9.6. Грунтовi води

Г р у н т о в и м и водами називаються пiдземнi води першого вiд поверхнi постiйно iснуючого водоносного горизонту, який знаходиться на першо­му витриманому водотривi (див. мал.19).

Грунтовi води мають вiльну поверхню, яку називають дзеркалом грунтових вод. В залежностi вiд рельєфу водотривкого ложа води мо­жуть утворювати потоки i басейни (пiдземнi озера).

Породи, котрі залягають мiж дзеркалом грунтових вод i денною поверхнею, складаютьзону аерацiї. Тут пори в породах заповненi в основному по­вiтрям, водою вони запов-нюються лише в перiоди просочування атмос­ферних опадiв.

Нижче дзеркала грунтових вод, в межах водоносного горизонту, знаходиться зона насичення. Грунтовi води безнапiрнi, але iнодi над дзеркалом водоносного го­ризонту заляга-ють вадотривкi шари i лiнзи, якi створюють мiсцевий напiр. Живлення грунтових вод вiдбувається в основному за рахунок iнфiльтрацiї атмосферних опадiв; областi живлення i поширення спiв­падають внаслiдок вiдсутностi зверху водотривкого шару.

Для визначення напрямку руху грунтових вод будують г і д р о і з о г і п ­с и - лiнiї, що з'єднують однаковi вiдмiтки дзеркала. Побудова гiдро­iзогiпс нагадує побудову горизонталей рельєфу i полягає в наступному (мал. 23). Дзеркало грунтових вод виявляють, як мiнiмум, в трьох точках, розташованих в верши-нах рiвнобiчного трикутника, шурфами або свердловинами (св. 1, 2 i 3). На планi, бiля кожної свердловини злiва пiд її порядковим номером, записують вiдмiтку її гирла. Пiсля того, як рi-вень грунтових вод встановиться, в кожнiй сверд-ловинi замiрюють глибину до дзеркала i запи-сують справа вiд свердловини зверху. Вiд­нявши вiд вiдмiтки гирла глибину до дзеркала, отри-мують вiдмiтку дзеркала, яку записують справа вiд свердловини знизу. Далi, методом iнтер-поляцiї мiж вiдмiтками дзеркала в свердловинах знаходять про­мiжнi точки. Точки з однаковими вiдмiтками дзеркала грунтових вод з'єднують гiдроiзогiпсами. Проводячи до гiдроiзогiпс перпендикуляри, направленi в бiк пониження вiдмiток, отримують лiнiї току, якi пока­зують напрямок руху грунтових вод.

За гiдроiзогiпсами можна визначити г і д р а в л і ч н и й у к л о н (градiєнт),

а також виявити наявнiсть взаємозв'язку грунтових та поверхневих вод.

Величину гiдравлiчного градiєнта на дiлянцi АБ (див. мал.20) визначаємо за виразом:

I = h₂-h₁ / l (17)

де I - гiдравлiчний градiєнт, h₁ i h₂ - вiдмiтки дзеркала грунто­вих вод в крайнiх точках, м; l - вiддаль мiж цими точками, м (допус­тимо, вона дорiвнює 100 м).

В нашому прикладi:

I = 250,0-247,3/100 Ч100% = 2,7%. (18)

Мал.20. Схема для визначення напрямку руху підземних вод

По картi гiдроiзогiпс можна визначити взаємозв'язок грунтових і поверхневих вод (мал. 21). Кiлькiсть, глибина залягання i якiсть грунтових вод залежать не лише вiд геологiчних, але i вiд географiчних факторiв. Перша схема зональностi грунтових вод складена В. С. Iльїним. Всi грунтовi води вiн подiляє на зональнi (за своїм характером пов'язанi з зональнiс­тю факторiв, дiючих на грунтовi води) i азональнi (не пов'язанi з певними зональними факторами).

Iльїн склав карту з о н а л ь н о с т і грунтових вод для територiї cхiдної Европи. Щодо територiї України, то тут можна видiлити (мал. 22):

1. Високi грунтовi води Пiвночi, поширенi в основному на пiвночi України, займаючи, переважно, зону Полiсся. Грунтовi води тут в основному знаходяться в четвертинних

вiдкладах, вмiщують невелику кiлькiсть мiнеральних солей i невеликi домiшки органiчних сполук, прiснi. Глибина залягання дзеркала грунтових вод невелика (4-6 iнко­ли 10 м) на мiжрiччях, а в понижених мiсцях вони майже зливаються з болотами. Для цiєї зони характерна участь грунтових вод в живленнi рiчок.

