2 Строение подземной гидросферы Гидросфера Земли n

2. Строение подземной гидросферы

Гидросфера Земли n n n Под гидросферой понимаются все природные воды Земли. Одним из главных свойств гидросферы является ее постоянное проникновение в другие земные оболочки. Поэтому можно выделить: надземную гидросферу, пронизывающую всю атмосферу, наземную, объединяющую совокупность поверхностных вод Земли, и подземную, располагающуюся ниже поверхности Земли, дна водоемов и водотоков.

Гидросфера Земли Надземная гидросфера (атмосферные воды) Наземная гидросфера Подземная гидросфера (поверхностные воды рек, озер, болот, водохранилищ, морей и океанов)) (воды в порах, трещинах и пустотах, физически и химически связанная вода

Строение воды. Ее уникальность n В конце XVIII — начале XIX в. опытами Г. Кавендиша, А. Лавуазье, А. Гумбольдта, Ж. Л. Гей-Люссака было доказано, что вода имеет химическую формулу Н 2 О и молекулярную массу 18.

Температуры кипения и плавления воды при атмосферном давлении соответственно 100 и 0 °С. Другие водородные соединения группы кислорода (H 2 S, H 2 Se и Н 2 Те) кипят при отрицательных температурах (— 61, — 42 и — 4 °С), а плавятся при температурах ( — 82, — 64 и — 51 °С), причем эти температуры ложатся на плавные линии (в зависимости от молекулярной массы веществ), экстраполяция которых дает теоретические температуры кипения и плавления воды порядка — 70 °С и — 100 °С (рис. 2. 1). Согласно общим закономерностям, определяемым периодическим законом Д. И. Менделеева, вода при стандартных условиях (Т=25 °С и Р = 0, 1 МПа) должна была бы быть дурно пахнущим газом. Если бы вода утратила аномалийность температуры плавления и кипения, сами «стандартные условия» стали бы другими (поскольку вода регулирует температурный и газовый режим нашей планеты). Рис. 2. 1. Зависимости температур кипения (1) и плавления (2) гидридов соединений VI группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева от их молекулярной массы М.

В строении ПГ выделяются основные зоны: n Зона аэрации n Зона насыщения(2) n Зона воды в надкритическом состоянии (3) n На севере –зона ММП(1) (криолитозона)

Гидрофизические зоны Зона аэрации Зона насыщения Зона вод в надкритическом состоянии

Капиллярноподвешанная (почвенная вода) З О Н А А Э Р А Ц И И З О Н А С Ы Щ Е Н И я верховодка УНВ Капиллярноподнятая вода (капиллярная кайма) угв Грунтовые воды Напорные (артезианские воды)

Зона аэрации В зоне аэрации выделяются: n Почвенные воды( капиллярноподвешанные) n Верховодка n Капиллярные (капиллярно-поднятые или воды капиллярной каймы)

Капиллярноподвешанная (почвенная вода) З О Н А А Э Р А Ц И И З О Н А С Ы Щ Е Н И я верховодка УНВ Капиллярноподнятая вода (капиллярная кайма) угв Грунтовые воды Напорные (артезианские воды)

Верховодка - это временный (сезонный) водоносный горизонт, формирующийся на линзах и прослоях слабопроницаемых пород в ЗА. Характеризуется неустойчивым режимом, сильно зависит от климатических условий.

Капиллярная кайма Формируются над уровнем грунтовых вод за счет сил капиллярного поднятия. n Высота капиллярного поднятия зависит от размеров пор и пустот в породе n Чем мельче поры, тем меньше диаметр капилляра, тем больше высота капиллярного поднятия и мощность капиллярной каймы. n

2 δ cos α Hк = rρg Hк – высота капиллярного поднятия; δ - поверхностное натяжение, дин/см; α - угол между стенкой трубки и силой b; r - радиус трубки (капилляра), см; ρ -плотность жидкости, г / см 3; g -ускорение силы тяжести, см/ сек 2

Высота капиллярного поднятия Порода Песок крупный средний мелкий Супесь Суглинок Глина Нк, см 2, 5 -3, 5 12 -35 35 -120 120 -350 350 -650 650 -1200 До 3 -5 м и более

Грунтовые воды Это воды первого от поверхности постоянного горизонта, залегающие на выдержанном водоупоре, имеющие связь с атмосферой. n Не обладают напором, т. к. имеют свободную поверхность, не ограниченную сверху непроницаемыми породами. n

Артезианские (напорные)воды Это ПВ, залегающие между двумя выдержанными водоупорами, обладающие избыточным давлением и напором. n Напор –это давление в метрах водного столба, или высота подъема воды (м) при вскрытии пласта скважиной n

Водоносные горизонты

Схема строения артезианского бассейна Рис 5 б. а- область питания, б- напора, в-разгрузки, Н 1 -напорный уровень выше поверхности Земли, вызывающий фонтанирование скважин, Н 2 -напорный уровень ниже поверхности Земли. 1 -водоносный горизонт, 2 - водоупорные породы, 3 -уровень подземных вод, 4 -очаг разгрузки, 5 - питание подземных вод, 6 -направление движения артезианских вод.

Схема строения артезианского бассейна

Подземные воды зоны ММП