§ 41. подземные воды

Классификация по залеганию

Выделяют следующие виды подземных вод по условиям залегания: верховодку, грунтовые, артезианские и почвенные воды.

Верховодка в основном формируется на линзах и выклинивающихся пластах слабопроницаемых или водоупорных горных пород в зоне аэрации при инфильтрации поверхностных и атмосферных вод. Иногда она образуется за счет иллювиального горизонта под почвенным слоем. Формирование данных вод связано с процессами конденсации водных паров помимо перечисленных выше. В некоторых климатических зонах они формируют достаточно большие запасы качественной воды, но в основном образуются маломощные водоносные горизонты, исчезающие при засухе и образующиеся в периоды интенсивных увлажнений. В основном данный вид подземных вод характерен для суглинков. Его мощность достигает 0,4-5 м. Существенное влияние на образование верховодки оказывает рельеф. На крутых склонах она существует короткое время или отсутствует вовсе. На плоских степях с понижениями в виде блюдец и плоских водоразделах, на поверхности речных трасс формируется более устойчивая верховодка. Она не имеет гидравлической связи с речными водами, при этом легко загрязняется иными водами. При этом она может питать грунтовые воды, а может расходоваться на испарение. Верховодка может быть пресной или слабоминерализованной.

Грунтовые воды — это часть подземных вод. Они расположены на первом водоносном горизонте от поверхности, залегают на первом водоносном пласте, выдержанном по площади. В основном они — безнапорные воды, небольшой напор могут иметь в участках с локальным водоупорным перекрытием. Глубина залегания, их химические и физические свойства подвержены периодическим колебаниям. Распространены повсеместно. Питаются посредством инфильтрации осадков из атмосферы, фильтрации из поверхностных источников, конденсации водных паров и внутригрунтового испарения, дополнительного питания, поступающего из нижерасположенных водоносных горизонтов.

Артезианские воды — это часть подземных вод, имеющих напор, залегающих в водоносных горизонтах между относительно водоупорными и водоупорными пластами. Они залегают глубже грунтовых. У них в большинстве случаев области питания и создания напора не совпадают. Вода появляется в скважине ниже установившегося уровня. Свойства данных вод менее подвержены колебаниям и загрязнениям по сравнению с грунтовыми.

Почвенные воды представляют собой таковые, которые приурочены к почвенному водному слою, принимают участие в снабжении растений данным веществом, связаны с атмосферой, верховодкой и грунтовыми водами. Они оказывают существенное влияние на химсостав грунтовых вод при их глубоком залегании. Если последние расположены неглубоко, то почва переувлажняется и начинается заболачивание. Гравитационная вода не формирует отдельного горизонта, передвижение осуществляется сверху вниз под действием капиллярных сил или сил тяжести в различных направлениях.

Что это такое?

Грунтовыми называются ПВ, которые находятся в первом, начиная от поверхности земли, водоносном слое.

Справка. Водоносным слой – это часть грунта, содержащая воду. Водоупорным слоем или водоупором называют относительно водонепроницаемый (с малой фильтрацией) слой грунта.

При этом порода, покрывающая водоносный слой сверху, называется водоупорной кровлей, а лежащая под ним – водоупорным ложем. Поверхность грунтовых вод называют горизонтом, зеркалом или скатертью. Грунтовые воды – основной источник для питья и технических нужд.

Они имеют свои особенности, отличающие их от других видов подземных и верховых вод:

1. Значительны по площади и постоянны по времени. В отличие от верховодки существуют всегда, в любом сезоне.
2. Образуются за счет атмосферных осадков и водоемов (озер, рек, морей).
3. Подвержены загрязнению.
4. Их горизонт колеблется (имеет слабоволнистую поверхность) в зависимости от времени года и климатических условий. Обычно амплитуда колебаний не превышает 2,5-3,0 м. Но в исключительных условиях (в долинах горных рек, например) может достигать 10-15 м.
5. Зимой могут промерзать.
6. Заполняют водопроницаемый пласт не на полную толщину, поэтому не имеют напора. При бурении скважины или копании колодца зеркало останавливается на той глубине, на которой было при вскрытии.

