Grundwassernamen. Grundwasser: Eigenschaften und Typen

Bei der Beurteilung Eigenschaften Grundwasser Erforschen Sie Geschmack, Geruch, Farbe, Transparenz, Temperatur und andere physikalische Eigenschaften des Grundwassers, die das sogenannte charakterisieren organoleptische Eigenschaften Wasser (sinnlich erfasst). Die organoleptischen Eigenschaften können sich stark verschlechtern, wenn verschiedene Verunreinigungen (mineralische Schwebstoffe, organische Substanzen usw.) auftreten chemische Elemente).

Temperatur Grundwasser variiert stark je nach Tiefe der Grundwasserleiter und Merkmale geologische Struktur, klimatische Bedingungen usw. Es gibt kaltes Wasser (Temperatur von 0 bis 20 °C), warmes oder subthermisches Wasser (20–37 °C), thermisches (37–100 °C), überhitztes (über 100 °C). In der Permafrostzone, in Hochgebirgsregionen, zirkuliert sehr kaltes Grundwasser; Überhitztes Wasser ist typisch für Gebiete mit junger vulkanischer Aktivität. An Wasserentnahmestellen beträgt die Wassertemperatur meist 7–11 °C.

Chemisch reines Wasser farblos. Die Farbe des Wassers wird durch mechanische Verunreinigungen (gelblich, smaragdgrün usw.) bestimmt. Die Transparenz des Wassers hängt von der Farbe und dem Vorhandensein von Trübungen ab. Der Geschmack hängt mit der Zusammensetzung der gelösten Stoffe zusammen: salzig – aus Natriumchlorid, bitter – aus Magnesiumsulfat usw. Der Geruch hängt vom Vorhandensein von Gasen biochemischen Ursprungs (Schwefelwasserstoff usw.) oder verrottenden organischen Substanzen ab.

Dichte von Wasser- die in einer Volumeneinheit enthaltene Wassermasse. Sie ist bei einer Temperatur von 4 °C maximal. Steigt die Temperatur auf 250 °C, sinkt die Dichte des Wassers auf 0,799 g/cm 3 , und wenn die Menge der darin gelösten Salze zunimmt, steigt sie auf 1,4 g/cm 3 . Charakterisiert wird die Kompressibilität des Grundwassers Kompressibilitätskoeffizient, Zeigt an, um welchen Bruchteil des ursprünglichen Volumens der Flüssigkeit das Volumen abnimmt, wenn der Druck um 10 5 Pa steigt. Der Kompressibilitätskoeffizient von Grundwasser beträgt 2,5 · 10 -5 ...5 · 10~ 5 Pa, d. h. Wasser hat bis zu einem gewissen Grad elastische Eigenschaften, was bei der Untersuchung von Druckgrundwasser wichtig ist.

Viskosität Wasser charakterisiert den inneren Widerstand von Partikeln gegen seine Bewegung. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität des Grundwassers ab.

Elektrische Leitfähigkeit Grundwasser hängt von der Menge der darin gelösten Salze ab und wird durch Widerstandswerte von 0,02 bis 1,00 Ohm ausgedrückt.

Radioaktivität Grundwasser wird durch das Vorhandensein radioaktiver Elemente (Uran, Strontium, Cäsium, Radium, gasförmige Emanation von Radium-Radon usw.) verursacht. Selbst vernachlässigbare Konzentrationen – Hundertstel und Tausendstel (mg/l) einiger radioaktiver Elemente – können für die menschliche Gesundheit schädlich sein.

Chemische Zusammensetzung des Grundwassers. Jedes Grundwasser enthält immer in gelöstem Zustand mehr oder weniger große Mengen an Salzen, Gasen und organischen Verbindungen.

In Wasser gelöste Gase (0 2, C0 2, CH 4, H 2 S usw.) verleihen ihm einen bestimmten Geschmack und bestimmte Eigenschaften. Menge und Art der Gase bestimmen den Grad der Eignung von Wasser für Trink- und technische Zwecke. Grundwasser in der Nähe der Erdoberfläche ist häufig mit organischen Verunreinigungen (verschiedene pathogene Bakterien, organische Verbindungen aus Abwassersystemen usw.) belastet. Dieses Wasser hat einen unangenehmen Geschmack und ist gefährlich für die menschliche Gesundheit.

Salz. Im Grundwasser kommen am häufigsten Chloride, Sulfate und Carbonate vor. Basierend auf dem Gesamtgehalt an gelösten Salzen wird das Grundwasser in Frischwasser (bis zu 1 g/l gelöste Salze), Brackwasser (von 1 bis 10 g/l) und Salzwasser unterteilt

(10-50 g/l) und Solen (mehr als 50 g/l). Die Menge und Zusammensetzung der Salze wird durch chemische Analyse bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse werden als Zusammensetzung von Kationen und Anionen (in mg/l oder mEq/l) ausgedrückt.

Unter natürlichen Bedingungen ist die Gesamtmineralisierung des Grundwassers äußerst vielfältig. Es gibt Grundwasser mit einer Mineralisierung von 0,1 g/l (Hochgebirgsquellen) bis 500-600 g/l (Tiefwasser des artesischen Angara-Lena-Beckens). Die Gesamtmineralisierung ist einer der Hauptindikatoren für die Grundwasserqualität.

Im Grundwasser sind mehrere Dutzend chemische Elemente des Periodensystems von Mendelejew vorhanden. Bis zu 90 % aller im Wasser gelösten Salze sind Ionen C1~, 80^, HCO3, Ia +,

M§ 2+, Ca 2+, K +. Eisen, Nitrite, Nitrate, Wasserstoff, Brom, Jod, Fluor, Bor, radioaktive und andere Elemente sind in kleineren Mengen im Wasser enthalten. Sie können jedoch bereits in geringen Mengen erhebliche Auswirkungen auf die Beurteilung der Eignung des Grundwassers für verschiedene Zwecke haben. Wasser mit einem pH-Wert von 6,5...8,5 hat die besten Trinkeigenschaften.

Die Menge an gelösten Salzen sollte 1,0 g/l nicht überschreiten. Der Gehalt an gesundheitsschädlichen chemischen Elementen (Uran, Arsen usw.) und pathogenen Bakterien ist nicht zulässig. Letztere können durch die Behandlung von Wasser mit Ultraschall, Chlorierung, Ozonierung und Kochen bis zu einem gewissen Grad neutralisiert werden. Organische Verunreinigungen werden durch bakteriologische Analyse bestimmt. Wasser für Trinkzwecke muss farblos, transparent, geruchlos und gut schmecken.

Steifigkeit Und Aggressivität des Grundwassers mit der Anwesenheit von Salzen verbunden. Härte des Wassers- Dies ist eine Eigenschaft, die durch den Gehalt an Calcium- und Magnesiumionen bestimmt wird, d. h. verbunden mit Carbonaten, und wird durch Berechnung auf der Grundlage des Gesamtgehalts an Hydrogencarbonat- und Carbonationen im Wasser berechnet. Hartes Wasser führt zu großen Ablagerungen in Dampfkesseln, schäumt nicht gut usw. Derzeit wird die Härte üblicherweise durch die Anzahl der Milligramm-Äquivalente an Calcium und Magnesium ausgedrückt; 1 mEq Härte entspricht dem Gehalt von 20,04 mg Calciumionen oder 12 in 1 Liter Wasser. 6 mg Magnesiumionen. In anderen Ländern wird die Härte in Grad gemessen (1 mEq = 28°). Basierend auf der Härte wird Wasser in unterteilt weich(weniger als 3 mEq oder 8,4°),

mittelhart(3-6 mEq oder 8,4°), hart(6-9 mEq oder 16,8-25,2°) und sehr mutig(mehr als 9 mEq oder 25,2°). Die beste Qualität ist Wasser mit einer Härte von nicht mehr als 7 mEq. Steifheit kann dauerhaft oder vorübergehend sein. Vorübergehende Härte sind mit der Anwesenheit von Bikarbonaten verbunden und können durch Auskochen beseitigt werden. Konstante Härte, verursacht durch Schwefelsäure und Chloridsalze, kann nicht durch Kochen beseitigt werden. Man nennt die Summe aus temporärer und permanenter Steifigkeit allgemeine Starrheit.

