5.4.4. Подземные воды

Подземные воды являются важным источником питания рек. Кроме того, как уже отмечалось выше, грунтовые воды оказывают существенное влияние на процессы образования и развития реки.

Для зоны тундровых подземных вод характерно близкое залегание грунтовых вод к поверхности земли с частыми переходами в по­верхностные и болотные воды. На севере даже малые реки, имеющие неглу­бокий врез русла в толщу почв и грунтов, имеют постоянное пи­тание почвенно-грунтовым стоком; по мере удаления к югу в связи с увеличением глубины залегания подземных вод, постоянное грун­товое питание имеют только те реки, у которых врез русла в толщу грунтов обнажают водоносные горизонты. Врез русла в толщу грунтов косвенно определяется площадью речного бас­сейна: чем больше площадь бассейна, тем больше врез русла. По­этому размеры речных бассейнов, имеющих постоянное подземное питание, увеличиваются по мере продвижения с севера на юг. Ма­лые реки на юге России вследствие глубокого залегания грунтовых вод обычно не имеют постоянного подземного питания и пересыхают. Залегание подземных вод на склоне долин представлено на рис. 5.14.

Рис.5.14. Залегание подземных вод.

Большое влияние на подземный сток в реки оказывает сезон­ное промерзание почв и грунтов и многолетняя мерзлота. Глубина сезонного промерзания в пределах России изменяется от несколь­ких сантиметров до 1 - 2 м, составляя в умеренных широтах 0.6 - 0.8 м. Мощность слоя многолетней мерзлоты также колеблется в больших пределах: от 1 - 2 м до нескольких сотен метров. На Крайнем Севере России и особенно в Якутии мощность слоя многолетней мерзлоты достигает 500 м и более. Над толщей многолетнего мерзлого грунта находится слой, который ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Этот слой называется деятельным, или активным. Толща многолетней мерз­лоты и слой сезонного промерзания могут непосредственно пере­ходить один в другой или же между ними бывает талая прослойка.

В соответствии с характером вертикального строения зоны многолетней мерзлоты подземные воды ее могут быть подразде­лены на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. С точки зрения питания рек значение имеют надмерзлотные воды. Надмерзлотные воды залегают на толще многолетней мерзлоты как на водоупоре. Они часто встречаются на дне речных долин и озерных котловин, а также у подножий склонов; реже эти воды скапливаются на склонах и водоразделах. Увеличение запасов надмерзлотных вод в жидкой фазе наблю­дается в теплый период года в связи с оттаиванием их в слое се­зонного промерзания, а также за счет выпадения дождей. При этом наибольшие запасы надмерзлотных вод обычно создаются в конце теплого периода.

Грунтовое питание обычно подразделяют на сезонное и постоянное. Сезонное грунтовое питание обеспечивается временными скоп­лениями гравитационных вод зоны аэрации типа верховодки и надмерзлотными водами. Се­зонное грунтовое питание носит непостоянный характер и связано в основном с периодами интенсивной инфильтрации талых и дож­девых вод весной и осенью. Среди других видов подземного пита­ния равнинных рек со значительными площадями водосборов и глубокими эрозионными врезами сезонное питание играет второ­степенную роль. Постоянное грунтовое питание осуществляется из основных водоносных горизонтов грунтовых вод на всю глубину дрениро­вания речной долины, в областях многолетнемерзлых грунтов - надмерзлотными водами, в областях мо­лодого вулканизма - водами гейзеров и постоянных источников термального характера. Постоянный грунтовый сток обеспечивает более или менее стабильный приток вод в реку, обычно в течение всего года. Постоянный грунтовый сток является одним из главных источников подземного питания рек, он служит естественным регулятором поверхностного стока и в основном обеспечивает минимальные летние и зимние расходы воды.

Артезианское питание рек обусловлено поступлением глубоких напорных подземных вод различных типов, как правило, артезианских. Оно осуществляется в области разгрузки этих вод восходящим стоком. В ряде случаев напорные водоносные пласты разгружаются непосредственно в долину реки или ложе водоема и тогда в за­висимости от фильтрационных свойств пород водоносного гори­зонта и соотношения гидравлических напоров, артезианское пи­тание может быть значительным. В других случаях это питание осуществляется более сложными путями: вначале разгрузкой на­порных вод в верхний безнапорный водоносный горизонт либо перетеканием в него через относительно водонепроницаемую кровлю, а затем артезианские воды совместно с грунтовыми без­напорными водами разгружаются в реки.

Обычно подземное питание из напорных водоносных горизон­тов по сравнению с постоянным грунтовым питанием имеет не­большое значение. Однако при благоприятных условиях разгрузки напорных водоносных горизонтов артезианский сток может иметь существенное значение в формировании суммарного стока неко­торых рек.

Итак, подземный сток в реки представляет собой многофакторное и сложное явление. Наибольшее влияние на интенсивность и объемы подземного стока оказывает характер гидравлической взаимосвязи, положение водоносных горизонтов подземных вод, напор подземных вод и уровень дренирования водоносных горизонтов по всей длине водотока.