   Лишь в некоторых случаях при локальном расположении над ними водонепроницаемой кровли и повышенном уровне воды в соседних областях может создаваться небольшой напор, проявляющийся в виде ключей или родников.

7. Режим и состояние (химический состав, температура) грунтовых вод зависит от метеорологических условий (температуры, атмосферного давления, интенсивности испарения, атмосферных осадков) и состояния питающих их водоемов.

Химический состав ПВ обуславливается географическим положением и климатом. В лесах и степях находятся в основном слабо минерализованные или пресные воды.

В полупустынях и пустынях – преимущественно соленые. При влажной погоде происходит растворение и вынос легкорастворимых солей (хлоридов и сульфатов) и опреснение. В сухое время, когда испарение преобладает, происходит засоление.

На что при строительстве влияют глубинные воды на участке?

Глубинные воды движутся свободно и без напора, поэтому уровень их залегания остается почти там же, где они сформировались.

Именно за счет их незначительного, но постоянного колебания разрушается фундамент, стены и коммуникации построек.

Несущая способность грунта зависит от степени его насыщенности влагой, высокий уровень водоносного пласта приводит к таким последствиям:

1. Постоянно существует угроза затопления нижних этажей и придомовой территории.
2. Неконтролируемо оседает влажная, рыхлая почва, это приводит к появлению искривлений, трещин и расколов в строении.
3. От повышенной влажности сыреют стены, образуется плесневый грибок, размножаются микроорганизмы.
4. Во время сильных морозов на земле наблюдается «пучение» грунтовой воды, это приводит к разрушению асфальта и каркасов зданий бетона.
5. Постоянная влага мешает при обустройстве придомовой территории и озеленении участка, так как не все растения выносят повышенную влажность.
6. Дорогу часто затапливает распутица.

Если верховодка накапливается на 2-2,5 м от земли – она не исчезнет ни в зимний период, ни в засуху. Строительство дома с цокольным этажом или подземным гаражом в таком месте исключено.

Гидрогеология при СССР

В 1922 году Россия становится Союзом Советских Социалистических Республик. В этот период формируются первые гидрогеологические центры. Они активно внедряли знания досоветского периода, полученные еще Ломоносовым, Крашенниковым, Севергиным (исследовал минеральные воды). Самыми выдающимися учеными эпохи стали Лебедев, Обручев, Василевский, Бутов, Вернадский, Погребов, Ланге, Семихатов, Саваренский. Специалисты организовывали гидрогеологические исследования, изучали процессы движения грунтовых вод в пластах, занимались составлением каталогов буровых скважин, разрабатывали методики гидрогеологической разведки.

В начале 40-х годов 20 века в СССР формируется учение о балансе подземных вод, выделяются закономерности их формирования. Выделяются такие направления как нефтяная и криогидрогеология. В 1950-х продолжаются исследования, создаются новые методы картрирования и обоснования использования подземных вод. Вплоть до 1970-х ведутся активные работы по борьбе с водопритоками в горной выработке, проводятся опытно-фильтрационные исследования, составляются сводные гидрогеологические карты. В 80-х уже ш

Широко используются методы математического моделирования. В этот период активно создаются советские отраслевые институты, лаборатории, соответствующие кафедры в ВУЗах.

Как человек использует?

Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.

В пищевой промышленности

По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.

Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.

В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.

В пищевой промышленности они применяется следующим образом:

• в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
• ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
• для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
• в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.

Для питья

Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.

Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.

Например, подземные источники в Мюнхене покрывают 100% потребности города в питьевой воде. В прочих мегаполисах этот показатель варьируется от 11 до 48%.

В сельском хозяйстве

Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.

Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.

В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.

Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.

В штате Калифорния 85% воды, получаемой из подземных горизонтов, уходит на полив угодий.

