Figur

Begreppet grundvatten. Förutsättningar för bildande och förekomst av artesiska vatten

Jordens vattenskal - hydrosfären - bildas av grundvatten, atmosfärisk fukt, glaciärer och ytvattenförekomster, inklusive hav, hav, sjöar, floder och träsk. Alla vatten i hydrosfären är sammankopplade och befinner sig i en kontinuerlig cykel.

Hydrosfärens huvudsakliga sammansättning är saltvatten. Färskvatten står för mindre än 3 % av den totala volymen. Siffrorna är godtyckliga, eftersom beräkningarna endast tar hänsyn till bevisade reserver. Under tiden, enligt hydrogeologer, finns det i jordens djupa lager kolossala reservoarer av grundvatten, vars avlagringar ännu inte har upptäckts.

Grundvatten som en del av planetens vattenresurser

Grundvatten är vatten som finns i vattenförande sedimentära bergarter som utgör det övre lagret av jordskorpan. Beroende på miljöförhållanden, såsom temperatur, tryck, typer av stenar, är vattnet i fast, flytande eller ångformigt tillstånd. Klassificeringen av grundvatten beror direkt på jordarna som utgör jordskorpan, deras fuktkapacitet och djup. Lager av vattenmättade bergarter kallas "akviferer".

Sötvattenakviferer anses vara en av de viktigaste strategiska resurserna.

Grundvattens egenskaper och egenskaper

Det finns icke-avgränsade akviferer, avgränsade av ett lager av vattentäta stenar under och kallas grundvatten, och tryckakviferer, belägna mellan två ogenomträngliga lager. Klassificering av grundvatten efter typ av vattenmättad jord:

porös, förekommande i sand;
sprickor som fyller tomrum i hårda stenar;
karst, som finns i kalksten, gips och liknande vattenlösliga bergarter.

Vatten, ett universellt lösningsmedel, absorberar aktivt ämnen som utgör stenarna och är mättat med salter och mineraler. Beroende på koncentrationen av ämnen lösta i vatten särskiljs färskt, bräckt, saltvatten och saltvatten.

Typer av vatten i den underjordiska hydrosfären

Vatten under jord är i ett fritt eller bundet tillstånd. Fritt underjordiskt vatten inkluderar tryckvatten och icke-tryckvatten som kan röra sig under påverkan av gravitationskrafter. Tillhörande vatten inkluderar:

kristallvatten, kemiskt inkluderat i mineralernas kristallina struktur;
hygroskopiskt och filmvatten, fysiskt associerat med ytan av mineralpartiklar;
vatten i fast tillstånd.

Grundvattenreserver

Grundvatten står för cirka 2% av volymen av hela planetens hydrosfär. Termen "grundvattenreserver" betyder:

Mängden vatten som finns i det vattenmättade jordlagret är en naturlig reserv. Påfyllning av akviferer sker på grund av floder, nederbörd och flödet av vatten från andra vattenmättade lager. Vid bedömning av grundvattenreserver beaktas den genomsnittliga årliga volymen av grundvattenflödet.
Mängden vatten som kan användas när akvifären öppnas är elastiska reserver.

En annan term - "resurser" - betecknar operativa reserver av grundvatten eller volymen vatten av en given kvalitet som kan utvinnas från en akvifer per tidsenhet.

Grundvattenförorening

Experter klassificerar sammansättningen och typen av grundvattenförorening enligt följande:

Kemisk förorening

Obehandlat flytande avlopp och fast avfall från industri- och jordbruksföretag innehåller olika organiska och oorganiska ämnen, inklusive tungmetaller, petroleumprodukter, giftiga bekämpningsmedel, jordgödselmedel och vägreagenser. Kemikalier tränger in i akviferer genom grundvatten och brunnar som inte är ordentligt isolerade från intilliggande vattenmättade skikt. Kemisk förorening av grundvatten är utbredd.

Biologiska föroreningar

Orenat hushållsavloppsvatten, felaktiga avloppsledningar och filtreringsfält som ligger nära vattenbrunnar kan bli källor till förorening av akviferer med patogena mikroorganismer. Ju högre filtreringskapacitet jordar har, desto långsammare sprids den biologiska föroreningen av grundvattnet.

Att lösa problemet med grundvattenföroreningar

Med tanke på att orsakerna till grundvattenföroreningar är antropogena till sin natur bör åtgärder för att skydda grundvattenresurserna från föroreningar omfatta övervakning av hushålls- och industriavloppsvatten, modernisering av avloppsvattenrening och avloppssystem, begränsning av utsläpp av avloppsvatten till ytvattenförekomster, skapande av vattenskyddszoner, och förbättra produktionstekniken.

Komma ihåg

Vad händer med vatten som faller till marken med regn? Genom vilka stenar sipprar vattnet snabbare - sand eller lera? Vad är fjädrar (nycklar)? Varför är vattnet kallt på våren även på sommaren?

Hur grundvatten bildas. Vatten i jordskorpan finns i tre tillstånd: flytande, gasformigt och fast. Vatten och vattenånga fyller utrymmena mellan stenpartiklar.

Fast vatten är kristaller och lager av is i frusna stenar.

Grundvatten är vatten som finns i klipporna i jordskorpan.

Det finns mycket mer grundvatten än ytvatten på land - floder, sjöar, träsk. De uppstår på grund av nederbörd som sipprar djupt ner i jorden. Den viktigaste förutsättningen för bildandet av grundvatten är bergarternas förmåga att passera vatten. Det finns permeabla och vattentäta (vattentäta) stenar (bild 142).

Ris. 142. Vattengenomsläpplighet för stenar

Bergarter som låter vatten passera kallas permeabla stenar. Dessa är löst porösa (sand, småsten, grus) eller hårda men spruckna stenar (kalksten, sandsten, skiffer). Ju större partiklar och porer, desto bättre vattengenomsläpplighet. Stenar som inte låter vatten passera är vattentäta eller vattentäta. Dessa är leror eller andra orörda hårda stenar.