Aggressivität Grundwasser äußert sich in der zerstörerischen Wirkung von im Wasser gelösten Salzen auf Baustoffe, insbesondere auf Portlandzement. Daher ist es beim Bau von Fundamenten und verschiedenen unterirdischen Bauwerken erforderlich, den Grad der Aggressivität des Grundwassers beurteilen und Maßnahmen zu seiner Bekämpfung festlegen zu können. In bestehenden Normen, die den Grad der Aggressivität von Wasser gegenüber Beton beurteilen, wird neben der chemischen Zusammensetzung des Wassers auch der Filtrationskoeffizient von Gesteinen berücksichtigt. Das gleiche Wasser kann aggressiv und nicht aggressiv sein. Dies liegt an der unterschiedlichen Geschwindigkeit der Wasserbewegung – je höher sie ist, desto mehr Wassermengen kommen mit der Betonoberfläche in Kontakt und desto größer ist daher die Aggressivität.

Bezogen auf Beton werden folgende Aggressivitätsarten des Grundwassers unterschieden:

  • allgemeiner Säuregehalt – beurteilt durch den pH-Wert; im Sand gilt Wasser als aggressiv, wenn der pH-Wert höher ist
  • Sulfat – bestimmt durch den Ionengehalt; wenn der Gehalt an BO 2- mehr als 200 mg/l beträgt, wird das Wasser aggressiv;
  • Magnesia – bestimmt durch den Gehalt des 1Y^2+-Ions;
  • Karbonat – verbunden mit der Wirkung von aggressivem Kohlendioxid auf Beton; diese Art von Aggressivität ist nur in sandigen Gesteinen möglich.

Die Aggressivität des Grundwassers wird durch den Vergleich von Daten aus chemischen Wasseranalysen mit den Anforderungen von Normen ermittelt. Anschließend werden Maßnahmen zur Bekämpfung festgelegt. Dazu verwenden sie spezielle Zemente, dichten unterirdische Teile von Gebäuden und Bauwerken ab, senken den Grundwasserspiegel durch den Einbau von Entwässerungen usw.

Aggressive Wirkung von Grundwasser auf Metalle(Korrosion von Metallen). Grundwasser mit darin gelösten Salzen und Gasen kann stark korrosiv auf Eisen und andere Metalle wirken. Ein Beispiel ist die Oxidation (Korrosion) von Metalloberflächen mit Rostbildung unter dem Einfluss von im Wasser gelöstem Sauerstoff:

2?e+ 0 2 = 2GeO 4GeO + 0 2 = 2Re 2 0 3 Re 2 0 3 + ZN 2 0 = 2Re(OH) 3

Grundwasser hat korrosive Eigenschaften, wenn es außerdem aggressives Kohlendioxid, mineralische und organische Säuren, Salze von Schwermetallen, Schwefelwasserstoff, Chlorid und einige andere Salze enthält. Weiches Wasser (mit einer Gesamthärte von weniger als 3,0 mEq) ist viel aggressiver als hartes Wasser. Metallkonstruktionen können unter dem Einfluss starker Säuren (pH 9,0) der stärksten Korrosion ausgesetzt sein. Korrosion wird durch eine Erhöhung der Temperatur des Grundwassers, eine Erhöhung seiner Bewegungsgeschwindigkeit und elektrische Felder in den Bodenschichten gefördert.

Grad korrosive Aktivität Wasser im Verhältnis zu einigen Metallen wird nach dem aktuellen GOST produziert. Danach werden laut SNiP Maßnahmen ergriffen, um mögliche Korrosion zu verhindern.

Klassifizierung von Grundwasser. Es gibt eine Reihe von Klassifizierungen, es gibt jedoch zwei Hauptklassifizierungen. Grundwasser wird nach der Art seiner Nutzung und den Vorkommensbedingungen eingeteilt Erdkruste(Abb. 63). Die erste umfasst Haushalts- und Trinkwasser, technisches, industrielles, mineralisches und thermisches Wasser. Zu letzteren zählen: Sedimentwasser, Grundwasser und interstratales Wasser sowie Wasser aus Rissen, Karst und Permafrost. Aus ingenieurtechnischen und geologischen Gründen empfiehlt es sich, das Grundwasser nach hydraulischen Kriterien zu klassifizieren – freier Fluss und Druck.

Häusliches Trinkwasser. Grundwasser wird häufig für Haushalts- und Trinkwasserzwecke genutzt. Frisches Grundwasser ist die beste Trinkwasserquelle, daher ist eine Nutzung für andere Zwecke grundsätzlich nicht gestattet.

Die Quelle der Haus- und Trinkwasserversorgung ist Grundwasser aus der Zone des intensiven Wasseraustauschs. Die Tiefe von frischem Grundwasser von der Erdoberfläche beträgt in der Regel nicht mehr als mehrere zehn Meter. Es gibt jedoch Gebiete, in denen sie in großen Tiefen (300-500 m und mehr) vorkommen.

IN letzten Jahren Für die Haus- und Trinkwasserversorgung wird auch brackiges und salzhaltiges Grundwasser nach künstlicher Entsalzung genutzt.

Prozesswasser- das sind Wässer, die in verschiedenen Industrien verwendet werden und Landwirtschaft. Anforderungen

Atmosphärisch

tionen zu unterirdischen technischen Gewässern spiegeln die Besonderheiten einer bestimmten Produktionsart wider.

Industriegewässer enthalten nützliche Elemente in Lösung (Brom, Jod usw.) in Mengen von industriellem Rohstoffwert. Sie kommen normalerweise in einer Zone mit sehr langsamem Wasseraustausch vor, ihre Mineralisierung ist hoch (von 20 bis 600 g/l), ihre Zusammensetzung ist Natriumchlorid und die Temperatur erreicht oft 60–80 °C.

Die Nutzung von Industriegewässern zur Gewinnung von Jod und Brom ist nur dann rentabel, wenn die Wassertiefe nicht mehr als 3 km beträgt, der Wasserstand im Brunnen nicht weniger als 200 m beträgt und die pro Tag entnommene Wassermenge nicht beträgt weniger als 200 m 3 .

Mineral Als Grundwässer werden Grundwässer bezeichnet, die einen hohen Gehalt an biologisch aktiven Mikrobestandteilen, Gasen, radioaktiven Elementen usw. aufweisen. Sie treten als Quellen an die Erdoberfläche oder werden durch Bohrlöcher erschlossen.

Thermales Grundwasser eine Temperatur von mehr als 37 °C haben. Sie kommen überall in Tiefen vor, die von mehreren zehn und hundert Metern (in gefalteten Berggebieten) bis zu mehreren Kilometern (auf Plattformen) reichen.

Thermalwasser tritt oft durch Risse an die Erdoberfläche und bildet heiße Quellen mit Temperaturen bis zu 100 °C (Kamtschatka, Kaukasus). Die Reserven dieser Gewässer in der Erdkruste sind sehr groß und sie werden aktiv zur Beheizung von Städten und zu Energiezwecken genutzt, beispielsweise in Kamtschatka (Geothermiestation Pauzhetskaya). Es gibt mehrere Gebiete mit aktiver Geysiraktivität auf der Erde: Kamtschatka, Island, Nordost-USA, Neuseeland.

Einstufung

Je nach Vorkommensbedingungen wird Grundwasser unterteilt in:

  • Boden;
  • interstratal;

Boden Wasser füllt einen Teil der Räume zwischen den Bodenpartikeln; Sie können frei (gravitativ) sein, sich unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegen, oder gebunden, durch molekulare Kräfte gehalten.

Grundwasser Bilden Sie einen Grundwasserleiter auf der ersten Grundwasserleiterschicht von der Oberfläche aus. Aufgrund seiner flachen Lage über der Oberfläche unterliegt der Grundwasserspiegel je nach Jahreszeit erheblichen Schwankungen: Er steigt entweder nach Niederschlägen oder Schneeschmelze an oder sinkt in Trockenzeiten. In strengen Wintern kann das Grundwasser gefrieren. Diese Gewässer sind anfälliger für Verschmutzung.

Interformationsgewässer- darunter liegende Grundwasserleiter, die zwischen zwei undurchlässigen Schichten eingeschlossen sind. Im Gegensatz zum Grundwasser ist der Pegel des interstratalen Wassers konstanter und ändert sich im Laufe der Zeit weniger. Interstratale Gewässer sind sauberer als Grundwasser. Interstratales Druckwasser füllt den Grundwasserleiter vollständig aus und steht unter Druck. Alle Gewässer, die in Schichten in konkaven tektonischen Strukturen enthalten sind, stehen unter Druck.

Je nach den Bewegungsbedingungen in Grundwasserleitern werden unterirdische Gewässer unterschieden, die in lockeren Schichten (Sand, Kies und Kiesel) und in gebrochenem Gestein zirkulieren.

