8.2 Круговорот воды в ландшафте

В ландшафтной сфере Земли под влиянием солнечной радиации про­исходит постоянный процесс перехода одного состояния воды в другое и её обращение, то есть в природе она совершает большой и малый круговороты. Водяные пары, поднимающиеся с поверхности океана, большей частью конденсируются и возвращаются в виде атмосферных осадков в океан (малый круговорот). Часть же их переносится воздушными массами на сушу, и круговорот воды становится сложнее — большим. Достигнув поверхности земли, атмосферные осадки частично испаряются снова в атмосферу, просачиваются и образуют подземные воды, стекают по поверхности (реки), возвращаясь обратно в океан. Процесс испарения воды и выпадения осадков на сушу повторяется постоянно и идёт в направлении от океана — снова в океан, завершая свой большой круговорот.

Полное обновление воды в разных частях ландшафтной сферы проис­ходит за различные промежутки времени. Например, вода в океане об­новляется в среднем за 3000 лет, в проточных озерах за десятки лет, в реках - через каждые 12 сут., а в атмосфере через каждые 9 сут. Основное звено в системе круговорота воды в ландшафтах суши образуют речные бассейны — территории, с которых вода стекает в отдельную реку или речную систему. Круговорот воды в ландшафтах в пределах речного бассейна складывается из фаз. Знание этих фаз и взаимосвязей между ними имеет большое значение для водного хозяйства и ухода за ландшафтом в целях сохранения и рационального использования его ресурсов.

Атмосферные осадки в пределах бассейнов рек выпадают на разные поверхности ландшафта (леса, поля, поверхность водоёмов, выходы ко­ренных пород и т. д.) и проходят различный путь своего превращения. Вода, просачивающаяся в почву, частично поглощается растениями, которые затем транспирируют её в атмосферу. Остальная почвенная вода либо циркулирует в почвенном профиле, пополняя запас поверхностных вод и вновь испаряясь в водной поверхности, либо, "двигаясь" вглубь земной коры, пополняет запасы подземных вод, пройдя через которые может вновь выйти на поверхность.

На влагообмен в ландшафте значительно влияет деятельность людей, создавая местные влагообороты. Это влияние проявляется через различные вмешательства человека в гидрологический режим речных систем: строительство водохранилищ, каналов, развитие поливного земледелия, осушение заболоченных пространств и т. д. Например, в итоге создания прудов и водохранилищ изменяется режим стока ниже плотины; осушение болот приводит к оттоку воды за пределы данного ландшафта, нарушается режим рек; использование артезианских подземных вод понижает положение их уровня и, как следствие, изменяет гидрологические параметры бассейна в целом и т. д. Значительно нарушается круговорот воды и геохимических веществ в ландшафтах районов искусственного орошения. Здесь в круговорот вступает большой объём воды извне (с территории другого ландшафта), что способствует, с одной стороны, повышению уровня грунтовых вод, а с другой — может вызвать нежелательные процессы — вторичное засоление почв.

Таким образом, значение влагооборота в природе огромно. Осущест­вляя перенос влаги, он как бы связывает природные компоненты ландшафта и определяет их циклическое, ритмическое и сезонное развитие. Нарушение круговорота воды в одном ландшафте приводит к изменениям его структуры и изменению влагообмена в смежных ландшафтах.

8.3 Подземные воды и их ландшафтообразующее значение

Часть воды, которая участвует в большом круговороте, просачивается в почву и глубже (до 10-12 км). Она заполняет трещины, поры в плотных кристаллических и осадочных породах, образуя подземные воды. Основная масса их залегает в пределах осадочной рыхлой толщи, имеющей наибольшую пористость. Все почвогрунты и горные породы делятся по отношению к воде на водопроницаемые (песок, галечники, ил, лёсс, мел, известняк) и водонепроницаемые (кристаллические породы, глина, мергель, плотный песчаник и др.). Содержащаяся в породе вода находится под действием силы тяжести, увлекающей её вниз, и под действием молекулярных сил, стремящихся удержать воду в породе. Поэтому условия образования подземных вод зависят, прежде всего, от физических свойств горных пород, условий их залегания, степени их выветренности и трещиноватости.