Vatten från ytan sipprar genom permeabla stenar tills det möter vattentäta lager på sin väg. Här dröjer den kvar och fyller gradvis porerna eller sprickorna i genomsläppliga stenar. Strata mättade med vatten bildar akviferer (bild 143). Vattnet i dem rinner nedför den lutande ytan av det ogenomträngliga lagret.

Vad är underjordiska vatten? På grund av växlingen av bergarter med olika permeabilitet kan det finnas flera akviferer i jordskorpan på olika djup. Lösa och porösa stenar ersätts av vattentåliga, sedan igen av vattengenomsläppliga och igen av vattentåliga. Beroende på akvifärernas läge särskiljs grundvatten och mellanlagergrundvatten (se bild 143).

Ris. 143. Grundvatten

Vattnet i den övre akvifären, som ligger på det första ogenomträngliga lagret, kallas grundvatten. Interstratala vatten ligger mellan två ogenomträngliga skikt. Vatten från ytan kommer in här endast genom de platser där akviferer når ytan.

Grundvattenlagrets djup och tjocklek beror på territoriets geologiska struktur, topografi och klimat. På slätter med kallt och vått klimat kan grundvatten närma sig själva ytan, vilket bidrar till bildandet av träsk. Om klimatet är varmt och torrt ligger grundvattnet på stora djup. Grundvattenlagrets djup kan variera med årstider. I Ryssland, på våren, ligger grundvattnet närmare ytan och på sommaren - längre från det.

I de porösa klipporna i underjorden av världens största öken, Sahara, finns enorma reserver av underjordiskt sötvatten. Det finns så många av dem att de kan möta behoven i alla länder som ligger i öknen. Dessa vatten ligger dock på ett djup av 150-200 m från ytan.

Grundvatten kommer ofta till ytan och bildar källor (källor, källor) i reliefens fördjupningar: floddalar, raviner. Interstratalt vatten utvinns med hjälp av speciellt borrade brunnar. Ibland rinner vatten genom brunnen som en fontän. Sådana vatten kallas artesiska (fig. 144).

Ris. 144. Artesiska vatten

Artesiska vatten bildas i konkava bergskikt. Här står vattnet under högt tryck, så det forsar ut när brunnen öppnas.

Allt grundvatten är inte färskt. Vissa av dem innehåller mycket lösta ämnen och gaser. Sådant vatten kallas mineralvatten. På stora djup i jordskorpan ökar temperaturen. Därför blir det underjordiska vattnet varmt och till och med varmt.

Om skikten av jordskorpan är sammansatta av lättlösliga bergarter (kalksten, gips, salter), så tvättar underjordiska vatten ut åtskilliga tomrum, håligheter och grottor i dem (bild 145). Detta naturfenomen, liksom landformer på ytan och i bergskikten, kallas karst.

Ris. 145. Karst former

Vatten skapar inte bara karstgrottor. Hon dekorerar dem med pittoreska stenskulpturer. Från dropparna som sipprar från grottornas tak, som istappar, växer stalaktiter nedåt. Från dropparna som faller på golvet i grottan växer kolumner - stalagmiter - gradvis underifrån. Dessa former växer ibland ihop till enstaka kolumner.

Frågor och uppgifter

Var kommer vatten in i jordskorpan?
Nämn typerna av grundvatten.
Vad är en källa? Var bildas den?
Var bildas karstgrottor?

- Kemisk sammansättning av grundvatten. - Mineralvatten. - Grundvattnets ursprung. Bildning av grundvatten. - Utvinning av grundvatten. Grundvattenlicens.

Grundvatten – grundvattenreserver, grundvattenresurser.

Grundvatten är en del av planetens hydrosfär (2% av volymen) och deltar i det allmänna vattnets kretslopp i naturen. Grundvattenreserver har ännu inte undersökts fullt ut. Nu visar de officiella uppgifterna en siffra på 60 miljoner kubikkilometer, men hydrogeologer är övertygade om att det i jordens tarmar finns kolossala outforskade avlagringar av grundvatten och den totala mängden vatten i dem kan uppgå till hundratals miljoner kubikmeter.

Grundvatten finns i borrhål på upp till flera kilometers djup. Beroende på de förhållanden under vilka grundvattnet uppstår (såsom temperatur, tryck, typer av stenar etc.) kan det vara i fast, flytande eller gasformigt tillstånd. Enligt V.I. Vernadsky, grundvatten kan existera till ett djup av 60 km på grund av det faktum att vattenmolekyler, även vid en temperatur på 2000 o C, dissocieras med endast 2%.

Läs om underjordiska vattenreserver: Hav av vatten under jorden. Hur mycket vatten finns det på jorden?

Vid bedömning av grundvatten används, utöver begreppet ”grundvattenreserver”, begreppet ”grundvattenresurser”, som kännetecknar påfyllningen av akvifären.

Klassificering av grundvattenreserver och resurser:

1. Naturreservat – volymen gravitationsvatten som finns i porerna och sprickorna i vattenförande stenar. Naturresurser – mängden grundvatten som kommer in i akvifären under naturliga förhållanden genom infiltration av atmosfärisk nederbörd, filtrering från floder, översvämning från högre och lägre belägna akviferer.

2. Konstgjorda aktier - detta är volymen grundvatten i reservoaren, bildad som ett resultat av bevattning, filtrering från reservoarer och konstgjord påfyllning av grundvatten. Konstgjorda resurser är flödeshastigheten för vatten som kommer in i akvifären under filtrering från kanaler och reservoarer i bevattnade områden.

3. Tilldragna resurser - detta är flödet av vatten som kommer in i akvifären med ökad påfyllning av grundvatten orsakad av driften av vattenintagsstrukturer.

