Вода имеющая свободную поверхность

Свободная вода

P. Г. Джамалов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

Полезное

Смотреть что такое «Свободная вода» в других словарях:

свободная вода — Вода, увлекаемая в гидравлическую или пневматическую систему и образующая с технологической средой две фазы, имеющие тенденцию к разделению в зависимости от плотностей воды и технологической среды. [ГОСТ Р 51109 97] Тематики промышленная чистота … Справочник технического переводчика

свободная вода — 3.3.5 свободная вода (free water): Вода, присутствующая как отдельная фаза. Источник: ГОСТ Р 52659 2006: Нефть и нефтепродукты. Методы ручного отбора проб оригинал документа 5.17 свободная … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas

свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis chemija apibrėžtis Nepastovus vandens kiekis, esantis medžiagos kapiliaruose bei tarpsluoksniuose ir išgaruojantis iki 105 °C. atitikmenys: angl. free water rus. свободная вода … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nepastovus vandens kiekis, esantis medžiagos kapiliaruose bei tarpsluoksniuose ir išgaruojantis iki 105 °C. atitikmenys: angl. free water; interstitial water vok. freies… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

свободная вода древесины — Вода, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины. [ГОСТ 23431 79] Тематики древесина (строение и свойства) Обобщающие термины физико механические свойства древесины и их показатели EN free moisture FR i humidite libre … Справочник технического переводчика

Свободная вода древесины — 33. Свободная вода древесины E. Free moisture F. I Humidite libre Вода, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины Источник: ГОСТ 23431 79: Древесина. Строение и физико механические свойства. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

КАПЕЛЬНОЖИДКАЯ СВОБОДНАЯ ВОДА — см. Гравитационная вода … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Вода гравитационная свободная — – вода, содержащаяся в порах грунта, не подверженная действию молекулярных сил, связывающих воду с поверхностью грунтовых частиц, передвигающаяся в капельно жидком состоянии под действием сил тяжести, а также сил поверхностного натяжения.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ВОДА БЕЗНАПОРНАЯ (СВОБОДНАЯ) — вода в порах и трещинах г. п., испытывающая давление, равное атмосферному; в основном это грунтовые воды, но встречаются и межпластовые. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Источник

Безнапорные воды

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Безнапорные воды» в других словарях:

Безнапорные воды — (a. free water, gravity water, gravitational water; н. druckloses Wasser; ф. eaux sans charge; и. aguas de escorrentia) подземные воды, имеющие свободную поверхность (давление на к рую равно атмосферному), а также воды в наземных… … Геологическая энциклопедия

безнапорные воды — Воды в наземных водоемах и водотоках, а также подземные гравитационные воды, имеющие зеркало вод, давление на которое равно атмосферному … Словарь по географии

воды подземные грунтовые — Безнапорные воды, расположенные на первом от поверхности водонепроницаемом горизонте. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология, геофизика Обобщающие термины геологическая деятельность… … Справочник технического переводчика

Безнапорные подземные воды — Воды водоносных пластов, имеющие свободную поверхность, давление на которой равно атмосферному Источник: ГОСТ 23278 78: Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ВОДЫ ПОДЗЕМНЫЕ — воды, находящиеся в верхней части земной коры в жидком, твердом и газообразном состоянии. Заполняют промежутки и поры обломочных пород (песков, галечников), трещины в скальных породах (гранитах, песчаниках), карстовые полости в растворимых… … Экологический словарь

БЕЗНАПОРНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ — воды в пластах горных пород, ограниченные поверхностью («свободная» поверхность), давление на которую равно атмосферному … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Воды грунтовые безнапорные — В. в почво грунтах, имеющие свободную поверхность, давление на которой равно атмосферному … Толковый словарь по почвоведению

Подземные воды — воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. В зависимости от характера пустот водовмещающих пород П. в. делятся на поровые в песках, галечниках и др. обломочных породах,… … Большая советская энциклопедия

