ПРИРОВНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ * КУДА ТЕКУТ ПОДЗЕМНЫЕ РЕКИ? * И РАЗВЕДКУ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. * ВЫПОЛНЯЕМ РЕШЕНИЯ ПАРТИИ – Техника

Минеральные источники

 
Рис. 49. Пластовый источник

Если водонепроницаемый слой, на котором образовался водоносный горизонт, имеет уклон в какую-либо сторону, то грунтовая вода будет медленно перемещаться в эту сторону. Представим себе, что этот слой на склоне оврага выходит на поверхность (рис. 49). Ясно, что и вода, движущаяся по этому слою, должна выйти опять на поверхность. Такой выход воды из-под земли называется ключом или источником, который будет скудным или обильным в зависимости от площади водоносного горизонта и его богатства водой.

Но грунтовую воду мы можем получить и на равнине, если прокопаем те слои почвы, через которые вода просачивается, и дойдем до водоносного горизонта. Это и делается посредством колодцев, которые выкапываются до водоносного горизонта. Водонепроницаемый слой под этим горизонтом должен быть сохранен; если его пробить, вода уйдет глубже, в проницаемые слои под непроницаемыми, и в колодце воды не будет.

Стенки колодца закрепляют деревянным срубом или плетнем, чтобы рыхлая почва не обвалилась. Вода просачивается со всех сторон из водоносного слоя и накапливается в колодце. Обилие воды в колодце зависит от толщины водоносного слоя и его напитанности водой. Иной колодец можно вычерпать очень быстро, и потом нужно ждать, пока в нем опять накопится вода; значит, такой колодец встретил бедный водоносный слой.

 
Рис. 50. Колодцы на разной глубине

Водоносных горизонтов часто бывает не один, а несколько; под верхним водонепроницаемым слоем залегают еще водопроницаемые, по которым просачивается вода до следующего водонепроницаемого, и т. д. Поэтому, если верхний водоносный горизонт беден водой, можно копать колодец глубже, до следующего. Из более глубоких горизонтов воду лучше добывать не простым колодцем, а так называемым артезианским, представляющим буровую скважину, т. е. цилиндрическую дырку, высверленную в почве буровым инструментом и закрепленную чугунной трубой (рис. 50). В эту трубу спускают трубку ручного насоса, которым выкачивают воду.

В иных артезианских колодцах вода по трубе сама поднимается высоко вверх или даже выливается из трубы, бьет из нее фонтаном. Это происходит в том случае, если местность в общем представляет плоскую впадину и водоносный горизонт, до которого доведен колодец, выходит на земную поверхность где-нибудь на окружающих высотах и там в него просачивается дождевая и снеговая вода, которая по водопроницаемому слою уходит вглубь.

 
Рис. 51. Разрез кяриза

Весьма оригинальный способ вывода подземной воды на поверхность для орошения полей представляют кяризы в Азербайджане, Средней Азии и Иране. Климат там очень сухой и жаркий, дожди редки, снега почти не бывает. Вода речек и ручьев, вытекающих с гор, очень быстро исчезает, просачиваясь в большие толщи рыхлых галечников и песков, слагающих подножие гор. И вот, чтобы вывести воду, земледельцы проводят галерею к (рис. 51), которая начинается далеко внизу на подножии, где расположены пашни, и врезается постепенно все глубже в толщу наносов, сохраняя только небольшой уклон, необходимый для стока воды. Для удобства работы вдоль галереи расположены на некотором расстоянии друг от друга шахты ш, через которые выбрасывают землю, выкапываемую в галерее. Последняя, наконец, ближе к горам встречает водоносный горизонт в, питаемый водой, просачивающейся из реки. Эта вода будет стекать по дну галереи и выводиться из нее на пашни, сады и огороды. Кяризы требуют большой и опасной работы в рыхлых наносах и часто портятся из-за обвалов, так как закреплять свод и стены галереи очень дорого, и они остаются некреплеными.

 
Рис. 52. Котловинный источник

Источники, дающие выход грунтовой воды на склонах, не все одинаковы. Источник, схематически изображенный на рис. 49, самый распространенный и называется пластовым. В других случаях водонепроницаемый слой залегает в виде плоской котловины и источник вытекает в самом низком месте слоя, выходящего на поверхность (рис. 52); такой источник называется котловинным. В твердых и плотных породах грунтовая вода пользуется уже главным образом рассекающими их трещинами для ухода вглубь. На склоне горы или долины водоносная трещина может выйти на поверхность, и из нее будет вытекать вода в виде источника, называемого трещинным (рис. 53).