Je nach Vorkommen und Beschaffenheit der Hohlräume wasserführender Gesteine ​​wird das Grundwasser unterteilt in:

  • Pore- liegen und zirkulieren in quartären Sedimenten: in Sanden, Kieselsteinen und anderen klastischen Gesteinen;
  • geknackt(Ader) - in Gesteinen (Granite, Sandsteine);
  • Karst(Spaltenkarst) - in löslichen Gesteinen (Kalksteine, Dolomite, Gips usw.).

Grundwasserreserven

Grundwasser ist Teil der Wasserressourcen der Erde; Die gesamten Grundwasserreserven belaufen sich auf über 60 Millionen km³. Grundwasser gilt als mineralische Ressource. Im Gegensatz zu anderen Arten von Mineralien sind Grundwasserreserven während der Ausbeutung erneuerbar.

Grundwasserforschung

Grundwassererkundung

Um das Vorhandensein von Grundwasser festzustellen, wird eine Erkundung durchgeführt:

  • Referenzbohrungen werden mit Kernprobenentnahme gebohrt,
  • der Kern wird untersucht und das relative geologische Alter der Gesteine, ihre Dicke (Dicke) wird bestimmt,
  • Es werden experimentelle Pumpen durchgeführt, die Eigenschaften des Grundwasserleiters bestimmt und ein geotechnisches Gutachten erstellt;
  • Für mehrere Referenzbohrungen werden Karten und Schnitte erstellt und eine vorläufige Bewertung der Mineralreserven (in diesem Fall Wasser) durchgeführt;

Herkunft des Grundwassers

Grundwasser hat verschiedene Ursprünge: Einige von ihnen entstanden durch das Eindringen von Schmelz- und Regenwasser bis zum ersten wasserdichten Horizont (also bis zu einer Tiefe von 1,5-2,0 m, die Grundwasser bilden, also das sogenannte Hochwasser); andere besetzen tiefere Hohlräume im Boden.

siehe auch

Links

  • Berücksichtigung des Grundwassereinflusses bei der Gründungsplanung

Literatur


Wikimedia-Stiftung. 2010.

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    Wasser, einschließlich Mineralwasser, das sich in unterirdischen Gewässern befindet. Wörterbuch der Geschäftsbegriffe. Akademik.ru. 2001... Wörterbuch der Geschäftsbegriffe

    Das Grundwasser- Wasser, das sich unter der Erdoberfläche in der Dicke von Gesteinen und im Boden in jedem physikalischen Zustand befindet. Syn.: Grundwasser… Wörterbuch der Geographie

    DAS GRUNDWASSER- In der Wassergesetzgebung der Russischen Föderation gilt Wasser, einschließlich Mineralwasser, das sich in unterirdischen Gewässern befindet... Juristische Enzyklopädie

    Das Grundwasser- — DE Grundwasser Wasser, das Poren und Spalten in Gestein und Boden unter der Oberfläche und über einer Schicht aus undurchlässigem Material einnimmt. Es kann sich frei durch die Schwerkraft bewegen, entweder… … Leitfaden für technische Übersetzer

Bücher

  • Grundwasser der Welt: Ressourcen, Nutzung, Prognosen, Zektser I.S.. Die Monographie analysiert und fasst die Erfahrungen verschiedener Länder zusammen regionale Beurteilung frische und brackige Grundwasserressourcen, ihre Qualität und Anfälligkeit für Verschmutzung. Das Wichtigste…

Die Wasserhülle der Erde – die Hydrosphäre – besteht aus Grundwasser, Luftfeuchtigkeit, Gletschern und Oberflächengewässern, darunter Ozeane, Meere, Seen, Flüsse und Sümpfe. Alle Gewässer der Hydrosphäre sind miteinander verbunden und befinden sich in einem kontinuierlichen Kreislauf.

Die Hauptzusammensetzung der Hydrosphäre ist Salzwasser. Süßwasser macht weniger als 3 % des Gesamtvolumens aus. Die Zahlen sind willkürlich, da die Berechnungen nur nachgewiesene Reserven berücksichtigen. Mittlerweile gibt es laut Hydrogeologen in den tiefen Erdschichten riesige Grundwasserreservoirs, deren Vorkommen noch entdeckt werden müssen.

Grundwasser als Teil der Wasserressourcen des Planeten

Grundwasser ist Wasser, das in wasserführenden Sedimentgesteinen enthalten ist, die die obere Schicht der Erdkruste bilden. Je nach Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck, Gesteinsart liegt Wasser im festen, flüssigen oder dampfförmigen Zustand vor. Die Klassifizierung des Grundwassers hängt direkt von den Böden ab, aus denen die Erdkruste besteht, von deren Feuchtigkeitskapazität und Tiefe. Schichten wassergesättigter Gesteine ​​werden „Aquifere“ genannt.

Süßwassergrundwasserleiter gelten als eine der wichtigsten strategischen Ressourcen.

Eigenschaften und Eigenschaften des Grundwassers

Es gibt nicht begrenzte Grundwasserleiter, die von einer darunter liegenden Schicht wasserfesten Gesteins begrenzt werden und Grundwasser genannt werden, und Druckgrundwasserleiter, die sich zwischen zwei undurchlässigen Schichten befinden. Klassifizierung des Grundwassers nach Art des wassergesättigten Bodens:

  • porös, kommt in Sanden vor;
  • Risse, die Hohlräume in hartem Gestein füllen;
  • Karst, kommt in Kalkstein, Gips und ähnlichen wasserlöslichen Gesteinen vor.

Wasser, ein universelles Lösungsmittel, nimmt aktiv die Stoffe auf, aus denen die Gesteine ​​bestehen, und ist mit Salzen und Mineralien gesättigt. Je nach Konzentration der im Wasser gelösten Stoffe unterscheidet man Süß-, Brack-, Salzwasser und Solen.

Wasserarten in der unterirdischen Hydrosphäre

Wasser im Untergrund liegt in freiem oder gebundenem Zustand vor. Freies Grundwasser umfasst Druckwasser und druckloses Wasser, das sich unter dem Einfluss von Gravitationskräften bewegen kann. Zugehörige Gewässer umfassen:

  • Kristallwasser, chemisch in der Kristallstruktur von Mineralien enthalten;
  • hygroskopisches und filmisches Wasser, das physikalisch mit der Oberfläche mineralischer Partikel verbunden ist;
  • Wasser in festem Zustand.

Grundwasserreserven

Grundwasser macht etwa 2 % des Volumens der gesamten Hydrosphäre des Planeten aus. Der Begriff „Grundwasserreserven“ bedeutet:

  • Die in der wassergesättigten Bodenschicht enthaltene Wassermenge ist eine natürliche Reserve. Die Wiederauffüllung der Grundwasserleiter erfolgt durch Flüsse, Niederschläge und den Wasserfluss aus anderen wassergesättigten Schichten. Bei der Bewertung der Grundwasserreserven wird die durchschnittliche jährliche Grundwasserabflussmenge berücksichtigt.
  • Die Wassermenge, die beim Öffnen des Grundwasserleiters genutzt werden kann, sind elastische Reserven.

Ein anderer Begriff – „Ressourcen“ – bezeichnet betriebliche Grundwasserreserven oder die Wassermenge einer bestimmten Qualität, die pro Zeiteinheit aus einem Grundwasserleiter entnommen werden kann.

Grundwasserverschmutzung

Experten klassifizieren die Zusammensetzung und Art der Grundwasserverschmutzung wie folgt:

Chemische Verschmutzung

Unbehandelte flüssige Abwässer und feste Abfälle aus Industrie- und Landwirtschaftsbetrieben enthalten verschiedene organische und anorganische Substanzen, darunter Schwermetalle, Erdölprodukte, giftige Pestizide, Bodendünger und Straßenreagenzien. Chemikalien dringen über Grundwasser und Brunnen in Grundwasserleiter ein, die nicht ordnungsgemäß von angrenzenden wassergesättigten Formationen isoliert sind. Die chemische Verschmutzung des Grundwassers ist weit verbreitet.

Biologische Schadstoffe

Unbehandeltes Haushaltsabwasser, fehlerhafte Abwasserleitungen und Filterfelder in der Nähe von Wasserbrunnen können zu Quellen der Kontamination von Grundwasserleitern mit pathogenen Mikroorganismen werden. Je höher die Filterkapazität der Böden ist, desto langsamer breitet sich die biologische Verunreinigung des Grundwassers aus.