Подземные воды — (a. underground waters; н. Grundwasser; ф. eaux souterraines, eaux de sous sol; и. aguas subterraneas) воды, находящиеся в толщах горн. пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. П. в. являются частью… … Геологическая энциклопедия

Подмерзлотные воды — (a. subpermafrost waters; н. Grundwasser unterhalb der ewig gefrorenen Bodenschicht; ф. eaux au dessous du pergelisol; и. aquas de subcongelacion) подземные воды, расположенные под мёрзлой толщей пород в областях распространения… … Геологическая энциклопедия

Источник

Свободная поверхность подземных вод

Зона грунтовых, или фреатических, вод отделена от капиллярной каймы свободной поверхностью. Последняя представляет собой теоретическую плоскость, уровень которой примерно соответствует высоте уровня воды в неглубоком колодце, пройденном в породах зоны насыщения. Если поток грунтовых вод горизонтальный, уровень воды в колодце будет почти совпадать со свободной поверхностью. Однако сам колодец несколько нарушает характер потока и, следовательно, уровень воды в водоносном горизонте. Часто свободную поверхность подземных вод определяют как поверхность, отделяющую капиллярную кайму от зоны насыщения, или как поверхность уровней воды в скважинах, вскрывающих безнапорный водоносный горизонт. Более точно свободная поверхность определяется как поверхность воды в безнапорном водоносном горизонте, у которой гидростатическое давление равно атмосферному. Сущность этого определения хорошо видна на рис. 2.8. Гипотетический манометр А, заполненный водой, расположен выше земной поверхности, причем один конец его открыт и вода в обоих коленах манометра под действием атмосферного давления устанавливается на одном уровне. Манометр Б расположен в сухой скважине, и один его конец соединен с ненасыщенной средой выше капиллярной каймы, что позволяет видеть действие капиллярных сил. Уровень жидкости в открытом конце манометра В находится в пределах капиллярной каймы, поэтому гидростатическое давление в нем ниже атмосферного. Один из концов манометра Г расположен на уровне свободной поверхности, столбики жидкости в его коленах уравновешены, как в манометре А. Следовательно, на свободной поверхности подземных вод гидростатическое давление равно атмосферному. Манометр Д находится ниже свободной поверхности, в нем гидростатическое давление выше атмосферного.

Положение свободной поверхности показано с помощью гипотетических манометров бесконечно малого диаметра, заполненных водой и соединенных с пористой средой за пределами сухой скважины. Манометр Г показывает атмосферное давление и уровень свободной поверхности подземных вод.

Источник

Основные разновидности подземных вод и их характеристика

Классификации подземных вод отражают разнообразие условий их распространения, залегания и формирования, а также особен­ности состава и свойств (В.И. Вернадский, Ф.П. Саваренский,Н.И. Толстихин, Е.В. Пиннекер и др.).

Наиболее полной является классификация, разработанная А.М. Овчинниковым, которая отражает основные типы и подтипы подземных вод и геометрию фильтрационных сред.

Почвенные воды. В почвенном слое содержится влага, назы­ваемая почвенными водами. К ним относится: гигроскопическая, рыхло связанная, капиллярная (поднятая, подвешенная, стыковая) вода. Эти воды, передвигающиеся под действием молекулярных, капиллярных сил и реже сил тяжести, во многом определяют пло­дородие почв. Небольшие постоянные скопления воды образуются лишь в почвах болотного типа; они характеризуются большим со­держанием органических веществ и микроорганизмов.

В почвоведении выделяют следующие виды увлажнения почвы: атмосферное, грунтово-атмосферное, грунтово-атмосферное с до­полнительным поверхностным питанием и грунтово-атмосферное с дополнительным паводковым питанием.

В соответствии с балансом влаги (соотношением между ее по­ступлением и уходом (испарение и отток)) выделяют различные типы водного режима почв с разными значениями коэффициента увлажнения К_у: мерзлотный ( К_у ≥1); промывной (К_у > 1, тайга, лес, лесостепь — почвы дерново-подзолистые, лесные, черноземы); непромывной (К_у 1, сухие степи, полупустыни — каштановые почвы, сероземы).

