Классификация подземных вод

Единая классификация подземных вод до сих пор не создана, что связано с большим разнообразием их свойств, условий залегания, движения и т. д. Подземные воды можно подразделить по температуре, степени минерализации, интенсивности водообмена и др.

Например, по количеству растворенных солей подземные воды делятся на пресные (сухой остаток до 1 г/л), солоноватые (1—10 г/л), соленые (10—50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). Для сельского хозяйства наиболее приемлемы воды с минерализацией до 10 г/л.

Но наибольший практический интерес представляет классификация по характеру использования подземных вод для технических и других целей и по условиям залегания в земной коре.

По характеру использования подземные воды подразделяются на хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные, термальные.

Хозяйственно-питьевые. Пресные подземные воды лучший источник питьевого водоснабжения, поэтому для других целей не используются. Источником этих вод являются воды зоны интенсивного водообмена (300—500 м), но обычно глубина их залегания не превышает нескольких десятков метров.

Технические воды — это воды, которые используют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. В отличие от питьевых качество технических вод оценивается по величине жесткости.

Промышленные воды содержат в растворе полезные элементы (бром, йод и др.) в количестве, имеющем промышленное значение. Обычно они залегают в зоне замедленного водообмена (600—2000 м), минерализация их высокая (до 600 г/л), состав хлоридно-натриевый, температура достигает 60—80°С.

Минеральными называют подземные воды, которые имеют повышенное содержание биологически активных микрокомпонентов, газов, радиоактивных элементов и т. д. Минеральные воды выходят на поверхность земли естественным путем в виде источников или вскрываются с помощью буровых скважин. Широко известны железистые источники Железноводска, углекислые источники Ессентуков и Боржоми, сероводородные и радоновые Пятигорска и Цхалтубо.

Термальные воды имеют температуру более 37 °C и залегают повсеместно на глубинах от нескольких десятков и сотен метров (в горно-складчатых районах) до нескольких километров (на платформах). По трещинам они часто выходят на поверхность земли, образуя горячие источники с температурой до 100 °C (Камчатка, Кавказ). Разновидностью горячих источников являются гейзеры, выбрасывающие струю пара и воды на высоту до нескольких десятков метров. Термальные воды используются для теплофикации сельскохозяйственных объектов, некоторых городов, а также для энергетических целей.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на почвенные, грунтовые, межпластовые и артезианские. Типы подземных вод также представлены на рис. 8.1.

Почвенные воды находятся главным образом в почвенном слое и являются подвешенными, поскольку подстилающие почвенный слой горные породы обычно воздушно-сухие.

Грунтовые воды — это воды, залегающие на первом водоупорном горизонте. Благодаря отсутствию водоупорной кровли, они подпитываются инфильтрационными и конденсационными водами. Глубина залегания грунтовых вод различна и бывает в пределах от 1 (и даже меньше) до 30—50 м. Вода грунтовых вод способна подниматься по капиллярам вверх и даже достигать земной поверхности. Тогда эти воды принимают непосредственное участие в процессах почвообразования. Так происходит заболачивание суши, если климат местности влажный, или засоление, если климат сухой, а грунтовые воды минерализованы.

Уровень грунтовых вод, увлажняемый за счет поднятия воды по капиллярам, получил название капиллярной каймы, а глубина залегания грунтовых вод, при которой капиллярная кайма достигает поверхности, называется критической глубиной залегания грунтовых вод. Для рыхлых крупнозернистых песков она равна всего 30—50 см. Чем тяжелее порода по гранулометрическому составу, тем больше критическая глубина. Максимальная глубина, с которой грунтовые воды могут подняться до поверхности, равна 6 м.

Разновидностью грунтовых вод является верховодка. Так называют временное скопление грунтовых вод на небольшой глубине от поверхности, которое образуется в период обильного переувлажнения (снеготаяние, ливневые дожди), когда вода не успевает опуститься до уровня грунтовых вод.

Рис. 8.1. Типы подземных вод:

• 1 — атмосферные осадки; 2 — верховодка; 3 — грунтовые воды;
• 4 — межпластовые воды; УГВ — уровень грунтовой воды

Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными толщами. Находящиеся на большой глубине межпластовые воды непосредственно на почву не влияют, так как они безнапорные. В отличие от грунтовых, эти воды защищены от поверхностного загрязнения водоупорным горизонтом и являются наиболее качественным источником водоснабжения.

Артезианские, или напорные, воды также залегают между двумя водоупорными толщами, но в отличие от межпластовых обладают повышенным гидростатическим давлением, так как водоупорный горизонт имеет изогнутое строение и вода поднимается вверх по законам сообщающихся сосудов. Достигая почвенных горизонтов, такая вода тоже влияет на почву (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Схема размещения артезианских вод:

1 — водоупорный пласт; 2 — артезианский водоносный горизонт; 3 — линия напора (пьезометрическая линия); 4 — скважины;

Я — высота подъема артезианских вод через скважины.