Что означает подземные воды
Какое значение имеют подземные воды для жизни человека и природы?
Роль подземных вод в природе и жизни человека очень велика. Недаром известный русский геолог А.П. Карпинский называл их «самым драгоценным ископаемым». Без воды ничто живое не может обходиться в течение долгого времени, а подземные воды обычно отличаются своей чистотой по сравнению с водами, находящимися на поверхности.
Какую роль играют в жизни людей?
Подземные воды имеют большое значение в различных сферах жизнедеятельности человека. Они важны как в бытовом употреблении, так и в промышленности.
Бытовая сфера
Важную роль минеральные подземные воды играют в поддержании человеческого здоровья – их нередко используют в лечебных целях.
Повышенное содержание в их составе газов, а также углекислых, радиоактивных и сероводородных (сульфидных) веществ, делает их эффективными при лечении заболеваний нервной системы и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Пресные подземные воды активно используются человеком при водоснабжении, орошении и обводнении территорий, связанных с ведением сельскохозяйственной деятельности. Бурение глубоких скважин дает возможность заниматься земледелием даже в достаточно засушливых местах.
Высокотермальные воды, т.е. имеющие высокую температуру (от 50 до 100 градусов по Цельсию), часто применяют в качестве средства отопления жилых массивов. В первую очередь, это касается районов современного вулканизма – полуостров Камчатка, Исландия и др.
Промышленность
Производство, ни одна из его отраслей, не может существовать без воды, а львиную долю общего ее количества составляет вода из недр. Подземные воды считаются богатым источником множества химических веществ:
Какую роль имеют для живой природы?
Флора и фауна также постоянно нуждаются в воде. Она необходима для нормальной жизнедеятельности всех животных и растений.
Растения
Практически каждое живое существо на Земле является своеобразным «водным пузырем», состоящим на 70 и более процентов из воды и покрытым оболочкой.
Вода, в том числе и подземная, имеет существенное влияние на растительный мир.
Имея высокий уровень капиллярности, грунтовые воды обильно смачивают лежащую значительно выше своей поверхности толщу земли. Это объясняется тем, что в узких каналах вода способна подниматься гораздо выше уровня, допускаемого силой тяжести.
В результате происходит насыщение почвы не только капиллярами воды, но и многочисленными растворами питательных солей, содержащихся в составе подземных вод.
Животные
Живые организмы могут без ущерба для себя потерять очень малое количество воды в процентном соотношении к своей массе, поэтому они постоянно нуждаются в ее восполнении.
Но дело даже не в поддержании водного баланса – уровень грунтовых вод имеет на животный мир существенное влияние, это происходит через растения. Травоядные животные берут их за основу питания.
Кроме того, растения создают природный микроклимат, который защищает их от хищников. Таким образом, густота и разнообразие растительности, питаемой подземной влагой, напрямую влияет на численность видов на определенной территории.
Многие насекомые могут населять только те места, в которых определенный уровень подземных вод.
Например, муравей-жнец обитает в почве, где уровень расположения подземных вод не глубже 30 метров. В обратном случае он лишается источника питания – семян, которые смачиваются испарениями воды.
Сферы применения
По сути, грунтовые воды играют важнейшую роль в каждой сфере деятельности человека. Это касается и промышленности, и сельского хозяйства. Основная цель пользования подземными источниками – это обеспечение питьевого водоснабжения.
Заключение
Таким образом, роль подземных вод в жизни человека является всеобъемлющей. Пока существуют запасы этого богатства, человечество может спокойно жить и развиваться. То же самое касается и иных представителей живой природы.
Все, что необходимо знать о видах подземных вод и их использовании
Подземные воды концентрируются в толще пород, не опускаясь ниже верхней части земной коры.
Это важный ресурс, необходимый для жизнеобеспечения человека, поэтому они всесторонне изучаются и классифицируются по совокупности свойств. Исходя из этого, определяются варианты их применения.
В этой статье рассмотрим виды подземных вод и их особенности, отличия и применение.
Основной применяемый в России вариант деления
Базовым вариантом в России считается их деление на типы по глубине залегания и способу использования. Этим определяется принципиальная возможность их применения в той или иной отрасли и легкость добычи.
Какие бывают?
Делений подземных вод по разным параметрам существует достаточно много. Чаще всего при исследованиях учитывается их принадлежность к нескольким категориям из разных классификаций. Это позволяет более объективно определить ценность природного ресурса.
