Koncept podzemne vode. Vrste podzemne vode: opis, značilnosti in lastnosti. Raziskave podtalnice

Podzemna voda - voda, ki se nahaja v debelini kamnin zgornjega dela zemeljske skorje v tekočem, trdnem in plinastem stanju.

Razvrstitev

Glede na pogoje pojavljanja je podzemna voda razdeljena na več vrst: prst, talno, interstratalno, arteško, mineralno.

podtalnica zapolnite del vrzeli med delci zemlje; lahko so proste (gravitacijske), ki se gibljejo pod vplivom gravitacije, ali vezane, ki jih držijo molekularne sile.

podtalnica tvorijo vodonosnik na prvi vodoodporni plasti od površine. Zaradi plitvega pojavljanja s površine gladina podzemne vode občutno niha glede na letne čase: dvigne se po padavinah ali taljenju snega ali pa se zniža v sušnih obdobjih. V ostrih zimah lahko podtalnica zmrzne. Te vode so bolj dovzetne za onesnaženje.

Medplastne vode- spodaj ležeči vodonosniki, zaprti med dvema vodoodpornima slojema. Za razliko od podtalnice je gladina medplastnih voda bolj konstantna in se skozi čas manj spreminja. Medplastne vode so čistejše od podtalnice. Tlačna medplastna voda popolnoma napolni vodonosnik in je pod pritiskom. Vse vode, zaprte v plasteh, ki ležijo v konkavnih tektonskih strukturah, imajo pritisk.

Glede na pogoje gibanja v vodonosnikih ločimo podzemno vodo, ki kroži v rahlih (pesek, prod in prod) plasteh in v razpokanih kamninah.

Glede na pojav, naravo praznin vodonosnih kamnin se podzemna voda deli na:

• porozni - pojavljajo se in krožijo v kvartarnih usedlinah: v peskih, prodnikih in drugih klastičnih kamninah;
• razpoka (žila) - v kamninah (graniti, peščenjaki);
• kras (razpoklinsko-kraški) - v topnih kamninah (apnenec, dolomit, sadra itd.).

Zaloge podzemne vode

Podzemna voda je del zemeljskih vodnih virov; skupne zaloge podzemne vode znašajo več kot 60 milijonov km³. Podzemna voda velja za mineralno bogastvo. Za razliko od drugih vrst mineralov so zaloge podzemne vode med izkoriščanjem obnovljive.

Raziskovanje podtalnice

Za ugotavljanje prisotnosti podzemne vode se izvaja raziskovanje:

• geomorfološka ocena območja,
• temperaturne raziskave,
• radonska metoda,
• referenčne vrtine so izvrtane z vzorčenjem jedra,
• prouči se jedro in se določi relativna geološka starost kamnin, njihova debelina (debelina),
• izvede se poskusno črpanje, določijo se značilnosti vodonosnika, sestavi inženirsko in geološko poročilo;
• zemljevidi, odseki so sestavljeni za več referenčnih vrtin, izvedena je predhodna ocena mineralnih rezerv (v tem primeru vode);

Izvor podtalnice

Podzemne vode imajo drugačen izvor: nekatere od njih so nastale kot posledica prodiranja taline in deževnice do prvega vodotesnega horizonta (to je do globine 1,5-2,0 m, ki tvorijo podzemno vodo, to je t.i. nastanjena voda); drugi zasedajo globlje votline v tleh.

Ni vsaka podzemna voda podzemna voda. Razlika med podzemno vodo in drugimi vrstami podzemne vode je v pogojih njihovega pojavljanja v kamninski masi.

Ime "podzemna voda" govori samo zase - to je voda, ki je pod zemljo, torej v zemeljski skorji, v njenem zgornjem delu in je tam lahko v katerem koli svojem agregatnem stanju - v obliki tekočine, ledu ali plina. .

Glavni razredi podzemne vode

Podtalnica je drugačna. naštej glavne vrste podzemne vode.

talna voda

Voda v tleh se zadržuje v tleh tako, da zapolni vrzeli med njenimi delci ali prostor por. Voda v tleh je lahko prosta (gravitacijska) in se pokorava samo gravitacijski sili ter vezana, to je, da jo zadržujejo sile molekularne privlačnosti.

podtalnica

Podzemna voda in njena podvrsta, imenovana navzgor, je vodonosnik, ki je najbližje površini zemlje in leži na prvem vodonosniku. (Akviklud ali vodoodporna plast zemlje je plast zemlje, ki praktično ne prepušča vode. Filtracija skozi akviklud je zelo nizka ali pa je plast popolnoma neprepustna - na primer kamnita tla). Podtalnica je zaradi številnih dejavnikov izjemno nestabilna in prav podzemna voda vpliva na pogoje gradnje, narekuje izbiro temeljev in tehnologijo pri načrtovanju objektov. Nadaljnje izkoriščanje umetnih struktur je tudi pod neizprosnim vplivom spreminjajočega se obnašanja podzemne vode.

