Режим и баланс подземных вод. Родники и их использование

Основные режимообразующие факторы подземных вод. Существующие типы гидрологических режимов и их краткая характеристика. Классификация родников. Описание различных подгрупп источников вод. Режим изменения во времени их дебита, состава и температуры.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Режим и баланс подземных вод. Родники и их использование

1. Основные режимообразующие факторы подземных вод

Общие понятия

Под режимом подземных вод понимается процесс, характеризующийся изменением уровня, расхода, гидравлического уклона, скорости температуры, вязкости и химического и газового состава подземных вод во времени и пространстве под влиянием естественных и искусственных факторов.

Балансом подземных вод называется соотношение между их поступлением (приходная часть) и расходованием (расходная часть) в количественном выражении (в л или м³ на 1 га) за определенный период (декаду, месяц, год и т.д.)

Изменения уровня, температуры и химического состава подземных вод тесно связаны между собой и в большинстве случаев происходят одновременно.

Для наблюдения за УПВ устраивают специальные скважины. Замеры проводят гидрогеологическими рулетами, к которым прикреплены «хлопушки», падающие звуковой сигнал при соприкосновении с поверхностью воды, а также электрическими уровнемерами и самописцами. Напор воды фонтанирующих скважин и родников - водомерами, водосливами, объемным методом и другие. Пробы берут специальными пробоотборниками.

Показателями режима являются: время установления высокого и низкого уровня, дебита скважин и родников, скорость подъема и спада уровня и дебита, амплитуда колебаний, характер и пределы изменений общей минерализации и темпов химического состава, связь режима с различными факторами.

Колебания уровня и изменения химического состава подземных вод оказывают большое влияние на условия водоснабжения, мелиоративное состояние земель и инженерно-геологическую обстановку территории. Например, снижение УПВ уменьшает дебит водозаборов. Подъем горных вод выше допустимых глубин вызывает заболачивание и засоление земель, подтопление сооружений и т.д.

Факторы, обуславливающие режим подземных вод.

Режим подземных вод формируется под воздействием рада факторов природных и хозяйственных. К природным относятся:

1. климатические (изменчивость температуры, осадков, испарения);

2. гидрологические (колебания водоносности рек, уровня озер и болот, морские приливы и отливы);

3. биологические (транспирация);

4. геологические (сейсмические и другие явления) факторы.

Хозяйственные факторы - это искусственные орошения и осушения земель, отбор подземных вод, строительство водохранилищ, осушение месторождений полезных ископаемых и др.

Влияние всех этих факторов на режим подземных вод чрезвычайно различно по силе и механизму воздействия, по направленности и интенсивности процессов, по продолжительности воздействия. Влияние одних факторов измеряется длительностью геологических эпох, другие оказывают влияние в течение многолетнего периода, а ряд факторов действуют на подземные воды в течение года, сезона, суток или эпизодически. Одни факторы действуют постоянно и непрерывно, а другие - временно.

Разумеется, не все факторы воздействуют на режим подземных вод в равной степени. В определенных природных условиях либо один из факторов, либо группа факторов является ведущим, оказывающим решающее влияние на формирование отличительных черт режима подземных вод, в то время как другие факторы играют вспомогательную роль, иногда даже малозаметную по интенсивности воздействия.

Режимы подземных вод, определяемые только природными факторами, называют естественными или природными, а режимы, обусловленные одновременно только хозяйственными и природными факторами называют нарушенными или искусственными.

Наиболее многообразны режимы грунтовых вод, поскольку они тесно связаны и с хозяйственными и с природными факторами. Напорные же воды, которые отделены от поверхности водонепроницаемыми породами, связаны в большинстве и с искусственными факторами. Вне влияния этих факторов пьезометрический уровень напорных вод почти не колеблется. Исключение составляют напорные воды, находящиеся на небольшой глубине (до 50-80 м) в отложениях конусов выноса и предгорных равнин. Здесь заметно сказывается водоносность рек, питающих напорные воды.

По времени проявления изменений уровня и других элементов режима подземных вод различают:

1) суточный;

2) сезонный;

3) годовой;

4) многолетний режимы.

Суточный режим выражается главным образом в колебаниях поверхности неглубоко залегающих горных вод, вызванных чаще всего суточными изменениями испарения и транспирации, которая прекращается ночью. Это приводит при подземном притоке к ночному повышению уровня и дневному спаду его. Амплитуда суточных колебаний может достигнуть 10 -15 см.