Lösung des Problems der Grundwasserverschmutzung

Da die Ursachen der Grundwasserverschmutzung anthropogener Natur sind, sollten Maßnahmen zum Schutz der Grundwasserressourcen vor Verschmutzung die Überwachung häuslicher und industrieller Abwässer, die Modernisierung der Abwasserbehandlungs- und -entsorgungssysteme, die Begrenzung der Abwassereinleitungen in Oberflächengewässer, die Schaffung von Wasserschutzzonen usw. umfassen Verbesserung der Produktionstechnologien.

Alles Wasser der Erdkruste, das sich unterhalb der Erdoberfläche in Gesteinen in gasförmigem, flüssigem und festem Zustand befindet, wird als Grundwasser bezeichnet.

Grundwasser ist Teil der Hydrosphäre – der wässrigen Hülle der Erde. Man findet sie in Bohrlöchern in Tiefen von bis zu mehreren Kilometern. Laut V.I. Vernandsky zufolge kann Grundwasser bis zu einer Tiefe von 60 km existieren, da Wassermoleküle selbst bei einer Temperatur von 2000 °C nur um 2 % dissoziiert sind.

Ungefähre Berechnungen der Süßwasserreserven im Erdinneren bis zu einer Tiefe von 16 Kilometern ergeben einen Wert von 400 Millionen Kubikkilometern, d.h. etwa 1/3 des Wassers des Weltozeans.

Die Anhäufung von Wissen über Grundwasser, die bereits in der Antike begann, beschleunigte sich mit dem Aufkommen von Städten und der Bewässerungslandwirtschaft. Die Kunst, gegrabene Brunnen mit einer Tiefe von mehreren zehn Metern zu bauen, war bereits zwischen 2.000 und 3.000.000 Jahren vor Christus bekannt. in Ägypten, Zentralasien, Indien, China. Im gleichen Zeitraum kam die Behandlung mit Mineralwässern auf den Markt.

Im ersten Jahrtausend v. Chr. tauchten die ersten Ideen über die Eigenschaften und den Ursprung natürlicher Gewässer, die Bedingungen ihrer Ansammlung und den Wasserkreislauf auf der Erde auf (in den Werken von Thales und Aristoteles – im antiken Griechenland; Titus Lucretius Cara und Vitruvius – in Antikes Rom usw.).

Die Erforschung des Grundwassers wurde durch die Ausweitung der Arbeiten im Zusammenhang mit der Wasserversorgung, den Bau von Auffanganlagen (z. B. Kariz bei den Völkern des Kaukasus, Zentralasien), die Gewinnung von Salzwasser zur Salzverdunstung durch das Graben von Brunnen, und dann Bohren (Territorium Russlands, 12.-17. Jahrhundert) . Später entstand der Begriff Wasser drucklos, Druck(von unten nach oben steigend) und selbstgießend. Letzterer erhielt den Namen Artesian – aus der Provinz Artois (alter Name „Artesia“) in Frankreich.

Während der Renaissance und später beschäftigten sich viele Wissenschaftler – Agricolla, Palissy, Steno usw. – mit dem Grundwasser und seiner Rolle in natürlichen Prozessen.

Zuerst in Russland wissenschaftliche IdeenÜber Grundwasser als natürliche Lösungen, ihre Entstehung durch Infiltration atmosphärischer Niederschläge und die geologische Aktivität des Grundwassers äußerte sich M.V. Lomonosov in seinem Aufsatz „Über die Schichten der Erde“ (1763).

Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelte sich die Grundwasserlehre als Komponente Geologie. Dann wird es in eine eigene Disziplin aufgeteilt – die Hydrologie.

Die Allgemeine Hydrogeologie untersucht die Entstehung des Grundwassers, seine physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie die Wechselwirkung mit Wirtsgesteinen.

Die Erforschung des Grundwassers im Zusammenhang mit der Geschichte tektonischer Bewegungen, Sedimentationsprozesse und Dianogenese ermöglichte eine Annäherung an die Entstehungsgeschichte und trug zur Entstehung eines neuen Zweiges der Hydrogeologie im 20. Jahrhundert bei – Paläohydrogeologie(die Untersuchung von Grundwasser vergangener geologischer Epochen).

Dynamik des Grundwassers untersucht die Bewegung des Grundwassers unter dem Einfluss natürlicher und künstlicher Faktoren und entwickelt Methoden zur quantitativen Bewertung der Produktivität von Produktionsbrunnen und Grundwasserreserven.

Die Lehre vom Zustand und Gleichgewicht des Grundwassers berücksichtigt Veränderungen des Grundwassers (Spiegel, Temperatur, chemische Zusammensetzung, Ernährungs- und Bewegungsbedingungen), die unter dem Einfluss verschiedener natürlicher Faktoren (Niederschlag und Bedingungen ihrer Infiltration, Verdunstung, Temperatur) auftreten und Feuchtigkeit sowie Bodenschicht, Einfluss von Regimen von Oberflächenreservoirs, Flüssen, vom Menschen verursachte Aktivitäten).

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts begann man mit der Entwicklung von Methoden zur Vorhersage des Grundwasserzustands, die für die Nutzung des Grundwassers, den Wasserbau, die Bewässerungslandwirtschaft und die Lösung anderer Probleme von großer praktischer Bedeutung sind.

Jetzt sind es von 510 Millionen Quadratkilometern der Erde 361 Millionen Quadratkilometer. km (70,7 %) werden von Meeren und Ozeanen eingenommen und bilden einen einzigen Weltozean, die restlichen 149 (29,3 %) Millionen Quadratmeter. km sind von Land besetzt. Auf der Nordhalbkugel macht Land 39,3 % der Fläche der Hemisphäre aus, auf der Südhalbkugel 19,1 %. Das spezifische Gewicht der Elemente der Feuchtigkeitszirkulation und ihr Einfluss auf die gesamte Wasserzirkulation in der Natur können anhand der folgenden Daten beurteilt werden:

Tabelle 1

Indikatorname

Volumen

Verdunstung aus dem Ozean

Verdunstung vom Land

Evapotranspiration

Sedimentation auf der Meeresoberfläche

Niederschlag auf der Landoberfläche

Gesamtniederschlag

Fluss- und Grundwasserströmung

447,9 Tausend km 3

70,7 Tausend km 3

518,6 Tausend km 3

411,6 Tausend km 3

107,0 Tausend km 3

518,6 Tausend km 3

36,3 Tausend km 3

Unter dem Einfluss der Sonnenenergie verdunsten durchschnittlich etwa 450.000 km 3 Wasser von der Oberfläche des Weltozeans. Ein Teil dieser Feuchtigkeit wird in Form von Dampf durch Luftströmungen zu den Kontinenten transportiert.

Unter bestimmten Bedingungen kondensiert Wasserdampf und fällt in Form von Regen, Schnee, Hagel usw. An Land gefallen Niederschlag fließen die Hänge des Gebiets hinunter und bilden Bäche und Flüsse, die ihr Wasser zurück in den Weltozean leiten.

Ein Teil des Niederschlags verdunstet, ein anderer Teil versickert im Boden und bildet Grundwasser, das durch unterirdische Abflüsse in Bäche und Flüsse fließt und so auch in den Ozean zurückfließt. Dieser geschlossene Austauschprozess zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche wird in der Natur als Wasserkreislauf bezeichnet.

Somit steht der Wassergehalt von Flüssen, die in der Volkswirtschaft als Wasserquellen genutzt werden, im Zusammenhang mit dem Feuchtigkeitskreislauf der Erde und hängt von der Verteilung des Wassers zwischen den einzelnen Elementen des Wasserkreislaufs in der Natur ab.

Herkunft des Grundwassers

Grundwasser entsteht hauptsächlich aus atmosphärisches Niederschlagswasser auf die Erdoberfläche fallen und Sickerwasser(Einsickern) in den Boden bis zu einer bestimmten Tiefe, und aus Wasser aus Sümpfen, Flüssen, Seen und Stauseen, das auch in den Boden versickert. Die auf diese Weise in den Boden eingetriebene Feuchtigkeitsmenge beträgt 15-20 % der Gesamtniederschlagsmenge.

Das Eindringen von Wasser in die Böden (Wasserdurchlässigkeit), aus denen die Erdkruste besteht, hängt von den physikalischen Eigenschaften dieser Böden ab. Hinsichtlich der Wasserdurchlässigkeit werden Böden in drei Hauptgruppen eingeteilt: wasserdurchlässig, halbdurchlässig Und wasserdicht oder wasserdicht.

