Водоснабжение

Санитарно-гигиеническая характеристика водоисточников. Межпластовые воды

Межпластовые воды это подземные воды, залегающие между двумя водонепроницаемыми пластами.

По условиям залегания, межпластовые воды могут быть безнапорными и напорными-в последнем случае они называются артезианскими. Межпластовые безнапорные воды встречаются сравнительно редко и представляют скорее теоретический интерес, как возможный случай залегания подземных вод. Обычно безнапорные межпластовые воды залегают в пластах, лежащих выше базиса эрозии данной местности.

Межпластовые воды, как показывает само их название, перекрыты с поверхности водоупорной кровлей, отделяющей область питания от области их распространения. Поэтому температура межпластовых вод не подвержена таким резким колебаниям, как температура грунтовых вод и обычно заметны только годовые колебания температуры. Напорные воды испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в областях питания и выхода.Прямая линия, соединяющая уровень питания напорных вод с уровнем выхода, называется линией пьезометрического уровня (рис-1).

Рисунок-1. Схема артезианского бассейна:

а-область питания; б-область напора; в-область разгрузки; АВ-линия пьезометрического уровня.

Если в какой либо точке в месте залегания напорных вод будет пробурена скважина, то вода поднимается в ней до линии пьезометрического уровня. Следовательно, если линия пьезометрического уровня проходит выше дневной поверхности-будет происходить фонтанирование.

Читай также:

Для определения условий залегания грунтовых вод, как уже было сказано, хорошей иллюстрацией являются карты гидроизогипс.Для определения условий залегания артезианских вод такой иллюстрацией являются горизонтальные линии, соединяющие точки с одинаковым пьезометрическим уровнем -гидроизопьезы или пьезоизогипсы(рис-2).

Рисунок-2. Карта пьезоизогипс:

1-горизонтали земной поверхности; 2-горизонтали кровли водоносного горизонта; 3- пьезоизогипсы.

Кроме гидроизопьез на гидрогеологических картах показывают в изолиниях отметки кровли напорного водоносного горизонта.Такие изолинии называются изогипсами водоупорной кровли.Артезианские воды образуются при мульдообразном или синклинальном залегании слоев, а также в флексурах, свитах наклонных пластов и др.(рис-3).

В мульдообразных залеганиях артезианских вод возможно выклинивание водоносного пласта или его фациальное изменение, вследствие чего артезианский горизонт исчезает.при последующих дислокациях часть водоносного пласта может оказаться изолированной, содержащей так называемые погребенные воды.

Рисунок-3.Схемы образования артезианских вод:

а-артезианские воды в синклинали; б-фациальное изменение водоносного горизонта; в-образование напорных вод в моноклинали; г-выклинивание водоносного горизонта

Геологические структуры более или менее значительного размера, содержащие артезианские воды, носят название артезианских бассейнов. В европейской части СССР различают Подмосковный артезианский бассейн, Днепровско-Донецкий, Причерноморский и другие. Небольшие артезианские бассейны образуются в горных складчатых областях.

Напорность воды в таких областях обусловлена тем, что песчано-гравелистые образования предгорных шлейфов по мере удаления от гор перекрываются более глинистыми отложениями. Подобные бассейны встречаются в предгорных и междугорных равнинах, например в Закавказье и Средней Азии.Артезианские бассейны имеют большое значение для снабжения населения доброкачественной питьевой водой.

Трещинные и жильные воды

В массивных горных породах подземные воды могут находиться и передвигаться только в местах нарушения сплошности породы.Особенно склонны к образованию трещин слоистые породы -доломиты, песчаники, известняки, кристаллические сланцы.Водоносность трещиноватых пород может быть различной в зависимости от характера трещин, условий их образования и дальнейшего развития.Встречаются области, где многочисленные трещины в породах являются тончайшими и поэтому не водоносными, а широкие водоносные трещины располагаются на больших расстояниях одна от другой.В областях сильных тектонических движений образуется густая сеть мелких водоносных трещин.

Необходимо отметить, что очень часто крупные водоносные трещины впоследствии закупориваются оседающими глинистыми частицами или выпадающими из воды минеральными новообразованиями (окиси кремния, известкового шпата и других оксидов).Закупорка трещин, как правило, проявляется в зонах, лежащих ниже уровня наибольшего эрозионного размыва.Значительное количество трещинных вод относится к тектоническим трещинам, образовавшимся в результате движений земной коры.В породах, легко размываемых или растворяемых водой, водоносные трещины увеличиваются, и движение воды в них приобретает более интенсивный характер.

