Лекция: "Карст и карстовые формы рельефа" по ОП.05 ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГЕОМОРФОЛОГИИ, ПОЧВОВЕДЕНИЯ

ОП.05 ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГЕОМОРФОЛОГИИ, ПОЧВОВЕДЕНИЯ лекция:Карст и карстовые формы рельефа

Преподаватель: Десятникова О.В.

Государственная бюджетная профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края
«Пашковский сельскохозяйственный колледж»

СОДЕРЖАНИЕ

Карст и карстовые формы рельефа.
Классификация, режим и движение подземных вод.
Виды вод в грунтах.
Водные свойства грунтов.
Понятие о коэффициенте фильтрации грунтов.
Условия залегания, распространения и гидравлические особенности подземных вод.
Источники питания и условия питания подземных вод.
Приток воды к водозаборам.
Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния.

Карст и карстовые формы рельефа.

Карст — совокупность явлений, которые связаны с растворением водой горных пород.
При растворении горных пород в земной коре формируются карстовые формы рельефа: пещеры, карры, колодцы, пропасти, ущелья, шахты, воронки. Некоторые из этих форм рельефа могут быть заполнены водой.

Классификация подземных вод

Почвенные - называются воды, залегающие на глубине от 1 до 4 метров. Образуются они под влиянием просачивающихся сквозь почву осадков: дождя, талого снега и т.п.
Грунтовые воды – в отличие от верховодки, грунтовые воды образуются не только из атмосферных осадков. Они также подпитываются просачивающимися сквозь грунт водами рек, озер и водохранилищ.
Межпластовые (артезианские) воды - свое название этот тип подземных вод получил от способа залегания в породе. Тогда как почвенные и грунтовые воды располагаются на первом водоупорном, чаще всего глинистом слое, межпластовые воды находятся между двумя водоупорными слоями, благодаря чему они в гораздо меньшей мере подвержены загрязнениям. Межпластовые воды, находящиеся под напором, еще называют артезианскими. Глубина залегания артезианских вод может достигать более 100 метров, а сами они накапливаются в образованных известняком пластах.

Режим подземных вод

Режим подземных вод – это изменение во времени их уровня, химического состава, температуры и расхода. В естественных условиях для подземных вод характерен ненарушенный (естественный) режим, который формируется в основном под влиянием метеорологических, гидрологических и геологических факторов.

Движение подземных вод

Подземные воды находятся в постоянном движении. Законы движения подземных вод используются при гидрогеологичеких инженерных расчетах водозаборов, дренажей, определении притоков воды к строительным котлованам. Подземные воды передвигаются в основном путем инфильтрации и фильтрации. Под инфильтрацией понимают движение воды при частичном заполнении пор воздухом либо водяными парами. При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор(трещин) водой. Масса этой движущей воды создает фильтрационный поток. Фильтрационные потоки различают по характеру движения (установившийся и неустановившийся), гидравлическому состоянию (безнапорные, напорные и напорно-безнапорные). Движение потоков в основном ламинарное (параллельным) , в крупных трещинах и пустотах может быть турбулентным (завихряющемся). В плане фильтрационные потоки можно рассматривать как плоские и радиальные (сходящиеся (например к колодцу) и расходящиеся).

Виды вод в грунтах

Кристаллизационная или химически связанная вода; Кристаллизационная вода входит в состав кристаллических решеток минералов
Водяной пар; Водяной пар заполняет пустоты грунта, свободные от воды. Конденсация водяного пара способствует пополнению грунтовых вод.
Гигроскопическая вода; Гигроскопичная вода притягивается частицами грунта из воздуха и конденсируется на их поверхности.
Пленочная вода; Состоит из двух фаз: прочносвязанная вода (адсорбированная) и рыхлосвязанная вода.
Капиллярная вода; Поднимается в грунте по свободным канальцам, образованным взаимосообщающимися порами или удерживается в них в подвешенном состоянии.
Гравитационная вода. Подчиняется действию сил тяжести и свободно движется в грунте.

Водные свойства грунтов

К основным водным свойствам грунтов относятся влажность, влагоемкость, водоотдача, водопроницаемость, капиллярность
Влагоемкостью грунта называют его способность вмещать и удерживать определенное количество воды. Под полной влагоемкостью понимают суммарное содержание в грунте всех видов воды при полном заполнении всех пор. Наименьшая влагоемкость характеризуется количеством гигроскопической, пленочной и капиллярной влаги, остающейся в грунте после окончания свободного стекания воды. Водоотдачей называется способность водонасыщенных грунтов отдавать воду путем свободного стекания. Наибольшей водоотдачей обладают крупнообломочные породы. Водоотдача глин ничтожна. Водопроницаемостью грунтов называют их способность пропускать через себя воду под действием силы тяжести или градиентов гидростатического давления. Водопроницаемость зависит от размера и формы частиц грунта, от размера и количества пор и трещин в грунте, его гранулометрического состава. Капиллярностью грунта называют его способность содержать и пропускать капиллярную воду.

Понятие о коэффициенте фильтрации грунтов

Коэффициент фильтрации (Кф) демонстрирует, как быстро проходит жидкость через слой грунта при его полном водонасыщении и градиенте напора, равном единице. Измеряется он в метрах в сутки (м/с, м/сут). Градиент напора вычисляется соотношением падения напора (давления) воды к толщине грунтового слоя, через который она фильтруется.

Условия залегания подземных вод.

Подземные воды залегают в водопроницаемых рыхлых (песок, гравий) и скальных (известняк, песчаник и др.) горных породах. Условия залегания грунтовых вод на первом от поверхности вы­держанном водоупоре предопределяют особенности их питания, распространения, движения и разгрузки. Области питания и рас­пространения грунтовых вод совпадают, т.е. их питание через зону аэрации осуществляется по всей площади их распространения. По­этому расход потока грунтовых вод является величиной переменной (как правило, увеличивается по пути их движения). Основными ис­точниками питания грунтовых вод являются атмосферные осадки, поверхностные и конденсационные воды. Грунтовые воды имеют тесную гидравлическую связь с поверхностными водотоками и во­доемами и в зависимости от соотношения их уровней либо разгру­жаются в них (дренируются), обеспечивая их подземное питание, либо питаются поверхностными водами (особенно при подпорах и в паводки). При изменении уровня воды в поверхностных водо­емах изменяется уровень в гидравлически с ними взаимосвязанных горизонтах фунтовых вод.

Распространения подземных вод

Условия питания водоносных горизонтов зависят от многих факторов. Ведущую роль играет климат. Подземных вод больше там, где выпадает много атмосферных осадков. Большое значение имеют литологический состав пород, залегающих на поверхности, и рельеф (плоский, расчлененный, горный и т. п.).

Гидравлические особенности подземных вод

По гидравлическим свойствам подземные воды делятся на без напорные, или воды со свободной поверхностью, и напорные, когда водоносный горизонт перекрыт сверху водоупорной породой и находящаяся в нем подземная вода испытывает гидро­статическое давление, обусловливающее напор. В зависимости от возраста водовмещающих пород подземным водам присваивается соответствующее наименование: воды каменноугольных отложений, юрских, меловых, третичных и т. п.

Источники питания и условия питания подземных вод

Для питания подземных вод имеет значение не только количество атмосферных осадков, но и частота их выпа­дения, интенсивность и, наконец, другие климатические и физико-географические условия. Летние ливни не играют большой роли в питании подземных вод, так как они бурно стекают в овраги и реки, очень мало промачивая почву. А осенние мелкие обложные дожди проникают в почву очень глубоко. Снег, выпадающий на мокрую промерзшую почву, не влияет на питание подземных вод, так как при весеннем снеготаянии талая вода не имеет возможности просочиться в глубь почвы. Если снег выпадает на талую или промерзшую сухую почву, то в нее при весеннем снего­таянии обильно просачиваются воды.

Приток воды к водозаборам

Водозаборы - это сооружения, с помощью которых происходит захват (забор) подземных вод для водоснабжения, отвод их с территорий строительства или просто в целях понижения уровней грунтовых вод. Существуют различные типы подземных водозаборных сооружений: вертикальные, горизонтальные, лучевые. Отвод грунтовых вод со строительных площадок или снижение их уровней может производиться временно, только на период производства строительных работ или практически на весь период эксплуатации объекта. Временный отвод воды (или снижение уровня) называют строительным водозабором, а во втором случае - дренажами.

Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния

При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды. Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока. Радиус депрессионной воронки называется радиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом.

Список использованных источников

Какие бывают подземные воды — классификация. https://abissinsk.ru/articles/kakie-byvayut-podzemnye-vody-klassifi.html
СДСПМК строительная компания. http://sdspmk.ru/dvizeniepw
Buildingclub. https://buildingclub.ru/vidy-vody-v-grunte/
Studfiles. https://studfile.net/preview/4167705/page:10/
Грунтовоз. https://gruntovozov.ru/chasto-zadavayemiye-voprosy/svoystva-gruntov/mehanicheskie-svojstva-gruntov/koefficzient-filtraczii-gruntov/
Роспайп. Производственная экосистема. https://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/gidrogeologiya-/gidrogeologiya-i-osnovy-geologii/osnovnye-raznovidnosti-podzemnykh-vod-i-ikh-kharak/
Осушение.РФ. https://xn--e1aaitdso4b.xn--p1ai/articles/usloviya-zaleganiya-podzemnykh-vod/
Энергомаш. https://energomash.pro/clauses/gidrogeologiya/ponyatie-pitaniya-podzemnykh-vod-dlya-gidrologii/
Инженерная геология. https://studbooks.net/1749592/geografiya/opredelenie_pritoka_vody_vodozaboram_kotlovany_kolodtsy_transhei