ZU durchlässige Steine Dazu gehören grobes Gestein, Kieselsteine, Kies, Sand, gebrochenes Gestein usw. Zu den wasserdichten Gesteinen zählen massive kristalline Gesteine ​​(Granit, Marmor), die nur eine minimale Feuchtigkeitsaufnahme aufweisen, und Ton. Letztere sind mit Wasser gesättigt und lassen es in Zukunft nicht mehr durch. Zu den Rassen halbdurchlässig Dazu gehören toniger Sand, lockerer Sandstein, lockerer Mergel usw.

Das Grundwasser in der Erdkruste verteilt sich auf zwei Stockwerke. Die untere Etage besteht aus dichtem magmatischem und metamorphem Gestein und enthält eine begrenzte Menge Wasser. Der Großteil des Wassers befindet sich in der oberen Schicht des Sedimentgesteins. Darin werden je nach Art des Wasseraustauschs mit Oberflächengewässern drei Zonen unterschieden: eine Zone des freien Wasseraustauschs (oben), eine Zone langsamen Wasseraustauschs (Mitte) und eine Zone sehr langsamen Wasseraustauschs (unten). Das Wasser der oberen Zone ist in der Regel Süßwasser und wird zur Trink-, Haushalts- und Brauchwasserversorgung genutzt. In der mittleren Zone befinden sich Mineralwasser unterschiedlicher Zusammensetzung. Das sind uralte Gewässer. Die untere Zone enthält hochmineralisierte Solen. Aus ihnen werden Brom, Jod und andere Stoffe gewonnen.

Es entsteht Grundwasser verschiedene Wege. Eine der Hauptarten der Grundwasserbildung ist die Infiltration bzw. Infiltration von Niederschlag und Oberflächenwasser (Seen, Flüsse, Meere etc.). Nach dieser Theorie erreicht das Sickerwasser die undurchlässige Schicht, sammelt sich dort an und sättigt poröses und porös-zerklüftetes Gestein. Auf diese Weise entstehen Grundwasserleiter bzw. Grundwasserhorizonte. Als Grundwasseroberfläche wird bezeichnet Grundwasserspiegel. Der Abstand vom Grundwasserspiegel zum Grundwasserspiegel wird als Mächtigkeit des Grundwasserspiegels bezeichnet.

Die Menge des in den Boden eindringenden Wassers hängt nicht nur von seinen physikalischen Eigenschaften ab, sondern auch von der Niederschlagsmenge, der Neigung des Geländes zum Horizont, der Vegetationsbedeckung usw. Gleichzeitig entsteht anhaltender Nieselregen Bessere Konditionen zur Versickerung als Starkregen, denn je intensiver der Niederschlag, desto schneller fließt das gefallene Wasser über die Bodenoberfläche.

Steile Hänge erhöhen den Oberflächenabfluss und verringern das Eindringen von Niederschlag in den Boden; Flache hingegen erhöhen ihre Versickerung. Die Vegetationsbedeckung (Wald) erhöht die Verdunstung der gefallenen Feuchtigkeit und erhöht gleichzeitig die Niederschläge. Durch die Rückhaltung des Oberflächenabflusses wird das Eindringen von Feuchtigkeit in den Boden gefördert.

In vielen Teilen der Welt ist die Infiltration die Hauptmethode der Grundwasserbildung. Es gibt jedoch einen anderen Weg ihrer Entstehung – aufgrund Wasserdampfkondensation in Felsen. In der warmen Jahreszeit ist die Elastizität des Wasserdampfs in der Luft größer als in der Bodenschicht und darunter liegenden Gesteinen. Daher dringt atmosphärischer Wasserdampf kontinuierlich in den Boden ein und sinkt in eine Schicht mit konstanter Temperatur, die sich in unterschiedlichen Tiefen befindet – von einem bis zu mehreren zehn Metern unter der Erdoberfläche. In dieser Schicht kommt die Bewegung des Luftdampfes zum Stillstand, da die Elastizität des Wasserdampfes mit zunehmender Temperatur im Erdinneren zunimmt. Dadurch entsteht ein Gegenstrom von Wasserdampf aus den Tiefen der Erde nach oben zu einer Schicht konstanter Temperatur. Und in einer Zone konstanter Temperaturen kondensieren sie durch die Kollision zweier Wasserdampfströme unter Bildung von Grundwasser. Dieses Kondenswasser hat sehr wichtig in Wüsten, Halbwüsten und Trockensteppen. In heißen Jahreszeiten ist es die einzige Feuchtigkeitsquelle für die Vegetation. Ebenso entstanden die wichtigsten Grundwasserreserven in den Bergregionen Westsibiriens.

Beide Arten der Grundwasserbildung – durch Infiltration und durch Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf in Gesteinen – sind die Hauptarten der Grundwasseransammlung. Infiltration Und Kondenswasser manchmal auch Vandose-Wasser genannt (vom lateinischen „vadare“ – gehen, bewegen). Diese Wässer entstehen aus Luftfeuchtigkeit und nehmen am allgemeinen Wasserkreislauf der Natur teil.

Einige Forscher stellen eine andere Art der Grundwasserbildung fest - jugendlich. Viele Austritte dieser Gewässer in Gebieten mit moderner oder jüngster vulkanischer Aktivität sind durch erhöhte Temperaturen und erhebliche Konzentrationen an Salzen und flüchtigen Bestandteilen gekennzeichnet. Um die Entstehung solcher Gewässer zu erklären, stellte der österreichische Geologe E. Suess 1902 die Theorie des Juvenils (vom lateinischen „juvenilis“ – Jungfrau) auf. Solche Wässer entstanden, wie Suess glaubte, aus gasförmigen Produkten, die bei vulkanischer Aktivität und der Differenzierung magmatischer Lava in großer Menge freigesetzt wurden.

Spätere Untersuchungen zeigten, dass reine Jungwassergewässer, wie E. Suess sie verstand, in den Oberflächenteilen der Erde nicht existieren. Unter natürlichen Bedingungen vermischt sich das auf unterschiedliche Weise gebildete Grundwasser miteinander und erhält bestimmte Eigenschaften. Die Bestimmung der Entstehung des Grundwassers ist jedoch von großer Bedeutung: Sie erleichtert die Berechnung von Reserven, die Klärung des Regimes und ihrer Qualität.

Der Grundwasserspiegel unterliegt ständigen Schwankungen. So führt bei Frühjahrshochwasser und Hochwasser der Anstieg des Wasserspiegels im Fluss über das Niveau der zum Fluss gerichteten Flussströmung zu einem Abfluss von Wasser aus diesem und einem Anstieg des Grundwasserspiegels. Dies verringert die Höhe von Frühjahrshochwassern. Während der Rezession beginnt das Grundwasser den Fluss zu speisen und der Grundwasserspiegel sinkt.

Durch künstliche Wasserbauwerke, beispielsweise Bewässerungskanäle, kann Grundwasser entstehen. So wurde während des Baus des Karakum-Bewässerungssystems aufgrund der Verlagerung eines Teils der sibirischen Flüsse eine erhebliche Menge Wasser im Wüstenteil nicht so sehr für den Bewässerungsbedarf, sondern für die Verdunstung und in den Boden aufgewendet. Dies geschah aufgrund der Tatsache, dass der Großteil des Bewässerungssystems durch sandige Böden verlief, wo der Filtrationskoeffizient recht hoch ist, und trotz Antifiltrationsmaßnahmen der Wasserspiegelabfall aufgrund der Filtration von Wasser in den Boden groß war. All dies führte nicht nur zu einer Verringerung des Flussflusses, sondern auch dazu, dass die im Boden enthaltenen Salze vom Grundwasser gelöst wurden und als Unterwasserströme zurück in den Kanal flossen, dieser versalzte und mit Schlick verschmutzt wurde.

Klassifizierung von Grundwasser
Bedingungen ihres Auftretens

Es gibt verschiedene Klassifizierungen von Grundwasser.

Je nach den Bewegungsbedingungen in Grundwasserleitern werden unterirdische Gewässer unterschieden, die in lockeren Schichten (Sand, Kies und Kiesel) und in gebrochenem Gestein zirkulieren.

Als Grundwasser wird Grundwasser bezeichnet, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegt Gravitation oder frei, im Gegensatz zu Wasser, das durch molekulare Kräfte gebunden und gehalten wird – hygroskopisch, filmisch, kapillar und kristallisierend.

