Физические и водные свойства почвогрунтов

Подз воды нах-ся в верхн толще з.к., включая кору выветривания и почвенный слой – горные породы в гидрогеологии, почвогрунты в гидрологии (грунты). Режим подз вод опр-ся во многом физ и водн св-ми. Физ: 1) плотность – это отношение массы однородного грунта к его объёму; различают пл-ть сухого грунта и при ест вл-ти, эти пл-ти всегда меньше пл-ти «скелета» грунта; 2) гранулометрический (механический) состав – это процентное содержание (по массе) в рыхлых грунтах групп частиц (фракций) различного диаметра; для хар-ки исп-т ср диаметр частиц; 3) пористость: грунты обладают скважность (пустотностью) – наличием в грунтах пустот независ от их размеров, формы и происхожд; скв-ть, обусловленная порами (промежутками (мене 0,1 мм) между отд частицами) – пористость; обусл трещинами – трещиноватость; обусл налич крупн пустот (более 1 мм) – каверн – кавернозностью; к пористым грунтам относ многие осад породы (пески, глины, илы, лессы, суглинки), торф, обломоч п; к трещинным метаморфич и магматич п; к каверновым известняки, гипсы и др п, подвергаемые выщелачиванию легко раст соединений, напр в районах проявления карста; пор-ть хар-ся коэф пор-ти p =V_пор/V_грунта = (1-ρ_{сухого грунта}/ρ_{скелета}); пор-ть опр сп-ть грунта пропускать воду. Водн: опр-ся физ св-вами и содерж в грунтах воды; 1) влажность – фактич содержание воды в грунтах W_m=(m_в/m_с)=(m_гр-m_с)/m_с , где m_в масса воды в образце грунта (всё в кг), m_с масса сух грунта, m_гр масса исслед грунта с ест вл-ю, m_с масса того же образца, высушенного пр тмеп 105-106°; часто исп объёмную вл-ть; W_об=W_m*ρ_{сухого грунта} /ρ_воды; 2) влагоёмкость – сп-ть грунта вмещать и удерживать опр кол-во воды; полная вл-ть – суммарное содержание в грунте всех видов воды при полном заполнении пор, макс возможная влажность; наименьш вл-ть – кол-во гигроскопической, плёночной и каппилярной влаги, оставшейся в грунте после оканчания свободного стекания воды; дефицит влажности грунта (недостаток насыщения) – разность м-у полной влагоёмкостью и фактич влажностью грунта; 3) водоотдача – сп-ть водонасыщенных грунтов отдавать воду путём свобоного тсекания; коэф воотдачи – отнош объёма стекающей воды к объёму всего грунта; удельная водоотдача – кол-во воды, кот можно получить из куб метра грунта (наибольшей обл-ют крупнообломочные породы); 4) водопроницаемость – сп-ть пропускать ч-з себя воду под дейст силы тяж или градиентов гидростатич давл; завис от размера и формы частиц грунта, размера и кол-ва пор и трещин, гранулометрич состава (чем больше частицы и однороднее тем больше водопр-ть); важна при иссл движ-я подз вод; 5) капиллярность – сп-ть содержать и пропускать капил воду; чем мельче частицы и поры, тем больше высота капилляр поднятия; пониж тмп-ры и увелич минерализации вод ведут к увелич вязкости воды и сил поверхност натяж, что повышает высоту каппиляр поднятия.

35.. Классификация подземных вод

ПВ классифицируют по происхождению, физическому состоянию, по характеру вмещающих их грунтов (1), гидравлическим условиям (2), температуре (3), минерализации и химическому составу (4), характеру залегания (5). 1) поровые (залег в рыхлых пористых грунтах), пластовые (залег в пластах осад пород), трещинные (в плотных, но трещиноватых осад, магм и метаморф п), трещинно-жильные (в отдельных тектонич трещинах); 2) напорные (артезианские и глубинные), безнапорные (грунтовые); 3) исключительно холодные (ниже 0), весьма холодные (4-20градусов), тёплые (20-37), горячие (37-42), весьма горячие (42-100), искл горячие (более 100); к термальным относят воды с темп-рой более 20, если такие воды имеют леченое значение (обычно специфич хим состава) их называют термами; 4) по минерализации: пресные (до 1‰; состав близок к с-ву связ с ними поверхностых вод: ионы HCO₃, Ca, SO₄), солоноватые (1-25; ионы Ca, Na, Mg), солёные (25-50; ионы Cl, Na, Ca), рассолы (бол 50; тоже самое, т.к. связ с совр или древними мор бассейнами); ПВ, оказывающие бальнеологическое действие на человека подразд на: углекислые, сульфидные или сероводородные, железистые и мышьяковистые, бромистые и йодистые, воды с большим содерж орг в-в, родоновые; 5) (наиб важн для науки) ПВ суши и ПВ под океанами и морями; ПВ суши: ПВ зоны аэрации (верхние, не насыщенные водой слои грунтов, включ почву от дневной пов-ти до ур грунт вод; ч-з эту зону связь ПВ с атмосферой) и з насыщения (хар-ся тем, что поры и пустоты полностью заполнены водой; сверху зона ограничена з аэрации или з многолетнемерзлых грунтов, снизу глубиной критических температур, при кот сущ-е жидк воды невозможно; типы: безнапорные грунтовые, напорные артезианские, глубинные); ПВ под ок и морями: з аэрации отс, в з насыщения напорные воды, гидравлически как связанные с ПВ континентов, так и не связ с ними.