medplastna voda

Medplastna voda - nahaja se pod podzemno vodo, pod prvim akvikludom. Ta voda je omejena z dvema vodoodpornima slojema in je lahko med njima pod znatnim pritiskom ter popolnoma napolni vodonosnik. Od podzemne vode se razlikuje po večji konstantnosti nivoja in seveda večji čistosti, čistost vmesne vode pa je lahko posledica ne le filtracije.

arteška voda

Arteška voda - tako kot medplastna voda je zaprta med plastmi vodonosnikov in je tam pod pritiskom, torej spada med tlačne vode. Globina pojavljanja arteških voda je od približno sto do tisoč metrov. Različne geološke podzemne strukture, korita, depresije ipd., prispevajo k nastanku podzemnih jezer - arteških bazenov. Ko se tak bazen odpre med vrtanjem jam ali vodnjakov, se arteška voda pod pritiskom dvigne nad svoj vodonosnik in lahko proizvede zelo močan vodnjak.

Mineralna voda

Mineralna voda je zanimiva za graditelje, verjetno samo v enem primeru, če je njen izvir na lokaciji, čeprav ni vsa ta voda koristna za človeka. Mineralna voda je voda, ki vsebuje raztopine soli, biološko aktivnih snovi in ​​elementov v sledovih. Sestava mineralne vode, njena fizikalna in kemijska struktura je zelo zapletena, je sistem koloidov ter vezanih in nevezanih plinov, snovi v tem sistemu pa so lahko nedisociirane, v obliki molekul in v obliki ionov.

podtalnica

Podzemna voda je prvi stalni vodonosnik s površine tal, ki se nahaja na prvem vodonosniku. Zato je površina te plasti z redkimi izjemami prosta. Včasih so nad tokovi podzemne vode območja gostih kamnin - vodotesna streha.

Podzemna voda se nahaja blizu površja, zato je zelo odvisna od vremena na površju zemlje – od količine padavin, gibanja površinske vode, nivoja rezervoarjev, vsi ti dejavniki vplivajo na oskrbo s podzemno vodo. Posebnost in razlika podzemne vode od drugih vrst je v tem, da je prosto tekoča. Verkhovodka ali kopičenje vode v zgornji z vodo nasičeni plasti tal nad akvikludi iz gline in ilovice z nizko filtracijo je vrsta podzemne vode, ki se pojavlja začasno, sezonsko.

Na podtalnico in spremenljivost njene sestave, obnašanja in debeline horizonta vplivajo tako naravni dejavniki kot človekove dejavnosti. Horizont podzemne vode je nestabilen, odvisen je od lastnosti kamnin in njihove vsebnosti vode, bližine rezervoarjev in rek, podnebja območja - temperature in vlažnosti, povezanih z izhlapevanjem itd.

Resen in vse bolj nevaren vpliv na podtalnico pa imajo človekove dejavnosti - melioracije in hidrotehnike, podzemno rudarjenje, pridobivanje nafte in plina. Nič manj učinkovita v kontekstu nevarnosti ni bila kmetijska tehnologija z uporabo mineralnih gnojil, pesticidov in pesticidov ter seveda industrijskih odplak.

Podtalnica je zelo dostopna in če se izkoplje vodnjak ali izvrta vodnjak, se v večini primerov pridobi prav podtalnica. In njegove lastnosti se lahko izkažejo za zelo negativne, saj je ta voda odvisna od čistosti tal in služi kot njen indikator. Vsa kontaminacija zaradi puščanja kanalizacije, odlagališč, pesticidov s polj, naftnih derivatov in drugih rezultatov človekovega delovanja pride v podtalnico.

Podtalnica in težave gradbincev

Zmrzovanje tal je neposredno in neposredno odvisno od prisotnosti podzemne vode. Škoda zaradi sil zmrzali je lahko ogromna. Pri zmrzovanju glinena in ilovnata tla prejemajo hrano, tudi iz spodnjega vodonosnika, zaradi tega sesanja pa lahko nastanejo cele plasti ledu.

Tlak na podzemne dele konstrukcij lahko doseže ogromne vrednosti - 200 MPa ali 3,2 tone / cm2 je daleč od meje. Sezonski premiki tal za več deset centimetrov niso neobičajni. Možne posledice delovanja sil zmrzali, če niso bile predvidene ali premalo upoštevane, so lahko: izrinjanje temeljev iz tal, poplavljanje kleti, uničenje cestnih površin, poplavljanje in erozija jarkov in jam ter mnoge druge. negativne stvari.

Poleg fizičnega vpliva lahko podtalnica temelje uniči tudi kemično, vse je odvisno od stopnje njihove agresivnosti. Pri projektiranju se ta agresivnost preučuje, izvajajo se tako geološke kot hidrološke raziskave.

Vpliv podzemne vode na beton

Agresivnost podzemne vode do betona se razlikuje po vrsti, obravnavali jih bomo spodaj.

Glede na skupno kislino

Pri vodikovem številu pH manj kot 4 velja, da je agresivnost betona največja, pri vrednosti pH več kot 6,5 - najmanjša. Toda nizka agresivnost vode sploh ne odpravlja potrebe po zaščiti betona s hidroizolacijo. Poleg tega obstaja močna odvisnost vpliva agresije vode od vrste betona in njegovega veziva, vključno z znamko cementa.