4. Koncept operativa reserver Och operativa resurser är i huvudsak synonymer. De innebär den mängd grundvatten som kan erhållas genom tekniskt och ekonomiskt rationella vattenintagsstrukturer under ett givet driftsätt och med vattenkvalitet som uppfyller kraven under hela den beräknade vattenförbrukningsperioden.

Beroende på graden av allmän mineralisering särskiljs vatten (enligt V.I. Vernadsky):

färsk (upp till 1 g/l),
bräckt (1 -10 g/l),
saltad (10-50 g/l),
saltlösningar (mer än 50 g/l) - i ett antal klassificeringar accepteras värdet på 36 g/l, vilket motsvarar den genomsnittliga salthalten i världshavets vatten.

I bassängerna i den östeuropeiska plattformen varierar tjockleken på den färska grundvattenzonen från 25 till 350 m, saltvatten - från 50 till 600 m, saltvatten - från 400 till 3000 m.

Ovanstående klassificering indikerar betydande förändringar i vattenmineralisering - från tiotals milligram till hundratals gram per 1 liter vatten. Det maximala värdet av mineralisering, som når 500–600 g/l, har nyligen hittats i Irkutskbassängen.

För mer information om grundvattnets kemiska sammansättning, grundvattnets kemiska egenskaper, klassificering efter kemisk sammansättning, faktorer som påverkar grundvattnets kemiska sammansättning och andra aspekter, läs en separat artikel: Kemisk sammansättning av grundvatten.

Grundvatten - ursprung och bildning av grundvatten.

Beroende på deras ursprung är grundvattnet:

1) infiltration,
2) kondensation,
3) sedimentogen,
4) "ungdom" (eller magmogen),
5) konstgjord,
6) metamorfogena.

Grundvatten - grundvattentemperatur.

Baserat på temperatur delas grundvatten in i kallt (upp till +20 °C) och termiskt (från +20 till +1000 °C). Termiska vatten kännetecknas vanligtvis av en hög halt av olika salter, syror, metaller, radioaktiva och sällsynta jordartsmetaller.

Beroende på temperatur är underjordiska vatten:

Kallt underjordiskt vatten delas in i:

underkyld (under 0°C),
kallt (från 0 till 20 °C)

Termiska underjordiska vatten är indelade i:

varm (20 – 37 °C),
varm (37 – 50 °C),
mycket varmt (50 – 100 °C),
överhettad (över 100 °C).

Temperaturen på grundvattnet beror också på akviferernas djup:

1. Grundvatten och grunt interstratalt vatten uppleva säsongsbetonade temperaturfluktuationer.
2. Grundvatten som ligger i nivå med zonen med konstanta temperaturer, upprätthålla en konstant temperatur under hela året, lika med den genomsnittliga årstemperaturen i området.

Det, där de genomsnittliga årstemperaturerna är negativa, grundvatten i zonen med konstanta temperaturer är i form av is året runt. Det är så permafrost ("permafrost") bildas.
I områden där den genomsnittliga årstemperaturen är positiv, grundvatten i zonen med konstanta temperaturer, tvärtom, fryser inte ens på vintern.

3. Grundvatten som cirkulerar under zonen med konstant temperatur, uppvärmd över områdets genomsnittliga årstemperatur och på grund av endogen värme. Vattentemperaturen i detta fall bestäms av storleken på den geotermiska gradienten och når maximala värden i områden med modern vulkanism (Kamchatka, Island, etc.), i zonerna med åsar i mitten av havet och når temperaturer på 300-4000C . Högtermiskt grundvatten i områden med modern vulkanism (Island, Kamchatka) används för att värma bostäder, bygga geotermiska kraftverk, växthusuppvärmning, etc.

Grundvatten - metoder för att söka efter grundvatten.

geomorfologisk bedömning av området,
geotermisk forskning,
radonometri,
borrning av prospekteringsbrunnar,
studera kärnor extraherade från brunnar under laboratorieförhållanden,
experimentell pumpning från brunnar,
geofysik för markutforskning (seismisk och elektrisk prospektering) och brunnsloggning

Grundvatten – utvinning av grundvatten.

En viktig egenskap hos grundvatten som mineral är vattenförbrukningens kontinuerliga natur, vilket kräver ett konstant urval av vatten från undergrunden i en given mängd.

När man bestämmer genomförbarheten och rationaliteten av grundvattenutvinning, beaktas följande faktorer:

Totala grundvattenreserver,
Det årliga flödet av vatten till akviferer,
Filtreringsegenskaper hos vattenförande bergarter,
Nivådjup,
Tekniska driftsförhållanden.

Även med stora grundvattenreserver och betydande årliga flöden till akviferer är alltså grundvattenutvinning inte alltid rationellt ur ekonomisk synpunkt.

Till exempel kommer utvinningen av grundvatten att vara irrationell i följande fall:

mycket små brunnsflöden;
teknisk komplexitet i driften (sandning, saltavsättning i brunnar, etc.);
brist på nödvändig pumputrustning (till exempel vid drift av aggressiva industri- eller termiska vatten).

Högtermiskt grundvatten i områden med modern vulkanism (Island, Kamchatka) används för att värma bostäder, bygga geotermiska kraftverk, växthusuppvärmning, etc.

I den här artikeln undersökte vi ämnet Grundvatten: allmänna egenskaper. Läs vidare: Grundvattenstudiers historia.

Vatten är det vanligaste ämnet på vår planet, tack vare vilket liv stöds på det. Det finns både i litosfären och i hydrosfären. Jordens biosfär består av ¾ vatten. En viktig roll i cirkulationen av detta ämne spelas av dess underjordiska arter. Här kan det bildas av mantelgaser, under avrinning etc. I den här artikeln kommer vi att titta på typerna av grundvatten.

