Подземные воды: характеристика и виды. Подземные воды

Забор подземных вод Забор подземных вод осуществляется путем устройства ключевых, шахтных или буровых (трубчатых) колодцев.Таблица 6Расход холодной воды Достигнув водонепроницаемого слоя грунта, вода собирается там и в зависимости от накопившегося количества начинает

6.15. Использование подземных коммуникаций

6.15. Использование подземных коммуникаций В ходе ведения разведки в городе широко используются подземные коммуникации. Передвижение по ним, как правило, требует предварительной подготовки и производится на небольшие (до 200–300 м) расстояния по заранее разведанному

Динамика подземных вод

Запасы подземных вод

Использование подземных коммуникаций

Использование подземных коммуникаций В ходе ведения разведки в городе широко используются подземные коммуникации. Передвижение по ним, как правило, требует предварительной подготовки и производится на небольшие (до 200–300 м) расстояния по заранее разведанному маршруту.

Водную оболочку Земли — гидросферу — формируют подземные воды, атмосферная влага, ледники и поверхностные водоемы, в том числе океаны, моря, озера, реки, болота. Все воды гидросферы взаимосвязаны между собой и находятся в беспрерывном круговороте.

Основной состав гидросферы — соленые воды. На пресную воду приходится менее 3% всего объема. Цифры условны, так как в расчетах учтены только разведанные запасы. Между тем, по предположениям гидрогеологов, в глубинных слоях Земли находятся колоссальные хранилища подземных вод, месторождения которых еще предстоит открыть.

Подземные воды как часть водных ресурсов планеты

Подземные воды — воды, содержащиеся в водовмещающих осадочных породах, слагающих верхний слой земной коры. В зависимости от окружающих условий, таких как температура, давление, виды горных пород, воды находятся в твердом, жидком или парообразном состоянии. Классификация подземных вод прямым образом зависит от грунтов, слагающих земную кору, их влагоемкости и глубины залегания. Слои водонасыщенных пород носят название «водоносные горизонты».

Водоносные горизонты с пресной водой считаются одним из важнейших стратегических ресурсов.

Характеристики и свойства подземных вод

Различают безнапорные водоносные горизонты, ограниченные пластом водонепроницаемых пород снизу и называемые грунтовыми водами, и напорные, расположенные между двумя водоупорными пластами. Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов:

• поровые, залегающие в песках;
• трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;
• карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах.

Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы.

Виды воды в подземной гидросфере

Вода под землей находится в свободном или связанном состоянии. К свободным подземным водам относятся напорные и безнапорные воды, способные перемещаться под действием гравитационных сил. В числе связанных вод:

• кристаллизационная вода, химически входящая в кристаллическую структуру минералов;
• гигроскопическая и пленочная вода, физически связанная с поверхностью частичек минералов;
• вода, находящаяся в твердом состоянии.

Запасы подземных вод

На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается:

• Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта — естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока.
• Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта — упругие запасы.

Еще один термин — «ресурсы» — обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.

Загрязнение подземных вод

Эксперты классифицируют состав и вид загрязнения подземных вод следующим образом:

Химические загрязнения

Неочищенные жидкие стоки и твердые отходы предприятий индустрии и сельского хозяйства содержат различные органические и неорганические вещества, в том числе тяжелые металлы, нефтепродукты, токсичные ядохимикаты, почвенные удобрения, дорожные реагенты. Химические вещества проникают в водоносные горизонты через грунтовые воды и неправильно изолированные от смежных водонасыщенных пластов скважины. Химические загрязнения подземных вод отличаются широким распространением.

Биологические загрязнения

Неочищенные хозяйственно-бытовые стоки, неисправные канализационные магистрали и поля фильтрации, расположенные вблизи водозаборных скважин, могут стать источниками заражения водоносных горизонтов болезнетворными микроорганизмами. Чем выше фильтрационная способность грунтов, тем медленнее распространяется биологического загрязнение подземных вод.

