Геология: Верховодка и грунтовые воды
Верховодка и грунтовые воды.
Верховодкой называют временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Эта зона располагается на небольшой глубине от поверхности, над горизонтом грунтовых вод, где часть пор пород занята связанной водой, другая часть – воздухом.
Верховодка образуется над случайными водоупорами (или полуводоупорами), в роли, которых могут быть линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует своеобразный водоносный горизонт. Чаще всего это бывает связанно с периодом обильного снеготаяния, периодом дождей. В остальное время вода верховодки испаряется и просачивается в нижележащие грунтовые воды.
Другой особенностью верховодки является вохможность ее образования даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верхней части толщи образуется верховодка.
Через некоторое время эта вода рассасывается.
В целом для верховодки характерно: временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. В легко водопроницаемых породах, например в песках, верховодка возникает сравнительно редко. Для нее наиболее типичны различные суглинки и лессовые породы.
Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы котельные) она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции. В последнее время в результате значительных утечек воды (водопровод, бассейны) отмечено появление горизонтов верховодок на территории промышленных объектов и новых жилых районов, расположенных в зоне расположения лессовых пород. Это представляет серьезную опасность, так как грунты оснований снижают свою устойчивость, затрудняется эксплуатация зданий и сооружений.
При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается.
Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным.
Грунтовые воды.
Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности водоупоре.
Сверху грунтовые воды обычно не перекрываются водонепроницаемыми породами, а водопроницаемый пласт они заполняют не на полную мощность, поэтому поверхность грунтовых вод является свободной, ненапорной. На отдельных участках, где всё же имеется местное водоупорное перекрытие, грунтовые воды приобретают местный напор (величина последнего определяется положением уровня грунтовых вод на прилегающих участках, не имеющих водоупорного перекрытия). Когда буровая скважина или копаный колодец достигают грунтовых вод, их уровень (т. н. зеркало грунтовых вод) устанавливается на той глубине, где они были встречены. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают. Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод обладают характерными особенностями, отличающими их от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям.
В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков поверхность грунтовых вод испытывает сезонные колебания: в сухое время года она понижается, во влажное — повышается, изменяются также дебит, химический состав и температура грунтовых вод. Вблизи рек и водоёмов изменения уровня, расхода и химического состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом последних. Величина стока грунтовых вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей путём инфильтрации. В условиях влажного климата развиваются интенсивные процессы инфильтрации и подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв и горных пород. При этом легко растворимые соли — хлориды и сульфаты — выносятся из пород и почв; в результате длительного водообмена формируются пресные грунтовые воды, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественно гидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток грунтовых вод не развивается; в расходной части баланса грунтовых вод преобладает испарение и происходит их засоление.
Различия условий формирования грунтовых вод обусловливают зональность их географического распределения, которая тесно связана с зональностью климата, почвенного и растительного покрова. В лесных, лесостепных и степных районах распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовые воды; в пределах сухих степей, полупустынь и пустынь на равнинах преобладают солёные грунтовые воды, среди которых пресные воды встречаются лишь на отдельных участках.
Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).
В низинах, оврагах, долинах и др. отрицательных участках рельефа ниже уровня грунтовых вод происходит их истечение на поверхность в виде родников. Они в значительной степени питают собой пруды, озёра и реки.
Артезианская вода.
Артезианская вода — подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением.
Залегают главным образом в доантропогеновых отложениях, в пределах крупных геологических структур, образуя артезианские бассейны.
Вскрытые искусственным путём поднимаются выше кровли водоносного пласта. При достаточном напоре они изливаются на поверхность земли, а иногда даже фонтанируют. Линия, соединяющая отметки установившегося напорного уровня в скважинах, образует пьезометрический уровень.
В отличие от грунтовых вод, участвующих в современном водообмене с поверхностью земли, многие являются древними, и их химический состав обычно отражает условия формирования.
Первоначально связывали с мульдообразными структурами. Однако условия, при которых образуются эти воды, весьма разнообразны; часто можно встретить при флексурообразном асимметричном моноклинальном залегании пластов. Во многих районах они приурочены к сложной системе трещин и разломов.