Begrepp

Underjordiskt vatten förstås som det senare, beläget i jordskorpan, beläget i stenar belägna under jordens yta i olika aggregationstillstånd. De utgör en del av hydrosfären. Enligt V.I. Vernadsky kan dessa vatten ligga på ett djup av upp till 60 km. Den uppskattade volymen grundvatten som ligger på ett djup av upp till 16 km är 400 miljoner kubikkm, det vill säga en tredjedel av världshavets vatten. De ligger på två våningar. Den nedre innehåller metamorfa och magmatiska bergarter, så mängden vatten här är begränsad. Huvuddelen av vattnet ligger i övervåningen, där sedimentära bergarter finns.

Klassificering efter arten av utbyte med ytvatten

Det finns 3 zoner i den: den övre - gratis; mitten och lägre - långsam vattenmetabolism. Sammansättningen av grundvattnet varierar i olika zoner. I den övre finns alltså färskvatten som används för tekniska, dricksmässiga och ekonomiska ändamål. I den mellersta zonen finns gamla vatten av olika mineralsammansättningar. I den nedre delen finns starkt mineraliserade saltlösningar från vilka olika grundämnen utvinns.

Klassificering efter mineralisering

Följande typer av grundvatten kännetecknas av mineralisering: ultra-, färsk, med relativt hög mineralisering - endast den sista gruppen kan nå en mineraliseringsnivå på 1,0 g / kubikmeter. dm; bräckt, salt, hög salthalt, saltlake. I den senare överstiger mineraliseringen 35 mg/m3. dm.

Klassificering efter förekomst

Följande typer av grundvatten särskiljs efter deras förekomstförhållanden: uppflugen vatten, grundvatten, artesiskt vatten och jordvatten.

Verkhovodka bildas huvudsakligen på linser och kilar ut lager av lågpermeabilitet eller vattenbeständiga stenar i luftningszonen under infiltration av ytvatten och atmosfäriskt vatten. Ibland bildas den på grund av den illuviala horisonten under jordlagret. Bildandet av dessa vatten är förknippat med processer för kondensering av vattenånga utöver de som anges ovan. I vissa klimatzoner bildar de ganska stora reserver av högkvalitativt vatten, men mestadels bildas tunna akviferer som försvinner under torka och bildas under perioder med intensiv fukt. Denna typ av grundvatten är huvudsakligen karakteristisk för lerjord. Dess tjocklek når 0,4-5 m. Reliefen har en betydande inverkan på bildandet av uppflugen vatten. I branta sluttningar finns den en kort tid eller saknas helt. På platta stäpper med tefatformade sänkor och platta vattendelar bildas ett mer stabilt uppflugen vatten på ytan av flodvägar. Den har ingen hydraulisk förbindelse med flodvatten och är lätt förorenad av andra vatten. Samtidigt kan det mata grundvatten, eller det kan spenderas på avdunstning. Verkhodka kan vara färsk eller lätt mineraliserad.

Grundvatten är en del av underjordiskt vatten. De är belägna på den första akvifären från ytan, över den första akvifären, konsekvent i yta. I grund och botten är de fritt flödesvatten de kan ha ett litet tryck i områden med lokal vattenogenomtränglig överlappning. Förekomstens djup, deras kemiska och fysikaliska egenskaper är föremål för periodiska fluktuationer. Distribuerad överallt. De matas genom infiltration av nederbörd från atmosfären, filtrering från ytkällor, kondensering av vattenånga och avdunstning i marken och ytterligare näring som kommer från underliggande akviferer.

Artesiskt vatten är en del av grundvattnet som har tryck och ligger i akviferer mellan relativt ogenomträngliga och ogenomträngliga skikt. De ligger djupare än marken. I de flesta fall sammanfaller inte deras områden för näring och tryckskapande. Vatten dyker upp i brunnen under den fastställda nivån. Dessa vattens egenskaper är mindre känsliga för fluktuationer och föroreningar jämfört med grundvatten.

Jordvatten är de som är begränsade till jordvattenlagret, deltar i att förse växter med detta ämne och är förknippade med atmosfären, uppflugen vatten och grundvatten. De har en betydande inverkan på grundvattnets kemiska sammansättning när det är djupt. Om de senare är belägna grunt, blir jorden vattensjuk och vattensjuka börjar. Gravitationsvatten bildar inte en separat horisont rörelse uppifrån och ner under inverkan av kapillärkrafter eller gravitation i olika riktningar.

Klassificering efter formation

Huvudtyperna av grundvatten är infiltration, som bildas på grund av läckage av atmosfärisk nederbörd. Dessutom kan de bildas som ett resultat av kondensering av vattenånga, som kommer in i sprickade och porösa bergarter tillsammans med luft. Dessutom urskiljs reliktvatten (begravda), som låg i gamla bassänger, men som begravdes av tjocka lager av sedimentära bergarter. En separat typ är också termiska vatten, som bildades i de sista stadierna av magmatiska processer. Dessa vatten bildar magmatiska eller juvenila arter.

Klassificering av rörelsen av föremålen i fråga

Följande typer av grundvattenrörelser urskiljs (se figur).

Infiltration och nederbörd från atmosfären sker i luftningszonen. I detta fall är denna process uppdelad i fritt genomförd och normal infiltration. Den första innebär rörelse från topp till botten under inverkan av gravitation och kapillärkrafter längs vissa kanaler och kapillärporer, medan det porösa utrymmet inte är mättat med vatten, vilket hjälper till att upprätthålla luftrörelsen. Vid normal infiltration adderas hydrostatiska tryckgradienter till krafterna som anges ovan, vilket resulterar i att porerna fylls helt med vatten.

I mättnadszonen verkar hydrostatiskt tryck och gravitation, vilket främjar rörelsen av fritt vatten genom sprickor och porer till sidorna, vilket minskar trycket eller lutningen på ytan av horisonten som bär vatten. Denna rörelse kallas filtrering. Den högsta hastigheten för vattenrörelser observeras i underjordiska karstgrottor och kanaler. På andra plats kommer småsten. Mycket långsammare rörelse observeras i sand - hastigheten är 0,5-5 m/dag.

