Единството на природните води на Земята

V.I.Vernadsky относно фактите за наличието на вода (в различни форми) в почти всички черупки на Земята (мантия, земна кора, атмосфера, биосфера) и фундаменталната възможност за постоянен обмен на вода между съседни черупки на Земята формулира фундаменталнанаучна позиция за единството на естествените води на Земята. В съответствие с тази разпоредба хидросферата на планетата трябва да се разглежда като единна динамична система, отворена към космоса и вътрешните области на Земята (мантия, ядро). Хидросферата е играла и играе основна роля в геоложката история на Земята, във формирането на физическата, химическата и следователно на геоложката среда, климата, във възникването и развитието на живота на Земята.

Естествените води на Земята са обединени, но тяхното единство е противоречиво. Подземната хидросфера, покриваща континенталната и океанската кора, съдържа вода в различни фази (течна, твърда, газообразна) и състояния (свободна, свързана), под формата на разтвори с различна соленост и температура. Подземната хидросфера се формира и функционира при взаимодействието на противоположни принципи: повърхностни (екзогенни) и дълбоки (ендогенни) фактори, които определят стабилността на състоянието и променливостта на хидросферата.

Повърхностни (екзогенни) фактори: количеството и състава на валежите, количеството на тяхното изпарение, температурния режим на земната повърхност (например при отрицателни температури на почвената покривка, инфилтрацията на течни валежи в недрата спира).Ендогенни фактори: водна пара от дълбините на мантията се издига към земната повърхност, вода, отделена при дехидратация на минерали, вода от магмени стопилки.

Взаимодействие на ендогенни иекзогенни фактори определят стабилността, променливостта и динамичността на хидросферата.

Развитието на ПГ е циклично и прогресивно. Цикличността на процесите се изразява във водообмена на подземната хидросфера с приземната (наводнение, маловодие), в замяната на магматогенните и седиментните води с инфилтриращи, в преминаването на HP от една фаза или състояние в друго и обратно. Всеки следващ цикъл или цикъл отрича предишния, като запазва определена последователност. Формира се качествено ново и по-високо ниво на развитие на хидросферата, протичащо спираловидно. Това отразява диалектическия закон на отрицанието на отрицанието, както и историческата приемственост в развитието на подземната хидросфера.

Подхидросфераразберете водната обвивка на Земята, която съчетава водите на Световния океан, подземните води (съдържащи се в земната кора), както и повърхностните води на сушата (реки, езера, блата, включително снежна покривка и ледници).В този случай горната граница на хидросферата е едновременно долната граница на атмосферата, а долната граница на хидросферата съвпада с границата на земната кора и мантия.

Основните вътрешни процеси на хидросферата са водните цикли и обменът на вода, протичащ на различни нива и в различни мащаби.

Подпрогнозни ресурси се разбира количеството подземни води с определено качество и предназначение, което може да се получи в рамките на хидрогеоложки район, речен басейн или административен район и отразява потенциалното използване на водата.

Видове вода в града

В момента се разграничават следните видове вода:

1. свободни (несвързани)- подразделени на:

1.1. Парообразна вода (пара) -съществува във въздуха под формата на H2O молекули (комплекси от типа n H2O), коитозаема свободни пори и пукнатини в скалите. Той е в динамично равновесие с други видове вода и водни пари, съдържащи се в атмосферата.

1.2 Гравитация (капка-течност)– преминава през пори, пукнатини под действието на гравитацията и градиента на хидростатичното налягане. Проникващата подпочвена вода се нарича подземна вода, която се образува в ненаситена зона и се движи главно в капково-течна форма под въздействието на гравитацията. Подпочвените води са свободни гравитационни води, които се движат при условия на пълно насищане на свободното пространство в минералния скелет на скалите под действието на гравитацията и градиента на хидростатичното налягане.

1.3. Вода в суперкритично състояние- намира се в скали при температура 374-450 ° и налягане 2,2x10 4 KPa - 3,5 x10 4 KPa. Намира се на дълбочина над 50 км. Има минимален вискозитет, ниски стойности на pH, висока електропроводимост и висока миграционна способност.

2. свързана вода:

2.1. Химически свързана вода- участва в структурата на кристалната решетка на минералите под формата на H2O, OH -, H3O +, H +. Подразделя се на:

Кристализация, навлизане в кристалната решетка на минералите под формата на водни молекули H2O (гипс Ca2SO4, мирабилит Na2SO4x10 H2O). Съдържанието на вода достига 50% или повече. Водата се отстранява при температура 300-400 °, докато кристалната решетка се разрушава.
Конституционалната вода се съдържа в минералите под формата на хидроксилна група OH - , водород H + и H3O + . Отстранява се от кристалната решетка при температура 400-1300 °. Кристалната решетка е разрушена (мусковит, каолинит).

2.2. Физико-химични и физически свързани:

физически свързана вода(хигроскопичен, адсорбционен) се образува в резултат на адсорбцията на парообразни водни молекули върху повърхността на скалните частици. Той образува тънък филм върху повърхността на частиците, слой от една водна молекула и се задържа от електростатични сили.

физически хлабаво свързана (филм) вода се образува върху хигроскопична и се състои от няколко слоя водни молекули, което се нарича дифузионен слой.

