Шпаргалка: Гидрология суши
Характеристика залегания. Применительно к задачам анализа процесса формирования режима поверхностных вод можно различить: а) почвенные воды,.. б) почвенно-грунтовые, в) грунтовые (безнапорные, или с местным напором, подземные воды), г) артезианские воды.
Слой почво-грунта, содержащий воду, полностью заполняющую его поры, называется водоносным, а водонепроницаемый слой, подстилающий водоносный горизонт, — водоупором.
Толщина слоя грунта, заполненного водой, называется мощностью водоносного слоя.
Поверхность подземных вод, образующих общий уровень, называется зеркалом этих вод.
Почвенные воды представляют собой подземные воды, заключенные в почвенной толще гидравлически не связанные с нижележащими грунтовыми водами. Эти воды обычно находятся в гигроскопическом состоянии, пленочном и парообразном, реже — гравитационном (в периоды полного насыщения почвы за счет просачивания поверхностных вод). Изучение их режима необходимо для оценки расхода воды на фильтрацию, хода процесса испарения с почвы, транспирации и решения других задач гидрологии суши.
Почвенно-грунтовые воды — подземные воды, водоупор которых залегает в грунтовой толще, а зеркало постоянно или периодически находится в почве. В этом случае в почвенной толще может возникать движение подземных вод в направлении уклона. Такое движение воды в почвенном слое иногда называют внутри-почвенным стоком.
Грунтовые воды . К этой разновидности подземных вод относятся все безнапорные (или с местным напором) подземные воды, расположённые ниже почвенной толщи, которые дренируются реками или вскрываются эрозионной сетью и понижениями рельефе.
Межпластовые безнапорные водыприурочены к проницаемым грунтам, перекрытым сверху водонепроницаемыми слоями. Межпластовые воды не будут напорными, если вода полностью не заполняет пустоты проницаемого слоя или поверхность водоносного слоя не соприкасается с водоупорной кровлей. В том случае, когда водоносный пласт, ограниченный сверху и снизу водоупорными слоями, оказывается полностью заполненным водой, грунтовые воды могут обладать напором.
Гипотезы происхождения подземных вод. Наиболее ранние гипотезы объясняли происхождение подземных вод процессом просачивания в землю атм. Осадков. Они подтверждены наблюдениями Мариотта.В 1877 г. Фольгер сделал попытку объяснить обр. подземных вод конденсацией водяных паров, проникающих в почву. Сторонники утверждали, что даже после обильных дождей грунт увлажняется лишь в самом верхнем, сравнительно тонком слое. Далее же, на большой глубине, он остается сухим, а водоносный слой располагается значительно ниже. След. Грунт, насыщенный водой, оказывается разобщенным с поверхностным, влажным и как будто бы не имеет связи с атм. Осадками.
10. Режим грунтовых вод. Взаимодействие поверхностных и грунтовых вод
Влияние метеорологических факторов и строения зоны аэрации на режим грунтовых вод; Формирование речного стока в значительной мере связано с процессами накопления и передвижения грунтовых вод. Изменение во времени запасов грунтовых вод, заключенных в водоносных горизонтах, зависит главным образом от метеорологических факторов. Степень влияния метеорологических факторов на режим грунтовых вод зависит от условий их залегания. Если между водоносным слоем и поверхностью земли нет изолирующего водоупорного слоя, то на этом участке возможен непосредственный водообмен между водоносным слоем и атмосферой (просачивание осадков, испарение). Положение мало изменяется, если имеющиеся над водоносным слоем водоупорные породы залегают линзообразно. На небольших линзах водоупорных пород задерживаются капельно-жидкие воды, и здесь образуется местная верховодка. Воды, залегающие на линзах, подвержены особо резким колебаниям, вплоть до полного высыхания. Грунтовые воды, расположенные под линзами верховодки, несколько защищены от непосредственного влияния метеорологических факторов на их уровень.
Воздействие атмосферных осадков на грунтовые воды зависит от глубины их залегания, характера и интенсивности осадков, а также от строения грунтов.
При незначительных дождях вода не проникает глубоко в почву, поэтому после окончания дождя она испаряется. При сильных, но кратковременных дождях и ливнях вода не успевает глубоко просочиться, особенно при наличии большого поверхностного уклона, обеспечивающего быстрый сток воды по поверхности. Наиболее благоприятные условия для инфильтрации создаются при мелких, длительных, затяжных дождях.
Запасы снега, скапливающиеся в течение зимы, во время весеннего таяния являются главным источником питания грунтовых вод. На ход просачивания в весенний период оказывает влияние соотношение сроков таяния снега и периода оттаивания почвы.