В почвенном разрезе (2,0—2,5 м) выделяют горизонты: поч­венный — корнеобитаемый слой; подпочвенный, куда в некоторых зонах «промокание» не доходит; капиллярной каймы. Геологи­ческая деятельность почвенных вод незначительна, однако агроно­мическое значение этих вод огромно, так как почвенная влага не­обходима для выращивания сельскохозяйственных культур.

Гравитационные подземные воды сосредоточены главным об­разом в зоне насыщения, где они образуют различные по условиям залегания и питания водоносные горизонты и системы водоносных горизонтов (комплексы, этажи, бассейны).

В зоне аэрации свободные гравитационные воды могут образо­вывать временно существующие водоносные горизонты, называ­емые верховодкой.

В зоне насыщения распространены грунтовые и межпластовые напорные или безнапорные подземные воды.

Взаимоотношения и связи верховодки, грунтовых и напорных вод могут быть самыми разнообразными, что зависит от геолого­структурных, геоморфологических, тектонических, литологи­ческих, климатических и других факторов и условий. Общая схема их взаимного расположения в разрезе показана на рис.ниже.

Верховодка — это горизонт, который формируется за счет не­больших скоплений в зоне аэрации вод временного, сезонного ха­рактера, имеющих гидравлическую связь с почвенными водами и залегающих на невыдержанных водонепроницаемых и слабопро­ницаемых слоях вблизи поверхности земли. Зимой она промерзает, а летом пересыхает. Верховодка всегда усложняет инженерно-гео­логические условия строительства, поскольку может быть не заме­чена при изысканиях. Иногда режим верховодки характеризуется относительной устойчивостью, и тогда ее воды используются для местного водоснабжения (например, в Тульской, Калужской и Смоленской областях используются воды, содержащиеся в пок­ровных суглинках водоразделов).

Схема соотношения верховодки, грунтовых и напорных вод

1 — верховодка; 2 — грунтовые воды; 3 — напорные воды; УВ — уровень верховодки; УГВ — уровень грунтовых вод; ПУНВ — пьезометрический уровень напорных вод; стрелками показано направление движения подземных вод

Возникают верховодки вследствие просачивания с поверхности атмосферных осадков, поверхностных и оросительных вод и на­копления их на линзах и прослойках слабопроницаемых пород, иг­рающих роль местных водоупоров. Верховодки обычно залегают неглубоко и расположены в разрезе выше постоянных горизонтов грунтовых вод. Их воды расходуются в основном на испарение, транспирацию и питание грунтовых вод.

Особенности верховодки как своеобразного типа подземных вод:

• расположение в пределах пород зоны аэрации;
• временный характер, сезонность (обычно в периоды интенсив­ного выпадения атмосферных осадков и утечек воды из раз­личных систем);
• ограниченность распространения (локальный характер пред­определяется локальным распространением водоупоров);
• резкая зависимость ее запасов, режима и качества от климати­ческих условий и хозяйственной деятельности человека;
• легкая загрязняемость и непригодность для постоянного водо­снабжения.

Накопление верховодки происходит весной при оттаивании почвы и уменьшении мерзлого слоя; осенью — после периода дли­тельных дождей. Необходимым условием задержания влаги в по­родах должно быть переслаивание проницаемых и слабопроница­емых пород. Например, погребенные горизонты почв должны зале­гать в толще лёссов, линзы размытой глинистой морены — среди флювиогляциальных песчаных отложений, линзы и карманы суг­линистых отложений — среди аллювиальных песков и т.д.

Обычно верховодка встречается в суглинках и лёссовидных от­ложениях на водораздельных плато. В районах распространения многолетней мерзлоты верховодка (воды сезонно-талого слоя) весьма своеобразна и широко распространена. Воды верховодки не имеют связи с реками. Уровень ее характеризуется крайней из­менчивостью. В районах больших городов эти воды легко загрязня­ются. Для гидротехнического и гражданского строительства ее при­сутствие неблагоприятно.

