Подземные воды

Определения и обозначения

Подземные воды — воды, находящиеся в горных породах под поверхностью Земли. Они заполняют поры и трещины, а иногда скапливаются в пустотах. Эти воды питают родники и служат источником водоснабжения.

Водоносный горизонт — слой или толща водопроницаемых пород, в которых накапливается и перемещается вода. Водопроницаемые породы пропускают воду через поры и трещины. Понятие горизонта помогает понять, где под землёй находятся запасы воды и как они движутся.

Грунтовые воды — подземные воды, расположенные ближе всего к поверхности и не перекрытые сверху водоупорным слоем. Они лежат над первым водоупорным пластом и пополняются водой с поверхности. Их уровень можно наблюдать, например, в колодце.

Межпластовые воды — воды, заключённые между водоупорными слоями; напорные межпластовые воды называют артезианскими. Водоупорные породы ограничивают водоносный слой сверху, а иногда и снизу. Это определение помогает отличать такие воды от грунтовых и понимать, почему в скважине вода может подниматься.

Как это устроено

Дождь и талая вода сначала смачивают почву, а затем просачиваются вглубь через проницаемые породы. Часть воды задерживается корнями растений, испаряется или стекает по поверхности, поэтому до подземных слоёв доходит не вся влага. Попавшая в поры и трещины вода пополняет подземные запасы. Так осадки связывают круговорот воды на поверхности с водами под землёй.

Когда просачивающаяся вода встречает водоупорный слой, ей трудно пройти дальше вниз. Она начинает накапливаться над этим слоем и заполнять доступные поры и трещины. Так образуется водоносный горизонт, по которому вода может перемещаться в сторону более низких участков. Если водоупорный пласт неглубокий, выше него часто залегают грунтовые воды.

Грунтовые воды находятся близко к поверхности, поэтому их пополнение зависит от дождей и таяния снега. По этой же причине загрязняющие вещества с поверхности могут сравнительно легко попасть в такой горизонт. Межпластовые воды отделены от поверхности водоупорными слоями и обычно защищены лучше. Они получают пополнение в тех местах, где водоносный слой выходит на поверхность и принимает воду.

Вода в породах движется под действием силы тяжести и разницы давления, просачиваясь через поры и трещины. Если водоносный слой пересекает склон или поверхность долины, вода может выйти наружу — так возникает родник или источник. Выход воды зависит от расположения пород и уровня водоносного горизонта. Родник может быть постоянным или временным, если приток воды меняется по сезонам.

Уровень подземных вод меняется, когда поступление воды с осадками становится больше или меньше её расходования. Поэтому после дождей грунтовые воды могут подняться, а во время засухи или интенсивной откачки — понизиться. Температура воды тоже не везде одинакова: на неё влияют глубина залегания и условия, в которых вода движется и нагревается в недрах. Загрязнение и чрезмерная откачка могут ухудшить качество воды и истощить запасы, поэтому важно охранять места питания горизонтов и разумно пользоваться водой.

Виды подземных вод и их особенности

Сравнивайте воды по строкам: так легче увидеть, как глубина залегания связана с питанием и защищённостью. Артезианские воды — не отдельное положение по отношению к межпластовым: это их напорная разновидность. Фонтанирование возможно не в каждой скважине, а только при подходящих условиях.

Разбор задач

Задача 1. После сильных дождей уровень воды в колодце поднялся, а во время засухи понизился. Нужно объяснить причину такого изменения. Колодец обычно достигает грунтовых вод, которые расположены сравнительно близко к поверхности. Поэтому их уровень зависит от того, сколько воды поступило и сколько было израсходовано.

1. Определяем, какие воды находятся в колодце: чаще всего это грунтовые воды.
2. После дождей часть воды просачивается сквозь почву и пополняет водоносный горизонт. Приток увеличивается, и уровень воды в колодце поднимается.
3. Во время засухи осадков мало, а вода продолжает расходоваться. Её запас уменьшается, поэтому уровень в колодце понижается.

Ответ: уровень воды изменился из-за пополнения грунтовых вод осадками и их расходования. Такой колодец зависит от погодных условий.