 
Рис. 53. Трещинный восходящий источник

Вода колодцев и источников большей частью пресная, вернее, она содержит так мало растворенных солей, что мы не замечаем их на вкус. Совершенно пресной грунтовая вода быть не может, так как при своем медленном просачивании сквозь водопроницаемые слои она должна понемногу растворять соли, содержащиеся в них в том или в другом количестве. Но в некоторых местностях вода колодцев, а также и источников имеет заметный горько-соленый вкус, иногда настолько сильный, что не только человек, но и менее взыскательные к воде животные, даже верблюд, отказываются пить ее. Такие колодцы и источники мы встречаем чаще всего в пустынях и полупустынях — в Сахаре, Аравии, Гоби, а у нас — в Прикаспийских степях, в Туркмении. В этих странах климат сухой, дожди выпадают редко, и поверхностные слои, по которым просачивается вода, обогащены солями, особенно в тех местах, где сравнительно недавно было море и оставило свои отложения, напитанные морскими солями.
Кроме этих, в сущности, только слабо соленых вод, приуроченных к странам с сухим климатом, во многих других известны источники, называемые минеральными, вода которых содержит большее или меньшее количество разных солей, а также газов. Присутствие последних легко заметить по пузырькам, которые выделяются из воды в источнике; они еще виднее в стакане, наполненном этой водой. Такая минеральная вода на взгляд или чистая, совершенно прозрачная, или же желтоватая, или мутная, даже молочно-белая. Качество и количество солей в минеральной воде очень различны. Почти всем известны минеральные воды нарзан и боржом, которые пьют в качестве столовой воды; в них солей немного, а газ, именно углекислота, делает их на вкус еще более приятными, освежающими. Другую же минеральную воду, как баталинская, вы не станете пить, потому что она горько-соленая или пахнет тухлыми яйцами, так как содержит вонючий газ сероводород, или имеет ржавый вкус и содержит железо. Подобные минеральные воды пьют только для лечения определенных болезней по указанию врача. В зависимости от содержания тех или других солей и газов минеральные источники делятся на углекисло-щелочные, железистые, сернистые, щелочноземельные, соляные и др.

Предлагаем ознакомиться  МК ФИЛИН из пластиковых бутылок | Страна Мастеров

Минеральную воду употребляют или только для питья, или для питья и ванн,— нарзан, боржом, или главным образом для ванн,— сернистая вода Пятигорска, Мацесты, Цхалтубо, соляная вода Старой Руссы, Славянска, Усолья. Из соляных источников вываривают также поваренную соль.

Температура источников обыкновенно невысокая и соответствует средней годовой температуре данной местности, так как вода, просачиваясь медленно по водопроницаемым слоям, близким к земной поверхности, получает температуру этих слоев, соответствующую средней годовой. В Сибири, где средняя годовая температура многих местностей ниже нуля, температура источников хотя и очень низкая, но все-таки выше нуля на 1—2°, иначе они не могли бы вытекать из земли.

 
Рис. 54. Восходящие трещинные минеральные источники

Высокая температура таких источников показывает, что вода их поднимается из большой глубины, из тех слоев земной коры, которые согреты внутренним жаром. Эти источники большей частью принадлежат к категории трещинных и вместе с тем являются восходящими (рис. 54), так как поднимаются из глубин, тогда как холодные пресные источники большей частью являются нисходящими, так как содержат воду, просочившуюся с земной поверхности вглубь и протекающую вниз по уклону водоносных слоев до своего выхода. Воду минеральных источников, в особенности теплых и горячих, считают также ювенильной, т. е. юной, происходящей из земных недр и впервые выходящей на поверхность; эта вода выделяется из остывающих расплавленных масс глубин и потому является минерализованной. В противоположность этой молодой по происхождению воде воду пресных холодных источников называют вадозной, так как она уже многократно участвовала в круговороте поверхностной воды, испарялась, выпадала в виде дождя и снега, впитывалась в почву, стекала в ручьи, реки и моря и опять испарялась. Конечно, могут быть и исключения. Грунтовая вода может проникнуть по трещинам горных пород достаточно глубоко, до слоев еще несколько нагретых, сделаться теплой и по другим трещинам подняться опять на поверхность на более низком уровне, сохраняя тепло и даже получив на своем длинном пути известную минерализацию. Таким образом, некоторые минеральные теплые источники могут быть вадозными, а не ювенильными. С другой стороны, теплая ювенильная вода, поднявшись по трещине, может смешаться с вадозной и понизить свою минерализацию, а также температуру и выйти в виде нисходящего холодного источника.

