Грунтовые воды


грунтовые водыПривет друзья! Эта статья пополнит рубрику гидросфера, и расскажет о том, что такое грунтовые воды, какие бывают их виды и т. д. 

Одной из главных задач XIX века является контроль над мировыми водными ресурсами, включающими и грунтовые воды – очень важный источник воды, прокладывающий себе путь сквозь толщу камня и породы под землей.

В океанах (о том, что такое океан, читайте в этой статье) сосредоточено более 97% всех мировых запасов воды. В ледниках (о том, что такое ледники, читайте в этой статье) заморожено 2%, 0,6% приходится на долю грунтовых вод,0,2% находится в реках (о реках читайте в этой статье), и всего лишь 0,001% сосредоточено в атмосфере (об атмосфере читайте тут) в виде водяных паров.

Водоносная порода.

Во время дождя часть воды по земле стекает в ручьи и реки, часть воды испаряется, возвращаясь в виде невидимого водяного пара в атмосферу, а часть воды поглощается почвой и питает растения живительной влагой.

В горную породу, сквозь почву уходит вода, которая «невостребованная» растениями. Пористая порода образуется из сочлененных гранул, разделенных полостями, через которые просачиваются газы или жидкость. Такая порода воду впитывает как губка.

Например,  именно такую пористую породу представляет собой песчаник, который состоит из спрессованных гранул песка. Другие виды породы, такие как известняк или гранит, несмотря на то, что они не имеют пористой структуры, разрезаны множественными разломами или трещинами, сквозь которые приникают вода и воздух. Их называют водопоглощающими.

Потоки дождевой воды, которые проходят через разломы и трещины в известняке, могут его размывать, и в результате этого образуются причудливые лабиринты гротов и туннелей.

Подземные реки.

подземные рекиВ пластах известняка грунтовые воды иногда образуют целые реки. Их уровень после сильных дождей значительно повышается. Такое повышение уровня подземных рек может представлять угрозу для спелеологов (ученных, исследующих пещеры) и туристов, которые оказались в это время в пещерах.

Между водопоглощающими и пористыми породами существенное различие состоит в том, что вода сквозь последние просачивается крайне медленно.

Твердые частицы и другие примеси грунтовых вод, вследствие этого, отфильтровываются естественным образом.

Поэтому, когда в подземные водоемы попадает загрязненная вода через водопоглощающие породы, которые лишены таких фильтрационных свойств, степень ее загрязнения будет выше, чем у воды, которая очищена пористыми отложениями песчаника или известняка.

Водопроницаемость.

Геологи квалифицируют и водопоглощающие и пористые породы как водопроницаемые. Водоносными слоями или резервуарами грунтовых вод называются горизонты, которые служат вместилищами для грунтовых вод, как, например, меловые отложения, которые сформировались в меловой период (65-114 млн. лет назад) на месте современной Британии.

К водонепроницаемым (водоупорным) относятся породы, через которые не может просачиваться вода.

Как правило, глубина залегания грунтовых вод невелика. Вода просачивается сквозь водопроницаемые породы до тех пор, пока не достигнет непроницаемого слоя и не начнет там накапливаться.

Водой наполняются полости в нижней части водопроницаемой породы – зоне насыщения. Редко такие зоны располагаются на большой глубине, поэтому, что ниже 50 м под землей под давлением верхних слоев порода становится чрезвычайно плотной.

Горизонты грунтовых вод.

Вода в некоторых зонах насыщения может скапливаться тысячами лет. Например, в пустыне Сахара, во время нефтяных разработок, были обнаружены огромные водоносные горизонты с водой, которые начали там собираться после последнего ледникового периода. Сахара в то время была территорией с большим количеством озер и рек и влажным климатом (подробнее о типах климата читайте тут).

Предполагается, что в этих водоносных горизонтах скопилось около 35 тыс. км3 грунтовых вод. Ливия, используя свои «нефтедоллары», вначале 90-х завершила первый этап колоссальной строительной программы, которая получила название «Великая антропогенная река».

Цель этой программы – добыча через скважины огромных запасов грунтовых вод, которые скопились под сахарским песком, и транспортировка воды через трубопровод (диаметр трубы настолько широк, что по ней свободно бы мог проехать автомобиль) к средиземноморскому побережью, где проживает большинство населения страны.

Верхняя часть зоны насыщения – это горизонт грунтовых вод, уровень которого колеблется в зависимости от выпавших дождей.

Постоянный горизонт грунтовых вод – это уровень, ниже которого порода всегда остается насыщенной.

На уровень горизонта, кроме того, влияет характер ландшафта. Например, горизонт под низменностями ниже, а под возвышенностями он выше. Но, как правило, в местностях с плоским рельефом грунтовые воды находятся ближе всего к поверхности.

В тех местах, где горизонт грунтовых вод оказывается на уровне земли (в точках понижения рельефа), вода вытекает на поверхность, образуя болота, озера, или – в случае пустыни – оазисы.

Оазис – это участок пустыни вокруг скважины или естественного водного резервуара, пробуренного до уровня горизонта грунтовых вод. Как правило, вокруг оазиса почва интенсивно возделывается и весьма плодородна. Эти территории всегда густо заселены.

Финиковая пальма является самым распространенным растением в оазисе в Северной Африке.

Источники.

Вода вытекает наружу и образует источники, которые дают начало ручьям и рекам, в тех местах, где глубоко залегающие водонепроницаемые породы и водоносный горизонт выходят на поверхность, например, у подножья песчаных или меловых гор.

В местах трещин породы, разломов и сдвигов, сквозь которые вытекают на поверхность подземные воды,  так же возникают источники.

Источники также могут временно пересыхать. Это происходит в тех местах, где заметно падает уровень горизонта грунтовых вод в засушливые периоды. Их называют пересыхающими.

В районах с преимущественно известняковой породой источники на поверхности иногда просачиваются сквозь нее, сливаясь под землей с другими грунтовыми водами и образуя подземные реки.

Артезианская вода.

артезианская водаНекоторые водопроницаемые горизонты оказываются зажатыми сверху и снизу пластами водонепроницаемой породы, которые  образуют естественный барьер на пути грунтовых вод.

Грунтовая вода при наклоне таких слоев устремляется вниз и скапливается на дне под большим давлением.

Французская провинция Артуа дала имя этой воде – артезианская. Именно в этой провинции были пробурены первые артезианские скважины, и вода под собственным давлением вырвалась наружу.

На востоке Австралии в водопроницаемых горах Большого Водораздельного хребта, в частности, образовалась артезианская вода. В этот наклонный пласт (поверх которого к западу залегает водонепроницаемый слой глины) стекает дождевая вода, и пополняет запасы Большого артезианского бассейна площадью в 1 550 000 км2 (район Южной Австралии, Нового Южного Уэльса и Квинсленда).

Там фермеры бурят скважины, которые достигают водоносного горизонта, получая воду для полива и питья. Раньше в колодцах Австралии артезианская вода на поверхность поднималась под собственным давлением, но, теперь воду приходится откачивать насосами, потому что горизонт грунтовых вод опустился.

В Лондонском и Парижском бассейнах также находятся большие массивы артезианских вод. Под столицей Великобритании водоносный горизонт состоит из слоев мела, которые выходят на поверхность в районе северных холмов на юге, на северо-западе и в гористой местности Чилтерн-Хиллс.

Пористые слои мела зажаты водонепроницаемыми отложениями глины, которые предотвращают вытекание воды. Но в этих бассейнах запасы грунтовых вод настолько истощены, что и в Париже, и в Лондоне их пополнение происходит за счет наземных водоемов.

Горячие ключи и гейзеры.

гейзер в Йеллоустонском парке СШАВ некоторых источниках, особенно в тех районах, где повышенная вулканическая деятельность, и магма находится близко к поверхности, вода очень теплая, иногда даже кипящая.







Термальными источниками или горячими ключами называются источники, в которых вода имеет температуру выше среднегодовой температуры в данной местности.

В горячих ключах большая часть воды пополняется с дождем: сквозь породу просачивается дождевая вода, чтобы затем опять выйти на поверхность.

Однако некоторая часть воды является магматической, или ювенильной – образованной при остывании и кристаллизации магмы.

В регионах с горообразовательной деятельностью и повышенной геологической активностью также распространены горячие ключи.

Особый вид горячих ключей представляют собой гейзеры, которые выбрасывают столбы воды и пара высоко над землей.

