Закономірності формування та типи режиму підземних вод

Пiд р е ж и м о м пiдземних вод прийнято розумiти короткочаснi, сезоннi, багаторiчнi та вiковi змiни рiвнiв i напору, витрат, хiмiчного i газового складу, температури та iнших якiсних i кiлькiсних показни­кiв параметрiв пiдземних вод. У вiдповiдностi з цим говорять про рiвневий, температурний, сольовий режими. Основними факторами, якi зумовлюють режим пiдземних вод є: геологiчна будова, яка визначає характер водоносного шару, його залягання, живлення i дренаж; гео­морфологiчне середовище, з яким пов’язаний ще один важливий фактор - ­клiмат; бiосфера, тобто рослинний та тваринний свiт; господарська дiяльнiсть людини.

Всi перерахованi фактори дiють повсюди, але роль кожного з них на рiзних територiях неоднакова та i вплив окремих факторiв теж багато­гранний. Наприклад, вплив клiмату на режим пiдземних вод у спекотних пустелях виражається в переважанні випаровування над iншими клiматични­ми елементами. В районах Крайньої Пiвночi вирiшальне значення мають низька температура i велика вологiсть повiтря, якi суттєво знижують випаровування.

Природний режим пiдземних вод часто не вiдповiдає потребам госпо­дарської дiяльностi людини, що викликає необхiднiсть змiни його в той чи iнший бiк. В зонi надлишкового зволоження головнi зусилля людини направленi на пониження рiвня грунтових вод. В зонi недостатнього зволоження, де в землеробствi застосовується зрошен-ня, зусилля по регулюванню пiдземних вод направленi на утримання рiвня грунто­вих вод на певнiй глибинi вiд поверхнi.

В наш час самi рiзнi галузi народного господарства зацiкавленi в регулюваннi режиму пiдземних вод. Тому при Мiнiстерствi геологiї України створена мережа гiдрогеологiчних режимних станцiй. Тут, в спецiальних свердловинах, ведуться спостереження за рiвнями пiдзем­них вод, вивчаються їхні хiмiзм та iншi властивостi.

Як було вказано вище, режим пiдземних вод залежить вiд впливу природних та господарських факторiв. До природних вiдносяться клiма­тичнi (змiни температури, кількості опадiв, величини випаро-вування), гiдрологiчнi (ко­ливання водностi рiчок, рiвнiв озер та болiт, морськi припливи та вiдпливи), бiологiчнi (транспiрацiя) i геологiчнi (сейсмiчнi явища) фактори. Господарськi фактори проявляються в зрошеннi i осушеннi зе­мель, вiдбиранні пiдземних вод, в будiвництвi водосховищ, штучному попов­неннi запасiв пiдземних вод тощо.

Режими пiдземних вод, якi визначаються лише природними факторами, називаються природними, а режими, якi зумовленi одно-часно природними та господарськими факторами, називають порушеними.

За часом виявлення змiн рiвня та iнших елементiв режиму пiдземних вод розрiзняють короткочасний, добовий, сезонний, рiчний, багаторiч­ний та вiковий режими.

П р и р о д н і режими пiдземних (в основному грунтових) вод в залежнос­тi вiд дiючих факторiв

подiляють з деякою умовнiстю на клiматичний, гiдрологiчний, режими пiдземного притоку та комплексний.

Клiматичний режим. Пiд впливом клiматичних факторiв змiнюється спiввiдношення мiж живленням i витратою пiдземних вод. Якщо перева­жає живлення, то вiдбувається пiдняття рiвня грунтових вод; якщо пе­реважає витрата - вiдбувається зниження рiвня. Грун-товим водам, якi характеризуються клiматичним типом режиму, властиве живлення за ра­хунок атмосферних опадiв. Оскiльки iнфiльт-рацiйне живлення залежить не лише вiд кiлькостi випалих опадiв i розподiлу їх за сезонами року, але i вiд випаровування, потужностi та теплового режиму зони аера­цiї, то характер коливання рiвня грунтових вод може бути рiзним. Чим менша глибина залягання грунтових вод i вища водопроникнiсть зони аерацiї, тим бiльша частина опадiв досягає рiвня пiдземних вод i тим швидше вiдбувається пiдйом його.

Клiматичний режим властивий грунтовим водам вододiльних просто­рiв, широких алювiальних рiвнин, гiрських масивiв. Характер-ним для нього є зв’язок багаторiчних коливань рiвня iз змiнами клiматичних факторiв.

Гiдрологiчний режим зумовлений впливом поверхневих водойм i водо­токiв. Форми впливу рiчок на режим грунтових вод рiзнi. При наявнос­тi гiдравлiчного зв’язку мiж ними з пiдйомом води в рiчцi рiвень пiдземних вод пiдвищується i навпаки. Ширина зони впливу рiчок на режим грунтових вод залежить вiд величини витрат води в рiчцi та тривалостi їхнього стояння, вiд амплiтуди змiн її рiвнiв, вiд геологiч­ної будови берегiв i параметрiв водоносних горизонтiв. Вплив водойм на режим гiдравлiчно пов’язаних з ними грунтових вод аналогiчний впливу рiчок.