Предлагаем ознакомиться  Рассол для селедки на литр воды

Разновидности подземных вод верхнего слоя

Воды поверхностного слоя разделяются на разновидности.

  1. Первый вид – это верховодка. Она расположена наиболее близко к поверхности грунта и привязана к самому верхнему водоупорному слою. Верховодка непостоянна: в сухой период, при недостатке осадков может исчезать. Чаще всего это воды со слабой минерализацией, но нередко имеющие органические загрязнения и растворенные соли. В качестве источника водоснабжения верховодка является не лучшим вариантом.
  2. Грунтовые воды находятся сразу над верхним водоупорным горизонтов. Они обладают относительно стабильным соотношением прихода и расхода. Накапливаются эти воды в рыхлых грунтах и разнообразных трещинах. На изменения уровня влияют осадки, деятельность человека, рельеф, климат и прочие факторы.
  3. Артезианские воды имеют другое название — напорные. Они располагаются между двумя слоями из водоупорных пород. На них действует гидростатическое давление из-за различия уровня питания и выхода на поверхность. У артезианских вод области питания могут быть удалены на весьма значительные расстояния, а их площадь нередко огромна.
Рис. 1 Разновидности подземных вод

Способы формирования подземных вод

Создание запасов подземных вод осуществляется несколькими способами. Одним из главных является просачивание поверхностной влаги и осадков с поверхности в глубину. Этот способ называется инфильтрацией. Помимо осадков в данном процессе участвуют воды всех поверхностных источников. Количество проникающей влаги существенно зависит от характеристик грунта. Если рассматривать осадки, то вглубь уходит около двадцати процентов влаги. Все это входит в глобальный процесс круговорота воды.

Рис. 2 Круговорот воды и образование грунтовых вод

Проникающая вода опускается вглубь до слоя из водонепроницаемой породы. Там она задерживается и начинает пропитывать окружающие породы, имеющие поры и трещины. Итогом становится водоносный горизонт.

Процесс просачивания зависит от характеристик поверхностного грунта, который может быть водопроницаемым, полупроницаемым и водоупорным. Проницаемыми для воды являются песчаные, гравийные слои, галечники и крупнообломочные породы. Водонепроницаемыми являются породы созданные магмой или метаморфическими процессами, например, гранитные и глинистые. Относительно проницаемыми являются глинистые пески, песчаники с рыхлой структурой и некоторые другие.

Объемы проникающей влаги зависят не только от характеристик грунта. На этот показатель влияют также рельеф (чем больше наклон, тем больше осадков стекает, не проникая в грунт), количество и особенности растительности и некоторые другие.

На многих территориях именно инфильтрация обеспечивает формирование подземных вод. Однако не стоит забывать и про другие способы, несмотря на их малую долю. Подземная вода образуется путем осаждения водяного пара в пустотах горных пород. Еще один способ – образование ювенильных, т.е. первичных вод. Они возникают при разделении и застывании магмы. Однако чистых ювенильных вод практически не существует, т.к. они сразу же смешиваются с прочими.

Формирование подземных вод происходит постоянно, поэтому их можно считать неисчерпаемым водным ресурсом. Однако при использовании следует соблюдать осторожность. При проникновении в водоупорный горизонт загрязнений исправить ситуацию оказывается очень сложно.

Вода — растворитель

 
Рис. 55. Карровое поле на известняках гор Зильберн, Швейцария

Всем известно, что вода растворяет некоторые вещества; в стакане воды, даже холодной, легко растворить ложку сахара, поваренной соли, соды. В горячей воде те же вещества растворяются скорее. Соленость воды некоторых источников и колодцев и все минеральные источники уже доказали нам, что и в природе вода, просачиваясь по горным породам, растворяет кое-что на своем пути. Но большинство горных пород совсем не растворимо даже в горячей воде, которая может извлечь из них только отдельные ничтожные частицы. Зато другие породы, как каменная соль, гипс, известняк, более или менее растворимы, и просачивающаяся по ним вода мало-помалу удаляет из них частицу за частицей, расширяет трещины, по которым течет, создает пустоты разной величины. На известняк как породу и на известь, входящую в состав других пород, сильнее действует вода, содержащая углекислый газ, который она поглощает в небольшом количестве из воздуха. Каменную соль вода растворяет легко, гипс — гораздо труднее, но все же легче, чем известь. В растворимости известняка легко убедиться, поднявшись на горы, состоящие из этой породы, выше пределов растительности. Там мы кое-где найдем голые наклонные поверхности, по которым сбегает дождевая и снеговая вода, и увидим, что поверхность пласта известняка, когда-то ровная, сделалась неузнаваемой. Она вся изрезана извилистыми более или менее глубокими рытвинами, направленными по уклону и отделенными друг от друга острыми гребнями. Иногда эти рытвины достигают полуметра или больше в глубину, а гребни их зазубрены. Все рытвины созданы водой, стекавшей струйками по поверхности пласта и постепенно растворявшей известняк. Эти причудливые формы разъедания — так называемые карры — образуют иногда целые поля, пройти по которым при сильном развитии рытвин и гребней очень трудно или просто невозможно (рис. 55).