Решение проблемы загрязнения подземных вод

Учитывая, что причины загрязнения подземных вод носят антропогенный характер, мероприятия по охране подземных водных ресурсов от загрязнения должны включать мониторинг бытовых и промышленных стоков, модернизацию систем очистки и утилизации сточных вод, ограничение сбросов стоков в поверхностные водоемы, создание водоохранных зон, усовершенствование технологий производства.

гидрогеология круговорот поверхностный вода

Для региональной оценки естественных ресурсов пресных подземных вод используется гидролого-гидрогеологический метод расчленения гидрографа речного стока по источникам питания, разработанный Б.И. Куделиным (см. рис. 7.8). С помощью этого метода в 60-е годы были определены среднемноголетний подземный сток в реки, или естественные ресурсы пресных подземных вод зоны интенсивного водообмена. Их суммарное значение для территории СССР оценено в 32 924 м 3 /с, что составляет около 22% от общего речного стока . Эта цифра в последующие годы не уточнялась.

Закономерности распределения естественных ресурсов на территории СССР показаны на схеме (см. рис. 7.9), где приведены среднемноголетние модули подземного стока. Их значения, как уже отмечалось (гл. 7), отражают влияние климатических условий - географической зональности. Так, в северных районах (бассейны стока в Белое и Баренцево моря) они достигают 1,5 - 3,0 л/(с-км2), а на юге (бассейны стока в Черное и Каспийское моря) не превышают 0,5-0,1 л/(с-км2).

На распределении подземного стока сказывается также влияние рельефа, и прежде всего высотной поясности, которая регулирует изменение ландшафтно-климатических условий и степени расчленения рельефа в разных высотных зонах. С высотой подземный сток обычно увеличивается вслед за ростом количества выпадающих атмосферных осадков и степени дренированности водоносных комплексов. Так, в предгорных районах Кавказа значения модуля подземного стока, как правило, не превышают 1 л/(с-км2), в средне- и высокогорных районах возрастают до 10-20 л/(с-км2). На Валдайской и Приволжской возвышенностях модуль подземного стока несколько больше, чем на примыкающих к ним равнинах, - соответственно 2-3 и 1,0-1,5 л/(сХ Хкм2).

Значительные естественные ресурсы подземных вод формируются в районах развития карста. Так, на Уфимском плато, сложенном закарстованными породами нижней перми, модуль подземного стока достигает 4 л/(с-км2). В близлежащих районах, где карст не проявился, его значения равны 1,5-2,0 л/(с-км2). Особенно усиливается подземный сток в закарстованных горных районах (Урал, Крым, Кавказ).

Весьма благоприятные условия складываются также в районах, сложенных хорошо проницаемыми песчано-галечниковыми отложениями, например в предгорных шлейфах, где модули подземного стока достигают нескольких десятков литров в секунду с 1 км 2 . Значительные ресурсы подземных вод формируются в областях их питания на окраинах артезианских бассейнов, расположенных в зоне гумидного климата. Модули подземного стока в этих районах составляют 3-4 л/(с-км2).

Значительно уменьшаются естественные ресурсы подземных вод в районах развития многолетней мерзлоты, где затруднено инфильтрационное питание подземных вод. На севере Восточно-Сибирской платформы модуль подземного стока не превышает 0,5 л/(с-км2). Для районов развития многолетней мерзлоты характерно образование наледей, аккумулирующих подземный сток в зимний период. Таяние наледей увеличивает меженный сток рек в летний период.

В гл. 10 указывалось различие понятий естественные ресурсы и естественные запасы подземных вод. Первое характеризует расход, а второе - объем подземных вод в горизонте, комплексе, структуре. Рассмотрим теперь закономерности распределения естественных запасов подземных вод.

Естественные запасы подземных вод на нашей планете весьма значительны, но их оценка представляет сложную задачу, поскольку слишком приближенно берутся расчетные параметры Напомним, что и при расчете объема подземной гидросферы также возникают большие трудности - неодинаков подход к учету разных видов и фазовых состояний воды. Сильно различается также и глубина, для которой подсчитываются количества воды в литосфере. Так, например, А. Полдерварт и В.Ф. Дерп-гольц определили объем подземной гидросферы соответственно в 840 и 1050 млн. км3. Видимо, в дальнейшем эти цифры будут уточняться, но для нас важно обратить внимание на порядок цифр.

Общие запасы пресных подземных вод на планете М.И. Львовичем оцениваются примерно в 4 млн. км3 . Как мы видим, эта величина составляет всего лишь 0,4-0,5% от общего объема подземной гидросферы, в которой преобладают соленые воды и рассолы. Естественные запасы пресных подземных вод на территории СССР составляют около 0,6-0,7 млн. км3. Эта цифра нуждается в дальнейшем уточнении, поскольку средняя мощность зоны пресных вод принята условно равной 200 м.

Распределение естественных запасов пресных подземных вод на территории нашей страны весьма неравномерно. Наибольшие их объемы накопились в артезианских бассейнах с хорошо проницаемыми отложениями, имеющими значительную мощность зоны пресных вод. Такая обстановка складывается в байкальских впадинах, на севере Сахалина, на юго-востоке Западной Сибири. Для сравнительной оценки естественных запасов вводится понятие их модуля - количества воды (млн. м3), которое можно получить с 1 км 2 площади водоносного горизонта при его осушении. Наибольшие модули естественных запасов пресных подземных вод (до 20 млн. м3/км2) отмечаются в предгорных шлейфах Средней Азии, Южного Казахстана, Предкавказья. Так, значения этого модуля в бучакском водоносном горизонте Днепровско-До-нецкой впадины достигает 5 млн. м3/км2.

Многие районы характеризуются весьма небольшими запасами пресных подземных вод. К ним относятся прежде всего области развития многолетней мерзлоты, где зона пресных вод проморожена. Также малы их запасы в областях развития процессов континентального засоления (Центральный Казахстан, Приаралье, Прикаспийская впадина), в районах распространения пород со слабой проницаемостью (Балтийский щит).

В гл. 10 была дана формулировка эксплуатационных запасов подземных вод, т.е. того количества воды, которое можно извлекать из недр, соблюдая определенные требования к режиму эксплуатации. Региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод - делается в порядке прогноза по специальной методике с использованием моделирования, в том числе и на ЭВМ. Такая оценка выполнена для 25 артезианских бассейнов , эксплуатационные запасы для них составляют 4050 м 3 /с. В число этих бассейнов вошли Московский, Азово-Кубанский, Днепров-ско-Донецкий, Западно-Сибирский, Иркутский, Причерноморский, Прибалтийский, Терско-Кумский, Ферганский и др. Вместе с тем ориентировочная оценка эксплуатационных запасов подземных вод сделана и для всей территории СССР. Такая работа была проведена производственными геологическими объединениями под научно-методическим руководством ВСЕГИНГЕО .

Прогнозные эксплуатационные запасы пресных подземных вод оцениваются для территории Советского Союза цифрой 10300 м 3 /с . Они составляют примерно 90% от естественных ресурсов. Закономерности распределения эксплуатационных запасов подземных вод в разных структурно-гидрогеологических условиях примерно такие же, как и для естественных ресурсов. Наибольшие эксплуатационные запасы пресных вод сосредоточены в артезианских бассейнах платформенного типа (Московский, Волго-Камский, Днепровско-Донецкий, Кулундино-Барнаульский и др.) и в артезианских бассейнах межгорного и предгорного типа (Кавказ, Тянь-Шань, Алтай, юг Дальнего Востока).

Сравнение обводненности территории проводится по модулю эксплуатационных запасов. Наибольшими модулями эксплуатационных запасов характеризуются межгорные бассейны и конуса выносов. В Араратском, Чуйском, Иссык-Кульском, Ферганском артезианских бассейнах, конусах выноса Кавказа и Тянь-Шаня они достигают 210 л/(с-км2). Производительность отдельных водозаборов достигает нескольких кубических метров в секунду. Такие водозаборы способны удовлетворять потребности крупных городов, промышленных предприятий и ирригационных систем.