Как классифицируются по условиям залегания?
«Базовая» классификация подземных вод по условиям залегания включает следующие их виды:
Для них характерно активное перемещение под воздействием гравитации, минимальная глубина залегания и большая занимаемая площадь.
Запас этих вод пополняется во время дождей – капли просачиваются сквозь разные виды грунта (глина, песок является неким аналогом фильтра).
Чаще всего у этих вод ограничена площадь «питания» и распространения, они занимают четко ограниченный участок. В разные сезоны их уровень зависит от температуры субстрата и от интенсивности осадков.
Они могут выходить на поверхность земли под давлением массы субстрата в виде ключей и родников.
Их добыча – трудоемкий процесс, для этого необходимы сложные инженерные конструкции. Иногда они пробиваются на поверхность самостоятельно, образуя родники и ключи. Чаще всего неподалеку строятся лечебницы, санатории, курорты.
По химическому составу
Этот показатель сильно варьируется. На него активнее всего влияет способность окружающих горных пород к растворению. По сути, такая вода – естественный раствор, «обогащенный» микроорганизмами и химическими элементами.
Базовая их классификация – по минерализации. Число (г/л или мг/л) – это сумма всех имеющихся в воде «посторонних примесей» (за исключением газов).
Разновидности:
Имеется и иная версия авторства В. И. Вернадского:
Чем ближе к поверхности почвы залегают воды, тем меньше в них минеральных «примесей». А вообще, состав определяется происхождением, интенсивностью взаимодействия с окружающими породами, условиями и нюансами водообмена (еще именуемого круговоротом воды в природе).
У них тоже есть несколько классификаций:
Промысловая классификация
Данный вариант классификации употребляется в основном в нефте- и газодобывающей отрасли. Типы выделяются, исходя из расположения H2O по отношению к разрабатываемым месторождениям:
Некоторые специалисты включают в эту классификацию еще и техногенные воды. Они попадают в пласт в процессе бурения, в ходе ремонта, промывки или закачиваются специально для поддержания необходимого давления.
По происхождению
Происхождение (или генетический тип) – один из основных факторов, предопределяющий химический состав вод. Они делятся на следующие виды:
По движению
Идея такого деления предложена советским гидрологом А. Ф. Лебедевым:
Может быть капиллярно-подвешенной, не имеющей источников питания, и капиллярно-подтянутой, участвующей в водообмене.
По характеру обмена с поверхностными
Водообмен идет на трех условных «уровнях». Верхний – это свободный обмен, нижний практически изолирован от поверхностных вод. Поэтому сверху концентрируются в основном пресные воды (пригодные для питья или технического назначения), снизу – «рассолы» с повышенной концентрацией химических соединений.
Посередине – воды разной степени минерализации. Здесь все определяется проницаемостью пластов почвы над ними.
Какие считаются самыми ценными?
Наиболее ценными считаются воды, располагающиеся максимально глубоко и пригодные для питья, добыча которых связана со значительными трудностями.
Их ценность заключается в:
Питьевая артезианская вода – это результат естественной длительной фильтрации дождевых или талых вод, пытающихся просочиться через плохо пропускающие их горные породы. Она скапливается в 60-70 м ниже уровня почвы.
Высокоминерализированные «рассолы» – это древняя морская H2O, попавшая под землю при сдвигах тектонических плит.
Применение знаний о классах на практике
Принадлежность подземных вод к определенным видам нескольких разных классификаций определяет возможность их использования в той или иной сфере деятельности:
В зависимости от конкретной области использования требования к составу и уровню жесткости варьируются.
Во-первых, должны отсутствовать пригодные для этого поверхностные воды. Во-вторых, необходимо наличие запасов подземных вод, которого хватит для обеспечения питьевой водой населения данного региона.
Заключение
Классифицировать подземные воды можно по разным критериям. Чаще всего они делятся на виды по условиям залегания и характеру использования. Наиболее ценным ресурсом считается чистая питьевая H2O.
Подземная
Подземные воды необходимы человечеству и используются практически во всех областях жизнедеятельности. Несмотря на то, что этот ресурс является восполняемым, его количество сокращается с ужасающей быстротой.
Причиной нерационального использования часто является обычное незнание и недопонимание проблемы. Узнать о том, что такое подземные воды и об их значении, необходимо каждому.
Что это такое — общая характеристика?
Это воды, которые находятся ниже уровня земной поверхности и содержатся в водовмещающих горных породах верхней части земной коры в газообразном, жидком или твердом состоянии.
