Плотность природных вод, определяющие ее факторы, устойчивость стратификации, критерий ричардсона.

Известно, что при температуре около 4оС вода имеет максимальную плотность 1,000 г/см3. При 100оС её плотность - 0,958 г/см3, при 250оС - 0,799 г/см3. За счет пониженной плотности происходит конвективное, восходящее движение нагретых подземных вод. Принято считать, что вода практически несжимаема. Действительно, коэффициент сжимаемости воды, показывающий, на какую долю первоначального объема уменьшится объём воды при увеличении давления на I aт, очень мал. Для чистой воды он равен 5·10-5 I/ат. Однако упругие свойства воды, а также водовмещающих пород играют важнейшую роль в подземной гидродинамике. За счет сил упругости создается напор подземных вод. Температура и давление действуют на плотность воды в противоположном направлении. Плотность подземных вод зависит также от их химического состава и концентрации солей. Если пресные подземные воды имеют плотность, близкую к 1 г/см3, то плотность концентрированных рассолов достигает 1,3 - 1,4 г/см3. Повышение температуры приводит к значительному уменьшению вязкости подземных вод и, таким образом, облегчает их движение через мельчайшие поры. Подземные воды исключительно разнообразны по свому химическому составу. Высокогорные источники обычно дают очень пресную воду с низким содержанием растворенных солей, иногда менее 0,1 г. в 1 л., а в одной из скважин в Туркменистане был рассол с минерализацией 547 г/л.

На устойчивость воды во всем озере влияет форма озерной котловины. Если плотность с глубиной растет, то стратификация устойчивая; если плотность не меняется, тогда градиентное равновесие, если плотность уменьшается с глубиной, стратификация неустойчивая, идет конвекция, свободное перемешивание.

Критерий Ричардсона: Ri=E/(dv/dz)². если Ri=0,25 – стратификация, если Ri меньше 0,25 - перемешивание