В пределах артезианского бассейна различают три области: питания, напора и разгрузки. В области питания водоносный горизонт обычно приподнят и дренирован, поэтому воды здесь имеют свободную поверхность; в области напора уровень, до которого может подняться вода, располагается выше кровли водоносного горизонта.
Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до этого уровня называются напором.
В отличие от области питания, где мощность водоносного горизонта изменяется в зависимости от метеорологических факторов, в области напора мощность артезианского горизонта постоянна во времени. На границе между областью питания и областью напора, в связи с количеством поступающей атмосферной воды, в различные сезоны может происходить временный переход воды со свободной поверхностью в воды напорные. В области разгрузки воды выходят на земную поверхность в виде восходящих источников. При наличии нескольких водоносных горизонтов каждый из них может иметь свой уровень, определяемый условиями питания и стока воды. Когда синклинальное залегание слоев соответствует понижениям рельефа, напоры в нижних горизонтах повышаются; при повышениях рельефа пьезометрические уровни нижних горизонтов располагаются на более низких отметках. Если, благодаря скважине или колодцу, два водоносных горизонта сообщаются, то при обращенном рельефе из верхнего горизонта перетекает в нижний.
Различают артезианский бассейн и артезианский склон. В артезианском бассейне область питания располагается рядом с областью напора; далее по направлению подземного стока располагается область разгрузки напорного горизонта. В артезианском склоне последняя находится рядом с областью питания.
Каждый крупный артезианский бассейн заключает в себе воды различного химического состава: от высокоминерализованных рассолов хлоридного типа до пресных слабоминерализованных вод гидрокарбонатного типа. Первые обычно залегают в глубоких частях бассейна, вторые — в верхних пластах (в различных артезианских бассейнах России на глубине от 100 до 1000 м).
Пресные воды верхних водоносных пластов образуются в результате инфильтрации атмосферных осадков и процессов выщелачивания горных пород. Глубокие высокоминерализованные связаны с измененными водами древних морских бассейнов, находившихся в различные геологические эпохи на территории современных артезианского бассейна.
В России ввиду большого разнообразия гидрогеологических условий артезианские бассейны иногда называют водонапорными системами. Наиболее крупной водонапорной системой в России является Западно-сибирский артезианский бассейн площадью 3 млн. км2. Крупные бассейны напорных вод за рубежом имеются в Северной Африке, а также в восточной части Австралии.
Грунтовые воды, верховодка и фундамент
РЕКЛАМА
| Рис.1. Схема формирования подземных вод. |
Свойства грунтов в основании фундаментов в сильной степени зависят от влажности грунта. Грунт вблизи фундамента увлажняется поверхностными и подземными водами.
Откуда берутся поверхностные воды понятно — это осадки в виде дождя и снега которые просачиваются в землю возле фундамента.
Подземные воды собираются с большой территории и могут приносить влагу к фундаменту издалека.
Подземные воды формируются из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся в грунт на некоторую глубину, а также из вод болот, рек, озёр и водохранилищ, также просачивающихся в землю.
Проникновение вод в грунты зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы — водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные.
К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески и трещиноватые породы.
К водонепроницаемым породам — плотные магматические и метаморфические породы, такие как гранит и мрамор, а также глины.
К полупроницаемым породам относятся глинистые пески, лёсс, рыхлые песчаники и рыхловатые мергели.
Количество воды, просочившейся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, уклона поверхности местности и вида растительного покрова. При этом длительный моросящий дождь создаёт лучшие условия для просачивания, нежели обильный ливень.
Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт, а пологие, наоборот, увеличивают просачивание.
Растительный покров увеличивает испарение выпавшей влаги, но, в то же время задерживает поверхностный сток, что способствует просачиванию влаги в грунт.
Расположение водоносных пластов в земле
Выделяется четыре типа подземных вод: верховодка, грунтовые, напорные (артезианские) и подземные воды вечной мерзлоты.
По условиям залегания: поровые, пластовые, трещинные.