Abhängig von der Beschaffenheit der Hohlräume der wasserführenden Gesteine ​​wird das Grundwasser unterteilt in:

    Pore - in Sand, Kieselsteinen und anderen klastischen Gesteinen;

    geknackt (Ader) - in Gesteinen (Granite, Sandsteine);

    Karst (Spaltenkarst) - in löslichen Gesteinen (Kalksteine, Dolomite, Gips usw.).

Je nach Vorkommensbedingungen werden drei Arten von Grundwasser unterschieden: stehendes Wasser, ungepflastert e und Druck, oder artesisch.

Werchowodka werden Grundwässer genannt, die nahe der Erdoberfläche vorkommen und sich durch eine variable Verteilung auszeichnen. Typischerweise ist Hochwasser auf Linsen aus wasserfestem oder schwach durchlässigem Gestein beschränkt, die von wasserdurchlässigen Schichten überlagert sind.

Hochwasser nimmt nur begrenzte Gebiete ein, dieses Phänomen ist vorübergehend und tritt in einer Zeitspanne mit ausreichender Feuchtigkeit auf; in trockenen Zeiten verschwindet das Staudenwasser. Unter Werchowodka versteht man die erste wasserabweisende Schicht der Erdoberfläche. In Fällen, in denen die undurchlässige Schicht nahe an der Oberfläche liegt oder an die Oberfläche gelangt, kommt es während der Regenzeit zu Staunässe.

Stauwasser umfasst häufig Bodenwasser oder Wasser in der Bodenschicht. Bodengewässer werden durch fast repräsentiert durch Wasser gebunden. Tröpfchenflüssiges Wasser ist im Boden nur in Zeiten übermäßiger Feuchtigkeit vorhanden.

Grundwasser. Grundwasser ist das Wasser, das am ersten undurchlässigen Horizont unterhalb des Hochgewässers liegt. Sie beziehen sich meist auf undurchlässige Formationen und zeichnen sich durch einen mehr oder weniger konstanten Wasserzufluss aus. Grundwasser kann sich sowohl in lockeren porösen Gesteinen als auch in hart zerklüfteten Stauseen ansammeln. Der Grundwasserspiegel ist eine unebene Oberfläche, die in der Regel die Unebenheiten des Reliefs in geglätteter Form wiederholt: In höheren Lagen ist er niedriger, in tieferen Lagen höher.

Grundwasser bewegt sich in Richtung tieferes Relief. Der Grundwasserspiegel unterliegt ständigen Schwankungen – er wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst: der Menge und Qualität der Niederschläge, dem Klima, der Topographie, dem Vorhandensein von Vegetation, der menschlichen Wirtschaftstätigkeit und vielem mehr.

Grundwasser, das sich in alluvialen Ablagerungen ansammelt, ist eine der Quellen der Wasserversorgung. Sie werden als Trinkwasser und zur Bewässerung genutzt. Die Austritte von Grundwasser an die Oberfläche werden Quellen oder Quellen genannt.

Druck, oder artesische Gewässer. Druckwasser ist Wasser, das sich in einem zwischen Grundwasserleiterschichten eingeschlossenen Grundwasserleiter befindet und aufgrund der Niveauunterschiede am Punkt der Wasserneubildung und -abgabe an die Oberfläche einem hydrostatischen Druck ausgesetzt ist. Der Neubildungsbereich artesischer Gewässer liegt normalerweise oberhalb des Wasserflussbereichs und oberhalb des Austritts von Druckwasser zur Erdoberfläche. Wenn in der Mitte einer solchen Schüssel ein artesischer Brunnen platziert wird, fließt nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße Wasser in Form einer Fontäne aus ihm heraus.

Die Ausmaße artesischer Becken können sehr groß sein – bis zu Hunderten und sogar Tausenden von Kilometern. Die Einspeisebereiche solcher Becken sind oft deutlich von den Wasserentnahmestellen entfernt. So wird Wasser, das in Form von Niederschlägen auf dem Territorium Deutschlands und Polens fällt, aus in Moskau gebohrten artesischen Brunnen gewonnen; In einigen Oasen der Sahara erhalten sie Wasser, das in Form von Niederschlägen über Europa fällt.

Artesische Gewässer zeichnen sich durch konstante Wasserqualität und gute Qualität aus, was für ihre praktische Nutzung wichtig ist.

Aufgrund ihrer Herkunft gibt es verschiedene Arten von Grundwasser.

Infiltrationswasser entstehen durch das Versickern von Regen-, Schmelz- und Flusswasser von der Erdoberfläche. In ihrer Zusammensetzung bestehen sie überwiegend aus Calciumbicarbonat und Magnesium. Bei der Auslaugung von gipshaltigen Gesteinen entstehen Sulfat-Kalzium-Wässer, bei der Auflösung von salzhaltigen Gesteinen entstehen Natriumchlorid-Wässer.

Kondensation Grundwasser entstehen durch Kondensation von Wasserdampf in den Poren oder Rissen von Gesteinen.

Sedimentationsgewässer entstehen im Prozess der geologischen Sedimentation und stellen in der Regel modifizierte vergrabene Gewässer marinen Ursprungs dar – Natriumchlorid, Calcium-Natriumchlorid usw. Dazu gehören auch vergrabene Solen von Salzbecken sowie ultrasüßes Wasser aus Sandlinsen in Moränenablagerungen .

Als Wasser werden Wasser bezeichnet, die aus Magma während seiner Kristallisation und vulkanischen Metamorphose von Gesteinen entstehen magmatisch, oder jugendlich(nach der Terminologie von E. Suess).

Speisung von Flüssen mit Grundwasser und Berechnung des Grundwasserdurchflusses

Grundwasser dient als zuverlässige Quelle für die Ernährung von Flüssen. Sie schauspielern das ganze Jahr und versorgen Flüsse bei Niedrigwasser im Winter und Sommer (oder bei niedrigem Wasserhorizont) mit Nahrung, wenn es keinen Oberflächenabfluss gibt.

Bei sehr langsamen Grundim Vergleich zum Oberflächenwasser wirkt das Grundwasser im Flussfluss als regulierender Faktor.

Auch bei sehr langsamen oder niedrigen Geschwindigkeiten der Grundwasserbewegung wird an den Flüssen des Hohen Nordens bei niedrigen Lufttemperaturen ein (vollständiges oder teilweises) Einfrieren des Flusses beobachtet, und dann gelangt das Wasser aus dem Rückhalteteil des Stausees in den der Fluss fließt (das kann sein Hauptfluss, Meer, See usw.). Solche Phänomene werden beispielsweise im Dorf Nischnejansk beobachtet, das 25 km von der Mündung des Flusses Jana entfernt liegt, wo bei niedrigen Temperaturen und völligem Gefrieren des Flusses Salzwasser aus dem Flussbett in das Flussbett gelangt Rückstau stromaufwärts vom Ort des Gefrierens. aus dem Arktischen Ozean.

Ein quantitatives Maß für die Ernährung ist der Wert des Untergrundflusses, der wiederum durch das sogenannte Untergrundflussmodul charakterisiert wird:

M Untertitel = K M 0 /100 ,

Wo M Untertitel– unterirdisches Entwässerungsmodul, l/Sek. aus 1 km Entfernung 2 Entwässerungsbereich;

M 0 – durchschnittlicher Langzeitmodul des Gesamtdurchflusses, l/Sek. aus 1 km Entfernung 2 Oberflächenentwässerungsbecken;

ZU– modularer Koeffizient, der den Prozentsatz des unterirdischen Abflusses am Gesamtabfluss angibt und durch die Formel bestimmt wird

K=M Mindest /M 0 ,

Wo M Mindest- Mindestablaufmodul, l/Sek. aus 1 km Entfernung 2 Oberflächeneinzugsgebiet, bestimmt durch den Winterflussfluss und gleich dem Modul des unterirdischen Flusses, weil Im Winter werden Flüsse hauptsächlich durch Grundwasser gespeist.

Das Grundwasserströmungsmodul ist ein zuverlässiger Indikator zur Beurteilung des Wassergehalts von Gesteinen, die im Einzugsgebiet eines Flusses verteilt sind Es stellt die Menge an Grundwasser (in l/s) dar, die von 1 m² in den Fluss gelangt. km des einen oder anderen Grundwasserleiters, der von einem Fluss entwässert wird.

Zusätzlich zu diesen Formeln kann die Menge des unterirdischen Abflusses mit der hydrochemischen Methode (nach A.T. Ivanov) bestimmt werden:

Wo Q Subz– jährliches Volumen des unterirdischen Abflusses;

Q 0 – jährliches Flussvolumen;

Mit- Konzentration eines beliebigen Bestandteils (z. B. Chlor) im Flusswasser während des Beobachtungszeitraums;

C 1 – Konzentration derselben Komponente im Grundwasser im gleichen Zeitraum;

C 2 - Konzentration derselben Komponente in Oberflächengewässern im gleichen Zeitraum.