Typer av grundvatten i permafrostzonen

Dessa grundvatten klassificeras i supra-permafrost, inter-permafrost och sub-permafrost. De förra är belägna i tjockleken av permafrost på en aquitard, främst vid foten av sluttningar eller på botten av floddalar. De är i sin tur uppdelade i säsongsfryst, uppflugen vatten, som ligger i det aktiva lagret; till säsongsmässigt delvis frusna, med den övre delen i det aktiva lagret, till säsongsmässigt icke-frysta, vars förekomst noteras under det säsongsbundna lagret. I vissa fall kan en bristning av det aktiva lagret av olika jordar inträffa, vilket leder till att en del av supra-permafrostvattnet släpps ut till ytan, där det ser ut som is.

Inter-permafrostvatten kan förekomma i flytande fas, men är mest utbredda i fast fas; Som regel är de inte föremål för säsongsbetonade upptinings-/frysningsprocesser. Dessa vatten i flytande fas säkerställer vattenutbyte med vatten ovanför och under permafrost. De kan komma upp till ytan som fjädrar. Subpermafrostvatten är artesiska. De kan vara från färska till saltlake.

Typerna av grundvatten i Ryssland är desamma som de som diskuterats ovan.

Kontaminering av föremålen i fråga

Följande typer av grundvattenföroreningar särskiljs: kemisk, som i sin tur är uppdelad i organisk och oorganisk, termisk, radioaktiv och biologisk.

Kemiska föroreningar inkluderar huvudsakligen flytande och fast avfall från industriföretag, samt bekämpningsmedel och gödningsmedel från jordbruksproducenter. Tungmetaller och andra giftiga ämnen påverkar grundvattnet mest. De sprider sig över akvifärer över betydande avstånd. Radionuklidkontamination beter sig på liknande sätt.

Biologiska föroreningar orsakas av patogen mikroflora. Källor till föroreningar är vanligtvis boskapsgårdar, felaktiga avlopp, avloppsbrunnar, etc. Fördelningen av mikrofloran bestäms av filtreringshastigheten och överlevnadsgraden för dessa organismer.

Det är en ökning av grundvattnets temperatur som uppstår under driften av ett vattenintag. Det kan förekomma i områden där avloppsvatten släpps ut eller när vattenintaget ligger nära en vattenförekomst med varmare ytvatten.

Undergrundsanvändning

Utvinning av grundvatten som en typ av markanvändning regleras av den federala lagen "On Subsoil". En licens krävs för att extrahera dessa objekt. Det utfärdas i förhållande till grundvatten för en period på upp till 25 år. Användningsperioden börjar beräknas från tidpunkten för statlig registrering av licensen.

Uttagsarbeten ska registreras hos Rosreestr. Därefter utarbetar de ett projekt och lämnar in det för statlig granskning. Därefter utarbetas ett projekt för att organisera en sanitär zon för underjordiskt vattenintag, reserverna av dessa vatten bedöms och beräkningarna lämnas till Statens expertis, Geoinformationsfonden och Rosgeolfond. Därefter bifogas intyg om markägande till de mottagna handlingarna, varefter en ansökan om tillstånd lämnas in.

Avslutningsvis

Vilka typer av grundvatten finns det i Ryssland? Samma som i världen. Området i vårt land är ganska stort, så det innehåller permafrost, artesiskt, grundvatten och jordvatten. Klassificeringen av föremålen som övervägs är ganska komplicerad, och i denna artikel återspeglas den ofullständigt dess mest grundläggande punkter här.

Allt vatten som ligger i tjockleken av stenar i fast, flytande eller gasformigt tillstånd kallas under jord

På kontinenter bildar de ett kontinuerligt skal, som inte avbryts även i områden med torra stäpper och öknar. Liksom ytvatten är de i ständig rörelse och deltar i det allmänna vattnets kretslopp i naturen. Konstruktionen och driften av de flesta ovanjordiska strukturer och alla underjordiska är förknippade med behovet av att ta hänsyn till rörelsen av grundvatten, dess sammansättning och tillstånd. De fysiska och mekaniska egenskaperna och tillståndet hos många bergarter beror på grundvattnet. De svämmar ofta över bygggropar, diken, diken och tunnlar och när de kommer upp till ytan bidrar de till att området tränger in. Grundvatten kan vara en aggressiv miljö i förhållande till bergarter. De är huvudorsaken till många fysiska och geologiska processer som sker under naturliga förhållanden, under konstruktion och drift av tekniska strukturer.

Det finns:

Dricksvatten– vatten vars kvalitet i sitt naturliga tillstånd eller efter behandling uppfyller myndighetskrav och är avsett för drycker och hushållsbehov, eller för produktion av livsmedelsprodukter. Denna typ av vatten inkluderar även naturligt mineralvatten, vilket inkluderar underjordiska vatten med en total mineralisering på högst 1 g/dm3, som inte kräver vattenrening eller inte ändrar sin naturliga sammansättning efter vattenbehandling.

Tekniskt underjordiskt vatten – vatten av olika kemiska sammansättningar (från färska till saltlösningar), avsedda att användas för industriella, tekniska och tekniska ändamål, vars kvalitetskrav fastställs av statliga eller industristandarder, tekniska specifikationer eller konsumenter.

Grundvatten är också uppdelat i:

Grundvatten bildas främst som ett resultat av läckage (infiltration) av atmosfärisk nederbörd och ytvatten i jordskorpan. Vatten passerar genom permeabla stenar till det ogenomträngliga lagret och ackumuleras där och bildar en underjordisk pool eller bäck. Detta underjordiska vatten kallas infiltration. Mängden infiltrationsvatten beror på områdets klimatförhållanden, lättnad, vegetation, sammansättningen av bergarterna i de övre skikten, deras struktur och textur samt områdets tektoniska struktur. Infiltrerande grundvatten är det vanligaste.