Верховодка и грунтовые воды
Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения, временем существования и дебита.
Верховодка, как правило, образуется на первом от поверхности земли водоупорном пласте или прослойках водоупорных отложений в водоносной толще, имеет локальное распространение и сезонный характер существования. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает.
В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание.
К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.
Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения.
Грунтовые воды
Грунтовыми водами называются воды, залегающие первыми от поверхности и имеющие региональное распространение. Они, как правило безнапорные, в редких случаях имеют локальный напор, характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут залегать как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах.
Уровень грунтовых вод подвержен сезонным колебаниям, на него влияют количество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека.
Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения (преимущественно колодцы), выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.
Артезианские воды
Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита.
Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли.
Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды — в частности, в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.
На влажность грунта вблизи фундамента оказывают влияние верховодка и грунтовые воды, которые и формируют УПВ — уровень подземных вод на площадке строительства. Как УПВ и влажность грунта влияют на его свойства нести фундамент дома, читайте в статьях «Грунт в основании фундаментов» и «Морозное пучение грунта».
Следующая статья:
Фундамент ленточный малозаглубленный
Предыдущая статья:
Глубина промерзания грунта на карте
Что понимается под взаимодействием поверхностных и подземных вод?
Что понимается под взаимодействием поверхностных и подземных вод?
Что понимается под взаимодействием поверхностных и подземных вод?
Водоносные горизонты существуют ниже многих
Земли, на которой мы живем и работаем. Грунтовые воды залегают в порах
между частицами почвы и горных пород, а также в трещинах и разломах горных пород.
водоносные горизонты часто частично питаются за счет просачивания из ручьев и озер. В других
места, эти же водоносные горизонты могут разгружаться через фильтры и родники, чтобы питать
ручьи, реки и озера. Выдающиеся примеры обеих ситуаций
можно найти в бассейне реки Снейк.
Фото |
Большая затерянная река является примером
реки, питающей водоносный горизонт.
Река вытекает из горной долины
на северо-западной окраине равнины Снейк-Ривер и полностью исчезает через
просачивание в проницаемую лаву Равнины. Основная река Снейк
Равнинный водоносный горизонт течет на юго-запад, в конечном итоге разгружаясь в виде родников.
вдоль стены каньона реки Снейк.
Река Снейк обеспечивает
отличный пример реки, питаемой грунтовыми водами. Как река Снейк
течет через южный Айдахо, большая часть потока отводится на орошение.
У водопада Шошон, примерно в 30 милях ниже по течению от плотины Милнер, река может почти
пересыхают из-за ирригации. В следующие 40 миль вниз по течению,
река вновь возрождается во впечатляющем районе Тысячи источников, где
совокупный сброс более 5000 кубических футов в секунду. Ниагара
Спрингс является примером множества живописных источников в районе Тысячи источников.
Эти речные притоки обеспечивают большую часть стока вниз по течению летом.
Выбросы
из источников часто относительно постоянны, но могут колебаться в зависимости от сезона
и из года в год, в зависимости от естественных погодных условий и антропогенных
последствия откачки и орошения.
Слив Голубых озер
Весна вдоль реки Снейк возле Твин-Фолс имеет как сезонный, так и долгосрочный характер.
вариация. Большая часть краткосрочных и долгосрочных изменений в потоке
Источник Голубых озер связан с распределением и применением воды Змеи.
Река для орошения и откачки грунтовых вод.
В некоторых ситуациях река
на просачивание (потери в водоносный горизонт) может влиять откачка грунтовых вод и
естественные колебания уровня воды в водоносном горизонте. Когда уровень воды в водоносном горизонте
находится вблизи поверхности земли, просачивание из реки частично контролируется
высота уровня воды в водоносном горизонте (см. иллюстрацию теряющего потока). мероприятия
или события, которые приводят к понижению уровня грунтовых вод, такие как грунтовые воды
откачки, вызывают больше просачивания из реки.
Проигрыш | Получение | Сидящий |
И наоборот, события, которые
вызвать повышение уровня воды в водоносном горизонте (события пополнения) приведет к снижению
при просачивании реки.
Если уровень воды в водоносном горизонте поднимается выше уровня р.
река, то, что раньше было убыточным речным участком, станет участком, который
получение воды из водоносного горизонта.
Другое гидрологическое состояние
существует очень важное значение для понимания взаимодействия поверхностных и подземных вод.
Поверхностный водный объект находится над водоносным горизонтом, когда уровень воды в водоносном горизонте
находятся значительно ниже русла реки, ручья или озера (см. иллюстрацию с ручьем).
В этих условиях вода будет просачиваться из поверхностного водоема на землю.
воды, но уровень воды в водоносном горизонте не повлияет на поверхностный водный объект
и, следовательно, не меняется в ответ на откачку грунтовых вод.
Близлежащая откачка грунтовых вод вызовет понижение уровня грунтовых вод, но
не влияет на запасы поверхностных вод.
Таким образом, любой из трех
могут существовать условия, которые определяют, может ли и каким образом использование грунтовых вод повлиять на
ресурсы поверхностных вод.
Эти условия таковы:
1) взаимосвязанный
река (или озеро) и водоносный горизонт, где река теряет воду в водоносный горизонт,
2) соединенная между собой река или озеро, в котором река или озеро набирают воду
из подземных вод, и
3) взгроможденная река, теряющая воду в водоносный горизонт.
В первом состоянии
потери рек увеличатся в ответ на откачку грунтовых вод. в
второе условие, приток рек уменьшится в ответ на откачку грунтовых вод.
В любом случае откачка грунтовых вод приведет к истощению или захвату
поверхностная вода. В третьем случае откачка грунтовых вод не влияет на
ресурсы поверхностных вод. Все эти условия могут существовать в одной и той же реке.
или озеро в разных местах или в разное время года.
Информация предоставлена Айдахо
Институт исследования водных ресурсов, Университет Айдахо, декабрь 1998 г.
Авторы: доктор Гэри Джонсон, Донна Косгроув и Марк Ловелл.
Графика: Шерри Лэйни и Марк Ловелл из Исследовательского института водных ресурсов Айдахо.
Все изображения и графика штата Айдахо, созданные с помощью файлов ГИС, полученных через
Государственная ГИС Департамента водных ресурсов штата Айдахо, если не указано иное.
Источник
Информация
14.2 Поток подземных вод – физическая геология
Глава 14 Подземные воды
Если вы выйдете в свой сад, или в лес, или в парк и начнете копать, то обнаружите, что почва влажная (если вы не в пустыне), но не насыщенная водой. Это означает, что часть пор в почве занята водой, а часть пор — воздухом (если только вы не в болоте). Это известно как ненасыщенная зона . Если бы вы могли копать достаточно глубоко, вы бы дошли до точки, где все поры на 100% заполнены водой (насыщены), а дно вашей ямы заполнилось бы водой. Уровень воды в колодце представляет собой уровень грунтовых вод , который является поверхностью зоны насыщения .
В большинстве районов Британской Колумбии уровень грунтовых вод находится на несколько метров ниже поверхности.
Вода, выпадающая на поверхность земли в виде осадков (дождя, снега, града, тумана и т.п.), может стекать со склона холма непосредственно в ручей в виде стока , либо может просачиваться в землю, где сохраняется в ненасыщенной зоне. Вода в ненасыщенной зоне может использоваться растениями (транспирация), испаряться из почвы (испарение) или проходить мимо корневой зоны и стекать вниз к уровню грунтовых вод, где она пополняет подземные воды.
Поперечное сечение типичного склона холма с безнапорным водоносным горизонтом показано на рис. 14.5. В районах с топографическим рельефом уровень грунтовых вод обычно следует за поверхностью земли, но имеет тенденцию приближаться к поверхности в долинах и пересекает поверхность там, где есть ручьи или озера. Уровень грунтовых вод можно определить по глубине воды в незакачиваемой скважине, хотя, как описано ниже, это применимо только в том случае, если скважина находится в пределах безнапорного водоносного горизонта.