преходно състояние на водата от свързана към свободна:

2.3 Вакуолна (имобилизирана) вода - съдържа се в изолирани кухини на минералния скелет на скалата. Може да се образува при непълна циментация на порното пространство, при минералообразуване, при охлаждане на магма.

2.4. Водата в твърдо състояние (лед) е широко разпространена в областта на вечната замръзналост (криолитозон).

2.5 Капилярната вода заема частично или изцяло тънки пори и пукнатини в скалите. Задържа се от сили на повърхностно напрежение или сили на менискус. Колкото по-малък е диаметърът на порите, толкова по-висока е височината на капилярното издигане.

Коефициентът на филтриране е скоростта на филтриране при градиент на налягане I=1. Коефициентът на почвена филтрация се определя главно от геометрията на порите, т.е. техния размер и форма. Стойността на коефициента на филтрация също се влияе от свойствата на филтрираната вода (вискозитет, плътност), минералния състав на почвата, степента на соленост и др.

Възможна е приблизителна оценка на коефициента на филтрация от таблични данни. За да се получат по-разумни стойности на коефициента на филтрация, се използват изчислителни, лабораторни и полеви методи.

Чрез изчислениекоефициентът на филтрация се определя главно за пясъци и чакълести скали в началните етапи на изследването. За изчисления използвайте един отмножество емпирични формули, свързващи коефициента на филтрация на почвата с нейния гранулиран състав, порьозност, степен на хомогенност и др.

ГОСТ 25584-90 (с измененията от 1 1999 г.) "МЕТОДИЛАБОРАТОРНО ОПРЕДЕЛЯНЕКОЕФИЦИЕНТ НА ФИЛТРАЦИЯ" установява методи за лабораторно определяне на коефициента на филтрация при изследване на почви за строителство и се прилага за песъчливи, прашни, глинести почви.

Надвечно замръзнали, междувечно замръзнали и подвечно замръзнали води. Криопеги.

Надвечно замръзналите водиспоред условията на възникване съответстват на вечно замръзналата земя, т.е. те лежат в дебелината на планинската зона, ограничени са отгоре от земната повърхност, а отдолу - от горната граница на вечната замръзналост. Тези води периодично замръзват напълно и след това се размразяват (активен слой). Това води до криогенни явления: измръзване на почвите, образуване на издигащи се могили, заледяване, термокарст. Надвечно замръзналите води се подразделят на 3 групи: 1) сезонно замръзващи, 2) частично замръзващи, 3) незамръзващи води на многогодишни талики.

Междувечно замръзнали води– подземни води, възникващи и движещи се във вечно замръзналата земя. Междувечно замръзналите води са свързани с водоносни хоризонти, зони на пукнатини и образуване на карст, ограничени както отгоре, така и отдолу от пластове от вечна замръзналост. Във всички случаи те имат хидравлична връзка с над- и подзамръзналите води, образувайки с тях единна водоносна система. Междувечно замръзналите води обикновено образуват потоци от резервоар, пукнатина, пукнатина-карст p / w, естествените граници в участъка и плана на които са слоевете на вечната замръзналост. Имат относителноблагоприятни условия за съвременен водообмен и обикновено са представени от пресни и слабоминерализирани води с t ° от части от C ° до няколко C °.

Подвечно замръзнали води– подземни води, разположени под замръзналия слой. Според условията на възникване те са артезиански. Това, което ги отличава е, че вечно замръзналата почва затруднява изхранването и разтоварването им, стабилизира режима им и ограничава зоната на тяхното разпространение. Те могат да бъдат както пресни, така и солени и саламура с висока концентрация.

Водите под и между вечно замръзналата земя могат да бъдат в течно състояние дори при отрицателни температури. Това сакриопеги- преохладени води със соленост над 30g/l.

Водоносни хоризонти, комплекси, апартаменти.

Геоложкото пространство на земната кора се състои от водоносни хоризонти, водоносни хоризонти, хидрогеоложки етажи и басейни, от водоустойчиви скали, които не съдържат гравитационна вода. Всички хидрогеоложки компоненти на земната кора взаимодействат помежду си в тясна зависимост от конкретната геоложка и структурна среда и историята на развитието на геоложките структури.

Водоносен хоризонт (резервоар)- монослой със значителна дебелина или система от свързани водоносни хоризонти (коефициент на филтрация е равен на или по-голям от 1 m / ден) с еднакви условия на поява на подземни води в определена хидрогеоложка област.

Комплекс от водоносен хоризонт- сравнително дебел слой от разнородни скали, съдържащ редица хидравлично свързани, но литологично разделени водоносни хоризонти с обща зона на захранване, движение и изтичане на подземни води. Обикновено съответства стратиграфски на етап или дял.

Водоносна серия- последователен фациес скален масив с разнородни филтрационни свойства.

Водоносен хоризонт- постояненводоносен хоризонт, наводнено, слоесто геоложко тяло с различни по вид и разнородни по филтрационни свойства скали.

Разделителен нископропусклив слой (водоустойчив)- относително непропусклив хомогенен слой от скала, обикновено със значителна дебелина или слоест слой, в който преобладават слабопропускливи скали (повече от 50% от общата дебелина) (Kf = от 10 -4 m / ден или по-малко).

Елизия (елизия - екструзия) - това са води, изстискани под въздействието на тежестта на горните скали от глинести образувания и преминали в колектора