Файл: Курсовая работа выполнена в рамках изучения дисциплины.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 12
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рисунок 3 - Различные случаи соотношения речных и грунтовых вод:
а — река обычно дренирует горизонт грунтовых вод; б — река всегда питает грунтовые воды; в — гидравлическая связь между грунтовыми и поверхностными водами отсутствует даже в паводки; г — гидравлическая связь между грунтовыми и поверхностными водами отсутствует только в период низкого уровня в реке; д — река влияет на уровень грунтовых вод только в узкой приречной полосе; 1 — водопроницаемые породы; 2 — водоупорные породы; 3 — уровень грунтовых вод
Напорные подземные воды
К напорным подземным водам относятся подземные воды водоносных горизонтов, располагающиеся между водоупорными пластами горных пород. Они занимают большие пространства и находятся вне сферы воздействия существующих местных рек, овражно-балочной сети и других понижений.
Такие напорные воды получили название артезианских от провинции Артуа (в древности Артезия) во Франции, где впервые в Европе их стали добывать с помощью трубчатых колодцев, из которых воды самоизливались.
Водоносные горизонты, содержащие напорные межпластовые воды, связаны с определенными отрицательными структурами. По условиям залегания выделяются артезианские бассейны.
Артезианские бассейны представляют собой группу артезианских водоносных горизонтов, занимающих значительные территории. В каждом артезианском бассейне выделяются: область питания — территории выхода на дневную поверхность водоносных пластов, которые занимают высокие гипсометрические уровни; область разгрузки, или дренирования — места выхода на поверхность водоносного горизонта на более низких гипсометрических уровнях. Разгрузка может осуществляться в виде источников с восходящим потоком вод или выход воды в рыхлые отложения под дном рек или на дно морей; область напора — основная площадь распространения артезианских вод, расположенная между областями питания и разгрузки. В области напора уровень напорных вод всегда располагается выше кровли водоносного горизонта (рисунок 4). (Короновский Н.В., 2005)
Рисунок 4 - Артезианские напорные воды:
1 – водоносные породы; 2 – водоупорные породы; 3 – пьезометрический уровень.
Размеры артезианских бассейнов, приуроченных к прогибам и впадинам платформенных областей, колеблются от сотен км2 до первых тысяч км2. Такие бассейны содержат огромные объемы вод питьевого качества. Воды настолько высокого качества, что они широко используются для питьевого и промышленного водоснабжения крупных городов и мегаполисов. (Короновский Н.В., 2005)
ГЛАВА 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
2.1 Водопроницаемость пород
Проникновение вод в грунты (водопроницаемость), слагающих земную кору, зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы:
- водопроницаемые;
- полупроницаемые;
- водонепроницаемые (водоупорные).
К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески, трещиноватые породы и т.д. К водонепроницаемым породам – массивно - кристаллические породы (гранит, порфир, мрамор), имеющие минимальную способность впитывать в себя влагу, и глины. Последние, пропитавшись водой, в дальнейшем ее не пропускают. К породам полупроницаемым относятся глинистые пески, лесс, рыхлые песчаники, рыхловатые мергели и т.п. (рисунок 5) . (Зекцер И.С., 2011)
Рисунок 5 - Характер водопроницаемости пород
А - пористые породы; Б - трещиноватые породы; В - размеры водопроводящих трещин; Г - размеры и плотность расположения зерен в пористых породах;
1- водонепроницаемые породы, 2- породы, насыщенные водой.
Количество воды, просочившийся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности и растительного покрова. При этом длительный моросящий дождь создаёт лучшие условия для просачивания, нежели обильный ливень.
Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт, а пологие, наоборот, увеличивают просачивание. Растительный покров увеличивает испарение выпавшей влаги, но, в то же время задерживает поверхностный сток, что способствует просачиванию влаги в грунт. (Пиннекер Е.В., 1984)
Наибольшая водопроницаемость наблюдается в галечниках, гравийниках, крупнозернистых песках и сильно трещиноватых пористых породах с многочисленными пустотами. Пористость горных пород зависит: от формы и расположения составляющих зерен; степени их отсортированности; силы цементации и уплотнения; степени выщелоченности и наличия пустот; характера и степени трещиноватости и наличия разрывов.
Горные породы земной коры всегда в той или иной мере насыщены водами и содержат различные ее виды и количества (таблица 1). (Разумов Г.А., 1984)
Таблица 1 - Прочность и проницаемость горных пород
| Горные породы | Пористость, % | Проницаемость |
| Гравий и галечник | 25 – 40 | Очень хорошая |
| Песок | 30 – 50 | Хорошая |
| Глина | 35 – 80 | Очень плохая |
| Морская морена | 10 – 20 | Очень плохая |
| Конгломераты | 10 – 30 | Средняя |
| Песчаники | 20-30 | Хорошая |
| Известняки | 0 – 50 | Средняя |
| Вулканические породы | 0 – 50 | Плохая – отличная |
| Граниты монолитные | 0 – 5 | Очень плохая |
| Граниты трещиноватые | 5 – 10 | Плохая |
2.2 Виды воды в горных породах
В настоящее время выделяют несколько типов вод, находящихся в горных породах:
1. Прочносвязанная (гигроскопическая) вода располагается в виде молекулярной прерывистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного сцепления и не может стечь с поверхности частицы.
