Характеристики на подземните води
Министерство на образованието на Република Беларус
Белобългарски национален технически университет
По темата: „Характеристики на подземните води“
Изпълнени: чл. гр. 112158 Сидоренко А.В.
Проверен от: Колпашников Г.А.
Подземните води са подземните води на първия от повърхността постоянен воден хоризонт, разположен върху първия водоустойчив слой (глина). Подземните води имат свободна водна повърхност, която се издига или понижава в зависимост от валежите.
Подземните води са пълни с пясъци с различни размери и цветове на зърното и като правило подземните води се намират близо до повърхността. Благодарение на светлопропускливостта на пясъците, атмосферните валежи свободно се просмукват и се натрупват в основата им върху глинесто легло. Дълбочината на водата в първите от повърхността пясъци е много различна - от 2-3м до 20-25м от повърхността.
Подземните води, поради променливостта на приемащите скали (пясъци и песъчливи глинести), както и изклиняването и заместването на пясъците с глинести скали, често са в сложна връзка помежду си и с водите на реките и езерата.
Положението на нивото на подземните води се определя изцяло от релефа, количеството на валежите и сезона на годината. През пролетния и есенния сезон нивото на водата е с 1-2 м по-високо от това през летните месеци. Значително понижение на нивото се наблюдава и през зимата, когато инфилтрацията на атмосферни валежи почти спира. Установен е единадесетгодишен цикъл на колебания на нивото на подземните води.
Подземните води се използват предимно от кладенци с дълбочина от 1-2 до 6-10m.
Във влажен климат се развиват интензивни процеси на инфилтрация и подземен отток, придружени отизмиване на почви и скали. В този случай лесно разтворимите соли - хлориди и сулфати - се отстраняват от скалите и почвите; в резултат на продължителен водообмен се образуват пресни солни води, които се минерализират само за сметка на относително слабо разтворими соли (главно калциеви бикарбонати). В условията на сух, топъл климат (в сухи степи, полупустини и пустини), в резултат на кратката продължителност на валежите и малкото количество атмосферни валежи, както и лошия дренаж на района, подземният отток на G. v. не се развива; в разходната част на баланса на Г. преобладава изпарението и настъпва тяхното засоляване.
В близост до реки, водоеми, водоеми и др. подземните води са до голяма степен обезсолени и могат да отговарят на стандартите за питейна вода по отношение на качеството.
В близост до сметища, гробища за добитък, различни видове химически, радиоактивни гробища G.v. подпочвените води са замърсени, поради което са показател за чистотата на почвите и терена.
Различията в условията за образуване на подземните води определят зоналността на тяхното географско разпределение, която е тясно свързана със зоналността на климата, почвената и растителната покривка. В горските, лесостепните и степните райони пресните (или слабо минерализирани) подземни води са често срещани; в сухите степи, полупустините и пустините в равнините преобладават солените подземни води, сред които прясна вода се среща само в някои райони.
Подпочвените води са затворени в рохкави и слабо циментирани скали (стратален тип вода) или запълват пукнатини в изветрителната кора (пукнатин тип вода). Районът на презареждане на подземните води обикновено съвпада с района на тяхното разпространение. Последните се характеризират с широчинна зоналност в равнините и вертикална зоналност във високите части.
Режимът на подземните води се формира подвлиянието на физически и географски фактори (климат, релеф, повърхностни води и др.).
Тъй като областите на хранене и разпространение на подземните води обикновено съвпадат. В резултат на това условията на образуване и режимът на подземните води имат характерни черти, които ги отличават от по-дълбоките артезиански води: подземните води са чувствителни към всички атмосферни промени. В зависимост от количеството на атмосферните валежи, повърхността на подземните води изпитва сезонни колебания: през сухия сезон намалява, през влажния сезон се повишава, а дебитът, химичният състав и температурата на подземните води също се променят. В близост до реки и резервоари промените в нивото, оттока и химичния състав на подземните води се определят от естеството на тяхната хидравлична връзка с повърхностните води и режима на последните. Количеството на оттока на подпочвените води за дълъг период е приблизително равно на количеството вода, получено чрез инфилтрация.