Laut B.I. Kudelin, für eine genauere Berechnung der unterirdischen Strömung kleiner und mittlerer Flüsse wird vorgeschlagen, zwischen vier Arten der Grundwasserversorgung von Flüssen zu unterscheiden:

      Anreicherung durch Grundwasser, das nicht hydraulisch mit dem Fluss verbunden ist;

      Grundwasseranreicherung durch hydraulische Anbindung an den Fluss;

      Gemischte Bodenernährung ( A+ B);

      Gemischte Boden- und artesische Ernährung ( A+ B+ C).

Nach diesen Daten hat B.I. Kudelin schlug Formeln zur Bestimmung der Schicht vor H Subz und unterirdischer Abflusskoeffizient α Subz. Die unterirdische Abflussschicht wird in Millimetern pro Jahr (oder einer anderen Zeiteinheit) pro Quadratkilometer unterirdischer Beckenfläche ausgedrückt und wie folgt berechnet:

Wo H Subz– Schicht der unterirdischen Entwässerung, mm/Jahr;

Q Subz– Volumen des unterirdischen Abflusses aus dem Beckenbereich, M 3 /Jahr;

F- Poolbereich, M 2 .

Grundwasserdurchflusskoeffizient α Subz stellt das Verhältnis des unterirdischen Abflusses zum Niederschlag dar, der auf die Fläche eines bestimmten Flusseinzugsgebiets fällt, und zeigt den Teil des Niederschlags, der die unterirdischen Zonen mit sehr intensivem Wasseraustausch im Becken speist:

Wo X– Sedimentschicht, mm/Jahr.

Berechnungen der Grundwasserströmung werden in der Regel in Form von Grundwasserneubildungskarten, Koeffizienten und Grundwasserströmungsmodulen zusammengefasst, die die natürlichen Ressourcen widerspiegeln verschiedene Arten Grundwasser entwickelte sich innerhalb kleinerer und mittlerer Flusseinzugsgebiete und ihrer einzelnen Bereiche und Abschnitte.

Hauptprobleme der Nutzung und des Schutzes des Grundwassers

Aufgrund seiner Lage ist das Grundwasser besser vor äußeren Einflüssen geschützt als das Oberflächenwasser, es gibt jedoch gravierende Anzeichen für ungünstige Veränderungen des Grundwasserhaushalts in großen Gebieten und in einem breiten Tiefenbereich. Dazu gehören: Erschöpfung und Rückgang des Grundwasserspiegels aufgrund von Überentnahme; Einführung von Meersalzwasser an die Küste; Bildung von Depressionskratern und anderen.

Eine große Gefahr stellt die Grundwasserverschmutzung dar. Man kann zwei Arten von Verschmutzung unterscheiden: bakteriell Und chemisch. Unter bestimmten Bedingungen können sie in Grundwasserleiter eindringen. Abwasser Und menschengemacht Industriegewässer, kontaminierte Oberflächengewässer und Niederschläge.

Bei der Anlage von Stauseen kommt es durch Rückstau zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels. Eine positive Folge dieses Regimewechsels ist eine Erhöhung ihrer Ressourcen in der Küstenzone des Stausees; negativ – Überschwemmung Küstenzone, was zu einer Überschwemmung des Territoriums sowie zu einer Versalzung von Böden und Grundwasser aufgrund erhöhter Verdunstung in flachen Gewässern führt.

Aufgrund kleinerer Hochwasserereignisse (oder deren Ausbleiben) an regulierten Flüssen wird die Hochwasserneubildung des Grundwassers deutlich reduziert. Die Fließgeschwindigkeiten solcher Flüsse werden verringert, was zur Verschlammung des Flussbettes beiträgt; Daher ist die Beziehung zwischen Fluss und Grundwasser schwierig.

Unter bestimmten Bedingungen können Grundwasserentnahmen erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des Oberflächenwassers haben. Dies gilt in erster Linie für den industriellen Betrieb und die Einleitung von mineralisiertem Wasser, die Einleitung von Grubenwasser und damit verbundenem Ölwasser. Daher muss für eine integrierte Nutzung und Regulierung der Oberflächen- und Grundwasserressourcen gesorgt werden. Beispiele für diesen Ansatz sind die Nutzung von Grundwasser zur Bewässerung in Trockenjahren sowie die künstliche Auffüllung von Grundwasserreserven und der Bau unterirdischer Stauseen.

Ph.D. O.V. Mosin

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Wasser ist die häufigste Substanz auf unserem Planeten, dank derer das Leben auf ihm möglich ist. Es kommt sowohl in der Lithosphäre als auch in der Hydrosphäre vor. Die Biosphäre der Erde besteht zu ¾ aus Wasser. Eine wichtige Rolle bei der Zirkulation dieses Stoffes spielen seine unterirdischen Spezies. Hier kann es aus Mantelgasen, beim Abfluss usw. entstehen. In diesem Artikel betrachten wir die Arten von Grundwasser.

Konzept

Unter unterirdischem Wasser versteht man letzteres, das sich in der Erdkruste befindet und sich in Gesteinen befindet, die sich unter der Erdoberfläche in verschiedenen Aggregatzuständen befinden. Sie sind Teil der Hydrosphäre. Laut V. I. Vernadsky können diese Gewässer in einer Tiefe von bis zu 60 km liegen. Das geschätzte Grundwasservolumen in einer Tiefe von bis zu 16 km beträgt 400 Millionen Kubikkilometer, also ein Drittel des Wassers des Weltozeans. Sie befinden sich auf zwei Etagen. Der untere enthält metamorphe und magmatische Gesteine, daher ist die Wassermenge hier begrenzt. Der Großteil des Wassers befindet sich im Obergeschoss, in dem sich Sedimentgesteine ​​befinden.

Klassifizierung nach der Art des Austauschs mit Oberflächengewässern

Es gibt 3 Zonen: die obere ist frei; mittel und unten - langsamer Wasserstoffwechsel. Die Zusammensetzung des Grundwassers variiert je nach Zone. So befindet sich im oberen Bereich Süßwasser, das für technische, Trink- und Wirtschaftszwecke genutzt wird. In der mittleren Zone gibt es Urgewässer unterschiedlicher Mineralzusammensetzung. Im unteren Teil befinden sich hochmineralisierte Solen, aus denen verschiedene Elemente gewonnen werden.

Klassifizierung nach Mineralisierung

Durch die Mineralisierung werden folgende Grundwasserarten unterschieden: ultrafrisch, mit relativ hoher Mineralisierung – nur die letzte Gruppe kann einen Mineralisierungsgrad von 1,0 g/Kubikmeter erreichen. dm; brackig, salzig, hoher Salzgehalt, Salzlake. In letzterem Fall übersteigt die Mineralisierung 35 mg/m3. dm.

Klassifizierung nach Vorkommen

Nach den Vorkommensbedingungen werden folgende Grundwasserarten unterschieden: Schwemmwasser, Grundwasser, artesisches Wasser und Bodenwasser.

Werchowodka entsteht hauptsächlich auf Linsen und verkeilenden Schichten von Gesteinen mit geringer Durchlässigkeit oder Wasserbeständigkeit in der Belüftungszone während der Infiltration von Oberflächen- und Atmosphärenwasser. Manchmal entsteht es aufgrund des Illuvialhorizonts unter der Bodenschicht. Die Bildung dieser Wässer ist zusätzlich zu den oben aufgeführten Prozessen mit der Kondensation von Wasserdampf verbunden. In einigen Klimazonen bilden sie recht große Reserven Qualitätswasser, aber meist bilden sich dünne Grundwasserleiter, die bei Dürre verschwinden und sich in Zeiten intensiver Feuchtigkeit bilden. Dieser Grundwassertyp ist vor allem für Lehme charakteristisch. Seine Mächtigkeit erreicht 0,4-5 m. Das Relief hat einen erheblichen Einfluss auf die Bildung von Hochgewässern. An steilen Hängen ist es nur für kurze Zeit vorhanden oder fehlt ganz. Auf flachen Steppen mit untertassenförmigen Vertiefungen und flachen Wassereinzugsgebieten bildet sich auf der Oberfläche von Flusswegen ein stabileres Hochwasser. Es hat keine hydraulische Verbindung zum Flusswasser und kann leicht durch andere Gewässer verschmutzt werden. Gleichzeitig kann es Grundwasser speisen oder zur Verdunstung verwendet werden. Werchodka kann frisch oder leicht mineralisiert sein.