Они классифицируются в зависимости от типа грунта, который образует земную поверхность, глубины его залегания и количеству влаги, способного уместиться в нем.
Слои водонасыщенных пород называют водоносными горизонтами.
Водоносные горизонты подразделяются на безнапорные и напорные. Первые ограничены только одним пластом водонепроницаемых пород снизу. Это, например, грунтовые воды. Вторые ограничены и сверху, и снизу.
Подземные воды в зависимости от типа грунта, в котором они находятся, разделяются на:
Вода – универсальный растворитель, поэтому она довольно быстро впитывает все то, что находится в породах, окружающих ее и насыщается различными веществами.
По количеству примесей, растворенных в воде, выделяют 4 ее типа:
Значение в жизни человека и природы?
Подземные воды ценятся не меньше, чем полезные ископаемые. Но даже при постоянном использовании они имеют способность возобновляться.
Они служат источником питания озер и рек, только благодаря их поддержке эти водоемы не высыхают даже в самое жаркое лето при минимуме дождей. Они же не дают водоемам иссохнуть под ледяным слоем.
Сферы активного использования:
Еще больше информации том, какую роль играют подземные воды в жизни человека здесь.
Зоны аэрации
Глубина залегания подземных вод бывает разной. В зависимости от этого выделяют несколько их категорий, одна из которых: воды зоны аэрации. Это также подземные воды, но находятся они максимально близко к поверхности почвы. В эту группу входят верховодка и грунтовые воды.
Верховодка
Рассмотрим понятие. Это воды, которые залегают в непосредственной близости к поверхности почвы.
Они отличаются:
Как правило, в умеренной климатическом поясе верховодка появляется весной после таяния снега и, реже, осенью, в сезон дождей, т.е. в период обильного количества влаги.
В засушливое время она исчезает. Расположена верховодка на первом от поверхности почвы водоупорном пласте. Если он находится слишком близко или поднимается к самой поверхности, происходит заболачивание почвы.
Грунтовые воды
Грунтовыми водами называются те, которые расположены на первом от поверхности почвы водоупорном слое первого водоносного горизонта. Их поверхность свободна, и в большинстве случаев над ней нет водонепроницаемых пород.
Грунтовые воды появляются в результате пропитывания осадками и поверхностными водами, в т. ч. верховодкой, водоносного горизонта. Они непостоянны по ряду признаков, поскольку зависят от регулярности насыщения, мощности водоносного слоя, глубины расположения.
От глубины их залегания зависит многое в жизни человека:
Еще больше о грунтовых водах — здесь.
Как образуются?
Подземные воды могут образовываться следующими способами:
На фото можно увидеть схему образования подземных вод:
Источники
Случается, что водоносный горизонт становится переполненным, тогда воды начинает прорываться на поверхность, в результате чего и появляются источники подземных вод. Они проявляются в виде родников, ключей.
Количество прорвавшейся сквозь слой почвы влаги зависит от ряда факторов:
Человек способен оказывать влияние на количество воды, выходящей из источника. Особенно это касается случаев потребления в промышленных масштабах (например, при бурении и использовании скважин).
Многие полагают, что вода, которая проливается в виде родника или ключа, находится в определенном замкнутом пространстве. Но на самом деле она может находиться и в движении, при этом прорываясь наверх в определенном месте.
Существуют и термальные источники, которые чаще всего находятся в местах вулканической активности. Они подпитываются водой, которая нагрета вулканическими камнями, и сохраняют температуру при выходе из земли.
Детальная информация об источниках подземных вод здесь.
Где находятся?
Расположены подземные воды в горных породах верхней части коры земли.
Что касается географического места локации, они существуют практически везде, даже в самой сухой пустыне.
Просто там уровень их залегания значительно ниже. Не стоит забывать, что даже если они находятся в газообразном состоянии в глубоких горных породах, они все равно есть.
Полная информации о местоположении подземных вод здесь.
Можно ли их назвать полезным ископаемым?
Подземные воды относятся к полезным ископаемым, поскольку они бесценны для человечества. Воды на планете очень много, но большая ее часть – это океаны и моря, вода в которых соленая и не пригодна для использования.
Какие виды бывают?
Классификация подземных вод по уровню залегания:
Подробную статью о классификации подземных вод по уровню залегания ищите тут.
Химический состав
Химический состав подземных вод зависит от состава пород, в которыми они находятся в контакте. Подземные воды – это раствор, в котором содержатся множество химических элементов, микроорганизмы, газы.