Задача 2. Скважина вскрыла воду между двумя водоупорными слоями, и вода поднялась по ней выше водоносного горизонта. Определите вид подземных вод. В условии указаны и положение водоносного слоя, и поведение воды в скважине. Оба признака помогают сделать вывод.

1. Вода заключена между водоупорными слоями, следовательно, она относится к межпластовым водам.
2. Подъём воды выше водоносного горизонта показывает, что вода находится под давлением. Это напорные межпластовые воды.
3. Напорные межпластовые воды называют артезианскими. Однако сам по себе подъём в скважине ещё не означает, что вода обязательно польётся фонтаном.

Ответ: скважина вскрыла артезианские воды — напорные межпластовые воды.

Задача 3. На склоне появилась небольшая струя воды. Нужно объяснить, почему возник родник, и предложить меры защиты. Чтобы ответить, следует связать появление воды с расположением водоносных пород и оценить, что может загрязнить источник. Внешняя чистота струи не доказывает, что воду безопасно пить.

1. Водоносный слой пересёк склон, поэтому вода, двигавшаяся внутри пород, вышла на поверхность. Такое естественное место выхода воды называют родником.
2. Нужно не допускать рядом свалок, стоянок транспорта и сброса грязной воды. Следует сохранять чистоту участка, не повреждать место выхода воды и при необходимости оградить его от загрязнений.
3. Если родник используют для питья, качество воды нужно проверять. До проверки нельзя считать её безопасной только потому, что она прозрачная и без запаха.

Ответ: родник образовался там, где водоносный слой выходит на склон. Защитить его помогают чистота территории и проверка качества воды.

Типичные ошибки

Ошибка — считать все подземные воды грунтовыми. Грунтовые воды — только один их вид, а воды между водоупорными слоями называют межпластовыми. Такую путаницу допускают, если запоминают общее название, но не сравнивают расположение вод. Проверьте себя: выясните, лежит ли вода над первым водоупорным слоем или заключена между слоями.

Ошибка — путать водопроницаемые и водоупорные породы. Первые пропускают воду, а вторые задерживают её или пропускают очень плохо. Их названия легко перепутать, если не связать их со свойствами. Проверка простая: водоносный горизонт располагается в проницаемых породах, а водоупорный слой ограничивает движение воды.

Ошибка — утверждать, что любая артезианская вода сама фонтанирует на поверхность. Артезианская вода находится под напором, но высоты подъёма может не хватить, чтобы вода вышла над землёй. Часто путают подъём воды в скважине с её фонтанированием. Проверьте вывод: фонтан возможен только при достаточном напоре и подходящих условиях.

Ошибка — считать подземные воды полностью защищёнными от загрязнения. Вещества с поверхности могут просачиваться в породы, особенно если водоупорные слои нарушены или горизонт расположен неглубоко. Эту ошибку допускают, потому что загрязнение под землёй не видно. Учитывайте глубину и защитные слои, но помните: даже межпластовые воды нельзя считать гарантированно чистыми без проверки.

Связь с другими темами

Чтобы понять образование подземных вод, пригодятся знания о круговороте воды: осадки просачиваются в почву и пополняют водоносные горизонты. Также нужно различать водопроницаемые и водоупорные породы. Эти знания объясняют, почему вода задерживается в одних слоях и движется в других.

Тема помогает понять, откуда берётся вода в колодцах и скважинах и как образуются родники. Она связана с водоснабжением населённых пунктов, природными ресурсами и охраной природы. Эти знания пригодятся, чтобы разбираться в причинах загрязнения питьевой воды и способах защиты её источников.

Что запомнить

• Подземные воды находятся в горных породах ниже земной поверхности.
• Они образуются главным образом при просачивании атмосферных осадков и поверхностных вод.
• Водоносные горизонты располагаются в водопроницаемых породах.
• Грунтовые воды залегают ближе к поверхности и сильнее подвержены загрязнению.
• Межпластовые воды находятся между водоупорными слоями.
• Артезианские воды являются напорными межпластовыми водами.
• Подземные воды нужно использовать бережно и защищать от загрязнения.