Файл: Коротков А.И. Основы климатологии, гидрологии, гидрогеологии и инженерной геологии морских побережий учеб. пособие.pdf

ских вод характеризуется большим постоянством, чем режим грунтовых. Для артезианских бассейнов характерна вертикаль­ ная гидродинамическая и гидрохимическая зональность, выра­ жающаяся в постепенном уменьшении с глубиной темпов водооб­ мена и в увеличении степени минерализации подземных вод, до­ стигающей для нижних горизонтов некоторых артезианских бас­ сейнов 400-600 г/л.

Выходы подземных вод на поверхность носят название ис­

статического давления (напора) или под влиянием газов и паров» Особое место занимают субаквалыше источники, выходящие

Подземные веды широко используются в народном хозяйстве. П р е с н ы е п о д з е м н ы е в о д ы (с минерализа­ цией до 1 г/л) во многих населенных пунктах являются основ­ ным источником питьевого водоснабжения. Огромные площади на засушливых территориях Туркмении, Узбекистана, степного Кры­ ма, в Африке, Австралии, Ю.Америке освоены человеком лишь после того, как бурением здесь были найдены пресные подзем­ ные воды. Эти воды используются для водоснабжения таких крупных городов, как Нью-Йорк, Париж; многие годы они явля­ лись главным источником водоснабжения Москвы.

ми свойствами и оказывающие физиологическое воздействие на человеческий организм. Чтобы определить тип минеральных вод/ можно воспользоваться табл.у, учитывая, однако, некоторую условность приведенных в ней норм. Общая минерализация мине­

68

Ж е л е з и с т ы е в о д ы могут быть сульфатными (купоросными) или гидрокарбонатными. Сульфатные железистые воды образуются в процессе окисления пирита кислородом воз­ духа по схеме

PeS2 + 30г + 2Нг0 — *Fe2++ 2$ 0*' + 4Н + .

Наиболее известные в СССР воды такого типа - марциальные воды в Карелии и полюстровская вода Ленинграда; содержание желе­ за в них достигает 90 мг/л.

Гидрокарбонатные железистые воды формируются в результа­ те восстановления железа из его гидроокислов по схеме

2Ре(0Н)3 + 4С0г — > 2Fes++4HC0j" + Н20 + О.

Содержание железа в таких водах не превышает 30 мт/л. К ним

на контакте молодых (альпийских) интрузий с осадочными поро­ дами на глубинах, где температура достигает 400°С. Воды эти при выходе на поверхность часто имеют температуру 50-60°С. Минерализация их может быть различной, от 1-2 до 20-30 г/л. Наиболее известные типы углекислых вод - кисловодские нарзаны, соляно-щелочные ессентукские воды, хлоридные натриевые воды типа Арзни и Армении иди Наугейм в Западной Германии. Многие углекислые воды при выходе на поверхность образуют от­ ложения известкового туфа (травертина).

Из некоторых типов подземных вод могут извлекаться цен­ ные компоненты - бром, йод, бор, поваренная соль, литий калий. Такие воды называются п р о м ы ш л е н н ы - м и .

Требования к промышленным водам определяются не только концентрацией ценного компонента, но и рентабельностью его извлечения и постройки перерабатывающего завода. Минимальны­ ми концентрациями наиболее распространенных компонентов, из­ влекаемых из подземных вод - брома и йода, ориентировочно

ристой среды (подобно движению в реке или трубе). Фактически же действительная площадь фильтрирующего сечения равна F n , где п - пористость,т.е. доля поперечного сечения, прихо­ дящаяся на площадь пор. Действительная скорость движения вода

Ѵ л F n ' П

Движение подземных вод в пористых средах и по тонким трещинам носит струйчатый (ламинарный) характер. В 50-х годах

прошлого века французский гидравлик Г.Дарси поставил простые опыты, пропуская воду через наполненную песком трубку, ■' причем разность уровней (напоров) на входе и выходе из труб­

I

где к - постоянный коэффициент, характеризующий водопрони­

цаемость данной породы, і _ длина трубки, F - площадь поперечного сечения трубки.

—70

Это выражение носит название закона Дарси. В дифференциальной форме закон Дарси записывается уравнением

При і = 1 V - к , т.е. коэффициент фильтрации представ­ ляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице. Наиболее употребительные в гидрогеологии размерности величины коэффициента фильтрации - ы/сутки или см/сек.

Коэффициент фильтрации является одним из основных пара­ метров при гидродинамических расчетах, связанных с водоснаб­ жением, осушением месторождений полезных ископаемых, гидро­ техническим строительством и т.д. (табл. 8).

Накопленные опытные данные показали, что в природе встречаются случаи, не подчиняющиеся закону Дарси. Верхний предел применимости этого закона ограничен так называемой к р и т и ч е с к о й с к о р о с т ь ю фильтрации, выше

которой скорость увеличивается медленнее, чем нарастает гид­ равлический уклон.

Критическая скорость фильтрации зависит как от свойств жидкости, так и от свойств породы и определяется по формуле