По химическому составу воды верховодки неодинаковы: прес­ные и слабоминерализованные с повышенным содержанием крем- некислоты, органического вещества и железа в северных районах и обычно минерализованные в южных районах (из-за испарения). При бурении скважин для целей водоснабжения верховодку необ­ходимо тщательно изолировать при помощи обсадных труб во из­бежание загрязнения ею лежащих ниже водоносных горизонтов.

Грунтовые воды. К грунтовым водам относятся подземные воды первого от поверхности постоянно действующего водоносного го­ризонта, залегающего на относительно выдержанном водоупоре и имеющего свободную поверхность.

Сверху грунтовые воды обычно не перекрыты водоупорными отложениями, поэтому они имеют тесную связь с атмосферой и давление на их поверхности равно атмосферному давлению, т.е. поверхность фунтовых вод при вскрытии их скважинами уста­навливается в них на той глубине, где они были встречены. Не­редко поэтому грунтовые воды называют безнапорными (в отличие от напорных, имеющих избыточный напор над перекрывающей их водоупорной кровлей).

Условия залегания грунтовых вод на первом от поверхности вы­держанном водоупоре предопределяют особенности их питания, распространения, движения и разгрузки. Области питания и рас­пространения грунтовых вод совпадают, т.е. их питание через зону аэрации осуществляется по всей площади их распространения. По­этому расход потока грунтовых вод является величиной переменной (как правило, увеличивается по пути их движения). Основными ис­точниками питания грунтовых вод являются атмосферные осадки, поверхностные и конденсационные воды. Грунтовые воды имеют тесную гидравлическую связь с поверхностными водотоками и во­доемами и в зависимости от соотношения их уровней либо разгру­жаются в них (дренируются), обеспечивая их подземное питание, либо питаются поверхностными водами (особенно при подпорах и в паводки). При изменении уровня воды в поверхностных водо­емах изменяется уровень в гидравлически с ними взаимосвязанных горизонтах фунтовых вод.

Различные соотношения между поверхностными и грунтовыми водами

а — связь между водами отсутствует; б — река питает грунтовые воды; в — грун­товые воды питают реку; г — один берег реки питает грунтовые воды, а другой — дренирует. Стрелками показно направление движения вод, пунктиром — уровень

Характерна также тесная зависимость режима уровней, качества и количества грунтовых вод от климатических факторов, процессов, протекающих в зоне аэрации, и инженерной деятельности человека (повышение уровней и запасов в дождливое время и понижение их в засуху, ухудшение качества вод при инфильтрации сточных вод).

Грунтовые воды разгружаются в виде источников, пластовых выходов, мочажин в местные понижения и поверхностные водо­токи и водоемы. При залегании близко к поверхности (0-4 м) они могут разгружаться путем испарения через зону капиллярной каймы. На отдельных участках возможна гидравлическая взаимо­связь грунтовых вод с лежащими ниже напорными водами через
отдельные литологические окна и участки размыва разделяющих их водоупорных толщ. При этом в зависимости от соотношения уровней взаимосвязанных горизонтов будет происходить либо пи­тание, либо разгрузка грунтовых вод.
Грунтовые воды движутся от мест с их более высоким уровнем к местам с их пониженным уровнем, обычно от участков с повы­шенным рельефом и водоразделов в сторону местных понижений, оврагов, балок и речных долин. Разгружаются грунтовые воды в этих понижениях обычно в виде нисходящих источников. По­верхность грунтовых вод (зеркало), как правило, в несколько сгла­женном виде соответствует рельефу местности. При этом гидравли­ческие уклоны поверхности грунтовых вод обычно невелики и со­ставляют в среднем 0,05—0,001. На отдельных участках уровень грунтовых вод может быть практически горизонтальным, что сви­детельствует о незначительной скорости их фильтрации либо о полном ее отсутствии.