2. Грунтовi води зони глибоких ярiв, займають територiю на пiвнiч вiд Харкова. Води тут залягають глибше, мiсцями на глибинi 25-30 м, прiснi, мiнералiзацiя до 0,75-1,0 г/л. Живлення рiчок грунтовими водами тут дещо послаблене, так як в клiматичному вiдношеннi це зо­на нестiйкого зволоження: кiлькiсть опадiв за окремi роки буває меншою величини випаровуваностi. Якiсть питної води задовiльна, твердiсть середня i висока (часто до 7-9 мг-екв/л).

3. Грунтовi води яружно-балкової зони. Ця зона займає велику те­риторiю України вiд Ужгорода до Луганська. Води тут майже скрiзь за­лягають глибоко, iнколи навiть на глибинi 50-60 м. Джерела зустрiча­ються рiдко. Води як правило твердi, мiнералi-зацiя бiля 1 г/л, iнколи солонуватi. Живлення рiчок за рахунок грунтових вод незначне.

4. Грунтовi води причорноморських балок займають пiвденну частину територiї України. Залягають дуже глибоко (на вододiлах 100-120 м, дещо ближче до поверхнi - в балках), води дуже засоленi - мiнералi­зацiя iнколи досягає 5 г/л. Води твердi, iнколи дуже твердi, мало придатнi для пиття.

А з о н а л ь н і води Iльїн подiляє на багато рiзновидностей. Серед них ми розглянемо лише деякi, якi мають поширення в межах нашої країни.

1. Болотнi води пов'язанi, в основному, з низинами. Залягають вони близько до денної поверхнi, дуже насиченi органiкою, вiд чого їх колiр часто стає бурим. Як правило, цi води мутнi, дуже м'якi (їх загальна твердiсть до 0,9-1,0 мг-екв/л, рН=3-4), мають характерний "болотний" запах, вмiщують в собi багато залiза. Разом з тим вони дуже агресивнi по вiдношенню до бетонiв споруд.

2. Грунтовi води алювiальних i флювiогляцiальних вiдкладiв приуроченi в основному до пiскiв, супiскiв i суглинкiв, залягають на глибинах вiд кiлькох сантиметрiв до 15 i бiльше метрiв. Як правило, цi води слабо мiнералiзованi або прiснi, мають зв'язок з водами рi­чок та озер.

3. Грунтовi води дюн та морських узбереж. Дюни зустрiчаються поблизу морських узбереж, де вони утворюються за рахунок пiску, що ви­носиться морським прибоєм на берег. Iнколи iз дюнних пiскiв бувають складенi острови поблизу пологих пiщаних берегiв. Дюннi пiски добре проникнi для води. Помiчено, що при бурiннi деяких дюн в свердлови­нах спочатку появляється вода прiсна, потiм, на деякiй глибинi, що знаходиться нижче вiд рiвня моря, солона вода. Якщо зробити розрiз через дюну, то побачимо, що прiсна вода залягає у виглядi сочевицi, верхня частина якої слабо опукла в порiвняннi з нижньою (мал. 23).

Якщо ми розрiжемо сочевицю прiсної води горизонтальною площиною на рiвнi солоної води, то потужність лiнзи над цiєю поверхнею буде в ба­гато разiв меншою вiд потужності другої частини лiнзи, повернутої вниз до солоної води. Спiввiдношення мiж цими двома потужностями знаходиться в залежностi вiд щiльностi морської води даного узбережжя. Якщо щiльнiсть морської води прийняти рiвною 1,024 г/см³, а щiльнiсть прiсної води - за 1,000 г/см³, то отримаємо

Н=hЧ1/(1,024-1) i H=hЧ42. (19)

Лiнзи прiсних вод широко використовуються як запаси питної води. При викори-станнi таких лiнз для водопостачання слiд пам'ятати, що зниження висоти верхньої лiнзи на 1 м призводить до зменшення висоти нижньої лiнзи на 42 м.

4.

Грунтовi води областей кiнцевих морен залягають без певної за­кономiрностi. Поряд з поверхневими болотними водами зустрiчаються глибокозалягаючi. Води залягають в пiсках i гравiйно-галькових вiдк­ладах, прiснi або слабомiнералiзованi широко застосовуються для во­допостачання в пiвнiчних областях України, де i зустрiчаються кiнце­во-мореннi вiдклади.