Izlužilne, magnezijeve in ogljikove dioksidne vode

Vsak na tak ali drugačen način uničuje beton oziroma prispeva k procesu uničevanja.

sulfatna voda

Sulfatne vode so med najbolj agresivnimi za beton. Sulfatni ioni prodrejo v beton in reagirajo s kalcijevimi spojinami. Nastali kristalni hidrati povzročajo nabrekanje in uničenje betona.

Metode za zmanjšanje tveganja zaradi podzemne vode

Toda tudi v primerih, ko obstajajo podatki o neagresivnosti podzemne vode na beton na določenem območju, je ukinitev hidroizolacije podzemnih delov stavbe polna dobrega zmanjšanja življenjske dobe betonskih konstrukcij. Prevelik vpliv na naravo, vključno s podtalnico in stopnjo njene agresije, tehnogenimi dejavniki. Možnost tesne gradnje je eden od vzrokov za premike tal in posledično spremembe v obnašanju podzemne vode. In kemija in njeno "kopičenje" sta neposredno odvisna od bližine kmetijskih zemljišč.

Upoštevanje nivoja podzemne vode, pa tudi sezonske spremembe tega nivoja, je arhivsko za zasebno gradnjo. Visoka podtalnica je omejitev pri izbiri. Če ne vse, pa je od tega odvisen ogromen delež gospodarstva posameznega gradbinca. Brez upoštevanja obnašanja in višine podzemne vode je nemogoče izbrati vrsto temeljev za hišo, se odločiti o možnosti gradnje kleti in kleti, urediti kleti in kanalizacijsko greznico. Poti, igrišča in vse izboljšave lokacije, vključno z urejanjem okolice, zahtevajo tudi resno upoštevanje vpliva podzemne vode v fazi načrtovanja. Zadeva je zapletena zaradi dejstva, da je njegovo obnašanje tesno povezano s strukturo in vrstami tal na rastišču. Vodo in tla je treba proučevati in obravnavati kot celoto.

Verkhovodka kot vrsta podzemne vode lahko povzroči velike težave in ne vedno sezonske. Če imate peščena tla in je hiša zgrajena na visokem bregu reke, potem morda ne boste opazili sezonske visoke vode, voda bo hitro odšla. Če pa je v bližini jezero ali reka in hiša stoji na nizkem bregu, potem tudi če je na dnu mesta pesek, boste na isti ravni z rezervoarjem - kot komunicirajoča plovila in v v tem primeru bo boj z vodo, tako kot vsak boj z naravo, verjetno ne bo uspešen.

V primeru, da tla niso peščena, rezervoarji in reke so daleč, vendar je podzemna voda zelo visoka, je vaša možnost ustvariti učinkovit drenažni sistem. Kakšna bo vaša drenaža - obročna, stenska, rezervoarska, gravitacijska ali s črpalnimi črpalkami, se odločite individualno, pri čemer je treba upoštevati številne dejavnike. Če želite to narediti, morate imeti informacije o geologiji mesta.

V nekaterih primerih drenaža ne bo pomagala, na primer, če ste v nižini in v bližini ni melioracijskega kanala in vode ni kam preusmeriti. Prav tako ni vedno, da je pod prvo vodonosno plastjo breztlačna plast, v katero je možno preusmeriti vrhnjo vodo, učinek vrtanja vrtine je lahko nasproten - prejmete ključ oz. vodnjak. V primerih, ko drenažna naprava ne prinese rezultatov, se zatečejo k napravi umetnih nasipov. Dvig lokacije na raven, kjer podtalnica ne bo dosegla vas in vaših temeljev, je draga, a včasih edina prava odločitev. Vsak primer je individualen, lastnik pa se odloča glede na hidrogeologijo svojega območja.

Toda v zelo mnogih primerih se vprašanje reši ravno z drenažo, zato je pomembno izbrati pravi sistem za to in pravilno organizirati drenažni sistem.

Ugotovite raven podzemne vode na vašem območju in spremljajte njene spremembe - lastniki posameznih območij se s temi vprašanji ukvarjajo sami. Spomladi in jeseni je GWL običajno višja kot pozimi in poleti, to je posledica intenzivnega taljenja snega, sezonskosti padavin in morebitnega dolgotrajnega deževja jeseni. Nivo podzemne vode lahko ugotovite tako, da jo izmerite v vodnjaku, jami ali vodnjaku, od vodne gladine do površine tal. Če na svojem mestu, vzdolž njegovih meja, izvrtate več vrtin, potem je enostavno slediti sezonskim spremembam nivoja podzemne vode in na podlagi pridobljenih podatkov je mogoče sprejemati odločitve o gradnji - od izbire temeljev in drenažnih sistemov do načrtovanje vrtnih zasaditev, ureditev vrta, urejanje krajine in tudi krajinsko oblikovanje.

Vodno lupino Zemlje - hidrosfero - tvorijo podtalnica, atmosferska vlaga, ledeniki in površinska vodna telesa, vključno z oceani, morji, jezeri, rekami, močvirji. Vse vode hidrosfere so medsebojno povezane in neprekinjeno krožijo.