Най-значимите запаси от подземни води са концентрирани в алувиалните отлагания на речните долини, в алувиалните върхове на предпланинските райони, както и в плитките масиви от фрактурирани и карстови варовици (по-рядко в фрактурирани магмени скали).
Подземните води, поради относително лесната си достъпност, са от голямо значение за националната икономика като източник на водоснабдяване на промишлени предприятия, градове, селища в селските райони и др.
Строителството често се извършва в условия, при които подземните води се намират на дълбочина 1-2 m от повърхността. В тези случаи подходящата почва за засипване на основата и подметката на конструкцията са под нивото на подпочвените води. Ако няма начин да се намали това ниво, тогава в бъдеще могат да възникнат сериозни грешки.
Основна платформа поднивото на подпочвените води, вече в процеса на изкопаване, то се утъпква и измива; почвата става рохкава, губи първоначалните си свойства, включително носеща способност. Първоначално изчислената площ на нарушената почва вече няма да е достатъчна, ще има непредвидено слягане, което основата няма да издържи, както и пукнатини и разрушаване.
Преди да проектирате основата, е необходимо да получите информация за състава на почвата: също толкова важно е да имате точни данни за нивото на подземните води, техния обем. Който пренебрегва такава информация, липсата на която води до различни вреди, прави грешка.
Почвените слоеве имат различна водопропускливост. В такива слоеве водата е в покой, понякога на високо ниво. Натрупаните подпочвени води нямат отток и оказват натиск с различна големина върху конструкции и основи, потопени в земята. Например, върху 1 m2 сутеренен етаж, „потопен“ 1 m в подпочвените води, отдолу нагоре действа сила от 1 t.За да се противодейства на това, е необходимо да се постави бетонна плоча с дебелина около 0,46 м. Тази опасна характеристика на подпочвените води далеч не е известна на всички, така че понякога те не й обръщат нужното внимание.
Преди започване на строителството е необходимо предварително да се определи не само нивото на подземните води, но и другите им опасни свойства. Има подземни води, в които са разтворени сулфати, соли и други химикали, като органични киселини, въглена киселина; често съдържат различни алкали.
За да се оцени възможното максимално замърсяване на подпочвените води от неутрални замърсители, които не се сорбират от почвите и скалите на зоната на аериране, трябва да се използва най-простият модел за пренос на замърсяване на водата - моделът на изместване на буталото, когато интензивността на трафикафронтът на инфилтриращата влага през защитната зона съвпада с интензивността на миграцията на водното замърсяване. Степента на защита на подпочвените води ще се определи от времето, когато фронтът на инфилтриращата влага (tz) достигне нивото на подземните води, за това използваме следния израз, замествайки липсата на наситеност на скалите в него с тяхната естествена влажност:
където W - инфилтрационно подхранване на подземни води, m/година; θ - естествена влажност на скалите; M - мощност на зоната на аериране - дълбочина на подземните води (m).
- изключително слабо защитени подземни води (tz= 0-5 години);
- слабо защитени подземни води (tz= 5-10 години);
- средно защитени подземни води (tz= 10-25 години);
- условно защитени подземни води (tz = 25-50 години);
- защитени подземни води (tg>50 години).
Подземните води се образуват главно от атмосферни валежи, които попадат на земната повърхност и се просмукват (инфилтрират) в земята на определена дълбочина, и от води от блата, реки, езера и резервоари, които също се просмукват в земята. Количеството на влагата, внесена по този начин в почвата, според А. Ф. Лебедев е 15-20% от общото количество валежи.
Проникването на вода в почвите (пропускливостта), изграждащи земната кора, зависи от физичните свойства на тези почви. По отношение на водопропускливостта почвите се разделят на три основни групи: пропускливи, полупропускливи и непропускливи или водоустойчиви.