Сезонный режим обусловлен сезонной ритмичностью метеорологических факторов (температура, испарение) и изменением водоносности рек. Сезонный характер имеют и некоторые хозяйственные факторы. Например, в большинстве орошаемых районов основные поливы проводят в летний период. Амплитуды сезонных колебаний УГВ изменяются в широких пределах (от нескольких сантиметров в пустынных районах с глубоким залеганием УГВ) до 10 - 15 м в галечниках горных рек и в предгорных шлейфах. Чаще она изменяется в пределах от нескольких сантиметров до 2 - 3 м.

Годовой режим проявляется в течение нескольких лет. Известно, что влажные и многоводные годы, как и засушливые и маловодные часть повторяются 2-3 раза подряд. Это отражается на режиме горных вод и неглубоко залегающих напорных вод. Амплитуды колебания, годовые, и изменение химического состава более значительны, чем сезонные.

Многолетний режим проявляется в периоды продолжительностью более 10-15 лет. Он обусловлен многолетними ритмическими изменениями осадков, испарения, водоносности рек, а также влиянием хозяйственных факторов. Амплитуда многолетних колебаний УГВ и изменение химического состава их значительно превышают сезонные и годовые.

2. Основные типы режимов и их характеристика

Режим подземных вод, в частности грунтовых, изучается с помощью сети наблюдательных пунктов (скважин, колодцев).

Определенный режим подземных вод формируется под влиянием на них природных или вызванных деятельностью человека факторов. К природным факторам следует отнести климат, геоморфологические условия, геологию и гидрологию изучаемой территории, почву растительность.

В зависимости от периодичности изучения выделяют многолетний, годовой, сезонный, месячный и суточный режимы подземных вод. Многолетний режим обусловлен изменениями климатических условий, связанных с внеземными процессами. Многолетние наблюдения за колебаниями климата выявили определенную цикличность: периоды повторения максимальных и минимальных количеств осадков в 32 - 36 лет выявляются довольно четко. Менее четко выделяются одиннадцатилетние и еще менее четко трехлетние периоды в колебании атмосферных осадков.

Годовой, сезонный режим и суточный режим подземных вод могут определятся разными факторами и при различном их сочетании. В зависимости от главного фактора влияющего на режим грунтовых вод, определяется тип их режима.

Основываясь на существующих классификациях режимов горных вод (Ланге, Каменского Т.Н. М.А. Шмидта и др.), выделяют следующие режимы подземных вод:

1.Климатический тип. Главными факторами режима являются атмосферные осадки, температура и дефицит влажности воздуха. Наблюдается на участках, удаленных от водотоков и водоемов при небольшой глубине залегания УГВ. Для условий республики Беларусь питание грунтовых вод атмосферными осадками происходит в весеннее время - УГВ поднимается. Величина питания уменьшается к югу и зависит, кроме того, от геоморфологии участка, глубины УГВ и металогического состава пород в зоне аэрации. Весенний подъем сменяется летним спадом уровня в результате подземного оттока и испарения при отсутствии питания. Иногда может наблюдаться небольшой подъём уровня при выпадении большого количества осадков осенью. Минерализация горных вод к осени обычно повышается.

2. Гидрологический тип режима наблюдается на участках, прилегающих к водоемам и водотокам (озерам, рекам, морям). Главный фактор - поверхностные воды водотоков и водоемов. Колебания уровней горных вод следуют с некоторым отстаиванием за колебанием УВ в реке, озере или море. В период паводков на реке происходит подпор и питание горных вод речными водами.

3. Гидрогеологический тип режима распространен на участках с глубоким залеганием УГВ (более 7 - 10 м) удаленных от водоемов и водотоков. Такой же тип режима имеет место в напорных и безнапорных межпластовых водах. Колебание уровня обычно в течение года незначительны и обусловливаются разностью между подземными притокам и оттоком в ненапорных водах и изменением разности в пьезометрических уровнях области питания и области наблюдения в напорных водах.

4. Смешанный тип режима имеет место на участках, где в равной степени на режим подземных вод влияют несколько отмеченных выше природных факторов.

3. Родники

Источником (родником, ключом) называются естественный выход подземной воды на земную поверхность.

Термин «источник» употребляется для выхода любой подземной воды (пресно, минеральной, термальной), родник - преимущественно для естественных выходов пресной воды.

...