В медицине

В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.

Сферы использования:

• обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
• приготовление пищи и питьевые нужды;
• дезинфекция;
• изготовление лекарственных препаратов;
• получение дистиллята для обработки инструмента;
• лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.

В промышленности

В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.

В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.

В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.

Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

• почвенные;
• верховодка;
• грунтовые;
• артезианские;
• минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

• сезонной неустойчивостью;
• ограниченным объемом расширения;
• резкими изменениями уровня.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает

Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.. Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями

Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

• по химическому составу;
• уровню минерализации;
• способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Виды подземных вод

В зависимости от происхождения, подземные воды могут быть:

• атмосферными;
• реликтовыми;
• ювенильными.

Атмосферная вода составляет большую часть от ее общей подземной массы на планете. Она образует и поверхностные, и подземные водные объекты.

Реликтовая (или погребённая) вода сосредоточена, главным образом, между частицами пород осадочного типа. Она существует с того времени, когда происходило образование данных пород на дне мирового океана. С её генезисом во многом связана и высокая минерализация. Однако её минеральный состав отличается от состава морской воды, что связано с поступлением дополнительных веществ из минералов, а так же выпадения в них солей из воды.

Ювенильная (магматическая) вода образуется при выходе магмы из недр Земли в процессе её остывания и кристаллизации. Такая жидкость содержит большое количество примесей различных металлов: медь, цинк, свинец, серебро. В процессе осаждения они образуют рудные залежи. Магматическое происхождение, в той или иной степени, может иметь вода, выходящая с горячими подземными источниками.

В случае с реликтовыми и ювенильными водами чётко выраженные границы подземных водных объектов обычно отсутствуют.

Виды

Загрязнение подземных вод провоцирует самая разная антропогенная деятельность.

Исходя из этого, оно классифицируется на несколько видов.

Химическое означает увеличение концентрации в составе вод определенных макро- и микроэлементов, чего не наблюдалось при мониторинге базового фона минерализации.

В воде появляются химикаты и их соединения, нетипичные для ее естественного состава. Иные признаки этого виды загрязнения – изменившиеся оттенок, температура, запах.

Оно признано наиболее стойким (химикаты сохраняются в воде надолго, в горные породы и субстрат практически не «впитываются»), как следствие – максимально опасным для человека. Еще вредные вещества способны «перемещаться» на значительные дистанции по водоносным пластам.

Нефтяное загрязнение – одна из разновидностей предыдущего вида, вызывается неочищенной нефтью и продуктами ее переработки, использующимися в абсолютном большинстве промышленных отраслей.

Нефть растворяется слабо, очень «неохотно» с ней смешивается, поэтому, попав в подземные воды, собирается ближе к поверхности водоносного пласта, превращаясь в некое подобие линзы.

Опознать такое загрязнение просто даже неспециалисту. Нефть имеет специфический запах, образует на водной поверхности переливающуюся «радугой» пленку.

Радиоактивное загрязнение подземных вод означает попадание в них изотопов тяжелых металлов. То есть, это еще один вариант химического загрязнения. Их наличие в воде для людей просто убийственно (то же касается и химикатов).

Засорение радионуклидами редко бывает не комплексным. Оно затрагивает не только подземные, но и надземные воды, воздух, литосферу. Избавиться от радионуклидов чрезвычайно сложно.

После первичного их обнаружения в подземных водах начинается мониторинг на предмет выявления концентрации. Далее уровень загрязнения устанавливается, исходя из отклонений от первого полученного значения.

Диффузное загрязнение – это жидкие промышленные отходы и стоки из очистных установок производственных предприятий, попадающие сначала в открытые водоемы, а оттуда, просачиваясь через их дно – в бассейны подземных вод.

Как правило, такие сбросы происходят регулярно, их состав отличается постоянством, поэтому можно четко локализовать область засорения и отследить все посторонние примеси. Но «хорошо известные» – не значит «неопасные».

