 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Підземні води, характеристика та запаси
Підземними називаються води, які знаходяться в товщах гірських порід земної кори.
Підземні води з одного боку постійно взаємодіють з гірськими породами, а з іншого боку тісно пов'язані з поверхневими і атмосферними водами.
Щорічно з тропосфери, де водночас находиться 10 тис. км3 води, на поверхню Землі випадає у вигляді дощу та снігу 512 тис. км3 води. З цього об'єму води 100 тис.км3 випадає на суходол.
Приблизно 60 % води, що випадає на суходол, випаровується, а приблизно 20 % йде в сток і 20 % інфільтрується в товщу гірських порід.
Через сток вода потрапляє в річки, а звідти – в моря та океани.
Вода, що інфільтрується, поповнює запаси підземних вод.
Точних даних про запаси підземних немає. За наближеними оцінками запаси підземних вод складають 100 млн.км3.
За офіційними даними станом на 01.01.93 р, загальний відбір підземних вод по Україні складав 131 мли.м3/доб, що становить приблизно 21 % від прогнозних експлуатаційних ресурсів.
При цьому ці ресурси підземних вод розміщені дуже неравномірно по території. Найбільша їх кількість зосереджена на півночі країни, із розрахунку на одного жителя в Чернігівській області приходиться 5.54 м3/доб, а в Дніпропетровській, Одеській, Миколаївській, Донецькій, Кіровоградській - всього 0.28...0.43 м3/доб.
В теперішній час ситуація практично не змінилася і із 700 міст України із водоспоживанням до 10000 м3/доб більш ніж в 500 містах водопостачання забезпечується із підземних джерел свердловинами.
ІСТОРИЧНА ДОВІДКА [4, с.7]:
Свердловини на воду почали використовувати ще в першому столітті у Китаї у вигляді колодязів глибиною 70...80м.
В 1123 році в французькій провінції Артуа водопостачання забезпечувалося артезіанською водою.
На Україні централізоване водопостачання з підземних джерел почалося з ХУІІ ст., коли по прокладених в землі дерев'яних трубах воду стали подавати з Київських гір в духовну академію і конвент св.Миколая. Водою з гір забезпечувались також фонтани Фроловського та Братського монастирів, діючий і нині фонтан «Самсон» на Подолі.
В цей же час починають застосовувати механічні способи подачі води окремим установам і буриться перша артезіанська свердловина.
В 1843 році на території шпиталю Київської фортеці була пробурена свердловина глибиною 103м.
Перші свердловини споруджувались шляхом забивання в грунт свердлених дерев'яних (соснових або дубових) труб, які мали зовнішній діаметр 325мм, внутрішній - 175м. Такі свердловини глибиною до 200м існували в Одесі, Сімферополі, Керчі, Луганську.
Київ спочатку одержував воду із Дніпра (1870...1872р.р.), при цьому її очищали на повільних фільтрах. Очистка кольорової води Дніпра проходила погано, тому з 1895 року на Подолі почали бурити свердловини.
В 1908 році Київ повністю перейшов на забір води свердловинами (30000 м3/добу) і це було навіть рятівним під час холери 1908 р.
У великій мірі підземні води стали рятівними під час аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 році. Обласні центри Херсон, Суми, Чернігів, Луцьк, Рівне, Тернопіль та 50 міст обласного підпорядкування використовують для водопостачання підземну воду, ще 15 обласних центрів та 50 міст обласного підпорядкування - воду підземніх і поверхневіх джерел, сільське населення на 90% забезпечує свої потреби підземною водою.
В цілому по Україні щорічно буриться та реконструюється декілька тисяч водозабірних свердловин.
За походженням підземні води поділяються на:
ü інфільтраційні,
ü залишкові,
ü ювенільні.
Інфільтраційні води утворюються внаслідок просочування води з поверхні в товщі гірських порід.
Залишкові води утворюються в процесі осадонакопичення на місці стародавніх морів.
Ювенільні води виникають під час конденсації парів води, які виділяє магма.
Інфільтращйні води найбільш поширені в земній корі, і, особливо, в її верхніх шарах. Якраз з цими водами найчастіше доводиться мати справу. Щодо залишкових та ювенільних вод, то вони у первісному вигляді зустрічаються рідко.
Знаходяться підземні води, головним чином, в пористих або тріщинуватих породах, що складають літосферу на глибину до 2 км:
• в стані пари, що заповнює пустоти і тріщини порід;
• фізично зв'язаному стані (у вигляді гігроскопічної і плівкової води, тобто у вигляді, увібраних гірськими породами водяних парів і конденсату на поверхні частинок породи);
• вільному стані (у вигляді інфільтраційної і пластової води, що рухається у водопроникних пластах і утворює водоносні горизонти);
• твердому стані (у вигляді кристалів, лінз, прошарків і навіть пластів льоду в товщі вічномерзлих порід);
• хімічно зв'язаному стані (входить до складу кристалевої решітки солей і мінералів).