Слово «гейзер» происходит от исландского «geysir», что означает «фонтан». На планете всего в четырех местах встречается этот природный феномен: в Йеллоустонском национальном парке (США, подробнее о стране смотрите в этой статье), в Исландии, на Камчатке (Россия, подробнее о стране смотрите в этой статье) и в Исландии. Из всех гейзеров самый знаменитый находится в США – это Олд Фейтфул.

Водосбережение.

Грунтовые воды имеют важное значение для промышленных и бытовых целей и для сельского хозяйства. Например, 20% используемой воды в США, поступает именно из резервуаров грунтовых вод.

Однако в некоторых районах, в том числе в таких крупных фермерских штатах, как Техас и Калифорния, запасы грунтовых вод истощаются намного быстрее, чем восполняются.

Уже неоднократно это приводило к перебоям с подачей воды, из-за чего некоторые фермы вынуждены были закрыться.

За счет грунтовых вод более половины всей потребности в воде удовлетворяется в Юго-Восточной Англии. Из-за небывалой летней засухи, в конце 1980-х годов, горизонт грунтовых вод существенно понизился, это послужило причиной серьезного дефицита воды.

В результате этого бытовое потребление воды, особенно для полива газонов, было ограничено.

Качество воды.

качество водыСегодня беспокойство вызывает не только уменьшение количества, но и снижение качества грунтовых вод, причем в последние годы ученные обращают внимание на повышение концентрации твердых частиц, находящихся в грунтовых водах.

Вода в регионах с преобладанием известняковой породы изобилует карбонатом кальция (главным  химическим компонентом известняка).

Это особенно наглядно проявляется на примере карстовых пещер: вода, каплями падающая со сводов, откладывает карбонат кальция в виде пленки, которая нарастает и образует похожие на сосульки сталактиты.

На каменном полу пещеры образуются другие отложения карбоната кальция – колоннообразные сталагмиты.

Когда сталагмиты и сталактиты соприкасаются и срастаются, образуются настоящие колонны, ряды которых напоминают причудливый гигантский орган.

В домах, снабжаемых водой из известняковых грунтовых водоемов, вода заметно жестче. Жесткость воды – специальные термин, который характеризует концентрацию в ней минеральных солей.

О жесткости воды можно судить по скопившейся на спирали кипятильника или внутренней поверхности чайника накипи, образуемой бикарбонатами, а также хлоридами и сульфатами кальция и магния.

Если вода слишком жесткая, в ней почти невозможно получить мыльную пену, а при ирригации с использованием жесткой воды находящиеся в ней твердые минералы сильно засоляют почву вплоть до образования своеобразной соляной корки на ее поверхности.

Вода самого низкого качества поступает, как правило, из глубоких слоев зоны насыщения, потому что именно здесь концентрация растворенных минералов наиболее высока.

Извлекая слишком много воды из колодцев в прибрежных районах, фермеры тем самым понижают горизонт воды, и морская вода может иногда проникнуть вглубь суши и, соответственно, в зону насыщения.

Тогда вода в колодцах в такой местности становится соленой и непригодной для питья и полива.

Угроза загрязнения.

Загрязнение воды (подробнее об этой проблеме читайте здесь) – серьезная экологическая проблема, касающаяся не только поверхностных рек, озер и морей, но также т грунтовых вод.

В городской местности канализация, стоки промышленных отходов, водоотвод при горнорудных работах и другие источники засорения могут сделать грунтовые воды непригодными для использования.

Да и в сельской местности от удобрений и пестицидов качество воды может значительно испортится. Контроль за водоснабжением и водопотреблением является одной из важнейших глобальных задач современности, поскольку потребность в воде постоянно возрастает не только в сельском хозяйстве и в промышленности, но также в быту, являясь результатом неуклонного роста населения планеты.

Дорогие друзья это все, что я хотела бы рассказать Вам о грунтовых водах. До встречи в новых постах 🙂


Понравилась статья?
Поделитесь с друзьями в соц. сетях:

Не хотите пропустить выход свежих статей?

Подпишитесь на рассылку и получайте их прямо к себе на почту:


Земля - уникальная планета!


Вам также может понравиться ...

Оставить комментарий