 
Рис. 56. Образование воронки в растворимых горных породах

Карры доказывают нам, что вода, протекая под землей по трещинам известняков, а тем более гипса или каменной соли, может разъедать породы и создавать пустоты. Если пустота значительная и образовалась недалеко от земной поверхности, лежащие над ней слои под действием силы тяжести могут осесть, и на склоне горы или на дне долины образуется более или менее глубокая и широкая воронка (рис. 56 и 57), показывающая, что под землей поработала вода. Если воронок много, то такая местность является очень ненадежной для тяжелых построек и проведения железной дороги, так как новые воронки легко могут образоваться со временем под стенами здания или полотном дороги и вызвать катастрофу.

 
Рис. 57. Воронки в известняках на плато Яйлы около Ай-Петри

Такие воронки особенно часты в местности, почву которой слагают гипсоносные породы. Например, спуск железной дороги с Уфимского плато к городу Уфе по косогору берега реки Белой проложен по гипсоносным слоям и требует тщательного надзора и частого ремонта. Инженеры-строители проложили этот спуск вопреки указанию геологов, предупреждавших, что косогор этот очень ненадежен из-за гипсов.

 
Рис. 58. Провальное озерко в карсте верховий реки Юс-Кара-Таш

В местностях с влажным климатом провалы почвы, обусловленные образованием подземных пустот, заполняются водой и образуют небольшие озерки, принадлежащие к типу провальных (рис. 58), или болота. В подземные пустоты иногда скрываются и речки, оставляя свое русло сухим; иногда из провальной воронки появляется восходящий источник, питаемый исчезнувшей речкой.

Предлагаем ознакомиться  Хлорофитум - это... Что такое Хлорофитум?

Отложения подземных вод

Кроме сталактитов и сталагмитов пещер, подземные воды, просачиваясь или протекая по трещинам горных пород, создают и другие минеральные отложения, заполняющие эти трещины в виде прожилков и жил. Эти отложения состоят из извести в виде известкового шпата (минерала кальцита), из кремнезема в виде кварца и его разновидностей — горного хрусталя, халцедона, опала, агата, реже из барита (сернокислого бария), флюорита (фтористого кальция), марганцового шпата и др. В жилах могут быть вкраплены те или другие руды — золота, серебра, меди, железа, свинца, цинка и пр. При достаточном содержании одного или нескольких из этих металлов получаются рудные жилы, которые человек и разрабатывает.

 
Рис. 63. «Белая терраса» — отложения кремнистого туфа горячих источников

Анализом воды минеральных источников можно доказать, что все перечисленные минералы и металлы содержатся в растворе в подземных водах в том или в другом количестве. Сами минеральные источники при выходе на поверхность образуют отложения, состоящие или из извести в виде известкового туфа или травертина, или из кремнезема в виде кремнистого туфа или гейзерита, или из окислов железа в виде лимонита. В туфах анализ обнаруживает и другие минералы в небольших количествах. В водопроводных трубах вода, которую мы считаем пресной, отлагает иногда известковый туф, который постепенно забивает всю трубу. В трубах, посредством которых минеральную воду выводят на поверхность из глубины, чтобы предупредить ее смешение с грунтовой водой и загрязнение («каптаж» минерального источника), вода также отлагает разные минералы, что создает необходимость периодической смены труб.

Известковый и кремнистый туфы образуют иногда очень мощные отложения в виде ступеней с бассейнами в несколько ярусов на склоне горы или долины или на ровном месте вокруг выхода источника (рис. 63). Вода сбегает струйками по ступеням из одного бассейна в другой и в каждом оставляет немного осадка из своих растворенных веществ.

Кремнистый туф отлагается горячими источниками, особенно гейзерами, с которыми мы познакомимся далее; известковый туф отлагают холодные и некоторые горячие источники, например Карловы Вары в Чехословакии. В воду последних можно погрузить цветок, лист, палочку и через несколько часов вынуть их покрытыми слоем туфа.

 
Рис. 64. Обвал гранита в Хамар-Дабане, на южном берегу озера Байкала
Оцените статью
Садоводство
Adblock detector