Трещинные воды, передвигающиеся в больших трещинах тектонического образования или в размытых трещинах осадочных пород, носят название жильных вод.Это относительно свободные водотоки небольшой мощности, подобные своему характеру водам, текущим в лотках и трубах.По характеру залегания жильные и трещинные воды могут относиться к грунтовым водам или к межпластовым, напорным или ненапорным.

Жильные грунтовые воды отличаются резкими колебаниями уровня и температуры даже в тех случаях, когда они залегают сравнительно глубоко. Часто они загрязнены микроорганизмами, взвешенными минеральными и органическими веществами. Жильные межпластовые воды обладают более устойчивым температурным режимом, но степень их загрязненности микроорганизмами остается по большей части такой же, как жильных грунтовых вод.

Родники или источники

Родниками, или источниками, называют естественные выходы подземных вод на дневную поверхность.Они образуются в результате пересечения водоносного горизонта поверхностью рельефа.Различают четыре типа источников, питающихся: верховодкой; грунтовыми водами; межпластовыми водами; жильными и трещинными водами.Источники питающиеся верховодкой, располагаются в зоне аэрации, выше уровня грунтовых вод.Режим таких родников непостоянен, иногда они совершенно исчезают, а потом возникают вновь.

В отличие от них источники, питающиеся грунтовыми водами, действуют постоянно.Обычно воды таких источников безнапорны, только в редких случаях появляется местный подпор.Поэтому грунтовые источники являются нисходящими, связанными с уклоном водоупорного пласта.Различают грунтовые источники эрозионные(рис-1), контактовые и переливающиеся. источники образования от вскрытия межпластового водоносного горизонта, являются постоянно действующими. Они перестают давать воду только в тех случаях, когда пересыхает водоносный горизонт.Кроме постоянно действующих источников могут возникнуть источники источники переливающиеся и сифонные (рисунок-1), действующие в тех случаях, когда вода полностью заполняет подземную чашу.

Рисунок-1. Схемы образования источников

а-образование эрозионного нисходящего источника при вскрытии грунтовых вод речной долины; б-образование контактного нисходящего источника при нарушении контакта водоносного слоя; в-образование переливающегося источника при мульдообразном залегании водоупорного слоя; г-образование сифонного источника; д-образование источников в долине, вскрывающей межпластовые воды синклинальной складки; е-образование источников у подошвы делювиального плаща, перекрывающего выход межпластовых вод; ж-образование восходящих источников при вскрытии артезианского горизонта; з=образование восходящих источников вдоль сбросовых трещин; И-источники.

Если на дневную поверхность выходят напорные воды, то образуется восходящий источник.К восходящим источникам относятся также и гейзеры в которых напор обусловлен действием растворенных в воде паров воды и газов.Восходящие источники могут возникать на артезианских склонах или в артезианских бассейнах, (как это показано на рисунке -1,ж) или подниматься вверх по напорным жилам(рис-1,з).Условия образования, залегания и режима подземных вод различны и зависит от гидрологических, гидрометеорологических и геологических факторов, поэтому для изучения подземных вод существенное значение имеет составление их классификации.

Вопрос 1. Что такое гидросфера?

Гидросфера - водная оболочка Земли. Совокупность вод морей, океанов, континентальных водоёмов, рек, подземных источников, болот и ледяных покровов Земли.

Вопрос 2. Из каких частей состоит гидросфера?

Совокупность вод морей, океанов, континентальных водоёмов, рек, подземных источников, болот и ледяных покровов Земли.

Вопрос 3. Как вода попадает на поверхность Земли?

Вода выпадает из облаков в виде дождя, снега, града. Также оседает в виде инея, росы, тумана.

Вопрос 4. Является ли наличие ледников достоинством какой-либо территории?

Да так как в них сосредоточены огромные запасы пресной воды.

Вопрос 5. Что такое подземные воды?

Подземные воды - все воды, находящиеся в толще горных пород.

Вопрос 6. Назовите виды подземных вод.

Существует два вида подземных вод: грунтовые и межпластовые. Грунтовые воды залегают на первом от поверхности водоупорном слое. Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными слоями.