Grundvatten kan också bildas genom kondensering av ångvatten som ständigt cirkulerar i porerna i stenar. Kondensation underjordiskt vatten bildas endast på sommaren och delvis på våren och hösten, och på vintern bildas det inte alls. Genom kondensering av vattenånga förklarade A.F. Lebedev bildandet av betydande reserver av underjordiskt vatten i öken- och halvökenzoner, där mängden nederbörd är försumbar. Inte bara atmosfärisk vattenånga kan kondensera, utan även vattenånga som frigörs från magmakammare och andra högtemperaturzoner i jordskorpan. Sådant grundvatten kallas juvenil .Juvenil Grundvatten är vanligtvis mycket mineraliserat. Under geologisk utveckling kan nedgrävda vattenbassänger finnas kvar djupt i jordskorpan. Vattnet som finns i de sedimentära skikten i dessa bassänger kallas relikt.

Bildandet av grundvatten är en komplex process som börjar med ackumulering av sediment och är nära relaterad till områdets geologiska historia. Mycket ofta blandas grundvatten av olika ursprung med varandra och bildas blandad beroende på vattnets ursprung.

Ur fördelningen av grundvatten är den övre delen av jordskorpan vanligtvis uppdelad i två zoner: luftningszonen och mättnadszonen. I luftningszonen är inte alla porer i stenar alltid fyllda med vatten. Allt vatten i luftningszonen matas av nederbörd, avdunstar intensivt och absorberas av växter. Mängden vatten i denna zon bestäms av klimatförhållandena. I mättnadszonen, oavsett klimatförhållanden, är alla porer i stenar alltid fyllda med vatten. Ovanför mättnadszonen finns en kapillär befuktningssubzon. I denna subzon är tunna porer fyllda med vatten och stora med luft.

I luftningszonen bildas jordvatten och uppflugen vatten. Jordvatten ligger direkt på jordens yta. Detta är det enda vattnet som inte har en aquitard under sig och representeras huvudsakligen av bundet och kapillärt vatten. Jordvatten står i ett komplext förhållande till djur- och växtorganismer. Det kännetecknas av skarpa temperaturfluktuationer, närvaron av mikroorganismer och humus. Byggare möter jordvatten endast i våtmarker.

Verkhovodka bildas i luftningszonen på vattentäta linser. Högvatten kallas också varje tillfällig ansamling av vatten i luftningszonen. Atmosfärisk nederbörd som tränger in i denna zon kan tillfälligt hållas kvar i lågpermeabla eller kompakterade lager. Oftast sker detta på våren under snösmältningsperioden eller under perioder med kraftigt regn. Under torra perioder kan perennvatten försvinna. De karakteristiska egenskaperna hos uppflugen vatten är dess instabila existens, begränsade distribution, låg effekt och brist på tryck. Högt vatten skapar ofta svårigheter för byggare, eftersom närvaron eller möjligheten av dess bildning inte alltid fastställs vid geotekniska undersökningar. Det resulterande uppflugna vattnet kan orsaka översvämning av tekniska strukturer och översvämning av områden.

Jord kallas vatten som ligger på det första permanenta vattentäta lagret från jordens yta. Grundvatten finns konstant. De har en fri vattenyta som kallas grundvattenspegel, och en vattentät säng. Projektionen av grundvattenytan på ett vertikalt plan kallas grundvattennivå (U GV). Avståndet från aquitard till grundvattennivån kallas akvifärens kapacitet. Grundvattennivån, och följaktligen tjockleken på akvifären, är varierande värden och kan förändras under hela året beroende på klimatförhållandena. Grundvatten laddas främst från atmosfäriskt vatten och ytvatten, men det kan också vara blandat, infiltration-kondensation. Området på jordens yta från vilket ytvatten och atmosfäriskt vatten kommer in i en akvifer kallas näringsområde grundvatten. Området för grundvattenladdning sammanfaller alltid med området för dess distribution. Grundvatten, på grund av närvaron av en fri vattenyta, är fritt rinnande, det vill säga att vattennivån i brunnen är inställd på samma nivå som vattnet påträffas.

Beroende på förhållandena för grundvattenförekomst särskiljs grundvattenflöden och bassänger. Markflöden har en lutande spegel och är i kontinuerlig rörelse mot aquitardens sluttning. Markpooler har en horisontell spegel och är mycket mindre vanliga.

Grundvatten, som är i ständig rörelse, har en nära koppling till ytvattendrag och reservoarer. I områden där nederbörden dominerar avdunstning, matar grundvatten vanligtvis floder. I torra områden rinner mycket ofta vatten från floder in i grundvattnet och fyller på underjordiska bäckar. Det kan också finnas en blandad typ av förbindelse, när grundvatten på ena stranden matar floden och på den andra kommer vatten från floden in i grundvattenflödet. Anslutningens karaktär kan variera beroende på klimat och vissa andra förhållanden.

Vid design och konstruktion av tekniska strukturer är det nödvändigt att ta hänsyn till grundvattenregimen, det vill säga förändringar över tid i sådana indikatorer som fluktuationer i grundvattennivåer, temperatur och kemisk sammansättning. Grundvattnets nivå och temperatur är föremål för de största förändringarna. Orsakerna till dessa förändringar är mycket olika och är ofta direkt relaterade till mänskliga byggaktiviteter. Klimatfaktorer orsakar både säsongsmässiga och långsiktiga förändringar i grundvattennivåerna. Översvämningar på floder, såväl som reservoarer, dammar, bevattningssystem, kanaler och dräneringsstrukturer leder till förändringar i grundvattenregimen.