Наглядное представление об условиях распространения и дви­жения грунтовых вод дает карта гидроизогипс , на которой показано положение поверхности грунтовых вод в изолиниях, соединяющих точки с одинаковыми отметками уровня подземных вод. Строят такую карту аналогично карте рельефа земной поверхности в гори­зонталях, используя результаты единовременных замеров уровня грунтовых вод во всех имеющихся скважинах, колодцах и в их есте­ственных выходах.

Если наблюдается резкое изменение уровня грунтовых вод в различные периоды, то карты гидроизогипс составляют на эти ха­рактерные периоды и даты (например, когда уровень грунтовых вод бывает максимальным и минимальным). Для получения данных об изменении данного уровня проводят специальные наблюдения их режима (так называемые режимные наблюдения).

Карта гидроизогипс позволяет определять:

• направление движения грунтовых вод (по нормалям к гидроизо­гипсам);
• гидравлические уклоны и скорость фильтрации;
• глубину залегания грунтовых вод (по разности отметок горизон­талей поверхности Земли и гидроизогипс водной поверхности);
• характер взаимосвязи грунтовых вод с поверхностными (по ха­рактеру сопряжения гидроизогипс с поверхностными водоемами и направлению движения подземных вод)

и решать другие практические задачи.

Нередко на основе карты гидроизогипс составляют карту глу­бины залегания грунтовых вод (в изолиниях равных глубин или с вы­делением зон определенной глубины залегания грунтовых вод).

Такие карты широко используют при бурении скважин для целей водоснабжения, орошения и осушения.

Грунтовые воды распространены повсеместно там, где темпера­турные условия верхней части литосферы допускают их накопление и существование в жидкой фазе. Изучение условий их формиро­вания и распространения показало, что существуют определенные закономерности зонального распределения различных по проис­хождению типов грунтовых вод.

Грунтовые воды имеют большое народнохозяйственное зна­чение: их широко используют для целей хозяйственно-питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения и орошения. Основными типами широко используемых грунтовых вод являются грунтовые воды речных долин, ледниковых отложений, степей, полупустынь и пустынь, конусов выноса и предгорных наклонных равнин, горных районов, песчаных морских побережий.

В гидрогеологии определение грунтовых вод часто дается по С.Н. Никитину, который к этой категории относит только воды первого от поверхности земли выдержанного горизонта подземных вод, залегающего на водоупоре.

Разновидности подземных вод, залегающих вблизи поверхности земли под невыдержанным водоупором, называют водами меж- пластовыми, закрытыми или подземными (например, подземные воды предгорных конусов выноса или ледниковых отложений).

Особенности грунтовых вод следующие:

• залегание вблизи поверхности земли в рыхлых отложениях из­менчивой мощности, преимущественно четвертичного возраста, дренируемых реками или вскрываемых эрозионной сетью;
• если пласт первый от поверхности и не полностью насыщен водой, то воды ненапорные, а если пласт перекрыт невыдержан­ными по мощности слоями разной проницаемости, то воды обычно напорные;
• область питания совпадает с областью распространения, и пи­тание происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и снеговых вод; фильтрации из рек, озер и каналов; конден­сации водяных паров и внутри грунтового испарения; подтока (подпитывания) из более глубоких водоносных горизонтов;
• глубина залегания уровня, температура, минерализация и расход грунтовых вод подвержены систематическим суточным, ме­сячным, годовым и многолетним колебаниям;
• подземный сток грунтовых вод обычно направлен от водораз­делов к речным долинам, где осуществляется их разгрузка в реки;
• режим грунтовых вод (инфильтрация и боковой приток, отток и испарение, а также баланс, условия формирования и стока)
  обычно тесно связан с современным климатом, рельефом и по­верхностными водами.

Межпластовые безнапорные воды. Эти воды, как и грунтовые, имеют свободную поверхность, давление на которой равно атмос­ферному, но залегают они обычно между двумя водоупорными тол­щами.