Вопрос 7. Какие горные породы называют водоупорными?

Водоупорные породы - это плотные, лишённые трещин горные породы, например глина.

Вопрос 8. Что такое водоносный слой?

Водоносный слой, каменистая порода, часто песчаник или известняк, которые способны как накапливать, так и пропускать воду благодаря своей проницаемости и пористости.

Вопрос 9. Что такое ледник?

Ледники - это огромные массы льда толщиной несколько сотен метров, находящиеся на склонах гор или в полярных районах Земли.

Вопрос 10. Какие существуют виды ледников?

По внешнему облику и характеру движения ледники делятся на два основных типа – материковые (покровные) и горные.

Вопрос 11. Что такое снеговая линия?

Снеговая линия - уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением.

Вопрос 12. Чем отличаются грунтовые воды от межпластовых?

Грунтовые воды - подземные воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, залегающего на первом выдержанном по площади водоупорном пласте. Межпластовые воды - расположены глубже - бывают напорные артезианские и глубинные.

Вопрос 13. Какие природные условия способствуют образованию подземных вод?

Один из основных способов образования подземной воды – просачивание атмосферных осадков и поверхностных вод (озёр, рек, морей и т.д.).

Вопрос 14. От чего зависит высота положения снеговой линии?

Снеговая линия формируется под воздействием климатических особенностей данной территории, прежде всего соотношения тепла и влаги, а также рельефа. Снеговая линия снижается в холодных и влажных районах и поднимается в тёплых и засушливых.

Вопрос 15. Какие условия необходимы для образования ледника?

Общим условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твёрдых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных частях гор.

Вопрос 16. Проанализируйте тематические карты атласа и назовите горные системы мира, в пределах которых существуют горные ледники.

Северная Америка - Кордильеры, Южная Америка – Анды, Евразия - Альпы, Кавказ, Гималаи, Алтай, Памир.

Подземные воды находятся в верхней части земной коры. Эти воды питают реки, озёра и болота. Они имеют важное значение в жизни людей.

Образование подземных вод

После дождя вода просачивается через поры и трещины в рыхлых водопроницаемых осадочных породах (песках, галечниках). Там она накапливается в водоносных слоях над водоупорными породами (гранитом, мрамором, глиной), которые не пропускают или очень слабо пропускают воду. Подземные воды могут залегать на различной глубине, иногда до 12-15 километров, и находиться в жидком, твёрдом и парообразном состоянии.

Грунтовые и межпластовые воды

По характеру залегания подземные воды делятся на грунтовые и межпластовые. Грунтовыми водами называют воды первого от поверхности водоносного горизонта. Они лежат на водоупорном , а сверху перекрыты водопроницаемыми породами. Эти воды расположены относительно неглубоко, поэтому могут быть широко использованы в хозяйственных целях (колодцы), однако они легко загрязняются.

Между двумя водоупорными пластами лежат межпластовые воды. Иногда, залегая на большой глубине, межпластовые воды находятся под давлением. Если сделать скважину, они могут вырываться на поверхность в виде фонтана.

Источники

Выходы подземных вод на поверхность называются источниками (или родниками). Особую ценность представляют минеральные источники, воды которых содержат в себе растворённые газы и соли, а также термальные источники нагретых теплом Земли горячих (термальных) вод. Воды этих источников используют в лечебных целях.

В некоторых районах, где много действующих вулканов, на поверхность по трещинам в земной коре вырываются кипящие подземные воды и газы в виде гейзеров. Гейзер (от исландского слова gcysa - хлынуть) - источник, периодически выбрасывающий фонтаны горячей воды и пара. Гейзеры встречаются на , в , Северной Америке и . Тепло горячих подземных вод люди используют для отопления.

Значение и охрана подземных вод

Подземные воды регулируют уровень воды в реках и озёрах. Их используют для питьевого водоснабжения, для снабжения водой промышленных предприятий, а в засушливых районах для орошения.

Пополнение подземных вод происходит медленно, поэтому их интенсивное использование может привести к тому, что они иссякнут. Очистка подземных вод практически невозможна, из-за чего важно следить за тем, чтобы загрязнённые сточные воды не попадали на земную поверхность.