Glavna sestava hidrosfere je slana voda. Sladka voda predstavlja manj kot 3% celotne prostornine. Številke so poljubne, saj so v izračunih upoštevane samo raziskane zaloge. Medtem pa so po predpostavkah hidrogeologov v globokih plasteh Zemlje ogromna skladišča podzemne vode, katerih nahajališča še niso odkrita.

Podzemna voda kot del vodnih virov planeta

Podzemna voda - voda, ki jo vsebujejo vodonosne sedimentne kamnine, ki tvorijo zgornjo plast zemeljske skorje. Odvisno od okoljskih pogojev, kot so temperatura, tlak, vrste kamnin, je voda v trdnem, tekočem ali parnem stanju. Razvrstitev podzemne vode je neposredno odvisna od tal, ki sestavljajo zemeljsko skorjo, njihove vlažnosti in globine. Plasti kamnin, nasičenih z vodo, se imenujejo "vodonosniki".

Sladkovodni vodonosniki veljajo za enega najpomembnejših strateških virov.

Značilnosti in lastnosti podzemne vode

Obstajajo netlačni vodonosniki, omejeni s plastjo nepremočljivih kamnin od spodaj in imenovani podtalnica, in tlačni vodonosniki, ki se nahajajo med dvema vodoodpornima slojema. Razvrstitev podzemne vode glede na vrsto z vodo nasičenih tal:

• porozen, pojavlja se v peskih;
• razpoke, ki zapolnjujejo praznine trdne kamnine;
• kraški, najdemo ga v apnencu, sadri in podobnih vodotopnih kamninah.

Voda, univerzalno topilo, aktivno absorbira snovi, ki sestavljajo kamnine, in je nasičena s solmi in minerali. Glede na koncentracijo snovi, raztopljenih v vodi, ločimo sladko, somornico, slano vodo in slanice.

Vrste vode v podzemni hidrosferi

Voda pod zemljo je v prostem ali vezanem stanju. Prosta podzemna voda vključuje tlačno in netlačno vodo, ki se lahko premika pod vplivom gravitacijskih sil. Sorodne vode vključujejo:

• kristalizacijska voda, ki je kemično vključena v kristalno strukturo mineralov;
• higroskopska in filmska voda, fizično vezana na površino mineralnih delcev;
• voda v trdnem stanju.

Zaloge podzemne vode

Podzemna voda predstavlja približno 2% celotne hidrosfere planeta. Izraz "zaloge podzemne vode" pomeni:

• Količina vode, ki jo vsebuje z vodo nasičena plast prsti, je naravna rezerva. Dopolnjevanje vodonosnikov nastane zaradi rek, padavin, pretoka vode iz drugih z vodo nasičenih plasti. Pri oceni zalog podzemne vode se upošteva povprečni letni volumen pretoka podzemne vode.
• Količina vode, ki se lahko porabi pri odpiranju vodonosnika, je elastična rezerva.

Drug izraz - "viri" - se nanaša na operativne zaloge podzemne vode ali količino vode določene kakovosti, ki jo je mogoče črpati iz vodonosnika na časovno enoto.

Onesnaženje podtalnice

Strokovnjaki razvrščajo sestavo in vrsto onesnaženja podzemne vode na naslednji način:

Kemično onesnaženje

Neobdelane tekoče odpadne vode in trdni odpadki iz industrijskih in kmetijskih podjetij vsebujejo različne organske in anorganske snovi, vključno s težkimi kovinami, naftnimi derivati, strupenimi pesticidi, gnojili za tla in kemikalijami za ceste. Kemikalije vstopajo v vodonosnike skozi podtalnico in nepravilno izolirane vodnjake iz sosednjih z vodo nasičenih formacij. Kemično onesnaženje podzemne vode je zelo razširjeno.

Biološko onesnaženje

Neočiščena gospodinjska odpadna voda, pokvarjeni kanalizacijski vodi in filtrirna polja v bližini vodnih vodnjakov lahko postanejo viri patogene kontaminacije vodonosnikov. Večja kot je filtracijska sposobnost tal, počasnejše je širjenje biološkega onesnaženja podzemne vode.

Reševanje problematike onesnaženosti podtalnice

Glede na to, da so vzroki za onesnaženje podzemne vode antropogeni, bi morali ukrepi za zaščito virov podzemne vode pred onesnaženjem vključevati spremljanje gospodinjskih in industrijskih odpadnih voda, posodobitev sistemov za čiščenje in odstranjevanje odpadnih voda, omejitev izpustov odpadnih voda v površinska vodna telesa, ustvarjanje vodovarstvenih območij in izboljšanje proizvodnih tehnologij.

Vse vode, ki so v debelini kamnin v trdnem, tekočem ali plinastem stanju, imenujemo podzemlje.

Na celinah tvorijo neprekinjeno lupino, ki ni prekinjena niti na območjih suhih step in puščav. Tako kot površinske vode so v stalnem gibanju in sodelujejo v splošnem vodnem krogu v naravi. Gradnja in obratovanje večine površinskih objektov in vseh podzemnih objektov je povezano s potrebo po upoštevanju gibanja podzemnih voda, njihove sestave in stanja. Fizikalne in mehanske lastnosti ter stanje mnogih kamnin so odvisne od podtalnice. Pogosto poplavljajo gradbene jame, jarke, rove in predore, ko pridejo na površje, prispevajo k zamočvirjenosti ozemlja. Podzemna voda je lahko agresivno okolje v odnosu do kamnin. So glavni vzrok številnih fizičnih in geoloških procesov, ki se pojavljajo v naravnih razmerah, med gradnjo in delovanjem inženirskih objektov.

Razlikovati:

pitna voda- voda po svoji kakovosti v naravnem stanju ali po predelavi ustreza zakonskim zahtevam in je namenjena za pitje in gospodinjske potrebe človeka ali za proizvodnjo živil. V to vrsto vode spada tudi mineralna naravna namizna voda, ki vključuje podzemno vodo s skupno mineralizacijo največ 1 g/dm 3, ki ne zahteva obdelave vode ali po obdelavi vode ne spremeni svoje naravne sestave.

Tehnična podtalnica - vode različne kemične sestave (od sladkih do slanic), namenjene za uporabo v proizvodne, tehnične in tehnološke namene, katerih zahteve glede kakovosti določajo državni ali industrijski standardi, tehnični pogoji ali potrošniki.

Podzemne vode delimo tudi na:

Podzemna voda v glavnem nastane kot posledica pronicanja (vnicanja) padavinskih in površinskih voda v zemeljsko skorjo. Voda prehaja skozi prepustne kamnine v neprepustno plast in se na njej kopiči ter tvori podzemni bazen ali potok. Ta podzemna voda se imenuje infiltracijo. Količina infiltracijske vode je odvisna od podnebnih razmer območja, reliefa, vegetacije, sestave kamnin zgornje plasti, njihove strukture in teksture ter od tektonske zgradbe območja. Najpogostejša je infiltracija podtalnice.

Podzemna voda lahko nastane tudi s kondenzacijo parne vode, ki nenehno kroži v porah kamnin. Kondenzacija podzemna voda nastaja le poleti in deloma spomladi in jeseni, pozimi pa sploh ne nastaja. A. F. Lebedev je pojasnil nastanek znatnih zalog podzemne vode v območjih puščav in polpuščav, kjer je količina padavin zanemarljiva, s kondenzacijo vodne pare. Kondenzira se lahko ne samo atmosferska vodna para, ampak tudi vodna para, ki se sprošča iz magmatskih komor in drugih visokotemperaturnih območij zemeljske skorje. Takšno podtalnico imenujemo juvenilna .Mladoletnik podzemna voda je običajno visoko mineralizirana. Med geološkim razvojem se lahko v debelini zemeljske skorje ohranijo zakopani vodni bazeni. Voda v sedimentnih plasteh teh bazenov se imenuje relikvija.

Nastajanje podzemne vode je kompleksen proces, ki se začne z akumulacijo sedimentov in je tesno povezan z geološko zgodovino območja. Zelo pogosto se podzemna voda različnega izvora meša med seboj in nastane mešano o izvoru vode.

Zgornji del zemeljske skorje z vidika porazdelitve podzemne vode običajno razdelimo na dve coni: cono prezračevanja in cono nasičenja. V območju prezračevanja vse pore kamnin niso vedno napolnjene z vodo. Vse vode prezračevalne cone se napajajo z atmosferskimi padavinami, intenzivno izhlapevajo in jih absorbirajo rastline. Količina vode v tem območju je odvisna od podnebnih razmer. V nasičenem območju so ne glede na podnebne razmere vse pore kamnin vedno zapolnjene z vodo. Nad območjem nasičenja je podcona kapilarnega vlaženja. V tem podconu so tanke pore napolnjene z vodo, medtem ko so velike pore napolnjene z zrakom.

V coni prezračevanja nastajata talna voda in voda na gredi. talna voda leži neposredno na površju zemlje. To je edina voda, ki pod seboj nima vodnjaka in je predstavljena predvsem z vezano in kapilarno vodo. Voda v tleh je v kompleksnem odnosu z živalmi in rastlinami. Zanj so značilna ostra nihanja temperature, prisotnost mikroorganizmov in humusa. Gradbeniki se z vodo v tleh srečajo le v mokriščih.

Verkhovodka ki nastajajo v območju prezračevanja na vodoodpornih lečah. Verkhovodka se imenuje tudi vsako začasno kopičenje vode v območju prezračevanja. Atmosferske padavine, ki prodrejo v to območje, se lahko začasno zadržijo na slabo prepustnih ali zbitih plasteh. Najpogosteje se to zgodi spomladi v času taljenja snega ali v obdobju močnega deževja. V sušnih obdobjih lahko ostriž izgine. Značilnosti sedeče vode so nestalnost obstoja, omejena porazdelitev, majhna moč in brez tlaka. Verkhovodka pogosto povzroča težave graditeljem, saj med inženirsko geološkimi raziskavami ni vedno ugotovljena prisotnost ali možnost njenega nastanka. Nastala voda lahko povzroči poplave inženirskih objektov, močvirje ozemlja.

Tla imenovana voda, ki leži na prvi trajni vodoodporni plasti od površja zemlje. Podtalnica je vedno prisotna. Imajo prosto vodno površino, imenovano ogledalo podzemne vode, in nepremočljiva postelja. Imenuje se projekcija gladine podzemne vode na navpično ravnino nivo podzemne vode (U G V). Imenuje se razdalja od vodotoka do nivoja podzemne vode debelina vodonosnika. Raven podzemne vode in posledično debelina vodonosnika nista konstantna in se lahko skozi leto spreminjata glede na podnebne razmere. Podzemne vode se napajajo predvsem z atmosferskimi in površinskimi vodami, lahko pa so tudi mešane, infiltracijsko-kondenzacijske. Območje zemeljskega površja, s katerega površinska in atmosferska voda teče v vodonosnik, se imenuje območje hrane podtalnica. Območje polnjenja podzemne vode vedno sovpada z območjem njihove porazdelitve. Podzemna voda je zaradi prisotnosti proste vodne površine prosto tekoča, to pomeni, da je gladina vode v vodnjaku nastavljena na isti ravni, na kateri je voda naletela.

Glede na pogoje pojavljanja podzemne vode ločimo tokove in bazene podzemne vode. Talni tokovi imajo nagnjeno zrcalo in se nenehno gibljejo proti pobočju vodotoka. Talni bazeni imajo vodoravno zrcalo in so veliko manj pogosti.

Podzemna voda je v stalnem gibanju tesno povezana s površinskimi vodotoki in rezervoarji. Na območjih, kjer je količina padavin večja od izhlapevanja, podtalnica običajno napaja reke. V sušnih regijah voda iz rek zelo pogosto vstopi v podtalnico in obnavlja podzemne tokove. Obstaja lahko tudi mešana vrsta povezave, ko podzemna voda napaja reko z enega brega, voda iz reke pa vstopa v talni tok z drugega. Narava odnosa se lahko razlikuje glede na podnebne in nekatere druge razmere.

Pri načrtovanju in gradnji inženirskih objektov je treba upoštevati režim podtalnice, tj. časovna sprememba indikatorjev, kot so nihanja nivoja podzemne vode, temperature in kemične sestave. Največjim spremembam sta podvrženi gladina in temperatura podzemne vode. Vzroki za te spremembe so zelo raznoliki in pogosto neposredno povezani z gradbeno dejavnostjo človeka. Podnebni dejavniki povzročajo tako sezonske kot dolgoročne spremembe nivoja podzemne vode. Poplave na rekah, pa tudi rezervoarjih, ribnikih, namakalnih sistemih, kanalih, drenažnih strukturah povzročijo spremembo režima podzemne vode.

Položaj podzemne vode na zemljevidih ​​je prikazan s hidroizohipsami in hidroizobati. Hidroizohipse- črte, ki povezujejo točke z enakimi absolutnimi nivoji podzemne vode. Te črte so podobne plastnicam reliefa in tako kot one odražajo relief podzemne vode. Karto hidroizohipse uporabljamo za določitev smeri gibanja podzemne vode in za določitev vrednosti hidravličnega gradienta. Smer gibanja podzemne vode je vedno pravokotna na hidroizohipse od višjih proti nižjim legam. Imenujemo smeri, v katerih se giblje podzemna voda med enakomernim gibanjem, ki se v času ne spreminja trenutne vrstice.Če so tokovne črte med seboj vzporedne, se tak tok imenuje raven. Tok je lahko tudi konvergenten in divergenten. Manjša kot je razdalja med hidroizohipsami, večji je hidravlični gradient toka tal. Hidroizobati- črte, ki povezujejo točke z enako globino podzemne vode.

Medstratalno Podzemna voda se nanaša na vodonosnike, ki ležijo med dvema vodonosnikoma. Lahko so brez pritiska in pritiska. Medplastne nezaprte vode so redke. Po naravi gibanja so podobni podtalnici. Medplastne tlačne vode imenujemo arteški. Pojavnost arteških voda je zelo raznolika, najpogostejša pa je sinklinalna. Arteška voda vedno zapolni celoten vodonosnik od dna do strehe in nima proste vodne površine. Območje porazdelitve ene ali več ravni arteških vodonosnikov se imenuje arteški bazen. Površine arteških bazenov so ogromne in se merijo v desetinah, stotinah, včasih pa tudi na tisoče kvadratnih kilometrov. V vsakem arteškem bazenu so območja prehrane, distribucije in izpusta. Območje hranjenja arteških bazenov se običajno nahaja na večjih razdaljah od središča bazena in na višjih nadmorskih višinah. Nikoli ne sovpada z območjem njihove porazdelitve, ki se včasih imenuje tlačno območje. Arteške vode doživljajo hidrostatični pritisk zaradi razlike v nadmorski višini dovodnega in iztočnega območja po zakonu sporočenih plovil. Raven, na kateri se arteška voda vzpostavi v vodnjaku, se imenuje piezometrični. Njegov položaj je določen piezometrična linija, ali tlačni vod, pogojna ravna črta, ki povezuje območje oskrbe z območjem razkladanja. Če piezometrična črta poteka nad površino zemlje, potem ko se vodonosnik odpre z vodnjaki, bo prišlo do pretoka in tlak se imenuje pozitiven. Ko se piezometrična raven nahaja pod površjem zemlje, se tlak imenuje negativen in voda ne izliva iz vodnjaka. Arteške vode so bolj mineralizirane in manj povezane s površinskimi tokovi in ​​vodnimi telesi kot podzemna voda.

Razpoljene vode imenovana podzemna voda, omejena na razpokane magmatske, metamorfne in sedimentne kamnine. Naravo njihovega gibanja določata velikost in oblika razpok. Fisurne vode so lahko breztlačne in tlačne. So nestabilni in lahko spremenijo naravo gibanja. Erozija in raztapljanje kamnin vodita do širjenja razpok, kristalizacija soli in kopičenje sedimentov pa do njihovega zoženja. Pretok vode v razpokah lahko doseže 500 m 3 /h. Razpokane vode povzročajo velike težave pri gradnji podzemnih objektov.

Podtalnica v mestu

V mestih je povpraševanje po vodi veliko, vendar so viri podzemne vode omejeni. V mnogih pogledih je proces obnove vodnih virov odvisen od stanja samega urbanega okolja, njegove ekologije. Ta pomemben dejavnik je odgovoren ne le za količino podzemnih vodnih virov, ampak tudi za stopnjo njihove onesnaženosti.

V zadnjih letih je preučevanje urbane podzemne vode vključeno v sklop hidrogeologije.

Problemi, ki izhajajo iz interakcije podzemne vode z urbanim okoljem, so onesnaževanje podzemne vode preko kanalizacijskih cevi in ​​zniževanje nivoja podzemne vode s črpalnimi sistemi ter nevarnost poplavljanja podzemne vode v podzemnih prostorih urbanega okolja (na primer metroja).

Zdaj je vprašanje ohranjanja in zaščite podzemne vode pred onesnaženjem še posebej pereče. Navsezadnje je prav od njih v veliki meri odvisna stabilnost razvoja večine mest, kar problem postavlja na raven svetovnega merila.

Na podlagi zastavljenih nalog in na podlagi najnovejših dosežkov na področju hidrogeologije znanstveniki razvijajo nove sheme za spremljanje in spremljanje stopnje onesnaženosti podzemnih voda in njihovega delovanja v podzemnem prostoru urbanega okolja.

In vendar, ne glede na to, kako pomembno vlogo pri razvoju mestnega prostora igra njegova povezava s podzemno vodo, je povsem očitno, da je urbano okolje v tovrstni interakciji bolj zunanjega omejevalca kot enakopravnega udeleženca.

Mnoga mesta uporabljajo podzemno vodo kot pitno vodo. Vsi vemo, da je voda obnovljiv vir, hkrati pa je pod velikim vplivom zunanjih dejavnikov. Zelo pomembno je spremljati nivo podzemne vode in stopnjo onesnaženosti. To občutljivo ravnovesje je izjemno pomembno za trajnostni razvoj mestnega prostora. Malomaren odnos do vodnih virov vodi do zelo obžalovanja vrednih posledic. Na primer, v Mexico Cityju je nenehno zmanjševanje gladine podzemne vode povzročilo posedanje in nato okoljske težave.

Potencial virov podzemne vode v Rusiji znaša 869,1 milijona m 3 / dan in je neenakomerno porazdeljen po ozemlju, ki ga določajo raznolikost geoloških in hidrogeoloških razmer ter podnebnih značilnosti.

Na evropskem ozemlju Rusije je njegova vrednost 346,4 milijona m 3 /dan in se giblje od 74,1 milijona m 3 /dan v osrednjem do 117,7 milijona m 3 /dan v severozahodnem zveznem okrožju; na azijskem ozemlju Rusije - 522,7 milijona m 3 / dan in se giblje od 159,2 milijona m 3 / dan na Daljnem vzhodu do 250,9 milijona m 3 / dan v Sibirskem zveznem okrožju.

Trenutna vloga podzemne vode v gospodinjski in pitni oskrbi prebivalstva Ruske federacije je označena z naslednjimi kazalniki. Delež podzemne vode v bilanci oskrbe gospodinjstev in pitne vode (iz površinskih in podzemnih vodnih virov) znaša 45 %.

Več kot 60 % mest in naselij mestnega tipa zadovoljuje svoje potrebe po pitni vodi s podzemno vodo, približno 20 % pa jih ima mešane vodne vire.

Na podeželskih območjih predstavlja podzemna voda za gospodinjsko in pitno vodo 80–85 % celotne porabe vode.

Najtežji problem je oskrba prebivalcev velikih mest s pitno vodo. Približno 35% velikih mest praktično nima podzemnih virov centralizirane oskrbe z vodo, v 37 mestih pa sploh ni raziskanih zalog podzemne vode.