Прогнозные запасы проверяются гидрогеологической разведкой месторождений подземных вод. Ежегодно ведется разведка более чем на 1000 объектах. Результаты разведки утверждаются, как говорилось в гл. 10, в ГКЗ или ТКЗ. Если сравнивать утвержденные запасы с прогнозными, то видно, что возможности для расширения водоснабжения за счет подземных вод имеются, и немалые. Для территории СССР гидрогеологической разведкой освоено лишь примерно 12% от суммы прогнозных запасов (или около 1200 м 3 /с). Из них на водоснабжение городов расходуется 320-350, сельских объектов 180-200 и на орошение земель 200 м 3 /с. В сумме это составляет 700-750 м 3 /с, или 7% от прогнозных запасов . Это свидетельствует о значительных потенциальных возможностях расширения использования пресных подземных вод для различных практических целей. Но следует иметь в виду, что невысокий коэффициент использования наблюдается в пределах хорошо обводненных территорий, а в областях засушливого климата и слабой обводненности он приближается к максимальному и обычно превышает 50-60%.

Модули эксплуатационных запасов до 2-5 л/(с-км2) отмечаются во многих артезианских бассейнах платформенного типа - Московском, Днепровско-Донецком, Прибалтийском, Чулымо-Енисейском и др. Наибольшие их значения установлены в долинах рек, районах развития пород повышенной обводненности (за-карстованные известняки, гравийно-песчаные отложения). В про цессе эксплуатации некоторых водозаборов увеличение их производительности происходит за счет притока поверхностных вод и подземных вод других горизонтов. В некоторых случаях это способствует улучшению качества эксплуатируемых вод (снижение жесткости и минерализации, обезжелезивание и др.), но нередко наблюдается обратная картина, особенно когда при осушении верхних горизонтов происходит подтягивание соленых вод с глубины.

Модули эксплуатационных запасов пресных подземных вод в районах с неблагоприятными условиями их формирования обычно не превышают 0,1 л/(с-км2). Такая обстановка наблюдается на Южном Урале в Центральном Казахстане, Донбассе, Прикаспии и др., но и в этих условиях можно найти участки с высокой обводненностью пород. Это - зоны тектонических нарушений, участки с закарстованными породами, долины крупных рек.

Оценка ресурсов и запасов подземных вод проводится не только для целей водоснабжения. Она выполняется также для выявления закономерностей распространения скоплений минеральных лечебных, промышленно ценных и теплоэнергетических вод, а также для определения потенциальных возможностей их эксплуатации.

Среди лечебных вод наибольшее значение имеют углекислые, сероводородные, йодистые, бромистые, радоновые воды. Они используются для лечения непосредственно на курортах и в баль-неолечебницах, а на ряде месторождений для розлива воды в бутылки и применения этих вод в качестве лечебно-столовых. На территории Советского Союза эксплуатируется более 500 месторождений минеральных вод. Их сеть постоянно расширяется. Ежегодно разведуются и подсчитываются запасы минеральных вод на 10-15 эксплуатируемых месторождениях, открываются новые проявления и месторождения минеральных вод.

Эксплуатационные запасы углекислых вод составляют в нашей стране примерно 100 тыс. м3/сут. Углекислые воды тяготеют к областям современного и молодого вулканизма (Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Саяны, Забайкалье, Приморье, Камчатка). Наиболее известные среди крупных месторождений углекислых вод находятся на Кавказе (Кисловодское, Ессентукское, Боржом-ское).

Эксплуатационные запасы сероводородных вод превышают 35 тыс. м3/сут . Наиболее крупные их запасы формируются в гипсозо-ангидритовых и нефтегазоносных отложениях межгорных впадин, краевых прогибов и сопряженных с ними платформенных областей. Это прежде всего Предкарпатский, Закарпатский, Индоло-Кубанский, Терско-Каспийский, Амударьинский, Предкопетдагский, Предуральский прогибы, многие межгорные впадины (Куринская, Рионская, Ферганская и др.), Волго-Ураль-ская область, некоторые районы Скифской плиты. Наибольшие запасы сероводородных вод установлены на месторождениях Ма-цеста (район Сочи) и Кемери (Прибалтика).