Морськi припливи та вiдпливи викликають в приморських районах по­мiтнi коливання рiвнiв підземних вод. Цей вплив простежу­ється в глибину берега на 10-15 км.

Режим пiдземного притоку характерний для тих територiй, де режим пiдземних вод вiдображує вплив притоку з областi живлення. Цей режим найбiльш типовий для периферiйних областей конусiв виносу та перед­гiрських шлейфiв, де грунтовi та напiрнi води майже синхронно (з де­яким запiзненням) повторюють коливання витрат рiчок в областi жив­лення.

При неглибокому заляганнi грунтових вод, крiм гiдрологiчних фак­торiв i пiдземного притоку на режим впливають клiматичнi та бiоло­гiчнi фактори. При одночасному впливовi усiх перерахованих факторiв приблизно в рiвнiй мiрi формується комплексний режим грунтових вод з досить рiзноманiтними формами коливання рiвня.

П о р у ш е н і режими пiдземних вод мають мiсце при будiвництвi водосховищ, на зрошуваних та осушуваних площах, в районах водозабiр­них свердловин, на площах штучного поповнення пiдземних вод, в райо­нах осушення родовищ, на забудованих площах.

Режими рiзних за умовами залягання пiдземних вод дуже вiдрiзняються один вiд одного.

Р е ж и м в е р х о в о д к и. Верховодка знаходиться в зонi аерацiї найближче до поверхнi, i, природно, в значнiй мiрi залежить вiд за­гальноклiматичних умов. Тому режим верховодки характе-ризується швид­кими змiнами i розглядати його потрiбно не лише в зв’язку з геоло­гiчною будовою, а й з грунтами, рослиннicтю, метеорологiчними умова­ми, особливостями рельєфу.

Р е ж и м г р у н т о в и х в о д розглянемо за його елементами. Коливання тем­ператури грунтових вод можуть бути значними, причому вони тим силь­нiшi, чим ближче знаходиться дзеркало грунтових вод до денної поверхнi. Якщо дзеркало лежить не глибоко, то грунтовi води зазнають добових коли­вань температури. При глибокому заляганi добовi коливання пос­тупово затухають, але сезоннi все-таки можуть мати мiсце.

Знання режиму коливань температури води дає можливiсть виявити генезис грунтових вод. Так, живлення грунтових вод вiд поверхневих водойм веде до того, що коливання температури поверхневих i грунто­вих вод синхроннi. Якщо в лiтнiй перiод з пiдвищенням температури по­вiтря температура грунтових вод рiзко падає, то це свiдчить про льо­довикове живлення горизонту.

Коливання рiвня грунтових вод iнодi значнi i можуть досягати на протязi року декiлькох метрiв. Можливi декiлька причин коливання рiвня. Насамперед впливають опади, з якими, як правило, встановлю­ється тicний зв’язок. Помiчений також вплив барометричного тиску: при пiдвищеннi його рiвень грунтових вод падає і навпаки. На коли­вання рiвня впливають i змiни температури, причому при пiдвищеннi температури повiтря при iнших рiвних умовах рiвень води в колодязях зростає, а при пониженнi - падає. На рiвень грунтових вод впливає танення снiгу, морськi припливи та вiдпливи, поверхневi водойми, штучнi водозабори.

Коливання хiмiчного складу грунтових вод звичайно мiзернi, але в деяких випадках можуть бути досить значними. Змiни хiмiзму можуть бути пов’язанi з опрiсненням їх пiд впливом атмосферних або iрига­цiйних вод. Пiсля припинення випадання опадiв або поливу хiмсклад пiдземних вод повiльно вiдновлюється.

А р т е з і а н с ь к і води характеризуються вiдносно постiйним режимом. Пiд впливом клiматичних i гiдрологiчних факторiв п’єзометричний рi­вень практично не змiнюється в часi. Поверхневi водотоки впливають на змiну напору лише при наявностi гiдравлiчного зв’язку з артезiан­ськими водами. Значнi змiни п’єзо-метричних рiвнiв викликають водоза­бори, вiдкачки води при добуваннi корисних копалин тощо.

Р е ж и м т р і щ и н н и х і к а р ст о в и х в о д. Цi води характеризуються вкрай непостiйним режимом - рiзке пiдвищення рiвня може змiнюватись таким же рiзким спадом. В посуху джерела цих вод можуть зовсiм зникати. Режим трiщинних i карстових вод дуже залежить вiд клiматичних факто­рiв, трiщинуватостi та закарсто-ваностi порiд.