Теория инфильтрации не объясняет происхождения всех видов подземных вод. Существует ещё теория накопления вод в итоге конденсации пара воздуха при проникновении его в почвогрунты. Различают следующие формы воды в почвогрунтах: химически связанная вода, входящая в состав минералов; гигроскопическая, обволакивающая частицы грунта (в форме пара), недоступная для растений; пленочная, удерживаемая в порах молекулярными силами и создающая на частицах грунта жидкую пленку, молекулы которой могут перемещаться от одной плёнки к другой вверх, вниз и в стороны; капиллярная (жидкая), занимающая капилляры в почвах и грунтах; вода мёрзлых почвогрунтов; гравитационная, циркулирующая в порах, трещинах почвогрунтов под действием силы тяжести.

Гравитационная вода, достигая водопроницаемых пород, образует водоносный горизонт и продолжает двигаться в соответствии с уклоном его поверхности. Это движение имеет характер параллельно-струйного течения, а скорость его зависит от уклона и водопроницаемости породы. По условиям залегания подземная гравитационная вода, находящаяся в земной коре, подразделяется на верховодку, грунтовые и межпластовые (напорные и ненапорные) воды.

Верховодка - временное скопление воды на небольшой глубине в зоне аэрации (слой почвы и верхней части грунта) над местным водоупором. Она образуется в результате просачивания дождевых и талых вод, относится к типу сезонной воды, и уровень еёподвержен резким колебаниям. Чаще всего верховодка исчезает в засушливое время года и промерзает зимой. Неглубокое залегание этой воды и плохая фильтрация объясняют её сильное загрязнение и непригодность для использования в бытовых целях.

Грунтовые воды залегают ниже слоя аэрации на различной глубине и распространены почти повсеместно. Они фильтруются в сторону понижений, образуя грунтовые потоки. Скорость их перемещения в крупнозернистых песках до 2 м/сут, а в суглинках и лессах — до 0,3 м/сут. Уровень грунтовых вод колеблется от сезона к сезону с разницей залегания в несколько метров в зависимости от ландшафтно-климатических условий местности. В лесостепных и степных ландшафтах наивысший их уровень приходится на весну, после таяния сезонного снега. Химический состав и степень минерализации грунтовых вод зависят от состава вмещающих их пород, питающих воду (поровая вода).

Поскольку грунтовые воды не имеют кровли из водонепроницаемых пород, то они относятся к безнапорным, или свободным. Ниже первого водоупорного слоя залегают межпластовые воды, называемые так потому, что заключены в слое между двумя водоупорными пластами. Они могут быть ненапорными, то есть не заполняющими водоносный слой и стекающими по уклону, как и грунтовые воды. Большей же частью глубокозалегающие межпластовые воды бывают напорными, или артезианскими. Это название произошло от наименования провинции Артуа во Франции, где в XII в. впервые был устроен фонтан. Артезианские подземные водные бассейны образуются в наклонных корытообразных структурах земной коры, где вода испытывает напор и при наличии скважины может фонтанировать. Но чаще на поверхность её извлекают насосами.

На глубине в пределах 100-600 м артезианские воды пресные. Более глубокие воды имеют минерализацию от 1 до 50 г/л и относятся к мине­ральным. Содержание в них некоторых химических элементов, газов и повышенная температура придают этим водам лечебные свойства. Большое лечебное значение имеют углекислая, сероводородная, радоновая, азотная, железистая и другие минеральные воды. Месторождения минеральных вод, как правило, приурочены к геологически молодым складчатым областям (Кавказ, Альпы и др.). В вулканических районах характерны горячие са­моизливающиеся минеральные воды, часто и периодически фонтанирующие (гейзеры).

Значение подземных вод в формировании структуры ландшафтов большое и разностороннее. Они не только участвуют в питании рек, озёр, но благодаря их перемещению происходит перенос растворенных веществ — водная миграция элементов. Кроме того, посредством почвенных и грунтовых вод растения получают влагу и питательные вещества. Подземные воды принимают непосредственное участие в формировании многих форм рельефа (карстового, оползневого и др.), при определенных условиях вызывают заболачивание. Они служат источником для водоснабжения, орошения и обводнения, то есть способствуют формированию антропогенных культурных ландшафтов. Запасы их хотя и велики, но возобновляются очень медленно, что необходимо учитывать при их использовании. Во многих районах мира снизился уровень воды в артезианских скважинах. Крайне опасно их загрязнение путём проникновения сточных вод с техногенными отходами, химическими удобрениями, ядами, применяемыми в сельском хозяйстве. Экономное, рациональное использование подземных вод, в том числе минеральных источников, охрана от загрязнения - серьёзнейшая проблема настоящего времени.

Контрольные вопросы: 1. Гидросфера, важнейшие свойства природных вод. 2. Круговорот воды в ландшафте. 3 Подземные воды и их ландшафтообразующее значение.

ЛЕКЦИЯ 9