Йодистые и бромистые воды формируются в глубокозалегающих горизонтах артезианских бассейнов платформенного типа. Их эксплуатационные запасы оцениваются примерно в 11 тыс. м3/сут [И] Одним из крупных месторождений бромистых вод является Старорусское, расположенное к югу от оз. Ильмень.

Эксплуатационные запасы радоновых вод равны примерно 7 тыс. м3/сут . В большинстве случаев радоновые воды проявляются в районах развития кислых интрузивных пород и их жильных дериватов.

Среди других типов минеральных лечебных вод, эксплуатирующихся в нашей стране, следует отметить также железистые и мышьяковистые. Их эксплуатационные запасы значительно уступают рассмотренным выше.

Использование подземных вод как химического сырья ведется в ограниченных размерах. Примером месторождений бромных рассолов являются Краснокамское, йодных соленых вод - Семи-горское и Чартакское, иодо-бромных рассолов - Челекенское Большинство вод такого типа имеют высокую минерализацию и распространены в глубокозалегающих водоносных горизонтах артезианских бассейнов. Следует отметить, что естественные запасы промышленно ценных рассолов в нашей стране значительные. Например, только для центральной части Московского артезианского бассейна они оцениваются в 37,8 - 1015 м 3 . Поэтому разведанные запасы таких вод составляют очень маленькую долю от того, что можно взять в недрах. То же самое можно сказать о водах, представляющих собой химическое сырье на бор, калий, рубидий, цезий, стронций.

Комплексное использование подземных вод представляет собой важную, но пока недостаточно эффективно решаемую народнохозяйственную задачу. Дальнейшее совершенствование технологии извлечения полезных компонентов из подземных вод значительно расширит возможности практического использования гидроминерального сырья. В качестве одного из источников такого сырья необходимо привлекать техногенные воды (нефтепромысловые, солепромысловые, шахтные и др), поскольку их переработка позволит не только получать промышленно ценные компоненты, но и будет способствовать охране окружающей среды.

Ресурсы подземных вод теплоэнергетического назначения изучены недостаточно. Имеются лишь прогнозные оценки термальных вод для территории СССР, сделанные Б.Ф. Маврицким Так, для складчатых областей прогнозные ресурсы термальных вод им оцениваются в 6,6 м 3 /с, а пароводяной смеси - в 5 т/с. Наиболее благоприятные условия для использования подземного тепла имеются в Камчатско-Курильской области, где функционирует Паужетская ГеоТЭС с мощностью около 11 МВт и ведется разведка ряда месторождений термальных вод (Мутновское, Ко-шелевское и др.)

Артезианские бассейны обладают значительно большими ресурсами Так, в пределах платформенных областей они определены примерно в 220 м 3 /с Почти 78% из них находится в Западно Сибирской артезианской области

Несмотря на то что основные ресурсы термальных вод приурочены к артезианским областям, их практическое использование затруднено из за высокой минерализации воды, отсутствия необходимых геолого-экономических показателей рентабельности комплексной эксплуатации месторождений сотеных термальных вод (рис 12 4) Вместе с тем перспективы, конечно, имеются. Так, например, внедрение интенсивных методов разработки месторождений термальных вод с поддержанием пластовых давлений, позволяющие обратно закачивать минерализованные воды, могут дать экономию 130-140 млн. т условного топлива Это позволит гидрогеологам внести весомый вклад в выполнение энергетической программы СССР

Изложенный в настоящей главе материал позволяет сделать вывод, что наша страна исключительно богата водными ресурсами, причем это богатство определяется не только обилием ресурсов, но и разнообразием типов вод разного назначения В нашей стране, как ни в одной другой стране мира, имеются все основные типы минеральных лечебных, промышленно ценных и теплоэнергетических вод Поиски, разведка и эксплуатация месторождений различных типов подземных вод проводятся у нас в расширяющемся с каждым годом масштабе. При дальнейшем изучении подземной гидросферы гидрогеологи столкнутся с многими ранее неизвестными и неожиданными явлениями Это будет связано прежде всего как с развитием искусственного восполнения запасов подземных вод, так и с усилением техногенного воздействия на подземную гидросферу

Запасы подземных вод

По различным признакам в настоящее время выделяется также несколько групп запасов подземных вод.