Из-за этого межпластовые воды питаются на ограниченных участках (в областях выхода водовмещающих отложений на поверх­ность, на участках их взаимосвязи с поверхностными водотоками и напорными водами) и находятся в более благоприятных сани­тарных условиях, чем незащищенные с поверхности фунтовые воды.

В периоды интенсивного выпадения осадков и половодий уровни межпластовых вод могут повышаться вплоть до появления избыточных напоров над перекрывающей их водоупорной кровлей, тогда межпластовые безнапорные воды могут становиться напор­ными водами.

Таким образом, межпластовые безнапорные воды являются как бы промежуточным типом подземных вод — по гидравлическому характеру они безнапорные и аналогичны грунтовым водам, однако по условиям залегания близки к напорным водам.

Артезианские воды и бассейны. Под Парижем, в предместье Артуа, в 1126 г. неожиданно при бурении скважин были вскрыты фонта­нирующие воды, которые получили название артезианских вод. В первое время артезианскими водами называли только воды, фон­танирующие выше поверхности земли, — «водометы», позднее этим понятием стали объединять все межпластовые напорные воды, залегающие в тектонических структурах, вогнутых или наклонных пластах, поднимающиеся над кровлей пласта в стволе скважины.

Для образования артезианских вод необходимы следующие условия:

• обилие атмосферных осадков в области питания, т.е. приурочен­ность ее к поясу избыточного увлажнения;
• породы области питания должны выходить на поверхность выше пунктов заложения скважин, т.е. необходимы наклон и изогну­тость пластов, обусловливающие гидравлический, артезианский напор;
• оптимальные возможности водопоглощения, наличие хорошо проницаемых почв, в зоне аэрации — малое количество и не­большая мощность глинистых водоупорных горизонтов и толщ;
• наличие в области распространения или напора выдержанной глинистой кровли;
• высокая пористость, трещиноватость и водопроницаемость во­довмещающих пород.

Грунтовые и межпластовые ненапорные воды

1 — грунтовые воды; 2 — межпластовые ненапорные воды; 3 — разгрузка грун¬товых вод в виде источников; W — инфильтрационное питание; УГВ — уровень грунтовых вод; УМНВ — уровень межпластовых ненапорных вод

Отличительная черта артезианских вод — это наличие избыточ­ного напора над поверхностью кровли водосодержащего пласта. При вскрытии напорных вод горными выработками их уровень под действием избыточного напора поднимается и устанавливается выше водоупорной кровли, соответственно положению пьезометрической поверхности напорного водоносного горизонта.

Схема артезианского бассейна

а — область питания; б — область напора; в — область разгрузки; г — область воз­можного самоизлива напорных вод; 1,2 — пьезометрический уровень напорных вод первого горизонта; 3 — восходящий источник; 4 — участок возможной гидрав­лической взаимосвязи напорных горизонтов (гидрогеологическое «окно»); 5 — на­порные водоносные горизонты

Величину напора обычно определяют по положению пьезомет­рического уровня водоносного горизонта относительно горизон­тальной плоскости сравнения О — О. Напорные воды располо­жены, как правило, ниже горизонтов грунтовых вод и характеризу­ются своеобразными условиями залегания, распространения, питания и разгрузки. Наличие водоупорной кровли, перекрыва­ющей водоносный пласт, затрудняет питание и разгрузку напорных вод и их взаимосвязь с поверхностными водами и атмосферой.

Питание напорных водоносных горизонтов оказывается воз­можным лишь в области выхода водопроницаемого пласта на по­верхность, где создаются условия для проникновения в пласт путем инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод. Как уже говорилось, эта область, имеющая меньшие размеры, чем область распространения напорных вод, называется областью питания . Она обычно расположена на наиболее высоких отметках, нередко на значительном удалении от областей распространения и раз­грузки напорных вод.

