Водоносные горизонты и комплексы

Водоносными называют горные породы, которые содержат свободную воду и способны пропускать ее через свою толщу под действием силы тяжести. К таким породам можно отнести галечники, гравелиты, пески, известня­ки и др.

К водоупорным (водонепроницаемым) относят такие породы, которые весьма слабо пропускают (фильтруют) или совсем не способны отдавать и пропускать ее в природных условиях; к таким относят глины, тяжелые суг­линки, глинистые сланцы, аргиллиты, мергели и др. плотные породы.

Чередование пород в геологическом разрезе позволяет провести их рас­членение по литологическим особенностям на водоносные и водоупорные пласты. Наиболее распространенным подразделением (от более мелких к крупным) выделяют: водоносный горизонт, водоносный комплекс, гидрогео­логический этаж, гидрогеологический бассейн.

Под водоносным горизонтом принято понимать относительно выдер­жанную по площади и в разрезе насыщенную свободной гравитационной во­дой одно или разновозрастную толщу горных пород в гидродинамическом отношении являющуюся единым целым. По условиям залегания и их режиму выделяются водоносные горизонты грунтовых, межпластовых ненапорных и напорных (артезианских) вод (рис.2).

Водоносный комплекс представляет собой выдержанную в вертикаль­ном разрезе и имеющую региональное распространение водонасыщенную толщу одно или разновозрастных и разнородных по составу пород, ограни­ченную сверху и снизу регионально выдержанными водоупорными пластами, почти исключающими или затрудняющими гидравлическую связь со смеж­ными водоносными комплексами (рис.3).

Под гидрогеологическим этажом понимается совокупность водоносных комплексов, ограниченных только снизу или сверху и снизу мощными регио­нально выдержанными в пределах водонапорной системы трещинами водо­упорных пород.

Гидрогеологический бассейн - совокупность водоносных и относительно водоупорных горизонтов и комплексов выделяемых по общим условиям формирования состава и свойств заключенных в них вод.

В горном деле существует понятие обводненная зона. Под ней понимает­ся совокупность водоносных горизонтов или водоносных комплексов вскры­тых горными выработками или принимающих другое участие в их обводне­нии. Ими могут быть не только вскрытые горными выработками, но и выше­лежащие и нижележащие водоносные горизонты.

Подземные воды классифицируют по происхождению условиям залега­ния, гидродинамическим показателям и др.

В настоящее время принято выделять три основных типа подземных вод: зона аэрации распространенная от земной поверхности до уровня грунто­вых вод (первого в разрезе водоносного горизонта). Мощность ее зависит от различных факторов и изменяется от долей метра до 100 м и более. В состав зоны аэрации входят почвенные, капиллярные воды и верховодка (последняя залегает в зоне аэрации на линзах водоупорных пород).

Грунтовые воды залегают на сравнительно небольшой глубине на пер­вом от поверхности водоупорном слое, обычно они безнапорные. Поверх­ность грунтовых вод называется зеркалом. Артезианские воды - напорные, распространены на значительной площади между водонепроницаемыми по­родами кровли и подошвы. В артезианских структурах различают чехол, в котором расположены пластовые скопления подземных вод и складчатый фундамент, содержащий трещинно-жильные скопления подземных вод.

По данным замеров уровня грунтовых вод в скважинах, шурфах, ко­лодцах, источниках и др. можно составить карту поверхности (зеркала) грун­товых вод. С этой целью все выработки, где замерялись уровни воды наносят на топографическую карту, уровни пересчитывают на абсолютные отметки и по ним на карте проводят горизонтали, которые принято называть гидроизо-гипсами. По такой карте можно определить - направление течения и уклон потока, глубину залегания и мощность грунтового потока в любой точке или на любом участке, соотношение поверхностей грунтовых вод и рельефа, ха­рактер взаимосвязи грунтовых и поверхностных вод (рек и озера, водохрани­лища и т.д.).

Уровень напорных вод называется пьезометрическим. Последний всегда располагается выше кровли водоносного горизонта. Превышение пьезомет­рического уровня над кровлей называется напором. Характер пьезометриче­ской поверхности того или иного напорного водоносного горизонта на кар­тах изображается гидроизопьезами. Карта гидроизопьез как и гидроизогипс сопровождается гидрогеологическими разрезами, на которых показывают стратиграфические границы, литологические особенности пород в виде коло­нок, водоупорные толщи, напоры, абсолютные отметки. По карте гидроизо­пьез можно установить направление движения артезианского потока, пьезо­метрический уклон, мощность водоносного горизонта, участки фонтаниро-вания воды и др.