Естествениые запасы -- масса гравитационной воды в пласте в естественных условиях. Та часть этой массы, которая может быть извлечена из напорного водоносного горизонта за счет упругих свойств воды и горных пород без осушения пласта, называется упругими запасами. При оценке запасов подземных вод для водоснабжения (пресные воды) запасы удобнее выражать не массой, а объемом воды, так как численно значения единицы массы и объема воды в этом случае достаточно близки. В такой приближенной трактовке естественные запасы равны сумме объема воды, заключенной в пласте (эти запасы иногда называют «емкостными»), и объема воды, извлекаемой в напорных условиях без осушения пласта («упругие запасы»). Величина последних по сравнению с емкостными запасами обычно составляет доли пропета.

Искусственные запасы подземных вод--это их объем в пласте, образовавшийся в результате орошения, подпора водохранилищами, искусственного заводнения пласта.

Эксплуатационные запасы подземных вод -- количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока водопотребления. Количество воды, о котором идет речь в приведенном выше определении, рекомендуется выражать расходом воды. Следовательно, строго говоря, речь идет не об эксплуатационных запасах, а об эксплуатационных ресурсах водоносного горизонта. С термином эксплуатационные запасы можно согласиться лить с практической точки зрения -- ГКЗ утверждает запасы полезных ископаемых (подавляющая их часть -- твердые ископаемые, где термин «запасы» является точным), а не ресурсы.

Термин «эксплуатационные ресурсы» применяется при прогнозных оценках в региональном плане, как характеристика потенциальных возможностей эксплуатации подземных вод в том или ином крупном регионе.

С учетом их восполнения выделяют восполняемые запасы (при условии поступления ресурсов) и невосполняемые (при отсутствии источников их формирования). К последним принадлежат, так называемые, геологические запасы подземных вод, равные объему воды в горизонте.

Как и ресурсы, запасы с учетом площади их распространения, подразделяются на региональные и локальные, а на основе генетических признаков - на естественные и искусственные (накапливаются с участием антропогенного воздействия). Если запасы определенного горизонта восполняются частично за счет притока воды из других водоносных объектов, то поступающее из них количество воды относят к привлекаемым запасам.

Особую группу составляют эксплуатационные запасы, которые могут быть извлечены или извлекаются из эксплуатируемых водоносных объектов, прежде всего, из месторождений подземных вод с соблюдением природоохранных мероприятий (7). Как правило, эксплуатационные запасы приурочены к месторождениям подземных вод, обеспечивающим экономически обоснованную их добычу. Степень сложности этих месторождений (или их участков) различна. В связи с этим они подразделяются на три группы.

К первой из них приурочены эксплуатационные запасы месторождений подземных вод с простыми условиями. На площади их распространения водоносные горизонты (подразделения) выдержаны по площади и строению, однородны по фильтрационным свойствам, обеспечены питанием (ресурсами) и характеризуются устойчивым кондиционным химическим составом.

Вторая группа месторождений подземных вод характеризуется сложным строением, а также сложными гидрогеохимическими и геотермическими условиями. При этом, однако, представляется возможным оценить изменения различных компонентов природной среды, применяя в ограниченных объемах специальные технологии при разведке и освоении запасов.

В третью группу входят эксплуатационные запасы месторождений с очень сложными условиями, характеризующимися невыдержанным геологическим строением, крайней изменчивостью мощностей и фильтрационных свойств водовмещающих пород, а также сложными гидрогеохимическими и геотермическими условиями. Проведение разведочных работ на таких месторождениях требует применения специальных дорогостоящих технологий, реализация которых на стадии разведки может быть технически неосуществима или экономически нецелесообразна.