В области питания подземные воды имеют свободную поверх­ность и тесную гидравлическую взаимосвязь с поверхностными во­дами. Область, в пределах которой подземные воды имеют избы­точный над перекрывающей их водоупорной кровлей напор, назы­вается областью напора (или областью распространения напорных вод). В этой области подземные воды, как правило, не получают питания по пути их движения (так как они изолированы в разрезе водоупорами) и расход их не изменяется. На отдельных участках возможен самоизлив напорных вод при вскрытии их скважинами там, где отметки пьезометрического уровня превышают отметки земной поверхности.

Разгрузка напорных вод происходит в области их выхода на по­верхность (на пониженных по сравнению с областью питания участках), а также на участках естественного (реки, овраги, балки и т.п.) и искусственного (скважины, колодцы, шахты, карьеры и т.п.) вскрытия напорных вод.

В естественных условиях напорные воды, разгружаясь, образуют восходящие источники, ключи, грифоны и т.п., питают реки и другие поверхностные водоемы. Движутся напорные воды в на­правлении от областей питания к областям разгрузки. Интенсив­ность их движения уменьшается по мере увеличения глубины и удаления от областей питания.

Положение пьезометрической поверхности напорных вод ха­рактеризуется картой пьезоизогипс (гидроизопьез), которая состав­ляется аналогично карте гидроизогипс грунтовых вод и представ­ляет собой систему изолиний, соединяющих точки с одинаковыми отметками пьезометрического уровня. На карты пьезоизогипс на­носят также изолинии отметок поверхности кровли и подошвы рас­сматриваемого напорного горизонта, что облегчает решение многих практических задач. Например, по карте пьезоизогипс определяют направления движения напорных вод, гидравлические уклоны, на­поры, участки возможного самоизлива вод. Если известны мощ­ность напорного горизонта и его фильтрационные свойства, то можно определить скорость фильтрации подземных вод и расход потока.

Напорные воды, изолированные от атмосферы (связь имеется лишь в области питания и разгрузки), характеризуются меньшей зависимостью их режима от климатических факторов, относи­тельным постоянством уровней температуры и химического со­става, меньшей загрязненностью и лучшим санитарным качеством воды. Поэтому их можно использовать для различных видов водо­снабжения (хозяйственно-питьевого, производственно-техничес­кого, лечебно-питьевого, термального и др.) и орошения. При экс­плуатации высоконапорных вод, находящихся в пластах под значи­тельным давлением, большое практическое значение имеют их упругие запасы, высвобождающиеся из водоносных пластов при частичном снятии давления благодаря разуплотнению ранее сжатых пород и воды. Несмотря на незначительную сжимаемость воды и горных пород, упругие запасы напорных вод довольно велики, так как содержащие их водонапорные системы занимают значи­тельные пространства.

В реальных природных условиях схема распространения, пи­тания и разгрузки напорных вод зависит от геолого-структурных, тектонических, литологических, климатических и других особен­ностей того или иного района. В частности, напорные воды могут питаться и разгружаться на участках, где возможна их гидравли­ческая взаимосвязь с соседними напорными и безнапорными водо­носными горизонтами через литологические гидрогеологические «окна», тектонические нарушения и участки с размывом разделя­ющих их водоупорных отложений.

Их интенсивная разгрузка возможна также на участках, где на­порные воды вскрываются карьерами, котлованами, шахтами, во­дозаборными сооружениями, а в естественных условиях — через русловые и донные отложения рек, озер, морей (скрытая разгрузка). Пласты с напорными водами могут соединяться друг с другом или выклиниваться (исчезать), что обеспечивает своеобразные условия накопления и распространения напорных вод.

Напорные воды часто называют артезианскими, а вмещающие их геологические структуры (мульды, синклинали, моноклинали, впадины и др.) — артезианскими бассейнами.

В пределах артезианского бассейна могут иметься один или не­сколько напорных водоносных горизонтов или комплексов, взаи­мосвязанных или изолированных друг от друга водоупорными от­ложениями. Положение пьезометрических поверхностей, входящих в состав бассейна напорных водоносных горизонтов, зависит от вы­сотного расположения областей их питания и разгрузки, а также от степени гидравлической взаимосвязи напорных горизонтов.