Grundwasser ist Teil des Grundwassers. Sie befinden sich auf dem ersten Grundwasserleiter von der Oberfläche aus und überlagern den ersten Grundwasserleiter mit einheitlicher Fläche. Grundsätzlich handelt es sich um freifließende Gewässer, die in Bereichen mit örtlich wasserundurchlässiger Überlappung einen geringen Druck ausüben können. Die Vorkommenstiefe, ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften unterliegen periodischen Schwankungen. Überall verteilt. Sie ernähren sich durch das Eindringen von Niederschlägen aus der Atmosphäre, die Filtration aus Oberflächenquellen, die Kondensation von Wasserdampf und die Verdunstung im Boden. zusätzliches Essen stammen aus darunter liegenden Grundwasserleitern.

Artesisches Wasser ist Teil des Grundwassers, das unter Druck steht und in Grundwasserleitern zwischen relativ undurchlässigen und undurchlässigen Schichten liegt. Sie liegen tiefer als der Boden. In den meisten Fällen fallen die Bereiche Ernährung und Druckaufbau nicht zusammen. Wasser erscheint im Brunnen unterhalb des festgelegten Niveaus. Die Eigenschaften dieser Gewässer sind im Vergleich zum Grundwasser weniger anfällig für Schwankungen und Verschmutzungen.

Bodenwässer sind solche, die auf die Bodenwasserschicht beschränkt sind, an der Versorgung der Pflanzen mit diesem Stoff beteiligt sind und mit der Atmosphäre, dem Grundwasser und dem Grundwasser in Verbindung stehen. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die chemische Zusammensetzung des Grundwassers, wenn es tief ist. Liegen diese flacher, vernässt sich der Boden und es beginnt Staunässe. Gravitationswasser bildet keinen separaten Horizont; die Bewegung erfolgt von oben nach unten unter Einwirkung von Kapillarkräften oder der Schwerkraft in verschiedene Richtungen.

Klassifizierung nach Formation

Die Hauptgrundwasserarten sind Infiltrationen, die durch das Versickern atmosphärischer Niederschläge entstehen. Darüber hinaus können sie durch Kondensation von Wasserdampf entstehen, der zusammen mit Luft in gebrochenes und poröses Gestein eindringt. Darüber hinaus werden Reliktgewässer (vergrabene Gewässer) unterschieden, die sich in antiken Becken befanden, aber von dicken Sedimentgesteinsschichten begraben wurden. Auch eine eigene Art Es gibt Thermalwässer, die in den letzten Phasen magmatischer Prozesse entstanden sind. Diese Gewässer bilden magmatische oder junge Arten.

Klassifizierung der Bewegung der betreffenden Objekte

Es werden folgende Arten der Grundwasserbewegung unterschieden (siehe Abbildung).

In der Belüftungszone kommt es zu Infiltration und Niederschlag aus der Atmosphäre. Dabei wird dieser Vorgang in frei durchgeführte und normale Versickerung unterteilt. Die erste beinhaltet die Bewegung von oben nach unten unter dem Einfluss von Schwerkraft und Kapillarkräften entlang bestimmter Kanäle und Kapillarporen, während der poröse Raum nicht mit Wasser gesättigt ist, was zur Aufrechterhaltung der Luftbewegung beiträgt. Bei der normalen Infiltration kommen zu den oben aufgeführten Kräften hydrostatische Druckgradienten hinzu, die dazu führen, dass die Poren vollständig mit Wasser gefüllt werden.

In der Sättigungszone wirken hydrostatischer Druck und Schwerkraft, die die Bewegung von freiem Wasser durch Risse und Poren zu den Seiten fördern und so den Druck oder die Neigung der wasserführenden Oberfläche des Horizonts verringern. Diese Bewegung wird Filtration genannt. Die höchste Geschwindigkeit der Wasserbewegung wird in unterirdischen Karsthöhlen und Kanälen beobachtet. An zweiter Stelle stehen Kieselsteine. Im Sand wird eine viel langsamere Bewegung beobachtet – die Geschwindigkeit beträgt 0,5–5 m/Tag.

Grundwasserarten in der Permafrostzone

Diese Grundwässer werden in Suprapermafrost, Interpermafrost und Subpermafrost eingeteilt. Erstere befinden sich in der Permafrostschicht auf einem Grundwasser, hauptsächlich am Fuße von Hängen oder am Grund von Flusstälern. Sie wiederum sind unterteilt in saisonal gefrierendes, gefrorenes Wasser, das sich in der aktiven Schicht befindet; in saisonal teilweise gefroren, wobei der obere Teil in der aktiven Schicht liegt, in saisonal nicht gefrierend, dessen Vorkommen unterhalb der saisonal gefrorenen Schicht vermerkt ist. In einigen Fällen kann es zu einem Bruch der aktiven Schicht verschiedener Böden kommen, was zur Freisetzung eines Teils des Suprapermafrostwassers an die Oberfläche führt, wo es das Aussehen von Eis annimmt.

Interpermafrostwasser kann in flüssiger Phase vorliegen, ist jedoch in fester Phase am weitesten verbreitet; Sie unterliegen in der Regel keinen saisonalen Tau-/Gefrierprozessen. Diese Wässer in flüssiger Phase sorgen für den Wasseraustausch mit Ober- und Subpermafrostgewässern. Sie können wie Federn an die Oberfläche gelangen. Subpermafrostgewässer sind artesisch. Sie können von frisch bis Salzlake sein.

Die Grundwasserarten in Russland sind die gleichen wie oben besprochen.

Kontamination der betreffenden Gegenstände

Folgende Arten der Grundwasserverschmutzung werden unterschieden: chemische, die wiederum in organische und anorganische, thermische, radioaktive und biologische Grundwasserverschmutzung unterteilt wird.

Zu den chemischen Schadstoffen zählen vor allem flüssige und feste Abfälle von Industriebetrieben sowie Pestizide und Düngemittel von landwirtschaftlichen Produzenten. Schwermetalle, andere giftige Elemente in im größtmöglichen Umfang wirkt sich auf das Grundwasser aus. Sie breiten sich über beträchtliche Entfernungen über Grundwasserleiter aus. Ähnlich verhält es sich mit der Kontamination mit Radionukliden.

Biologische Verschmutzung wird durch pathogene Mikroflora verursacht. Verschmutzungsquellen sind in der Regel Viehhöfe, fehlerhafte Abwasserkanäle, Senkgruben usw. Die Verteilung der Mikroflora wird durch die Filtrationsrate und die Überlebensrate dieser Organismen bestimmt.

Dabei handelt es sich um einen Anstieg der Grundwassertemperatur, der während des Betriebs einer Wasserentnahmestelle auftritt. Sie kann in Gebieten auftreten, in denen Abwasser eingeleitet wird oder wenn sich die Wasserentnahmestelle in der Nähe eines Gewässers mit wärmerem Oberflächenwasser befindet.

Untergrundnutzung

Die Grundwasserentnahme als Form der Bodennutzung wird durch das Bundesgesetz „Über den Boden“ geregelt. Zum Extrahieren dieser Objekte ist eine Lizenz erforderlich. Es wird in Bezug auf Grundwasser für einen Zeitraum von bis zu 25 Jahren ausgestellt. Die Berechnung der Nutzungsdauer beginnt mit der staatlichen Registrierung der Lizenz.

Extraktionsarbeiten müssen bei Rosreestr angemeldet werden. Anschließend erstellen sie ein Projekt und reichen es zur staatlichen Prüfung ein. Anschließend wird ein Projekt zur Einrichtung einer Sanitärzone für die unterirdische Wasseraufnahme vorbereitet, die Reserven dieser Gewässer bewertet und die Berechnungen dem Staatsgutachten, dem Geoinformationsfonds und Rosgeolfond vorgelegt. Anschließend werden den erhaltenen Dokumenten Landbesitzbescheinigungen beigefügt und anschließend ein Lizenzantrag gestellt.

Abschließend

Welche Grundwasserarten gibt es in Russland? Die gleichen wie auf der Welt. Die Fläche unseres Landes ist ziemlich groß und enthält Permafrost, artesisches Wasser, Grundwasser und Bodenwasser. Die Klassifizierung der betrachteten Objekte ist recht komplex und wird in diesem Artikel nur unvollständig wiedergegeben; ihre grundlegendsten Punkte werden hier dargestellt.



 

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