Водяна пара заповнює пори піщано-глинистих та великоуламкових порід, а також тріщини й пустоти скельних порід. Тут повітря, зазвичай, насичене водяними парами, тобто має відносну вологість 100 %.
У цих умовах водяна пара переміщується із місць з вищою температурою в місця з нижчою температурою, де пружність водяних парів менша.
Під час охолодження водяна пара переходить у зріджений стан.
Гігроскопічна вода знаходиться на поверхні мінеральних частин піщано-глинястих порід. Ця вода утворюється в процесі конденсації водяної пари шляхом адсорбування її мінеральними частинками. При цьому виділяється теплота змочування.
Гігроскопічна вода не може переміщуватися, тому що міцно пов'язана з поверхнею мінеральних часток.
Відокремити цю воду можна лише шляхом висушування при температурі 105-100°С.
Розрізняють неповну та максимальну гігроскопічність.
При неповній гігроскопічності молекули води займають лише певну долю поверхні мінеральних частинок. При максимальній гігроскопічності вода покриває всю поверхню частинок найтоншою плівкою завтовшки до 0,008 мкм.
Гігроскопічна вода має щільність 1,7 і перемерзає при температурі мінус 7~8˚С. Максимальна гігроскопічність залежить від величини мінеральних частинок, з яких складається гірська порода.
Вона дорівнює в пісках - до 1%, в суглинках - до 7%, в глинах - до 21% від ваги частинок.
Плівкова вода, як і гігроскопічна, покриває поверхні мінеральних частинок піщано-глинистих порід плівкою завтовшки 0,25-0,5 мкм. Ця вода може бути відокремлена від частинок також лише шляхом висушування.
Утворення плівкової води не супроводжуєшся виділенням теплоти змочування. Плівкова вода може переміщуватися від частинок з більшою товщиною плівки до частинок з меншого товщиною плівки. Таке переміщення не залежить від сили тяжіння. Найбільша кількість плівкової води, в тому числі і гігроскопічної, що утримується гірською породою, називається максимальною молекулярною вологомісткістю.
Вона дорівнює в пісках до 4 %, в суглинках -до 18 %; в глинах - до 44 % від маси частинок.
Гігроскопічна та плівкова води утворюють фізично-зв'язану воду. Ці води об'єднує те, що вони утримуються на поверхні мінеральних частинок електромолекулярними силами.
Вільна вода знаходиться в порах тщано-глинястих та велико-уламкових порід, а також у тріщинах і пустотах скельних порід.
Вона може перемішуватися під дією сили тяжіння. Особливістю цієї води є те, що вона передає гідростатичний тиск, а під час руху викликає гідродинамічні сили, які впливають на мінеральні частинки порід.
У порах-капілярах та найтонших тріщинах вільна вода стає капілярною.
Виділяють капілярно підняту та капілярно підвішену воду.
Капілярно піднята вода залягає безпосередньо над рівнем підземної води. Висота капілярного підняття досягає у пісках – 1 м, у суглинках - 2,5м, у глинах - 6...12м.
Капілярно підвішена вода не має безпосереднього зв'язку з рівнем підземної води.
Вода в твердому стані, тобто крига, є в породах в умовах сезонної та вічної мерзлоти у вигляді окремих кристалів, лінз, прошарків або значних масивів.
Із усього цього розмаїття, джерелами водопостачання можуть бути лише води у вільному стані, що накопичуються в надрах Землі і, частково, шляхом конденсації.
ПЕРЕВАГИ І НЕДОЛІКИ підземних вод:
А.Переваги:
1) Підземні води майже не вміщують завислих частинок.
2) Вони, як правило, не мають забарвлення.
3) Більшість підземних вод надійно захищені від попадання в них набруднених поверхневих стоків.
4) Їх кількість і якість меншою мірою, ніж поверхневі води, залежить від атмосферних опадів.
Б.Недоліки:
1) Часто підземні води мають підвищену жорсткість.
2) Вони відрізняються значним вмістом солей заліза і інших елементів,
3) Інколи вони дуже мінералізовані,
4) Можуть вміщати розчинені гази.
Розподіл підземних вод в надрах землі, форми і типи підземних потоків і умови виходу їх на поверхню у вигляді джерел визначаються геологічними структурами та тектонікою території.
Орієнтовно, про зв'язки форм залягання гірських порід і типів геологічних структур з наявністю води в них і можливою водовіддачею можна проаналізувати за наведеними даними по І.М.Каменському [4, с.22, табл. 1.4].
Поиск по сайту: