Лекция 11. Геологические и гидрологические факторы и их влия­ние на формирование режима под­земных вод. Искусственные (техногенные) факторы

Влияние геологических факторов впервые довольно подробно было охарактеризовано М.Е.Альтовским (1954).

Литологические особенности зоны аэрации – через зону аэрации происходит инфильтрация атмосферных осадков и передача тепла с поверхности Земли.

Литологический состав пород зоны аэрации определяет их водопроницаемость и коэффициенты водоотдачи, которая характеризует емкость пласта. Водопроницаемость водоносного горизонта выступает как фактор, регулирующий режим подземных вод и водный баланс. При одинаковой величине питания подземных вод в породах малое значение недостатка насыщения вызывает значительный подъем уровня, а при большой величине недостатка насыщения подъем происходит на меньшую величину.

Изменение водопроницаемости по пути движения подземного потока вызывает изменение режима грунтового потока, характера колебаний его уровня и температуры и химического состава.

Скорость (а) распространения изменений уровня подземных вод в результате изменения притока и оттока пропорциональна коэффициенту фильтрации (К_ф) и обратно пропорциональна коэффициенту водоотдачи пород (μ):

.

Если же колебания уровня грунтовых вод определяются инфильтрацией атмосферных осадков (W), то скорость и величина изменения уровня грунтовых вод определяется отношением W/μ. Однако исследованиями Н.Н. Биндемана (1958) доказано, что и величина инфильтрации находится в прямой зависимости от коэффициента фильтрации, если интенсивность дождя больше коэффициента фильтрации зоны аэрации (в весеннем и осеннем питании грунтовых вод).

Поэтому можно качественно охарактеризовать влияние литологического состава пород на режим подземных вод по соотношению .

В каких же породах следует ожидать высокую амплитуду колебания уровня подземных вод при одинаковых условиях их питания и расходования?

Естественно, что при большом значении К_ф и небольшом значении μ (закарстованные карбонатные породы и трещиноватые изверженные и метаморфические породы).

Таблица 2 – Коэффициенты водоотдачи и коэффициенты фильтрации для некоторых пород

Породы	μ	Кф, м/сут
Галечник и гравий	0,35-0,30	> 10
Пески крупнозернистые	0,30-0,25	> 10
Пески среднезернистые	0,25-0,20	10-1
Пески мелкозернистые	0,20-0,15
Пески тонкозернистые	0,15-0,10
Породы сильнотрещиноватые, пористые	0,01-0,02	> 10
Породы сильнозакарстованные	0,15-0,05
Породы закарстованные	0,05-0,01	10-1
Породы трещиноватые	0,002-0,0002
Мергели, песчаники, супеси		1-0,01
Глинистые песчаники, супеси, суглинки, магматические, метаморфические и осадочные породы с высокой трещиноватостью		0,01-0,001
Глины, монолитные магматические, метаморфические и осадочные породы		0,001

Наименьшее значение амплитуды колебания при К_ф=0,01-0,001 м/сут. и μ@0,1 (супеси, суглинки). Максимальная интенсивность весеннего подъема уровня наблюдается при наибольшем значении а=1000 (известняки К=10, μ=0,01) или а=50 (суглинистые песчаные толщи К=5, μ=0,1).

Гидрологические факторы. Харак­тер гидравлического взаимодейст­вия поверхностных и подземных вод.

Режим подземных вод в прибрежных зонах теснейшим образом связан с наличием поверхностных вод (река, озеро, водохранилище). Степень этой связи определяется гидрогеологическими условиями территории. Так, по характеру гидравлического взаимодействия вод можно выделить семь основных типов взаимосвязи поверхностных и подземных вод (рис. 2).

Рисунок 2 – Типы взаимосвязи поверхностных и подземных вод

Тип 1. Широко распространен в пределах зон избыточного и умеренного увлажнения, главным образом вдоль крупных рек, где большую часть года реки и озера дренируют грунтовые воды и лишь во время паводка создаются условия подпора грунтовых вод.

Тип II. Влияние речных поверхностных вод в этом случае проявляется непостоянно, а только во время паводков, превышающих высоту уступа водонапорных слоев.

Тип III. Распространен в пределах зоны недостаточного увлажнения (в засушливых областях), где реки, если не пересыхают, в течение всего года питают грунтовые воды.

Тип IV. Отражает такие условия, где грунтовые воды постоянно питают поверхностные воды, а во время паводка амплитуда изменения уровня поверхностных вод сопоставима с амплитудой колебаний уровня грунтовых вод.

Тип V. Отражает взаимосвязь поверхностных и неглубоко залегающих напорных вод, разделенных слабопроницаемыми слоями.