Grundvattenytans position på kartor avbildas med hjälp av hydroisohypser och hydroisobater. Hydroisohypser- linjer som förbinder punkter med samma absoluta höjder av grundvattennivån. Dessa linjer liknar reliefens konturer och återspeglar liksom reliefen på grundvattenytan. Hydroisohypsumkartan används för att bestämma riktningen för grundvattenrörelsen och för att bestämma värdet på den hydrauliska gradienten. Grundvattnets rörelseriktning är alltid vinkelrät mot hydroisohypserna från högre till lägre höjder. Riktningarna längs vilka grundvattnet rör sig under en stadig, tidsinvariant rörelse kallas nuvarande linjer. Om strömlinjerna är parallella med varandra, kallas ett sådant flöde platt. Flödet kan också vara konvergerande eller divergerande. Ju mindre avståndet är mellan de hydrauliska isohypserna, desto större är markflödets hydrauliska gradient. Hydroisobater- linjer som förbinder punkter med samma grundvattendjup.

Mellanskikt Grundvatten avser akviferer som ligger mellan två akvitarder. De kan vara icke-tryck och tryck. Interstratala icke-tryckvatten är sällsynta. Arten av deras rörelse liknar grundvattnets. Mellanskiktstryckvatten kallas artesisk. Förekomsten av artesiska vatten är mycket varierande, men den vanligaste förekomsten är synklinal. Artesiskt vatten fyller alltid hela akvifären från basen till taket och har ingen fri vattenyta. Utbredningsområdet för en eller flera nivåer av artesiska akviferer kallas artesisk pool. Områdena med artesiska bassänger är enorma och mäter i tiotals, hundratals och ibland tusentals kvadratkilometer. I varje artesisk bassäng särskiljs områden för utfodring, distribution och utsläpp. Matningsområdet för artesiska bassänger är vanligtvis beläget på större avstånd från centrum av bassängen och på högre höjder. Det sammanfaller aldrig med området för deras distribution, som ibland kallas tryckområdet. Artesiska vatten upplever hydrostatiskt tryck på grund av skillnaden i höjd mellan matningsområdet och utloppsområdet, enligt lagen om kommunicerande kärl. Nivån vid vilken artesiskt vatten installeras i en brunn kallas piezometrisk. Dess position är bestämd piezometrisk linje, eller en tryckledning, en villkorlig rät linje som förbinder tillförselområdet med utloppsområdet. Om den piezometriska linjen passerar över jordens yta, kommer strömning att inträffa när akvifären öppnas av brunnar, och trycket kallas positivt. När den piezometriska nivån ligger under jordens yta kallas trycket negativt och vatten rinner inte ut ur brunnen. Artesiska vatten är generellt sett mer mineraliserade och mindre anslutna till ytvattendrag och vattenförekomster än grundvatten.

Vid sprickvatten kallas grundvatten begränsat till sprickiga magmatiska, metamorfa och sedimentära bergarter. Arten av deras rörelse bestäms av storleken och formen på sprickorna. Sprickvatten kan vara icke-tryck och tryck. De är inte konstanta och kan förändra rörelsens karaktär. Erosionen och upplösningen av bergarter leder till expansion av sprickor, och kristalliseringen av salter och ansamlingen av sediment leder till att de minskar. Flödeshastigheten för sprickvatten kan nå 500 m 3 /h. Sprickvatten skapar betydande svårigheter vid konstruktionen av underjordiska strukturer.

Grundvatten i staden

I städerna är efterfrågan på vatten hög, men grundvattenresurserna är begränsade. På många sätt beror processen för återställande av vattenresurser på tillståndet i själva stadsmiljön och dess ekologi. Denna viktiga faktor är ansvarig inte bara för volymen av underjordiska vattenresurser, utan också för nivån på deras förorening.

Under senare år har studiet av grundvatten i stadsrum blivit en del av sektionen hydrogeologi.

Problem som uppstår från interaktionen mellan grundvatten och stadsmiljön inkluderar förorening av grundvatten genom avloppsrör, sänkning av grundvattennivån genom pumpsystem och hotet om att grundvatten översvämmar underjordiska utrymmen i stadsmiljön (till exempel tunnelbana).

Nu är frågan om att bevara och skydda grundvattnet från föroreningar särskilt akut. När allt kommer omkring beror stabiliteten i utvecklingen av de flesta städer till stor del på dem, vilket för problemet till en global skala.

Baserat på de tilldelade uppgifterna och baserat på de senaste framstegen inom hydrogeologiområdet, utvecklar forskare nya system för att övervaka och övervaka nivån av grundvattenföroreningar och dess aktivitet inom det underjordiska utrymmet i stadsmiljön.

Och ändå, oavsett vilken viktig roll dess koppling till grundvattnet spelar i utvecklingen av stadsrum, är det ganska uppenbart att stadsmiljön i denna typ av interaktion tilldelas rollen som en yttre begränsare snarare än en jämlik deltagare.

Många städer använder underjordiskt vatten för dricksvatten. Alla vet att vatten är en förnybar resurs, men samtidigt mycket känslig för påverkan av yttre faktorer. Det är mycket viktigt att övervaka nivån på grundvatten och graden av dess förorening. För en stabil utveckling av stadsrummet är denna känsliga balans extremt viktig. Försumlig inställning till vattenresurser leder till mycket katastrofala konsekvenser. Till exempel i Mexico City ledde en konstant minskning av grundvattennivåerna till sättningar och sedan miljöproblem.

Grundvattenindikatorer i Ryska federationen

Resurspotentialen för grundvatten i Ryssland är 869,1 miljoner m 3 /dag och är ojämnt fördelad över hela territoriet, vilket bestäms av mångfalden av geologiska och hydrogeologiska förhållanden och klimategenskaper.

På Rysslands europeiska territorium är dess värde 346,4 miljoner m 3 /dag och varierar från 74,1 miljoner m 3 /dag i centrala till 117,7 miljoner m 3 /dag i det nordvästra federala distriktet; i Rysslands asiatiska territorium - 522,7 miljoner m 3 /dag och varierar från 159,2 miljoner m 3 /dag i Fjärran Östern till 250,9 miljoner m 3 /dag i de sibiriska federala distrikten.