Агрохимическое загрязнение удобрениями и пестицидами спровоцировано современными методами ведения сельского хозяйства.

Признано даже более вредным, чем отрицательное воздействие на подземные воды промышленности и сбросов «повседневных» коммунальных отходов.

Тепловое загрязнение означает рост температуры подземных вод после сбрасывания в них стоков без предварительного охлаждения. Такой же эффект нередко дают разовые сбросы с территорий и объектов хранения опасных отходов.

При этом сильно страдает гидробаланс в подземном «бассейне», разлагаются одни содержащиеся в воде химические соединения, растет концентрация других, стимулируется развитие микрофлоры (и патогенов тоже).

Еще такая вода опасна тем, что активизирует «растворение» карстовых горных пород, увеличивает токсичность химических соединений и вызывающих загрязнение веществ, уже имеющихся в составе подземных вод. Поэтому, исходя из оценки отрицательного воздействия на их бассейны, этот тип загрязнения лишь немного уступает химическому.

Бактериальный засор провоцируют отходы повседневной жизнедеятельности человека в быту. Они буквально кишат бактериями и микроорганизмами. Вся эта микрофлора вполне способна спровоцировать вспышку болезни, даже эпидемию.

В сравнении с прочими типами загрязнения данное не считается специалистами особо опасным – срок жизни патогенных микроорганизмов ограничен, они обладают свойством «прилипать» к молекулам грунта.

Регулирование водного режима

Каждой почвенно-климатической зоне присущи те или иные типы водного режима почв, которые в зависимости от особенностей возделываемых культур требуют соответствующих мероприятий по его регулированию.

В таежно-лесной почвенно-климатической зоне и в других зонах, где наблюдается избыточное увлажнение почв, используют различные агротехнические приемы, направленные на отвод избыточной влаги из верхних горизонтов почвы:

• грядкование и гребневание,
• нивелировку микро- и мезопонижений.

При необходимости проводят осушение открытыми канавами, закрытым дренажем, обвалованием, кольматажем и другие мелиоративные приемы.

Избыточное увлажнение можно устранить созданием мощного, хорошо окультуренного пахотного слоя и рыхлением подпахотного горизонта, что обеспечивает повышение влагоемкости почвы и просачивание влаги в нижние слои. Эта влага в засушливые критические периоды вегетации служит дополнительным резервом для выращиваемых растений.

В таежно-лесной зоне иногда бывают засушливые годы, когда сельскохозяйственные культуры из-за недостатка продуктивной влаги резко снижают урожаи. Например, в Московской области из 100 лет 29 бывают засушливыми, 23 — избыточно влажными, 48 — нормальными. Поэтому даже в этой зоне в отдельные годы целесообразно накопление и сбережение влаги атмосферных осадков.

В зонах лесостепи и степи с неустойчивым и недостаточным увлажнением почв основные задачи по регулированию водного режима сводятся к накоплению, сохранению и продуктивному использованию влаги выпадающих осадков для поддержания необходимой обеспеченности возделываемых культур. В этих зонах большое значение приобретают мероприятия, направленные на ослабление поверхностного стока воды, снегозадержание, уменьшение физического испарения воды из почвы.

Важная роль принадлежит:

• системе обработки почвы чистым паром,
• борьбе с сорняками,
• лесополосам.

Так, зяблевая обработка почвы, обеспечивая рыхлое строение пахотного слоя, способствует лучшему поглощению дождевых и талых вод, уменьшает поверхностный сток и снижает потери влаги на физическое испарение. Это улучшает влагообеспеченность сельскохозяйственных культур и повышает их урожай.

В засушливых районах Заволжья, Западной Сибири эффективны кулисные пары, способствующие увеличению запасов продуктивной влаги в метровом слое до 50 мм и более (Шульгин). Непроизводительные потери влаги на физическое испарение существенно уменьшаются при проведении весеннего боронования полей, а также при рыхлении поверхностных горизонтов почвы после дождей, предупреждающих образование корки.

