Глава 7. Грунтовые воды и воды зоны аэрации q3

Зональные грунтовые воды территории европейской части России, Белоруссии и Украины

т-к

гъ

о

г»

О

о

э

лизацией до 3,0—5,0 r/л связано с наличием (сохранением) в по­родах зоны аэрации относительно более растворимых соединений (NaCl. CaS0₄ и др.), что объясняется значительной мощностью зоны аэрации и малыми величинами инфильтрационного питания.

В пределах зоны прикаспийских балок (частично в зонах овраж­но-балочной сети и причерноморских балок) резкое увеличение минерализации и преимущественно хлоридный состав грунтовых вод характерны для пониженных участков рельефа с неглубоким (до 2—3 м) залеганием их уровня, где основным видом разгрузки является испарение.

В северных более увлажненных территориях породы зоны аэра­ции находятся на карбонатной стадии выщелачивания, так как в связи с интенсивным водообменом (большие величины питания) здесь отсутствуют условия для сохранения легкорастворимых со­единений в верхней части гидрогеологического разреза.

В схеме зональности, предложенной B.C. Ильиным, одновре­менно с зональными выделены еще шесть типов (областей) азо­нальных грунтовых вод, условия формирования которых наряду с зональными факторами (климат, рельеф) в решающей степени определяются особенностями геологического строения, гидрогра­фией и др. К азональным типам грунтовых вод B.C. Ильиным отнесены: трещинные воды кристаллических массивов и горно­складчатых областей, трещинно-карстовые воды, воды аллюви­альных отложений, конечно-моренных образований, воды болот и солончаков. Для каждого из этих типов в связи с проявлением различных природных факторов (состав пород и строение зоны аэрации, глубина залегания грунтовых вод, связь с поверхностны­ми водами и др.) характерны различные условия залегания, фор­мирования гидродинамического режима, минерализации и хими­ческого состава грунтовых вод.

Схема зональности B.C. Ильина (1922) на уровне современных требований гидрогеологической науки и состояния изученности грунтовых вод имеет ряд серьезных недостатков. В названии вы­деленных зон не отражены особенности геолого-гидрогеологиче- ских условий территории, хотя они в некоторой мерс учитываются при определении положения зональных границ; на территории ряда зон могут быть выделены значительные по площади участки с особыми условиями формирования и типами грунтовых вод, которые не отражены в принятом масштабе схемы или вообще не учитываются (например, при выделении азональных типов грун­товых вод).

Дальнейшее развитие представлений B.C. Ильина о зональ­ности грунтовых вод выполнено O.K. Ланге, составившим первую схему зональности грунтовых вод территории России и сопре­

дельных государств в 1947 г. (рис. 7.9). На основании особеннос­тей климатических условий территории O.K. Ланге выделены три провинции зональных грунтовых вод: провинция вечной мерзлоты с отрицательными среднегодовыми температурами; провинция с высокой влажностью воздуха, положительными среднегодовыми температурами и небольшой амплитудой суточных, сезонных и годовых колебаний температуры; провинция с высокой сухостью воздуха и большими амплитудами колебаний температуры. В пре­делах каждой провинции выделение зон (полос — по O.K. Ланге) осуществляется по различным принципам; типы азональных грун­товых вод в целом соответствуют схеме B.C. Ильина.

Рис. 7.4. Схема зональности грунтовых вол территории бывшего СССР {по O.K. Цин­ге): юны распространения: / — сплошной вечной мерзлоты; 2 — таликовой (Па) и островной (11б) мерзлоты; J — тундровых вол (III), высоких вод севера (IV);

4. — неглубоких оврагов (V), глубоких оврагов (VI) и овражно-балочная (VII);

5. — неглубоких балок Прпкаспия (VIII); 6 — равновесия подземного стока и ис­парения (IX); 7— полоса (зона) подгорных шлейфов и предгорных равнин (X);

S' — области азональных грунтовых вол

На основе других принципов разработаны схемы зональности грунтовых вод И.В. Гармонова (1948) и Г.Н. Каменского (1949), которые учитывали главным образом распространение грунтовых вод определенного химического состава и представление о гене­тических типах грунтовых вод (основных процессах формирова­ния химического состава грунтовых вод). Так, И.В. Гармоновым на территории европейской части России было выделено четыре зоны грунтовых вод с севера на юг: I) гидрокарбонатно-кремне- земистых вод; 2) гидрокарбонатно-кальциевых вод; 3) гидрокар- бонатно-калыдиевых, сульфатных и хлоридных вод с подзоной континентального засоления; 4) гидрокарбонатно-кальциевых вод горных областей Крыма и Кавказа. Г.Н. Каменским на территории России выделены также четыре зоны: I) фунтовые воды зоны вы­щелачивания; 2) зоны выщелачивания с участками вод континен­тального засоления; 3) грунтовые воды зоны континентального засоления; 4) зона выщелачивания горных районов.