36. Воды зоны насыщения

При полном насыщении грунта могут сформироваться как безнапорные (грунтовые), так и напорные (артезианские) воды; влажность грунта в обоих случаях достигает полной влагоёмкости. Грунтовые воды – это подземные воды первого от пов-ти постоянно сущ-го водоносного горизонта, залегающего на первом выдержанном по площади водоупорном пласте. Эти безнапорные гравитационные воды имею тсвоодую пов-ть – уровень (зеркало грунтовых вод). Важнейшие пр-сы, воздействующими на состояние гр вод, явл-ся их питание и разгрузка. Питание: осущ путём инфильтрации ч-з з аэрации атм осадков, конденсации вод пара и поглощения вод из водотоков и водоёмов, иногда уч-ют и боле глубокие водоносные напорные горизонты. Разгрузка: в виде источников (родников), фильтрацией в русло водотока или ложе водоёма, путём исарнеия и перетекания в нижележащие водоносные гор-ты. Гр воды распространены повсеместно; тяготеют к четвертичному периоду; изменчивый режим; обл-ти пит-я и расп-я обычно совпадают; наиб подвержены загрязнению. Глубина залегания гр вод – расстояние от земн пов-ти до ур-ня (зеркала) гр вод. Мощность водоносного гор-та – расстояние от кровли водоупорного пласта до ур-ня грунт вод. Артезианские воды – напорные подз воды, залегающие в водоносных гор-ах м-у водоупорными пластами. Заелегают глубже гор-та грунт вод и имеют боле стаб режим, но обл-ти пит-я и распр-я арт вод обычно не совпадают. Напор в арт водах созд-ся гидростатическим давлением и геостатической нагрузкой (весом вышезалегающих пород). Может излиться из скважин, если линия напора лежит выше ур-ня земли. Арт воды нередко имеют повыш минерализацию. Менее подвержены загрязнению. Арт бассейн – гидрологич структура синклинального типа, кот содержит один или неск водоносных горизонтов с напорными водами.

38.Водный баланс подземных вод:

Водн баланс земной пов-ти и подз вод (вод з аэрации и грунт вод) необход изучать совместно. Рассмотрим часть небольшого речного бассейна. Для упрощения задачи примем, что водообмен с соседними бассейнами отс-ет, т.е. поверхностный и подземный водоразделы совпадают. Выделим в нём три взаимосвязанных по вертик эл-та – пов-ть, з аэрации и водоносный гор-т грунт вод. Напишем для каждого ур-е водн баланса: для пов-ти бассейна x = y_пов+y_инф+z_пов±∆u_пов , или атм осадки на пов-ти бассейна = сумме пов-го (склонового) стока, воды поступивш в з аэрации в пр-се инфильтрации, испарение непоср с пов-ти почвы и смоченных водой растений и с участков залитых водой, изменение содерж (запасов) воды в неровностях по-ти бассейна; для зоны аэрации y_инф+z_гр.в= y_почв+y_{пит.гр.в}+z_тр+z_з.а±∆u_з.а или сумма поступившей воды в пр-се инфильтрации и испарения воды с пов-ти грунт вод = сумме стока в почв слое, воды поступившей из зоны аэрации в грунт воды и участ в их питании, поглощения воды из з аэрации корневой сис-мой растений (десукция) и затрачиваемой на транспирацию и наувелич биомассы растений, подземного испарения из з аэрации и потери её в атмосферу, изменения содержания воды в з аэрации выраж в изменении влажности грунтов; для водоносного горизонта y_{пит.гр.в}= y_гр.в+z_гр.в±y_гл±∆u_гр.в или питание грунтовых вод из з аэрации = сумме стока грунт вод, испарения с пов-ти грунт вод, питания грунт вод из глубинных напорных гор-ов или разгрузка грунт вод в эти глубинные гор-ты, изменения содержания воды в водоносном гор-те грунт вод выраж в изм ур-ня грунт вод. Суммирование всех эл-ов даст ур-е водн баланса для рассматриваемой части речного бассейна: x = y+z±y_гл±∆u_, где весь сток y=y_пов+y_почв+y_гр.в , расход воды на испар-е z=z_пов+z_тр+z_з.а , изменение запасов воды в рассматр части бассейна ±∆u=±∆u_пов±∆u_з.а±∆u_гр.в . Все ур-я должны быть отнесены к отрезку времени ∆t, их члены либо в единицах слоя (тогда ±∆u_гр.в величина изменения ур-ня грунт вод), либо в объёмных единицах. Исследование роли з аэрации и грунт вод в формир-и водн баланса речн бассейнов в различных природных усл-ях показало: значение з аэрации в вертик водообмене в речн бассейне весьма велико, в речн стоке существенная доля прих-ся на подземную составляющую, в величине испарения осн роль игр транспирация.