Stopnja uporabe podzemne vode za gospodinjsko oskrbo prebivalstva s pitno vodo je določena tako z vzorci porazdelitve virov podzemne vode po ozemlju Rusije kot tudi z dolgoletno politiko oskrbe prebivalstva s pitno vodo s prednostnimi nalogami. uporaba površinske vode.

Trenutno je izkoriščenost raziskanih nahajališč podzemne vode in njihovih zalog nizka. Povprečna stopnja uporabe vseh raziskanih zalog je 18-20%, znotraj izkoriščenih polj z raziskanimi zalogami pa 30-32%.

V zadnjih 5 letih je povečanje ocenjenih operativnih rezerv znašalo 6,8 milijona m 3 / dan.

Za pitne potrebe prebivalstva in oskrbo industrijskih objektov je bilo iz podzemnih virov odvzete 28,2 milijona m 3 /dan vode. Skupna vrednost črpanja in odvzema podzemne vode je znašala 33,1 mio m 3 /dan, 5,9 mio m 3 /dan je bilo izpuščenih brez uporabe (17,8 % celotnega odvzema in odvzema podzemne vode).

Za gospodinjske potrebe je bilo porabljenih 27,2 mio m 3 /dan, od tega: 20,6 mio m 3 /dan za gospodinjstvo in oskrbo s pitno vodo (76 %); industrijska in tehnična oskrba z vodo - 6,0 milijona m 3 / dan (22%); namakanje zemljišč in zalivanje pašnikov - 0,5 milijona m 3 / dan (2%).

Zaradi črpanja in črpanja podzemne vode na nekaterih območjih so nastali veliki regionalni depresivni lijaki, katerih območja dosegajo velike velikosti (do 50 tisoč km 2), znižanje gladine v središču pa do 65 –130 m (mesti Bryansk, Petersburg).

V mestu Bryansk je regionalni depresijski lijak, oblikovan v kompleksu vodonosnikov zgornjega devona, s polmerom več kot 150 km in padcem gladine več kot 80 m. Obsežni depresijski lijaki so nastali v bližini mest Kursk in Zheleznogorsk ter pri Mihajlovskem kamnolom železove rude. Lijak depresije "Kursk" v vodonosniku Bat-Callovian ima polmer 90–115 km, znižanje nivoja v središču je 64,5 m.

V moskovski regiji je 100-letno intenzivno izkoriščanje podzemne vode spodnjega karbonskega vodonosnika povzročilo nastanek obsežnega globokega lijaka, katerega površina presega 20 tisoč km 2, največje znižanje ravni pa je 110 m nastanek regionalnega depresivnega lijaka s skupno površino do 20 tisoč km 2 z znižanjem nivoja na 35 m.

Na ozemlju Rusije je bilo po podatkih državnega spremljanja stanja podzemlja Ministrstva za naravne vire Rusije ugotovljenih 4002 lokacij onesnaženja, od katerih jih je več kot 80% v vodonosnikih podzemne vode, ki običajno niso virov oskrbe prebivalstva s pitno vodo.

Po strokovnih ocenah delež onesnažene podzemne vode v Ruski federaciji ne presega 5–6% njene uporabe za oskrbo prebivalstva s pitno vodo.

Največje število območij onesnaženja podzemne vode se nahaja na ozemlju naslednjih zveznih okrožij: Privolzhsky (30%), Sibirski (23%); Srednji (16 %) in Južni (15 %). Od skupnega števila območij onesnaženja podzemne vode:

§ 40 % onesnaževanja je povezanih z industrijskimi podjetji;

§ 20% - s kmetijsko proizvodnjo;

§ za 9% - s stanovanjskimi in komunalnimi storitvami,

§ 4% onesnaženje nastane zaradi črpanja podstandardnih naravnih voda v primeru kršitve načina obratovanja vodnih zbiralnikov;

§ 10 % onesnaženosti podzemne vode je »mešanega« in ga povzročajo dejavnosti industrijskih, komunalnih in kmetijskih objektov;

§ Za 17 % parcel vir onesnaženja podzemne vode ni ugotovljen.

Najbolj napeta okoljska situacija se je razvila na območjih onesnaženosti podtalnice s snovmi I. razreda nevarnosti. Ta mesta so bila ugotovljena na območjih posameznih velikih industrijskih podjetij v naslednjih mestih: Amursk (živo srebro), Achinsk (fosfor), Baikalsk (živo srebro), Georgievsk (živo srebro), Essentuki (živo srebro), Jekaterinburg (fosfor), Iskitim (berilij), Novokuznetsk (fosfor), Kazan (berilij, živo srebro), Kislovodsk (fosfor), Mineralnye Vody (živo srebro), Lermontov (živo srebro), Komsomolsk-on-Amur (berilij), Magnitogorsk (tetraetil svinec), Novosibirsk ( berilij, živo srebro), Sayansk (živo srebro), Svobodny (živo srebro), Usolie-Sibirskoe (živo srebro), Habarovsk (berilij, živo srebro), Čerepovec (berilij) itd.

Največjo nevarnost za okolje predstavlja onesnaženje podzemne vode, ugotovljeno v posameznih vodnjakih na zajetjih za oskrbo s pitno vodo.