Послепосевное прикатывание почвы изменяет плотность поверхностного слоя пахотного горизонта по сравнению с остальной его массой. Разность плотностей почвы обусловливает капиллярный подток влаги из нижележащего слоя и помогает возникновению конденсации водяных паров воздуха.

В овощеводстве для сохранения влаги широко применяют мульчирование почвы различными материалами.

В пустынно-степной и пустынных зонах основной способ регулирования водного режима — орошение.

Оптимизация водно-физических свойств почв, их структурного состояния способствует улучшению влагообеспеченности растений в различных почвенно-климатических зонах.

Охрана от засорения и истощения

Необходимые для их защиты от загрязнений мероприятия разрабатываются на уровне федеральной представительной и исполнительной власти.

Общие положения и принципы сформулированы в Водном кодексе РФ, Федеральном Законе «Об охране окружающей среды» и СанПиН 2.1.4.027-95.

Также приняты Санитарные правила СП 2.1.5.1059-1. Они так и называются: «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения».

Сформулированные в этом нормативно-правовом акте предписания и требования относятся ко всем подземным водам, которые уже используются или могут быть использованы для питья, снабжения населенных пунктов и промышленных объектов по системе водопроводов, как лечебные.

Их должны соблюдать все лица, каким бы то ни было образом влияющие на состояние подземных вод или потенциально имеющие такую возможность.

В указанном нормативно-правовом акте перечислены следующие мероприятия, призванные обеспечить санитарную охрану залегающих под землей вод:

• создание на поверхности зон санитарной охраны (ЗСО), окружающих подземные бассейны питьевой воды;
• разработка регламентов и процедур для получения лицензии потенциальными водопользователями и для начала любой деятельности, способной повлиять на их состояние;
• проверка с помощью экспертизы на соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам технологий, строительных проектов, разработок по модернизации и реконструкции, реально или потенциально затрагивающих подземные воды;
• установление ответственности за нарушение требований нормативно-правовых актов в области водопользования;

Что это означает для лиц, деятельность которых так или иначе влияет на состояние:

• неукоснительное следование требованиям законодательства в том, что затрагивает вопросы водопользования, касается суточных лимитов водозабора и условиям соглашения, являющегося неотъемлемым приложением к лицензии водопользователя;
• организация и соблюдение границ ЗСО;
• разработка и внедрение в практику системы мероприятий, цель которой – предотвращение и ликвидация утечек промышленных вод и защита подземных водоносных горизонтов от прочих источников загрязнения;
• непрерывное усовершенствование технологических процессов и оборудования для чистки промышленных и сточных вод;
• мониторинг изменений состава подземных вод, которые потенциально могут пострадать от находящихся неподалеку промышленных объектов;
• складирование и захоронение отходов производства с соблюдением требований безопасности и только в согласованных с компетентными органами местах.

Качество подземной H2O определяется, исходя из их соответствия следующим критериям:

• предельно допустимая концентрация химикатов или их ориентировочный допустимый уровень;
• допустимый уровень содержания отдельных микроорганизмов;
• нормы обеспечения радиационной безопасности.

Мониторинг в целях проверки качества подземных вод возлагается как на подразделения Государственной санитарно-эпидемиологической службы, так и на организации, ИП, деятельность которых прямо или косвенно может спровоцировать загрязнение подземных водоносных пластов.

География

§ 41. Подземные воды

Вспомните

Что происходит с водой, выпавшей на землю с дождем? Через какие горные породы вода просачивается быстрее — пески или глины? Что такое родники (ключи)? Почему в роднике вода холодная даже летом?

Как образуются подземные воды. Вода в земной коре находится в трех состояниях: жидком, газообразном и твердом. Вода и водяной пар заполняют промежутки между частицами горных пород.

Вода в твердом состоянии — это кристаллики и прослойки льда в промерзших породах.

Подземные воды — это воды, находящиеся в горных породах земной коры.

Подземных вод намного больше, чем поверхностных вод суши — рек, озер, болот. Они возникают за счет просачивания в глубь земли атмосферных осадков. Важнейшее условие образования подземных вод — способность горных пород пропускать воду. Различают водопроницаемые и водонепроницаемые (водоупорные) породы (рис. 142).

Рис. 142. Водопроницаемость горных пород

Горные породы, которые пропускают воду, называются водопроницаемыми. Это рыхлые пористые (песок, галька, гравий) или твердые, но трещиноватые породы (известняк, песчаник, сланец). Чем крупнее частицы и поры, тем лучше водопроницаемость. Горные породы, не пропускающие воду, — водонепроницаемые, или водоупорные. Это глины или любые нерастрескавшиеся твердые породы.

Вода с поверхности просачивается через водопроницаемые породы до тех пор, пока не встречает на своем пути водоупорные слои. Здесь она задерживается, постепенно заполняя поры или трещины водопроницаемых пород. Пласты, насыщенные водой, образуют водоносные слои (рис. 143). Вода в них течет вниз по наклоненной поверхности водоупорного слоя.

Какими бывают подземные воды. Из-за чередования пород с разной водопроницаемостью в земной коре на разной глубине может быть несколько водоносных слоев. Рыхлые и пористые породы сменяются водоупорными, затем снова водопроницаемыми и вновь водоупорными. В зависимости от положения водоносных слоев различают грунтовые и межпластовые подземные воды (см. рис. 143).

Рис. 143. Подземные воды

Воды верхнего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое, называются грунтовыми. Межпластовые воды располагаются между двумя водоупорными слоями. Сюда вода с поверхности попадает только через те места, где водоносные слои выходят на поверхность.

Глубина и толщина слоя грунтовых вод зависят от геологического строения территории, рельефа и климата. На равнинах с холодным и влажным климатом грунтовые воды могут подходить к самой поверхности, способствуя образованию болот. Если климат жаркий и сухой, грунтовые воды располагаются на большой глубине. Глубина слоя грунтовых вод может меняться по сезонам года. В России весной грунтовые воды располагаются ближе к поверхности, а летом — дальше от нее.

В пористых породах недр величайшей пустыни мира Сахары имеются огромные запасы подземных пресных вод. Их так много, что они могут обеспечить потребности всех стран, расположенных на территории пустыни. Однако эти воды залегают на глубине 150—200 м от поверхности.

Грунтовые воды часто выходят на поверхность, образуя источники (родники, ключи) в понижениях рельефа: речных долинах, оврагах. Межпластовые воды добывают с помощью специально пробуренных скважин. Иногда вода бьет через скважину фонтаном. Такие воды называют артезианскими (рис. 144).

Рис. 144. Артезианские воды

Артезианские воды образуются в вогнутых слоях горных пород. Вода оказывается здесь под большим давлением, поэтому она фонтанирует при вскрытии скважины.

Не все подземные воды пресные. Некоторые из них содержат много растворенных веществ и газов. Такие воды называют минеральными. На больших глубинах в толще земной коры возрастает температура. Поэтому здесь подземные воды становятся теплыми и даже горячими.

Если толщи земной коры сложены легко растворимыми породами (известняками, гипсом, солями), то подземные воды вымывают в них многочисленные пустоты, полости, пещеры (рис. 145). Такое явление природы, а также формы рельефа на поверхности и в толщах горных пород называются карстом.

Рис. 145. Формы карста

Вода не просто создает карстовые пещеры. Она украшает их живописными каменными «скульптурами». Из капель, просачивающихся с потолка пещер, как сосульки, нарастают вниз сталактиты. Из капель, падающих на пол пещеры, снизу постепенно растут столбики — сталагмиты. Эти формы иногда срастаются друг с другом в единые колонны.

Вопросы и задания

1. Откуда вода попадает в толщу земной коры?
2. Назовите виды подземных вод.
3. Что такое источник? Где он образуется?
4. Где образуются карстовые пещеры?