В этом случае большая часть склона образует область подпитки , где вода от осадков течет вниз через ненасыщенную зону, чтобы достичь уровня грунтовых вод. Участок у ручья или озера, к которому стекают подземные воды, является разгрузочным участком .
Что заставляет воду течь из областей подпитки в области разгрузки? Напомним, что вода течет в порах, где есть трение, а это значит, что для перемещения воды требуется работа. Существует также некоторое трение между самими молекулами воды, которое определяется вязкостью. Вода имеет низкую вязкость, но трение все же является фактором. Все текущие жидкости всегда теряют энергию на трение с окружающей средой. Вода будет течь из областей с высокой энергией в области с низкой энергией. Области перезарядки находятся на возвышенностях, где вода обладает высокой гравитационной энергией. Это была энергия солнца, которая испаряла воду в атмосферу и поднимала ее к месту перезарядки. Вода теряет эту гравитационную энергию по мере того, как она течет из области подпитки в область разгрузки.
На рис. 14.5 уровень грунтовых вод наклонный; этот наклон представляет собой изменение гравитационной потенциальной энергии воды на уровне грунтовых вод. Уровень грунтовых вод выше в районе питания (90 м), ниже в районе разгрузки (82 м). Представьте, сколько работы потребовалось бы, чтобы поднять воду на высоту 8 м в воздух. Это энергия, которая была потеряна на трение, когда грунтовые воды текли с вершины холма в ручей.
Рис. 14.5 Изображение уровня грунтовых вод в поперечном сечении с насыщенной зоной внизу и ненасыщенной зоной вверху. Уровень грунтовых вод обозначен маленьким перевернутым треугольником. [ЮВ]
Ситуация становится намного сложнее в случае закрытых водоносных горизонтов, но они являются важными источниками воды, поэтому нам нужно понять, как они работают. Как показано на рис. 14.6, всегда существует уровень грунтовых вод, и это применимо, даже если геологические материалы на поверхности имеют очень низкую проницаемость. Там, где есть напорный водоносный горизонт, т. е. тот, который отделен от поверхности водоупорным слоем, этот водоносный горизонт будет иметь свой собственный «уровень грунтовых вод», который на самом деле называется водоносным горизонтом.0075 потенциометрическая поверхность , так как она является мерой полной потенциальной энергии воды. Красная пунктирная линия на рис. 14.6 представляет собой потенциометрическую поверхность замкнутого водоносного горизонта и описывает общую энергию, которой подвергается вода в замкнутом водоносном горизонте. Если мы пробурим скважину в безнапорный водоносный горизонт, вода поднимется до уровня грунтовых вод (скважина А на рис. 14.6). Но если мы пробурим скважину как через безнапорный водоносный горизонт, так и через водоупорный слой и в напорный водоносный горизонт, вода поднимется над кровлей напорного водоносного горизонта до уровня его потенциометрической поверхности (скважина В на рис. 14.6). Это известно как артезианская скважина , т.к. вода поднимается выше кровли водоносного горизонта. В некоторых ситуациях потенциометрическая поверхность может находиться выше уровня земли. Вода в скважине, пробуренной в замкнутом водоносном горизонте, в этой ситуации будет подниматься над уровнем земли и вытекать, если она не закрыта крышкой (скважина С на рис. 14.6). Это известно как фонтанирующая артезианская скважина .
Рис. 14.6 Изображение уровня грунтовых вод и потенциометрической поверхности замкнутого водоносного горизонта. [SE]
В ситуациях, когда имеется водоносный горизонт ограниченной протяженности, возможно существование выступающего водоносного горизонта, как показано на рис. 14.7. Хотя выступающие водоносные горизонты могут быть хорошими источниками воды в определенное время года, они, как правило, относительно тонкие и небольшие, и поэтому могут легко истощаться при чрезмерной откачке.
Рис. 14.7. Водоносный горизонт, расположенный над обычным безнапорным водоносным горизонтом. [SE]
В 1856 году французский инженер Анри Дарси провел несколько экспериментов, на основе которых он вывел метод оценки скорости потока подземных вод на основе гидравлического градиента и проницаемости водоносного горизонта, выраженной с помощью К , гидравлическая проводимость.
Уравнение Дарси, которое с тех пор широко используется гидрогеологами, выглядит так:
.
В = К * i
(где В — скорость течения грунтовых вод, К — гидравлическая проводимость, и — гидравлический градиент).
Мы можем применить это уравнение к сценарию на рис. 14.5. Если предположить, что проницаемость равна 0,00001 м/с, то получим: В = 0,00001 * 0,08 = 0,0000008 м/с. Это эквивалентно 0,000048 м/мин, 0,0029 м/час или 0,069 м/день. Это означает, что воде потребуется 1450 дней (почти четыре года), чтобы пройти 100 м от колодца до ручья. Подземные воды движутся медленно, и это разумное количество времени для перемещения воды на это расстояние. На самом деле это, вероятно, займет больше времени, потому что он движется не по прямой.
Упражнение 14.1 Сколько времени это займет?
Сью, владелица круглосуточной заправки Джо, обнаружила, что в ее подземном резервуаре (UST) протекает топливо.
Она вызывает гидрогеолога, чтобы узнать, сколько времени потребуется, чтобы загрязнение топливом достигло ближайшего ручья. Они обнаруживают, что уровень воды в колодце у Джо составляет 37 м над уровнем моря, а высота ручья — 21 м над уровнем моря. Песчаные отложения в этом районе имеют проницаемость 0,0002 м/с.
Использование В = К * i , оцените скорость потока грунтовых вод от реки Джо к ручью и определите, сколько времени потребуется загрязненным грунтовым водам, чтобы течь на 80 м к ручью. [СЭ чертеж]
Важно понимать, что подземные воды не текут подземными ручьями и не образуют подземных озер. За исключением карстовых участков с пещерами в известняке, подземные воды очень медленно текут через зернистые отложения или твердые породы с трещинами. В значительно проницаемых отложениях со значительными гидравлическими градиентами возможны скорости потока в несколько сантиметров в сутки. Но во многих случаях проницаемости ниже, чем те, которые мы использовали в качестве примеров здесь, и во многих областях градиенты намного ниже.
Подземные воды нередко текут со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год.
Как уже отмечалось, подземные воды не текут прямолинейно. Она течет из областей с более высоким гидравлическим напором в области с более низким гидравлическим напором, а это означает, что во многих ситуациях она может течь «в гору». Это показано на рис. 14.8. Пунктирные оранжевые линии обозначают эквипотенциалов, означают линии равного давления. Синие линии представляют собой прогнозируемые пути течения подземных вод . Красные линии, обозначенные пунктирными линиями, представляют собой границы отсутствия потока, что означает, что вода не может течь через эти линии. Это не потому, что есть что-то, что останавливает его, а потому, что нет градиента давления, который заставит воду течь в этом направлении.
Подземные воды текут под прямым углом к эквипотенциальным линиям так же, как вода, стекающая по склону, течет под прямым углом к изолиниям.
Ручей в этом сценарии является местом с самым низким гидравлическим потенциалом, поэтому подземные воды, которые текут в нижние части водоносного горизонта, должны течь вверх, чтобы достичь этого места. Его вынуждают вверх перепады давлений, например, разница между 112 и 110 эквипотенциальными линиями.
Рис. 14.8 Прогнозные эквипотенциальные линии (оранжевые) и пути движения подземных вод (синие) в безнапорном водоносном горизонте. Оранжевые числа — это отметки уровня грунтовых вод в показанных местах, и, следовательно, они представляют давление вдоль эквипотенциальных линий. [ЮВ]
Подземные воды, протекающие через пещеры, в том числе в карстовых районах, где пещеры образовались в известняке в результате растворения, ведут себя иначе, чем подземные воды в других ситуациях. Пещеры над уровнем грунтовых вод представляют собой заполненные воздухом каналы, и вода, текущая по этим каналам, не находится под давлением; он реагирует только на гравитацию. Другими словами, она течет вниз по уклону дна пещеры (рис.