Пьезометрическая поверхность глубоко залегающих водоносных горизонтов в значительной мере определяется геостатическим дав­лением толщи вышележащих отложений. Значительно более вы­сокие давления в центральных частях бассейнов, чем в краевых, могут вызывать движение подземных вод от центральных частей к краевым, т.е. к периферийным областям питания артезианских бассейнов.

Своеобразные бассейны напорных вод встречаются в пред­горных и горных районах, где имеются моноклинальное залегание и выклинивание водовмещающих отложений, способствующие об­разованию так называемых артезианских склонов.

Схема артезианского склона

а — область питания; 6 — область напора; в — область разгрузки; 7 — свободный уровень подземных вод в области питания; 2 — пьезометрический уровень под¬земных вод в области напора; 3 — источники нисходящего и восходящего типов в области разгрузки

Формирующиеся в области питания артезианского склона под­земные воды разгружаются в виде источников восходящего и нис­ходящего типов в непосредственной близости от области питания. Напорный характер воды артезианского склона имеют в зоне их пе­рекрытия водоупорными отложениями. Гипсометрически область напора находится на более низких абсолютных отметках, чем об­ласть разгрузки. В артезианских бассейнах с интенсивным движе­нием подземных вод распространены, как правило, пресные ин- фильтрационные воды с невысокой минерализацией (зона интен­сивного водообмена) . Мощность зоны интенсивного водообмена в благоприятных условиях может составлять 1000 м и более.

В крупных артезианских бассейнах с небольшими по площади областями питания пресные воды приурочены к неглубоко залега­ющим водоносным горизонтам и комплексам. В более глубоко за­легающих горизонтах, не охваченных интенсивным водообменом, широко распространены минерализованные и высокоминерализо­ванные подземные воды различного состава (гидрокарбонатно­сульфатные, сульфатные, сульфатно-хлоридные). Обычно эту зону называют зоной затрудненного водообмена.

В артезианских бассейнах с неблагоприятными условиями водо­обмена (незначительная разница в высотном положении областей питания и разгрузки, глубокое залегание и широкое региональное распространение напорных вод, закрытый характер водовмеща­ющих структур и т.д.) ниже этой зоны находится зона весьма за­трудненного водообмена , в пределах которой в водоносных гори­зонтах сохраняются седиментационные древние воды (воды мор­ского происхождения). Таким образом, для артезианских бассейнов характерны определенные гидродинамическая и гидрохимическая зональности. Наличие и мощность каждой из зон и их взаимное расположение зависят от конкретных условий бассейна и совокуп­ности факторов, определяющих формирование, накопление, дви­жение и расходование подземных вод.

Напорные воды артезианских бассейнов имеют большое прак­тическое значение не только как источник водоснабжения. В зави­симости от их химического и газового состава, наличия в них био­логически активных и промышленных микрокомпонентов, их тем­пературы и других показателей напорные подземные воды широко используют в курортно-санаторном деле (минеральные воды), для промышленного извлечения солей и ценных микрокомпонентов (промышленные воды), для целей теплофикации, теплоэнергетики и теплично-парникового хозяйства (термальные воды). Примерами крупных артезианских бассейнов платформенного типа являются Западно-Сибирский, Московский, Прибалтийский, Днепровско- Донецкий и др.

Поровые воды — это воды, которые насыщают пористые породы (галечники, пески, слабо сцементированные песчаники, супеси, суглинки и т.п.). Количество воды, которое можно извлечь из таких пород в единицу времени, т.е. их дебит, зависит от гранулометри­ческого состава, структуры и типа пористости породы, которые определяют скорость подтока воды к колодцу или скважине. Чем больше пор в горных породах, тем быстрее откачивается из им* вода, так как ее движение происходит свободнее. Скорость дни жения подземного потока обычно достигает в лёссе и суглинистыч породах 0,1—0,3 м/сут, в супесях и мелкозернистых песках — 0,5—1, 0 м/сут, в грубозернистых песках и мелком галечнике — от 1,5 до 10 м/сут.

Источник