На основе определенного сочетания принципов, предложенных

O.K. Ланге, И.В. Гармоновым и Г.Н. Каменским, составлена схема зональности грунтовых вод И.К. Зайцева и М.П. Распопова (1958), на которой выделены две провинции грунтовых вод: устойчивой многолетней мерзлоты и отсутствия многолетней мерзлоты. В пре­делах первой провинции зоны (пояса — по И.К. Зайцеву и М.П. Рас- попову) выделены на основе типа распространения многолетне­мерзлых пород и их мощности, в пределах второй — на основе типа процессов формирования химического состава (выщелачи­вание, вынос солей и соленакопление) с дальнейшим подразделе­нием по типу химического состава и величине минерализации грунтовых вод.

На основе использования собственно геолого-гидрогеологи- ческих принципов районирования составлена схема зональности грунтовых вод А.Н. Семихатова и В.И. Духаниной (1958), на ко­торой положение границ выделенных зон определяется главным образом распространением основных литогенетических типов четвертичных отложений. Тип, возраст и мощность четвертичных отложений обусловливают строение верхней части гидрогеологи­ческого разреза, тип пород, с которыми связаны грунтовые воды, рельеф территории, т.е. факторы, решающим образом влияющие на условия залегания и формирования грунтовых вод.

На территории европейской части России этими авторами вы­делено восемь зон грунтовых вод (рис. 7.10). Каждая зона харак­теризуется определенными глубинами залегания, минерализацией и химическим составом грунтовых вод.

Анализ существующих схем зональности грунтовых вод показы­вает, что принципы составления этих схем до настоящего времени разработаны еще недостаточно, и схемы зональности не дают полного представления об особенностях условий залегания, фор­мирования и типах грунтовых вод. Это определяет необходимость дальнейшей разработки проблемы формирования природной зо­нальности грунтовых вод, обоснования принципов составления схем зональности, зональных характеристик видов и величин пита­ния и разгрузки грунтовых вод, особенностей их режима и других

Рис. 7.10. Схема зональности грунто­вых вод Русской равнины (по А.Н. Се- михатову и В.И. Духаниной)'.

1 — надмерзлотные сезонные воды тундры Кольского полуострова; 2 — грунтовые волы ледниковой области со свежим рельефом последнего оле­денения; 3 — грунтовые воды зандро- во-аллювиальных равнин, развитых вдоль южного края последнего оледе­нения; 4 — грунтовые воды области со сглаженным ледниковым рельефом максимального (днепровского) оледе­нения: 5 — грунтовые воды лёссовой области; 6 — грунтовые воды области с маломощным четвертичным покро­вом (выходы на поверхность дочетвер- тичных пород); 7 — грунтовые воды морских и аллювиально-дельтовых рав­нин Прикасппя; Н — грунтовые воды предгорных наклонных равнин; 9 — граница максимального оледенения на Русской равнине

факторов для более детального изучения условий формирова­ния грунтовых вод и с целью их хозяйственного использова­ния и охраны.

Вопросы к главе 7

1. Водный режим зоны аэрации. Типы подземных вод.

2. Грунтовые воды. Определение, условия залегания.

3. Формирование питания грунтовых вод. Основные источники питания.

4. Схемы и условия формирования разгрузки грунтовых вод.

5. Основные схемы взаимодействия грунтовых и поверхностных вод.

6. Карты гидроизогипс и глубин залегания грунтовых вод.

7. Общий вид уравнения водного баланса элемента грунтового потока.

8. Режим грунтовых вод. Определение, виды режима.

9. Основные процессы формирования химического состава грун­товых вод.

10. Учение о зональности грунтовых вод. Схема B.C. Ильина.