Земля накапливает и удерживает в пустотах и расщелинах подземные воды, пополняющие пресные водоемы, их накопления являются жизненно необходимыми для снабжения водой городов и сел.

Основные ресурсы пополнения подземных пресных бассейнов:

Талые воды.
Осадки.
Реки.

Подземные бассейны рассматривают, как грунтовые и межпластовые.
Места формирования пластов грунтовых вод:

Области ледниковых шельфов.
Междуречные массивы.
Речные долины.
Котловины и впадины в горах.
Песчано-галечные слои рек, протекающих в горах.

Чем отличаются грунтовые источники от межпластовых

Поверхность земли составляют водоустойчивые и водопроницаемые осадочные породы, чередующиеся между собой и залегающие неравномерно, изгибами, горизонтально или вертикально. Вода, просачивающаяся через водопроницаемую породу, например, песок, стекает на слой глины и скапливается там, образуя слой грунтовых вод, не закрытый сверху водонепроницаемой осадочной породой. Медленнотекущие, просачивающиеся сквозь поры грунтовые воды образуют родники и пополняют колодцы.

Межпластовые слои воды накапливаются по-другому, медленно и долго, так как проникают в водонепроницаемые слои в местах, где плотный грунт выходит на поверхность. Чтобы добыть воду, залегающую в непроницаемых слоях, бурят скважины, через которые вода вытекает под напором. Межпластовые источники влаги залегают глубже, чем грунтовые и меньше подвержены загрязнению.

На глубинные слои грунтовых вод влияет поверхность земной коры, если она разделена балками, реками, оврагами, то есть очень неровная, то уровень залегания грунтовых водоносных слоев глубже, и они меньше загрязняются.

Межпластовые водоносные слои более постоянны и менее подвержены изменениям, чем грунтовые, они являются ценным источником питьевой артезианской воды, в особенности там, где они выбиваются на поверхность, образуя природные родники, вода из которых считается целебной.

Уровни грунтовых вод

Скапливающаяся возле водоемов, под поверхностью земли, масса грунтовых вод образует так называемое зеркало или уровень . В дождливых горных районах с большим количеством осадков грунтовые воды близки к поверхности, в засушливых регионах, с малым количеством осадков и сильными испарениями, водоносные слои достаточно глубоко.

Ценным источником воды являются линзы, залегающие в слоях аэрации, выше основного водоносного слоя. Их основной недостаток – они легко загрязняются и требуют очистки.

Линзы скапливаются на песке или гравии, если при раскопке колодца нарушить этот слой, вся линза стечет вниз, и источник станет недоступным. Определение уровня грунтовых вод производят весной, замеряя его в пробных скважинах или колодцах.

Залегание межпластовых источников чистой воды

Глубина залегания водоносного источника напорного или безнапорного может находиться на уровне десяти метров или глубже. Напорные воды образуются в прогибах коры или в пластах залегания горных пород, они наполняют скважины под давлением, иногда бьют фонтаном. Безнапорные слои более чистые и имеющие качественный химический состав найти тяжело, но именно безнапорные воды идеально подходят в качестве воды для хозяйственных целей.

Напорные воды, доступные для подачи в скважины, называют артезианские, они имеют постоянный химический и минеральный состав. Защищенные плотными слоями сверху и снизу артезианские источники, являющиеся полезными ископаемыми, не загрязнены бактериями и микробами, поэтому воду можно употреблять без предварительной очистки. Выявленные в межгрунтовых водах вредные примеси и микроорганизмы говорят о факте загрязнения грунтовыми водами.

Прорывая слои грунта артезианская вода, может вытекать на поверхность, образуя источники питьевой воды, без примесей и совершенно чистые в гигиеническом плане.

Межпластовые напорные воды в большом объеме имеют название артезианские бассейны. Вода из них используется для технических и бытовых целей.

Строение артезианского бассейна:

Область поступления воды.
Напорная часть.
Сток.

Различия межпластовых и грунтовых вод

Исходя из характеристик подземных водоносных слоев, получаем ответ на вопрос: в чем отличие межпластовых и грунтовых вод.

Основная разница между межпластовыми водами и грунтовыми:

Глубина залегания.
Устойчивость минерального состава.
Чистота.
Пригодность для питья и приготовления пищи.
Низкая температура.
Скорость перемещения.
Неизменный уровень.
Минерализация.