Grundvattnets nuvarande roll i hushålls- och dricksvattenförsörjningen för befolkningen i Ryska federationen kännetecknas av följande indikatorer. Andelen grundvatten i balansen mellan hushålls- och dricksvattenförsörjning (från yt- och underjordiska vattentäkter) är 45 %.

Mer än 60 % av städerna och städerna tillgodoser sitt dricksvattenbehov med hjälp av grundvatten, och cirka 20 % av dem har blandade vattenförsörjningskällor.

På landsbygden står grundvatten i hushålls- och dricksvattenförsörjning för 80–85 % av den totala vattenförbrukningen.

Det svåraste problemet är att tillhandahålla dricksvatten till befolkningen i storstäderna. Cirka 35 % av de stora städerna har praktiskt taget inga underjordiska källor för centraliserad vattenförsörjning, och för 37 städer finns det inga bevisade grundvattenreserver alls.

Graden av användning av grundvatten i befolkningens hushålls- och dricksvattenförsörjning bestäms både av fördelningsmönstren för grundvattenresurser över hela Rysslands territorium och av den politik som förts under många år för att förse befolkningen med dricksvatten genom prioriterad användning av ytvatten.

För närvarande är användningen av utforskade grundvattenförekomster och deras reserver låg. Den genomsnittliga utnyttjandegraden av totala bevisade reserver är 18–20 % och inom exploaterade fält med bevisade reserver – 30–32 %.

Under de senaste 5 åren har ökningen av beräknade operativa reserver uppgått till 6,8 miljoner m 3 /dag.

28,2 miljoner m 3 /dag vatten togs från underjordiska källor för att tillgodose befolkningens dricksbehov och vattenförsörjning till industrianläggningar. Den totala mängden grundvattenuttag och uttag var 33,1 miljoner m 3 /dygn, 5,9 miljoner m 3 /dygn släpptes ut utan användning (17,8 % av den totala grundvattentäkten och uttaget).

27,2 miljoner m 3 /dag användes för hushållens behov, inklusive: för hushålls- och dricksvattenförsörjning 20,6 miljoner m 3 /dag (76 %); industriell och teknisk vattenförsörjning – 6,0 miljoner m 3 /dag (22 %); markbevattning och betesvattning – 0,5 miljoner m 3 /dag (2%).

Som ett resultat av utvinning och produktion av grundvatten i vissa territorier bildades stora regionala depressionskratrar, vars områden når betydande storlekar (upp till 50 tusen km 2), och nivån i centrum minskade till 65–130 m ( städerna Bryansk, Kursk, Moskva, St. -Petersburg).

I staden Bryansk har en regional fördjupningskrater bildad i det övre devoniska akvifärkomplexet en radie på mer än 150 km och ett nivåfall på mer än 80 m Kursk och Zheleznogorsk och vid Mikhailovskys järnmalmsbrott. Depressionstratten ”Kursk” i Batkellovey-akvifären har en radie på 90–115 km, nivåminskningen i mitten är 64,5 m. Vid Mikhailovsky-brottet nådde tratten en radie på 60–90 km, nivån har minskat sedan. början av dränering av stenbrottet med 77,4 m.

I Moskva-regionen ledde intensiv exploatering av grundvatten i Lower Carboniferous akviferkomplexet i 100 år till bildandet av en omfattande djup krater, vars yta överstiger 20 tusen km 2 och den maximala nivåfallet är 110 m. Långsiktig exploatering av grundvatten i Gdov-akvifären i St. Petersburg orsakade bildandet av en regional depressionstratt med en total yta på upp till 20 tusen km 2 med en minskning av nivån till 35 m.

På Rysslands territorium, enligt statlig övervakning av tillståndet i undergrunden vid Rysslands naturresursministerium, har 4002 platser för förorening identifierats, varav mer än 80% är belägna i grundvattenakviferer, som vanligtvis inte är källor dricksvattenförsörjningen till befolkningen.

Enligt expertuppskattningar överstiger inte andelen förorenat grundvatten i Ryska federationen 5–6% av volymen av dess användning för dricksvattenförsörjning till befolkningen.

Det största antalet grundvattenföroreningsplatser finns på territoriet för följande federala distrikt: Volga (30%), Sibirien (23%); Central (16 %) och södra (15 %). Av det totala antalet grundvattenföroreningsplatser:

§ 40 % av föroreningarna är förknippade med industriföretag;

§ 20 % – med jordbruksproduktion;

§ med 9 % – med bostäder och kommunal service,

§ 4% av föroreningarna uppstår som ett resultat av att undermåliga naturliga vatten dras upp på grund av brott mot driftsregimen för vattenintag;

§ 10 % av grundvattenföroreningarna är ”blandade” och orsakas av verksamheten vid industri-, kommunal- och jordbruksanläggningar;

§ För 17 % av platserna har källan till grundvattenförorening inte identifierats.

Den mest spända ekologiska situationen har utvecklats i områden där grundvattnet är förorenat med ämnen av faroklass I. Dessa områden identifierades i områdena för enskilda stora industriföretag i följande städer och städer: Amursk (kvicksilver), Achinsk (fosfor), Baikalsk (kvicksilver), Georgievsk (kvicksilver), Essentuki (kvicksilver), Ekaterinburg (fosfor), Iskitim (beryllium), Novokuznetsk (fosfor), Kazan (beryllium, kvicksilver), Kislovodsk (fosfor), Mineralnye Vody (kvicksilver), Lermontov (kvicksilver), Komsomolsk-on-Amur (beryllium), Magnitogorsk (tetraetylbly), Novosibirsk (beryllium). , kvicksilver), Sayansk (kvicksilver), Svobodny (kvicksilver), Usolye-Sibirskoye (kvicksilver), Khabarovsk (beryllium, kvicksilver), Cherepovets (beryllium), etc.

Den största miljöfaran utgörs av grundvattenföroreningar som identifierats i enskilda brunnar vid dricksvattenintag.