2. Рыхлосвязанная (пленочная) вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев молекул воды на частицы породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от более толстой пленке к менее толстой.
3. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способностью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя (рисунок 6). (Плотников Н.И., 1990)
Рисунок 6 - Прочносвязанная, рыхлосвязанная и капельно-жидкая вода.
4. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и прожилков льда. Также лед образуется и при сезонном промерзании воды, содержащейся в горных породах.
5. Вода в виде пара содержится в воздухе, который заполняет пустоты, поры и трещины горных пород. Она находится в динамическом равновесии с другими видами воды, а также с парами воды в атмосфере и обладает большой подвижностью.
6. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов. Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается из кристаллической решетки.
7. Капиллярная вода находится в тончайших капиллярных (лат. капилярис – волосяной) трубочках или порах, в которых удерживается силами поверхностного натяжения с образованием менисков. Капиллярная вода обычно располагается выше уровня грунтовых вод и при этом она может подниматься подтягиваясь вверх от этого уровня на 1,5–3м. (Разумов Г.А., 1984)
2.3 Источники подземных вод
Естественные выходы подземных вод на поверхность в виде ключей или родников называются источниками. Чаще всего они приурочены к долинам рек, оврагов, балок, прорезывающих водоносные горизонты, и к берегам озер и морей. Среди источников различают нисходящие и восходящие (рисунок 7). (Короновский Н.В., 2005)
Рисунок 7 - Классификация источников подземных вод.
Нисходящие источники создаются подземными водами со свободной поверхностью — верховодкой, грунтовыми и безнапорными межпластовыми водами. В своем большинстве источники, в которых происходит медленная и свободная разгрузка, располагаются в основании склонов речных долин и оврагов.
Дебит нисходящих источников не постоянен и меняется во времени. Особенно большие колебания свойственны нисходящим источникам верховодки. Большинство из них высыхает в сухое время года. Размеры дебита нисходящих источников связаны с условиями питания и степенью насыщенности пластов водой. Наибольшей водообильностью обладают источники водоносных горизонтов, приуроченные к крупнозернистым и галечно-гравийным пескам, галечникам, а также к сильно трещиноватым известнякам. Источники, находящиеся в трещиноватых известняках, нередко дают начало ручьям и рекам, особенно в областях широкого развития карбонатных массивов, как, например, в Крыму и на Кавказе.
Восходящие источники представляют собой естественные выходы артезианских вод в местах их естественной разгрузки. На месте выхода вода выбивается вверх в виде небольшого фонтанчика. Вода поднимается по трещинам и разломам, рассекающим толщи горных пород, или насыщает водоносные горизонты, которые обнажаются на поверхности. Нередко восходящие источники изливаются вблизи морского побережья, на акватории заливов, лиманов и в других местах шельфа. Такие источники называют подводными. (Плотников Н.И., 1990)
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
Грунтовые воды залегают первыми от поверхности на глубине, как правило, 0,5-3,5м. Они служат одной из составляющих водного баланса городской территории, так как являются основным источником питания нижележащих подземных вод. Особого внимания заслуживает динамика их уровней и повсеместное загрязнение в городе, которые необходимо рассматривать как региональный площадной источник контаминации нижележащих водоносных горизонтов при условии, что их пьезометрические поверхности находятся на меньших абсолютных отметках, чем зеркало грунтовых вод. (Кофф Г.Л., 2006)
На урбанизированных территориях чаще всего выделяются два типа режима уровней грунтовых вод: техногенно-компенсированный, характерный для центральной части города, и естественный, слабонарушенный, приуроченный к перифирийным частям города с рассредоточенной застройкой и наличием зеленых массивов. (Дашко Р.Э., 2019) На участках с техногенно-компенсированным видом режима, наряду с климатическими факторами, активно проявляется влияние техногенной нагрузки (сплошная застройка, наличие асфальтного покрытия и др.), что приводит к своеобразному характеру колебаний уровня.
Основная отличительная черта режима уровней на таких участках – сглаженность их экстремальных значений и незначительная годовая амплитуда.
Изменение режима подземных вод под действием техногенных факторов часто приводят к развитию подтопления территорий. Изучение гидродинамического режима грунтовых и напорных подземных вод дает возможность следить за положением их уровня и прогнозировать подтопление.
Основными причинами этого процесса являются (Григорьев И.А., Серебрицкий И.А., 2016):
1. Высокий уровень залегания грунтовых вод нарушение в условиях города естественного баланса инфильтрации и подземного стока грунтовых вод, строительное нивелирование территории города и засыпка русел малых рек и оврагов, бывших естественными дренами.
