Классификация подземных вод по характеру залегания. Воды зоны аэрации и зоны насыщения. Напорные и безнапорные подземные воды

Подзе́мные во́ды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Наиболее важна в научном и практическом отношении классификация подземных вод по характеру залеганию, использующая и некоторые другие классификации. Классификация по характеру залегания подземных вод (их иногда называют «общими») разрабатывали такие известные гидрогеологи, как Ф.П.Саваренский, А.М.Овчиников, Е.В.Пинеккер и др. По характеру залегания подземные воды подразделяются на: почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные. Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. Артезиа́нские во́ды — напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур, образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров. Минера́льные во́ды.Питьевые минеральные воды (лечебно–питьевые минводы) — природные подземные (известны также талые, воды поверхностных водоёмов, искусственные и др.) воды, которые характеризуются наличием определённых минеральных солей, газов, органических веществ и других химических соединений, в отличие от питьевых, в более высоких концентрациях минерализации или обладающие специфическими химико–физическими и другими свойствами — температура, содержание биологически активных компонентов (CO2, H2S, As и др.), природная радиоактивность (быстрораспадающиеся радиоактивные вещества — радон) и оказывающие вследствие этого лечебное действие при внутреннем и наружном (ванны, ингаляции и проч.) применении. Минеральные воды имеют важное бальнеологическое значение и их широко используют в санаторно–курортном лечении. Минводы используют для так называемого питьевого лечения и для ванн, купаний, душей, проводимых в бальнеолечебницах и в лечебных бассейнах, а также для ингаляций и полосканий при заболеваниях носоглотки и верхних дыхательных путей, для орошений при гинекологических болезнях, для промываний, главным образом при заболеваниях органов пищеварения, нарушениях обмена веществ и т. д.

Воды зоны аэрации.Зона аэрации занимает верхний слой почвенно - грунтовой толщи: от земной поверхности и до уровня грунтовых вод. Через зону аэрации осуществляется взаимосвязь атмосферы и грунтовых вод. В этой зоне происходят: инфильтрация дождевых и талых вод, формирование почвенной воды и верховодки, фильтрация гравитационной воды и десукция влаги растительностью с последующей ее транспирацией. Попадая после дождей или таяния снега в грунт, вода расходуется прежде всего на смачивание почвенного слоя и формирование почвенных вод, под которыми понимают временное скопление свободной (гравитационной) и капиллярной воды в почвенной толще. Эти воды имеют связь с атмосферой и участвуют в питании корневой системы растений. Почвенные воды обычно просачиваются в более глубокие слои грунта и не образуют постоянного водоносного горизонта. Почвенный сток возникает лишь при сильных дождях или снеготаянии, если в почве имеются наклонные слабопроницаемые прослои и если часть почвы насыщается водой. Мощность слоя с почвенной водой обычно изменяется от нескольких сантиметров до 1 – 1,5 м. Инфильтрующиеся вертикально вниз под действием силы тяжести воды зоны аэрации, встречая на своем пути относительный водоупор (отдельные прослои или линзы грунтов, обладающие слабой водопроницаемостью), образуют верховодку, т.е. временные, сезонные скопления подземных вод. Мощность верховодки обычно равна 0,4 – 1,0 м, редко достигает 2 – 5 м. Почвенные воды и верховодка обычно пресные. Однако в болотных и торфянистых почвах эти воды могут иметь застойный режим и высокую концентрацию кислот органического происхождения. Воды зоны аэрации легко подвержены загрязнению с поверхности земли. Выше уровня грунтовых вод в пределах зоны аэрации располагается капиллярная зона (ее иногда называют капиллярной каймой). Воды этой зоны (особенно при неглубоком залегании грунтовых вод) часто участвуют в питании почвенных вод и поглощаются корневой системой растений. Весьма характерно изменение влажности грунта в зоне аэрации после обильного увлажнения: по мере приближения к уровню грунтовых вод влажность грунта увеличивается от наименьшей до полной влагоемкости.

Напорные и безнапорные воды.Напорные (артезианские) воды – это подземные воды, залегающие в водоносных горизонтах между водоупорными пластами. Артезианские воды залегают глубже горизонта грунтовых вод и имеют более стабильный режим. Области питания и распространения артезианских вод обычно не совпадают. При вскрытии артезианского водоносного горизонта скважиной находящаяся под напором вода поднимается по скважине и может даже излиться на земную поверхность (в случае, если линия напора лежит выше уровня земли). Напор в артезианских водах создается в основном гидростатическим давлением, а также геостатической нагрузкой (весом вышезалегающих пород). Артезианские воды нередко имеют повышенную минерализацию. Обычно они менее подвержены загрязнению в сравнении с грунтовыми водами. Безнапорные воды - воды в наземных водоёмах, водотоках и в трубах при неполном их заполнении, а также подземные воды, имеющие свободную поверхность (водное зеркало). Подземные безнапорные воды находятся в первом от земной поверхности водопроницаемом слое, образуя верховодку, грунтовые воды, либо насыщают водопроницаемый слой горных пород, располагающийся между водоупорными породами (слоями), не достигая его водонепроницаемой кровли, — так называемые межпластовые безнапорные воды. Для практики важно, что уровень безнапорных вод в подземных горных выработках (буровых скважинах, колодцах, шурфах и т.п.) без откачки устанавливается на глубине появления подземных вод, в отличие от напорных вод, у которых уровень устанавливается ниже места вскрытия водоносного пласта.