Отличие важное для жизнедеятельности человечества: межпластовые воды являются ценным источником минерализованной, питьевой воды, не требующей дополнительной очистки.

Тема: Воды суши; происхождение, охрана подземных вод

Учебно-образовательные задачи:

Сформировать понятия: групповые воды, межпластовые воды, источники. Дать сведения о происхождении подземных вод.

Оборудование урока:

1. Карта полушарий

2. Физическая карта СССР (России)

I. Повторение пройденного материала.

1. Чем озёраотличаются от морей.

2. Какие бывают озёра.

3. Как проходит засоление озёр.

4. Какие виды озёр вы знаете по происхождению.

5. Что образуется после постройки ГЭС

Дать понятие об обвальных озерах, об озёрах старицах ледниковых озёрах.

II . Изучение нового материала:

Происхождение подземных вод:

Подземные воды – это воды находящиеся в порах, пустотах и трещинах горных пород в верхней части земной коры.

Образуются за счет просачивания в глубь земли дождевых и талых вод. Пополнение подземных вод происходит позже за счет водяного пара содержащегося в воздухе. Воздух, пронизывая верхнюю часть литосферы, охлаждается и образует из водяного пара мельчайшие капельки воды (роса).

Происхождение подземных вод – это сложный процесс взаимодействия гидросферы и атмосферы с литосферой.

Водопроницаемые и водоупорные пласты

Водопроницаемые пласты изгравия

галечника

Скорость просачивания подземной воды зависит от пропускаемости.

Через галечник вода может просочиться за сутки на 100м через песок до 10 м, но через глину на 1 мм. Пласты, которые не пропускают воду называются в о д о у п о р н ы м и

глина гранит песчаник глинистый сланец.

Так как верхняя часть земной коры имеет сложное строение и слои могут состоять как из водоупорных, так и водопроницаемых пород то подземные воды залегают слоями.

Слои водонепроницаемых пород содержащие воду называются водоносными

Уровень грунтовых вод.

Подземные воды находятся в водоносном слое, залегающей на первом водоупорном пласте называются грунтовыми , а подземные воды, заключенные между двумя водоупорными пластами называются межпластовыми.

Поверхность грунтовых вод называется уровнем грунтовых вод . Уровень грунтовых вод зависит от:

1. Количества оптимальных осадков

2. От расчлененности местности

3. От близости и полноводности рек и озёр (уровень грунтовых вод понижается в сторону водослоев)

Но если реки полноводны, то они могут питать грунтовые воды. В этих случаях уровень грунтовых вод понижается с удалением от водоемов.

Использование подземных вод.

Если водоупорный пласт, имеет наклон, то вода начинает течь и образует: источникключродник

Воду источников используют для своих нужд сельское население. Чаще всего грунтовую воду добывают из колодцев. А для того чтобы извлечь межпластовую воду бурят скважины.Вода под напором выходит на поверхность. Такие воды называются артезианскими.

население

Пресная подземная вода идет на

Пастбища

Минеральные и термальные подземные воды.

Минеральная вода – этовода, в котором в большом количестве растворены соли и газы.

Используется длялечения. На этих источниках строятся лечебницы и курорты.

Курорты на Кавказе:

1. Боржоми;

2. Ессентуки;

3. Кисловодск.

В древности люди не могли объяснить происхождение источников и считали их святыми.

Подземные воды могут быть горячими и термальными. Термальными водами отапливаются теплицы, жилье, дома, бани. На нормальных водах работают несколько электростанций. В нашей стране она построена на Камчатке.

Охрана подземных вод.

В настоящее время очень много используется вода со скважин, через которую выкачивают межпластовую воду. Его количество уменьшается. Их надо разумно использовать. Подземные воды – драгоценная часть мирового запаса пресных вод.

Домашнее задание

Повторить § 39, изучить текст.

Вопросы на закрепление.

1. Чем отличаются грунтовые воды от межпластовых вод?

2. От чего зависит уровень грунтовых вод?

3. Как используются подземные воды?

Географический диктант.

1. Самое глубокое озеро мира(Байкал).

2. Озеро тектанического происхождения в Африке (Танганика)

3. Обвальное озеро на Памире (Сарезское)

4. Бессточные озёра в России (Каспийское море)

5. Сточные озёра на севере Европейской части России (Ладожское, Онежское)