Эксплуатационные запасы подразделяются на категории (А, В, С1, С2) по степени изученности условий формирования, количества и качества подземных вод, а также условий эксплуатации и подготовленности месторождений подземных вод к дальнейшему изучению или освоению.

По условиям освоения, хозяйственному и экономическому значению эксплуатационные запасы подразделяются на балансовые и забалансовые. К первой из этих групп относятся запасы, целесообразность использования которых установлена на основе всех геолого-экономических и санитарно-гигиенических факторов, учитываемых действующими инструктивными документами. Возможность их использования должна быть подтверждена соответствующими федеральными или территориальными органами. К забалансовым относятся запасы, использование которых на период оценки не может быть признано целесообразным по ряду причин (технико-экономическим, технологическим, экологическим).

- Химический состав подземных вод. - Минеральные воды. - Происхождение подземных вод. Образование подземных вод. - Добыча подземных вод. Лицензия на подземные воды.

Подземные воды – запасы подземных вод, ресурсы подземных вод.

Подземные воды являются частью гидросферы планеты (2 % от объема) и участвуют в общем круговороте воды в природе. Запасы подземных вод еще до конца не разведаны. Сейчас в официальных данных фигурирует цифра в 60 млн кубических километров, но гидрогеологи уверены в том, что в недрах Земли находятся колоссальные неразведанные месторождения подземных вод и общее количество воды в них может исчисляться сотнями миллионами кубометров.

Подземные воды встречаются в буровых скважинах на глубине до нескольких километров. В зависимости от условий, в которых залегают подземные воды (таких как температура, давление, виды горных пород и т.п.), они могут быть в твердом, жидком и газообразном состоянии. По данным В.И. Вернадского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000 о С диссоциированы всего на 2%.

• О запасах подземной воды читайте: Океаны воды под землей. Сколько же воды на Земле?

При оценке подземных вод, кроме понятия «запасы подземных вод» используется термин «ресурсы подземных вод», характеризующий питание водоносного горизонта.

Классификация запасов и ресурсов подземных вод:

1. Естественные запасы – объем гравитационной воды, заключенной в порах и трещинах водовмещающих пород. Естественные ресурсы – количество подземных вод, поступающих в водоносный горизонт в естественных условиях путем инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек , перетекания из выше- и нижерасположенных водоносных горизонтов.

2. Искусственные запасы - это объем подземных вод в пласте, сформировавшийся в результате орошения, фильтрации из водохранилищ, искусственного пополнения подземных вод. Искусственные ресурсы – это расход воды, поступающей в водоносный горизонт при фильтрации из каналов и водохранилищ, на орошаемых площадях.

3. Привлекаемые ресурсы – это расход воды, поступающей в водоносный пласт при усилении питания подземных вод, вызванном эксплуатацией водозаборных сооружений.

4. Понятия эксплуатационные запасы и эксплуатационные ресурсы являются, в сущности, синонимами. Под ними понимается то количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока водопотребления.

По степени общей минерализации выделяют воды (по В.И. Вернадскому):

• пресные (до 1 г/л),
• соло­новатые (1 -10 г/л),
• соленые (10-50 г/л),
• рассолы (более 50 г/л) - в ряде классификаций принято значение 36 г/л, соответствующее средней солёности вод Мирового океана.

В бассейнах Восточно-Европейской платформы мощность зоны пресных подземных вод варьирует от 25 до 350 м, солёных вод - от 50 до 600 м, рассолов - от 400 до 3000 м.

Приведенная классификация указывает на значительные изменения в минерализации воды – от десятков миллиграммов до сотен граммов на 1 литр воды. Максимальная величина минерализации, достигающая 500 – 600 г/л, встречена в последнее время в Иркутском бассейне.