Полный разбор химического состава подземных вод ищите здесь.
Загрязнение
Загрязнение подземных вод – это необратимый процесс изменения состава в результате попадания в него посторонних опасных элементов, в результате которого ее качество становится хуже.
Виды деятельности человека, вызывающие загрязнение:
Для защиты от загрязнения предпринимают следующие действия:
Химическая промышленность постепенно переходит на воздушное охлаждение, в результате чего количество потребляемой, а, значит, и загрязненной воды уменьшается более чем на 70%.
Детально о видах загрязнения подземных вод читайте по ссылке.
Мониторинг
Данный вид мониторинга считается первостепенным и самым проработанным на территории РФ среди всех видов мониторинга системы недр.
Он обеспечивается и осуществляется Федеральным агентством по недропользованию.
Исследование проводится ежегодно, в каждом регионе, после чего составляется соответствующая карта.
В случаях обнаружения повышенного уровня загрязнения разрабатывается комплекс мер по его снижению либо полному устранению.
О мониторинге подробнее читайте в нашей статье.
Лицензия
Лицензия на пользование подземными водными ресурсами может потребоваться не только юридическому, но и физическому лицу. Она дает право на бурение новых источников и их использование.
Обойтись без нее можно в следующих случаях:
Во всех остальных случаях требуется лицензия. Ее получение – долгий и дорогостоящий процесс, который занимает минимум 220 дней со всеми проводимыми исследованиями.
Все эти исследования должен будет оплачивать заказчик, а стоят они недешево.
Еще больше информации о лицензировании в нашей статье здесь.
Использование
Природный ресурс используется человеком:
О применении подземных вод подробнее тут.
Заключение
Подземные воды – это уникальнейший дар природы человеку. Наличие пресной воды является одним из необходимых условий существования человечества.
Это нужно ценить и учитывать в своей ежедневной деятельности. Нерациональное использование и утрата этого ценнейшего ресурса способна привести к гибели всего живого на планете.
Подземные воды
Что это такое подземные воды
Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.
Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.
Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.
Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.
Классификация воды по типу расположения
Все воды, которые протекают на Земле, делятся на поверхностные (морские, озерные, речные и др.) и подземные. В отличие от первых, вторые более защищены от заражения и загрязнения, менее подвержены изменениям уровня воды, занимают в совокупности большую территорию.
Подземные воды активно расходуются человеком. В ряде европейских стран они являются главным источником водоснабжения. Но пополняются запасы подземных вод медленно. Кроме того, они подвергаются загрязнениям. Поэтому сейчас актуален вопрос об охране подземных вод.
Виды подземных вод
Существует несколько классификаций подземных вод по разным критериям:
Почвенные подземные воды размещены в самом верхнем слое земной коры на относительно небольшой глубине (до 1 м). Они находятся между частицами почвы. Эту воду нельзя пить, но она может использоваться для сельскохозяйственных нужд (для орошения сада).
Грунтовые воды – это следующий по глубине залегания слой подземных вод. Они пригодны для питья, но подвержены загрязнениям. Уровень таких вод зависит от времени года: жарким летом он падает, а весной – повышается.
Межпластовые воды расположены между водоупорными слоями горных пород. Уровень воды в них более стабилен, а сама жидкость более чистая по сравнению с предыдущим видом.
Артезианские воды располагаются на большой глубине: от поверхности земли их отделяет как минимум 100 м. Такая вода в большей мере подходит для питья. Артезианские воды являются одним из важнейших полезных ископаемых на Земле. Для их добычи обычно бурят скважины.
Минеральные воды проходят в горных водоупорных слоях под давлением, имеют естественную газацию. Они являются лечебными за счет наличия в их составе минеральных солей и полезных веществ и применяются в медицине.
Состав подземных вод
В составе подземных вод есть несколько десятков химических элементов. В них много калия, натрия, кальция, магния, железа, хлора, серы, кремния и др. Кроме того, в их составе есть газы (углекислый, кислород, азот, ацетилен).
Слишком высокое содержание в подземных водах некоторых элементов может приводить при их употреблении к различным заболеваниям. Так, избыток бикарбоната кальция ведет к нарушению пуринового и йодного обмена. Из-за этого увеличивается частота случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей и мышц.
Слишком большие показатели солей в воде оказывают негативное влияние на женское здоровье, а жесткая вода вызывает болезни гинекологического характера у представительниц слабого пола.
