Образование подземных вод

Образование подземных вод в районе строительства имеет большое значение, потому как часто возникают неожиданные затопления строительных котлованов, подтопление фундаментов и подвалов зданий, а в некоторых случаях -и общее заболачивание местности.

Подземные воды образуются путем просачивания ( инфильтрации) воды, выпадающей в виде осадков, сквозь толщу пород. Однако было замечено, что в пустынных жарких странах, где количество выпадающих осадков ничтожно, в отдельных местах подземные воды все же существуют. Это объясняется конденсацией влаги , находящейся в воздухе.В пустынных местностях воздух при 35 ° практически содержит около 20 грамм водяного пара, то есть его относительная влажность составляет около 40-50 %; ночью температура воздуха падает нередко до 15°С.

Читай также :

◊ грунтовые воды;

◊ межпластовые воды

◊ химический состав подземных вод

◊ показатели качества питьевой воды

 

Тогда воздух оказывается перенасыщенным парами воды в количестве 20-12,7 =7,3 г. Этот избыток влаги выпадает в виде росы и просачивается на некоторую глубину.Образование росы, то есть воды, конденсирующейся из водяных паров воздуха навело на мысль о том что подземная вода может образовываться также и из подземной росы путем конденсации водяных паров воздуха, находящегося в порах и пустотах горных пород.Инфильтрационные и конденсационные подземные воды учавствуют в общем круговороте воды в природе и поэтому получили название вадозных ( странствующих).

Еще в конце XVIII в.  М. В. Ломоносов обратил внимание на то, что запас подземных вод может пополняться за счет деятельности магмы. В 1902 г. австрийский ученый Э. Зюсс в окончательной теории создал теорию происхождения подземных вод при интрузивных и эффузивных процессах.Эта теория заключается в том. что в ходе интрузивных и эффузивных процессов из магмы выделяются пары воды, а также газы -кислород и водород, в дальнейшем образующие воду.

Кроме того, в зоне метаморфизма происходит дегидратация минералов, содержащих конституционную(кристаллизационную воду).Образовавшиеся таким образом пары воды поднимаются вверх из зоны высоких температур в зоны более низких и конденсируются, превращаясь в подземную воду.

Магмагенные подземные воды были названы ювенильными.Таким образом, следует признать, что подземные воды образуются в различных случаях по-разному: иногда бесспорны явления инфильтрации осадков, иногда-вполне очевидно появление ювенильных вод, иногда -несомненно действие механизма движения и конденсации водяных паров.Определить количественное соотношение вод различного происхождения пока невозможно.

Если представить себе вертикальный разрез какой-либо местности, то в общем случае подземные воды могут залегать так, как это представлено на рисунке-1. Непосредственно у дневной поверхности залегают почвенные воды, удерживаемые силами капиллярного натяжения.Ниже, на первом водонепроницаемом пласте, залегают грунтовые воды, причем над поверхностью грунтовых вод может образоваться кайма капиллярного поднятия.

Рисунок-1. Схема залегания почвенных, грунтовых и межпластовых вод

 Схема залегания почвенных, грунтовых и межпластовых вод

В водонепроницаемых пластах, находящихся между водонепроницаемыми пластами, залегают межпластовые воды.В зависимости от условий взаиморасположения водопроницаемых и водонепроницаемых пластов межпластовые воды могут иметь свободную поверхность, обусловленную действием силы тяжести или полностью заполнять пространство между двумя водонепроницаемыми слоями.В первом случае межпластовые воды будут безнапорными, во втором-напорными. Напорные межпластовые воды называются артезианскими водами

Часть водопроницаемого пласта, заполняемая подземной водой, от нижней поверхности воды до ее верхнего уровня называется водоносным горизонтом.В соответствии с количеством водоносных пластов залегающих один ниже другого, различают первый водоносный горизонт, второй водоносный горизонт и так далее. Очевидно, что первым водоносным горизонтом будет слой грунтовых вод.

Верховодка

Почвенные воды залегают непосредственно у поверхности земли. Они не имеют водоупорного ложа и как бы подвешены в порах почвы. Это подвешивание почвенных вод происходит вследствие капиллярных явлений в порах почвы. В случае чрезмерного разрыхления и измельчения почвы часть капиллярной почвенной воды может переходить в физически связную воду. Характерными свойствами почвенных вод является их сезонный характер, резкие сезонные колебания температуры и наличие микроорганизмов и органических веществ.

Микроорганизмы, содержащиеся в почвенных водах, часто оказываются полезными, так как они уничтожают болезнетворные бактерии. Свободные почвенные воды встречаются только в связи с сезонным увлажнением или в тех случаях, когда вследствие высокого стояния грунтовых вод происходит заболачивание почвы. В остальных случаях излишек почвенных вод, не удерживаемый силами капиллярного натяжения, просачивается к водонепроницаемому слою, образуя грунтовые воды. Воды верховодки располагаются в самых верхних слоях земной коры и имеют сравнительно ограниченное распространение.

Рисунок-2. Линзы моренных глин и суглинков, способствующие образованию верховодки(а) и создающие впечатление о грунтовых водах, как о водах ложнонапорных(б) и ложномежпластовых(в).

Линзы моренных глин и суглинков, способствующие образованию верховодки

Верховодка, характеризуемая исключительно неустойчивым режимом, возникает главным образом в периоды дождей и усиленной инфильтрации и исчезает с наступлением засушливых периодов.Режим верховодки тесно связан с явлениями конденсации и испарения. Рассмотрим схему, которая была представлена выше, на рисунке-1. В зоне от поверхности земли до капиллярной каймы грунтовых вод, часть пор постоянно занята воздухом. В ней постепенно происходит обмен между воздухом пор и воздухом атмосферы, вследствие чего эта зона получила название зоны аэрации.

Этот воздухообмен способствует не только конденсации водяных паров воздуха, но и испарению воды, находящейся в этой зоне. В засушливое время происходит испарение и верховодка исчезает. Залегание верховодки может быть двух типов -на сравнительно небольших линзах водонепроницаемых пород, встречающихся в моренных отложениях, и на аллювиальных поймах. В первом случае ( рисунок-2) водонепроницаемая линза задерживает некоторое количество инфильтрующейся воды. С течением времени часть этой воды стекает вниз, присоединяясь к грунтовым водам, а часть испаряется .

Рисунок-3.Схема образования верховодки на чередующихся прослойках:

Схема образования верховодки на чередующихся прослойках

а-хорошо фильтрующие прослойки; б-слабофильтрующий прослоек; в-водонепроницаемый слой

Во втором случае( рисунок-3) образование верховодки объясняется слоистостью аллювиальных отложений с неодинаковой водопроницаемостью слоев. Инфильтрующиеся воды скапливаются на слое с меньшей водопроницаемостью и затем медленно просачиваются через него в слой с большей водопроницаемостью, где и присоединяются к грунтовым водам.

Часть верховодки и в этом случае испаряется в атмосферу. Мощность верховодки незначительная и редко превышает 1,0-2,0 м. Воды по большей части содержат органические соединения и практически малопригодны для использования в хозяйственно-производственных целях.

Добавочными факторами образования верховодки служат утечки воды из водопроводов, полив огородов, парков, улиц, вследствие чего верховодка получает более устойчивый характер. Верховодка нередко создает затруднения для строительства, так как наличие или возможность образования ее не всегда учитывается в должной мере. Поэтому часто возникают неожиданные затопления строительных котлованов, подтопление фундаментов и подвалов зданий а в некоторых случаях- и общее заболачивание местности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.