Более подробно о химическом составе подземных вод, химических свойствах подземных вод, классификации по химическому составу, факторах, влияющих на химический состав подземных вод, и других аспектах читайте в отдельной статье: Химический состав подземных вод.

Подземные воды - происхождение и образование подземных вод.

В зависимости от происхождения подземные воды бывают:

• 1) инфильтрационные,
• 2) конденсационные,
• 3) седиментогенные,
• 4) «ювенильные» (или магмогенные),
• 5) искусственные,
• 6) метаморфогенные.

Подземные воды - температура подземных вод.

По температуре подземные воды подразделяются на холодные (до +20 °С) и термальные (от +20 до +1000 °С). Термальные воды обычно отличаются высоким содержанием различных солей, кислот, металлов, радиоактивных и редкоземельных элементов.

По температуре подземные воды бывают:

Холодные подземные воды подразделяются на:

• переохлажденные (ниже 0°С),
• хо­лодные (от 0 до 20 °С)

Термальные подземные воды подразделяются на:

• теплые (20 – 37 °С),
• горячие (37 – 50 °С),
• очень горячие (50 – 100 °С),
• перегретые (свыше 100 °С).

Температура подземных вод зависит также и от глубины залегания водоносных пластов:

1. Грунтовые воды и неглубоко залегающие межпластовые воды испытывают сезонные колебания температуры.
2. Подземные воды, залегающие на уровне пояса постоянных температур , сохраняют неизменную температуру в течение всего года, равную среднегодовой температуре местности.

• Там, где средние годовые температуры отрицательные , подземные воды в поясе постоянных температур круглый год находится в виде льда. Так образуется многолетняя мерзлота («вечная мерзлота»).
• В районах, где среднегодовая температура положительная , подземные воды пояса постоянных температур, наоборот, не замерзают даже зимой.
  

3. Подземные воды, циркулирующие ниже пояса постоянной температуры , нагреты выше среднегодовой температуры местности и за счёт эндогенного тепла. Температура вод в данном случае определяется величиной геотермического градиента и достигает максимальных значений в областях современного вулканизма (Камчатка, Исландия и др.), в зонах срединно-океанических хребтов, достигая температур 300-4000С. Высокотермальные подземные воды в районах современного вулканизма (Исландия, Камчат­ка) используются для отопления жилищ, стро­ительства геотермальных электростанций, теп­личного теплоснабжения и т. д.

Подземные воды - методы поиска подземных вод.

• геоморфологическая оценка местности,
• геотермические исследования,
• радонометрия,
• бурение разведочных скважин,
• изучение керна, извлечённого из скважин, в лабораторных условиях,
• опытные откачки из скважин,
• наземная разведочная геофизика (сейсморазведка и электроразведка) и каротаж скважин

Подземные воды – добыча подземных вод.

Важной особенностью подземных вод как полезного ископаемого является непрерывный характер водопотребления, что вызывает необходимость постоянного отбора воды из недр в заданном количестве.

При определении целесообразности и рациональности добычи подземных вод учитываются следующие факторы:

• Общие запасы подземных вод,
• Ежегодное поступление воды в водоносные горизонты,
• Фильтрационные свойства водовмещающих пород,
• Глубина залегания уровня,
• Технические условия эксплуатации.

Таким образом, даже при условии больших запасов подземной воды и значительном ежегодном ее поступлении в водоносные горизонты, добыча подземных вод не всегда является рациональной с экономической точки зрения.

Например, нерациональным будет добыча подземных вод в следующих случаях:

• очень маленькие дебиты скважин;
• сложность эксплуатации в техническом отношении (пескование, солеотложение в скважинах и др.);
• отсутствие необходимого насосного оборудования (например, при эксплуатации агрессивных промышленных или термальных вод).

Высокотермальные подземные воды в районах современного вулканизма (Исландия, Камчат­ка) используются для отопления жилищ, стро­ительства геотермальных электростанций, теп­личного теплоснабжения и т. д.

В этой статье мы рассмотрели тему Подземные воды: общая характеристика. Далее читайте: История изучения подземных вод.