Вследствие высокой концентрации кальция в воде, превышающей количество магния, увеличивается частота болезней пищеварительных органов. Также вредит ЖКТ избыток меди и солей цинка.
Одним из самых опасных элементов в воде является свинец: он вызывает интоксикацию.
Деятельность подземных вод
Подземные воды взаимодействуют с горными породами. В ходе этого протекают различные химические процессы. ПВ способны растворять вещества, образовывать новые соединения, участвовать в процессе изменения горных пород, окислять, выщелачивать, переносить различные вещества.
Подземные воды также являются «участниками» суффозии. Этот процесс заключается в том, что они выносят из горных пород растворенные вещества и минеральные частицы небольших размеров. Суффозия обычно возникает на склонах долин, в оврагах, а также часто способствует образованию оползней.
Запасы подземных вод
Запасы подземных вод – это количество гравитационной воды, находящейся в порах, пустотах и трещинах водоносных горизонтов горных пород.
Они бывают нескольких видов:
Роль подземных вод в жизни людей
Подземные воды играют большую роль в жизни человека, так как являются источником пресной воды, без которой жизнь людей невозможна. Кроме того, они обеспечивают влагой и питанием растения и принимают участие в образовании рельефов. Без ПВ Земля не сможет нормально функционировать.
Эти воды не только позволяют людям иметь доступ к пресной воде, но и служат для коммунальных нужд. Термальные воды, например, используют для отопления и подачи горячего водоснабжения. Кроме того, подземные воды применяют для орошения земли в сельском хозяйстве.
Большую роль для человека имеет минеральная вода, которую используют в целебных целях. В некоторых городах России есть специальные санатории, в которых питье такой воды является частью оздоровительного процесса.
Использование подземных вод
Подземные воды применяют в качестве питьевой воды, а также для промышленных и сельскохозяйственных нужд. В коммунальном хозяйстве России они играют значительную роль: доля подземных вод в системе водоснабжения для РФ составляет около 46 %.
Используются также термальные воды. Из них получают химические вещества (йод, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод применяется для обогрева зданий, теплиц, для получения электроэнергии.
Кроме того, на территории России существует несколько термальных источников, которые являются популярными среди туристов. За счет наличия в воде минеральных солей она благотворно влияет на человеческий организм. На такие источники люди приезжают в надежде получить исцеление от разных болезней.
С использованием подземных вод в России связаны некоторые проблемы:
Добыча подземных вод
Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.
В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:
Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).
Загрязнение подземных вод
Под загрязнение подземных вод понимается изменение физико-химических и биологических характеристик воды, которое ведет к ухудшению ее качества и делает ее частично или полностью непригодной к употреблению.
Основные загрязняющие вещества появляются в ПВ в результате техногенного воздействия. К ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы и фенолы.
Загрязнения подземных вод бывают:
Биологические загрязнения ПВ возникают из-за того, что в воду поступают болезнетворные микроорганизмы, которые являются опасными для человеческого организма. «Виновниками» такого загрязнения являются выгребные ямы, скважины и колодцы, зоны фильтрации, скотные дворы и др.
Источниками химических загрязнений ПВ являются стоки и твердые отходы промпредприятий. Эти вещества могут иметь органическую или неорганическую природу. Тяжелые и токсичные металлы, которые загрязняют ПВ, – железо, медь, цинк, ртуть, свинец и др.
Химическому загрязнению подвержены особенно грунтовые воды. В них вредные вещества проникают через зоны аэрации, а также при сбросе жидких и твердых загрязнений в колодцы и скважины. На сельскохозяйственных территориях загрязнения образуются из-за использования химудобрений и ядохимикатов.
Тепловые загрязнения связаны с увеличением температуры подземных вод. Это происходит из-за воздействия речных и озерных вод с более высокой температурой и сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в колодцы и скважины.
В последнее время часто наблюдается загрязнение подземных вод – это связано с закачкой жидких отходов в глубины литосферы, инфильтрацией загрязнителей с поверхности земли.
Водные ресурсы относятся к незаменимым и дефицитным, поэтому их охрана очень важна.
Охрана подземных вод
Под охраной подземных вод понимается система мер, которые нацелены на предотвращение и ликвидацию негативных последствий загрязнения и истощения вод, на сохранение их в таком качестве и количестве, которое делает возможным их применение для хозяйственных нужд страны.
Для охраны подземных вод необходимо проводить следующие мероприятия: