Питание рек подземными водами. Методики расчета подземного стока

             6) по сравнению с грунтовыми артезианские воды менее подвержены загрязнению с поверхности в связи с тем, что они перекрываются относительно водоупорными породами.  

Глава 3. Питание рек  подземными водами.

Методики  расчета подземного стока

      Подземные воды служат надежным источником питания  рек. Они действуют круглый год  и обеспечивают питание рек в зимнюю и летнюю межень (или при низких уровнях стояния горизонта воды), когда поверхностный сток отсутствует.

      При сильно замедленных скоростях движения грунтовых вод, по сравнению с  поверхностными, подземные воды в  речном стоке выступают как регулирующий фактор.

      Также, при сильно замедленных или небольших  скоростях движения грунтовых вод, на реках Крайнего Севера при низких температурах воздуха, наблюдается  перемерзание (полное или частичное) реки, и тогда вода заходит с  подпорной части того водоема, в которую впадает река (это может быть главная река, море, озеро и т.п.). Такие явления наблюдаются, например, в п. Нижнеянск, который находится в 25 км от устья р.Яны, где в период стояния низких температур и полного перемерзания реки на перекатах, с подпора в русло реки выше по течению от места перемерзания, заходит соленая вода из Северного Ледовитого океана.

     Количественной  мерой питания служит значение подземного стока, который, в свою очередь, характеризуется  так называемым модулем подземного стока: М_подз. = К•М₀/100,

     где М_подз. – модуль подземного стока, л/сек с 1 км² водосборной площади;

     М₀ – средний многолетний модуль общего стока, л/сек с 1 км² поверхностного водосборного бассейна;

     К – модульный коэффициент, показывающий процент подземного стока в общем стоке и определяемый по формуле К=М_min/М₀,

     где М_min - минимальный модуль стока, л/сек с 1 км² поверхностного водосборного бассейна, определяемый по зимнему расходу реки и равный модулю подземного стока, т.к. реки зимой питаются преимущественно подземными водами.

     Модуль  подземного стока является надёжным показателем для оценки водоносности горных пород, распространённых на площади  водосборного бассейна какой-либо реки, т.к. он представляет собой то количество подземной воды (в л/сек), поступающее в реку с 1 кв. км того или иного водоносного горизонта, дренируемого рекой.

     Кроме этих формул, величина подземного стока  может быть определена гидрохимическим  методом (по А.Т. Иванову): ,

     где Q_подз – годовой объём подземного стока;

     Q₀ – годовой объём речного стока;

     с - концентрация какого-либо компонента (например, хлора) в речной воде в период наблюдений;

     c₁ – концентрация того же компонента в подземных водах в тот же период;

     c₂ - концентрация того же компонента в поверхностных водах в тот же период.

     Согласно  Б.И. Куделину, для более точного  расчёта подземного стока малых  и средних рек предлагается различать  четыре типа питания рек подземными водами:

1. Питание грунтовыми водами, гидравлически не связанными с рекой;
2. Питание грунтовыми водами, гидравлически связанными с рекой;
3. Смешанное грунтовое питание (a+b);
4. Смешанное грунтовое и артезианское питание (a+b+c).

      Согласно  этих данных Б.И. Куделиным были предложены формулы для определения слоя h_подз и коэффициента подземного стока α_подз. Слой подземного стока выражается в миллиметрах в год (или любой другой единице времени) с одного квадратного километра площади подземного бассейна и рассчитывается как: ,

      где h_подз – слой подземного стока, мм/год;

      Q_подз – объем подземного стока с площади бассейна, м³/год;

      F – площадь бассейна, м².

      Коэффициент подземного стока α_подз представляет собой отношение подземного стока к осадкам, выпавшим на площадь данного речного водосборного бассейна, и показывает ту часть осадков, которая идёт на питание подземных зон весьма интенсивного водообмена в бассейне: , где x – слой осадков, мм/год.

      Расчёты подземного стока обычно обобщаются в виде карт подземного питания, коэффициентов  и модулей подземного стока, отражающих естественные ресурсы различных видов подземных вод, развитых в пределах малых и средних речных бассейнов и их отдельных районов и участков. 

      заключение. основные проблемы использования  и защиты подземных  вод

      В силу своего местонахождения подземные  воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные, однако имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. К ним относятся: истощение и понижение уровны подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие.

      Большую опасность представляет загрязнение  подземных вод. Можно выделить два  типа загрязнений – бактериальное  и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.

      При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод. Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища; отрицательными – подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а так же засоление почв и грунтовых вод вследствие повышенного их испарения при неглубоком залегании.

      Ввиду небольших паводковых явлений (или вообще их отсутствия) на зарегулированных реках паводочное питание подземных вод значительно уменьшено. Скорости течения на таких реках снижаются, что способствует заилению русла; поэтому взаимосвязь речных и подземных вод затруднена.

      В определённых условиях отбор подземных  вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных  вод. В первую очередь это относится  к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных  и попутных нефтяных вод.

      Отсюда  следует, что должно предусматриваться  комплексное использование и  регулирование ресурсов поверхностных  и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование  подземных вод для орошения в  маловодные годы, а так же искусственное  восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Список  использованных источников

1. П.П. Климентов, Г.Я. Богданов,  Общая гидрогеология, М.: Недра, 1977.-353с
2. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. – М.: Наука, 1981. – 184 с.
3. Киссин И.Г. Вода под землёй. – М.: Наука, 1976. – 224 с.
4. Бондарев В.П. Геология. Курс лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. – М.: Форум: Инфра М., 2002. – 224 с.
5. Горошков И.Ф. Гидрологические расчёты. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 432 с.
6. Черданцев В.А., Пивон Ю.И. Методические указания по дисциплине: «Гидрология». – Новосибирск: НГАЭиУ, 2004, 112 с.
7. Справочное руководство гидрогеолога. В 2 томах. Под ред. В.П. Якуцени. – Л.: Недра, 1967. – Т.1. – 592с.