В степных областях, где высота снежного покрова бывает небольшой, а таяние происходит иногда очень быстро, образующиеся от таяния снега воды часто успевают увлажнить лишь верхний слой. На режим грунтовых вод, помимо количества и интенсивности поступления воды на поверхность земли, существенное влияние оказывает строение зоны, аэрации, т. е. толщи почво-грунтов от поверхности земли до уровня грунтовых вод.
Изменение уровня грунтовых вод и стока их в речную сеть
Годовой ход и многолетние колебания осадков вызывают соответствующие изменения уровней грунтовых вод. Обусловленные этим колебания уровней грунтовых вод могут быть сезонные, годовые и эпизодические.
У колебаний сезонного типа, имеющих наиболее закономерный периодический характер и связанные с распространением осадков и испарения в годовом цикле, наиболее значительная амплитуда.
11. Виды подземных вод. Виды воды в почво-грунтах
Виды воды в почво-грунтах. Вода в почво-грунтах может находиться в следующих состояниях: парообразном, гигроскопическом, пленочном, капиллярном, капельно-струйчатом и, наконец, в твердом,
Парообразная вода содержится в воздухе, заполняющем поры и промежутки между частицами грунта. .Упругость водяного пара зависит от влажности и температуры почвы. В ночные часы упругость водяного пара в атмосфере часто бывает больше, чем в воздухе, заполняющем поры грунта! Вследствие этого происходит перемещение парообразной воды из атмосферы в подземный воздух, где с понижением температуры происходит конденсация водяного пара и переход в капельно-жидкую воду. Наоборот, если температура грунта повышается, часть жидкой воды, находящейся в нем, перейдет в парообразное состояние.
Гигроскопическая вода представляет собой прочно связанную воду удерживаемую адсорбционными силами на, поверхности частиц почво-грунта в виде отдельных, как бы изолированных молекул или образующих пленку воды толщиной одну-две молекулы. Обладает высокой плотностью.
Пленочная вода относится к категории рыхло связанной движение которой происходит под действием силы тяжести и сил молекулярного притяжении при малых запасах влаги могут проявляться сорбционные силы. Ее можно представить себе как водную оболочку, состоящую из нескольких слоев молекул, удерживающихся один над другим. Между частицами грунта, окруженными слоем пленочной воды, находится воздух, и грунт производит на глаз впечатление сухого.
Капиллярная, вода относится, к категории свободной влаги Пленочная вода распределяется лишь на поверхности частиц. Промежутки же между частицами, как указано выше, остаются при этом не заполненными водой. В силу этого пленочная вода не способна передавать гидростатическое давление. Если же капиллярные промежутки, имеющиеся в грунтах, заполнены водой, то такую воду принято называть капиллярной. Заполняя полностью сечение капилляров, капиллярная вода может передавать гидростатическое давление.
Свободная гравитационная вода заполняет промежутки в грунтах при влажности в интервале между полной и наименьшей влагоемкостями; она не может удерживаться силами притяжения к стенкам каналов, а поп влиянием силы тяжести, свободно стекает по направлению уклона. Движение ее осуществляется в капельно-струйчатом виде.
Физические и водные свойства почво-грунтов. Почвенные константы. Отношение почво-грунтов к воде зависит от их строения и состава. Основными характеристиками почво-грунтов с точки зрения их водных свойств: скважность, высота капиллярного поднятия, удельный и объемный вес, водопроницаемость, влагоемкость, водоотдача, дефицит влаги, недостаток насыщения.
Капиллярное поднятие. Почво-грунты обладают порами, представляющими собой тонкие канальцы, имеющие свойства капилляров. По сети капиллярных каналов происходит поднятие воды выше уровня грунтовых вод.
12. Инфильтрация воды в почву
Впитывание, фильтрация, свободное просачивание. Просачивание— это проникновение воды в толщу почво-грунтов и движение ее к уровню подземных вод.
Просачивание воды в почву является одним из важнейших факторов формирования режима вод суши. Оно в значительной степени определяет обводнение почвы, интенсивность поверхностного стока и увеличение запасов грунтовых вод.
Просачивание воды в почво-грунты может осуществляться как в форме капельно-струйчатого (турбулентного) движения воды по трещинам, ходам и порам больших размеров, так и в виде капиллярного (ламинарного) движения по каналам и порам небольшого сечения, когда проявляется действие капиллярных сил.
При этом начала ная стадия просачивания, когда силы трения и силы сопротивления почвенного воздуха, вытесняемого из пор при просачивании, малы, а преобладают капиллярные силы, называется впитыванием (поглощением, инфильтрацией).