22% солнечной энергии расходуется на испарение влаги с поверхности гидросферы, суши, растительного покрова.

Образующиеся при испарении пары попадают в атмосферу и в иной термодинамической обстановке при наличии ядер конденсации, конденсируются и выпадают на земную поверхность в виде атмосферных осадков.

Выпавшие осадки частично испаряются, частью стекают в реки и моря, частью проникают в литосферу. Такова общая схема круговорота воды в природе.

Круговорот воды с течением времени меняется и количественно, и качественно, т.к. распределение суши и Мирового океана не остается постоянным, изменяется климат и количество осадков.

В настоящее время выделяют малый и большой круговорот воды, включающий внутриматериковый круговорот.

 

Количественным выражением круговорота воды в природе является водный баланс, который математически описывается уравнением водного баланса. Основными элементами (параметрами) водного баланса являются:

испарение – Z, осадки – Х, сток – Y=Y_пов-ти+Y_{подзем.}

Уравнение водного баланса для внутреннего (малого) круговорота: Z_Б=Х_Б (б – бессточные области).

Уравнение водного баланса для большого круговорота (на суше): Z_С=Х_С - Y (с – суша).

Т.е., согласно этой формуле, кол-во воды, испаряющейся с суши, и имеющей сток в Мировой океан, соответствует осадкам за вычетом стока.

Уравнение водного баланса для большого круговорота (для Мирового океана): Z_М=Х_М + Y (м – мир. океан)

Уравнение водного баланса для всего земного шара: Z_М+ Z_С+ Z_Б =Х_М + Х_С+ Х_Б

 

Уравнение водного баланса для участка поверхности земли (суша), ограниченного произвольным контуром: X + K ± ∆Y – Z₁ – Z₂ ± ∆W = ± ∆U, где

X – атмосферные осадки, К – конденсация, ± ∆Y – разность притока и оттока поверхностных вод, Z₁ – испарение с водной поверхности, Z₂ – суммарное испарение с поверхности суши (в том числе транспирация растительностью), ∆W – разность между просачиванием поверхностных вод через поверхность земли и притоком подземных вод на поверхность земли, ∆U – изменение запасов воды по площади балансового участка.

 

Во внутриматериковом круговороте (который является частью большого) учитывается поступление «местных» атмосферных осадков за счет испарения с поверхности рассматриваемого участка суши. По расчетам М.И.Будыко количество «местных» атмосферных осадков суши составляет 14% от общей суммы осадков. Основную роль в формировании осадков на суше играет испарившаяся океаническая влага.

Помимо рассмотренных круговоротов существуют и другие типы. Например,

Океан – испарение – осадки – инфильтрация - подземный сток – реки - океан.

Океан - иловая вода - вода в осадочной породе - трещиноватая подземная вода - источник с ранее погребенной водой.

Океан - иловая вода - вода стратосферы – метаморфизм - кристаллические метаморфические породы.

Характеристика основных элементов водного баланса:

Х – атмосферными осадками называют жидкие или твердые продукты конденсации паров воды в атмосфере, выпадающие на земную поверхность в виде дождя, снега и града или осаждающиеся в виде росы, инея и измороси. Количество атмосферных осадков, поступивших на поверхность за определенный промежуток времени, выражается объемом воды (см³, л, м³) или слоем (мм, см, м). Количество осадков, которое выпало на какую-нибудь поверхность в течение года, называется годовой суммой осадков (мм/год).

Для того чтобы сравнить количество осадков по разным территориям, вводят величину – норму годовых осадков – это среднее значение годовых сумм за многолетний период такой продолжительности, когда дальнейшее увеличение периода наблюдений существенно не меняет ее значений:

n

Σ Х_i

Х₀=---------

N

Где Х₀ - норма годовой суммы осадков (мм/год); Х_i – годовые суммы осадков конкретных лет (мм/год); N – число лет наблюдений.

Результатом является построение карт изогиет (изогиеты- линии, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков).

 

К - Конденсация образуется, если число молекул, поглощенных поверхностью, превышает число молекул, оторвавшихся от нее. Величина, обратная испарению.

 

Z – под испарением воды понимают процесс перехода молекул Н₂О при достижении скорости, достаточной для преодоления сил молекулярного притяжения с поверхности жидкости или твердого тела в атмосферу (переход вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное). При расчетах водного баланса поверхности суши рассматривается 3 основных вида испарения: испарение с водной поверхности, транспирацию (отбор влаги корнями растений) суммарное испарение с поверхности суши (оно включает в себя испарение с почвы, транспирацию растительности, испарение с листьев и стеблей).

Величина испарения обычно выражается слоем воды (мм), испарившимся с рассматриваемой поверхности за единицу времени (мм/сут, мм/мес, мм/год) или объемом воды. Распределение величин испарения по поверхности земного шара зависит от климатических зон. Суммарное испарение с поверхности суши тесно связано со степенью увлажнения земной поверхности, которое характеризуется коэффициентом увлажнения:

 

Х₀

К_у=----------

Z₀

Где Х₀ - норма суммы осадков; Z₀– максимально возможное испарение (испаряемость).

 

Y – поверхностный сток – это процесс движения воды, происходящий в форме ее стекания по земной поверхности. Существуют следующие виды: склоновый, тальвеговый (балки, лога), речной сток. При воднобалансовых исследованиях суши обычно рассматривается суммарный сток.

Количественно речной сток может быть охарактеризован в любом поперечном русле реки объемом воды, прошедшим за определенный период времени (м³, км³) или расходом воды (л/с, м³/с). Величина речного стока может быть охарактеризована модулем стока – это расход стока (л/с) с 1 км² площади водосбора.

Где Q – расход воды (м³/с); F – площадь водосбора (л/с * км²)

 

Также может быть охарактеризован слоем стока:

Где Y – слой стока (мм/год), Q – объем стока (м³/год); F – площадь водосбора (м²).