грунтовые воды и их экологическая значимость: Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и

Подземные воды на континентах и их экологическое значение

грунтовые воды и их экологическая значимость: Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 18Следующая ⇒

Основной ресурс пресной воды находится в подземных водоносных горизонтах. Здесь вода почти неподвижна. В нижних горизонтах хранятся солоноватые воды морей, которые исчезли с лица земли десятки и сотни миллионов лет назад. В верхних горизонтах хранятся воды поступившего сюда за последние сотни и тысячи лет, т.е.

воды, свободные от промышленного загрязнения. Защита этого ресурса издавна была важной задачей государства. Этот ресурс может быть использован в случае экологической или военно-экологической катастрофы. По условиям залегания подземные воды подразделяются на: почвенные; грунтовые; межпластовые, артезианские, минеральные.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое.

В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением.

Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах. Подземные воды в толще земли образуют несколько этажей или горизонтов.

Они размещаются в водопроницаемых породах – песках, трещиноватых известняках и других. Эти водоносные пласты разделены в толще горных пород водонепроницаемыми глинами и другими водонепроницаемыми слоями. Верхний водоносный слой или горизонт может быть не защищен сверху водоупорным слоем.

Он на территории города и другой территории скоро вбирает загрязнения с поверхности и потому не является надежным ресурсом для водоснабжения. Нижележащие горизонты защищены водоупорами и потому они более надежны как ресурс питьевой воды. Чем ниже горизонт, тем он надежней. Но с глубиной природное “загрязнение” воды солями возрастает.

Практически есть оптимальная глубина в несколько десятков метров, до нескольких сотен метров, где находится пресная подземная вода. Загрязненные подземные воды практически невозможно очистить в силу замедленного водообмена. Можно очистить воздушный бассейн, почистить пруд и заменить в нем воду, почистить русло реки и прекратить ее загрязнение.

Река будет чистой по причине быстрого водообмена в ней. Не таковы горизонты подземных вод. Экологическое значение пресных вод заключается в том, что они являются необходимым источником питьевой воды для человека, животных и воды для питания растений.

В этом отношении важен не общий объем пресной воды в данную секунду, то есть статические запасы, а важен поток воды, из которого можно тратить, т.е. динамические запасы. Суммарный сток рек на Земле составляет 41,5х103 км3, а суммарный сток подземных вод 12х103 км3 в год. Но эти обобщенные цифры мало что говорят об обеспеченности конкретных регионов водой.

Большая часть этой воды уходит в океан по крупнейшим рекам планеты Амазонке, Конго, Лене, Енисею, Оби, которые протекают в районах с малым водопотреблением. Сельские населенные пункты в давние времена снабжались от источников и колодцев. Теперь водоснабжение организовано из скважин. Это хорошо, т.к.

подземная вода не требует очистки и в случае заражения или загрязнения поверхностных вод (что произошло при Чернобыльской аварии) они остаются чистыми. Вспомним первую казнь Египетскую: ”И рыба в реке вымерла и река воссмердела, и египтяне не смогли пить воды из реки” (Исх.7.21).”И стали копать все египтяне около реки, чтобы найти воду для питья, потому что не могли пить воды из реки” (Исх.7.24). Подземные воды являются важным стратегическим национальным ресурсом и их необходимо надежно охранять от расхищения и загрязнения.

26. Состав тропосферы и её значение для биосферы.Последняя из геосфер — атмосфера. Она прилегает к космическому пространству, в котором плывёт Земля, удерживаемая силами всемирного тяготения. Атмосфера – газовая оболочка Земли, в нижней части состоит из воздуха. Человек нуждается в 5-10 л/мин.

чистого воздуха, или 12-15 кг/сут. Человек и сопутствующая ему жизнь, растения и животные, обитают на дне великого воздушного океана, имеющего глубину более тысячи километров. Плотность атмосферы убывает постепенно убывает кверху и верхняя ее граница – переход к безвоздушному пространству – условна.

Наиболее изучены приземные слои атмосферы на высоте до 100 км. От поверхности Земли. Тропосфера. Нижняя часть атмосферы, в которой обитает жизнь. Здесь сосредоточено 80% массы атмосферы. Толщина тропосферы определяется вертикальными потоками нагретого у поверхности Земли воздуха.

На экваторе он поднимается до 16-18 км, на полюсах до 8 км, а в средних широтах порядка 10-12 км. Среднее атмосферное давление на границе с Землей 760 мм ртутного столба или 1000 г/см2 (точнее 1033,6 г/см2). Температура в атмосфере на поверхности Земли от -70 до +70оC.

В местах концентрированного расселения растений и животных температура преимущественно от -30 до +35оC. В местах особо благоприятных для жизни, в тропических странах, температура удерживается между +19 и +30о C. В атмосфере: Азот N2 – 78%, Кислород O2 – 21%, Углекислый газ CO2 — 0,03%.

Главнейший для человека и животных газ кислород потребляется при дыхании человека и животных, при тлении органических остатков, горении, коррозии металлов. Кислород в этих процессах переходит в связанное состояние.

Однако, его количество в атмосфере сохраняется постоянным благодаря жизнедеятельности растений: лесов тропического пояса, фитопланктона океана и других растений. атмосфера по составу питательная среда для животных и человека, потребляющих кислород (O2) и выдыхающих (CO2). Кислород является топливом для «энергетических установок» человека.

Растения же потребляют углекислый газ. Они используют углерод для создания органических веществ, необходимых человеку и выделяют кислород, также необходимый человеку. Это первое на нашем пути проявление универсального закона экологии: отходы одной группы живых существ являются питательным веществом для других живых существ.

Выравнивается содержание кислорода осуществляется ветровым переносом. Движения воздуха в тропосфере так же обеспечивают очистку от пыли и загрязняющих газов мест особо загрязненных, природную вентиляцию городских и промышленных территорий. Полную очистку воздуха производят атмосферные осадки дождь и снег, которые осаждают пыль на землю, на почву. Там частицы пыли воссоединяются с минеральной составляющей почв, либо перерабатываются почвенными бактериями.

27. Строение атмосферы Земли и значение для биосферы её слоёв, расположенных над тропосферой.

Стратосфера высота от 8-18 км до 50-55 км область концентрации озона, который защищает от ультрафиолетовых лучей. Температуры в стратосфере повсеместно низкие, это обеспечивает охлаждение восходящих потоков воздуха и необходимое охлаждение приземных слоев, а так же обеспечивает конденсацию воды в тропосфере и выпадение осадков.

Роль стратосферы в регулировании температуры земной поверхности и защите от коротковолнового холодного излучения Солнца. Мезосфера высота от 50 до 80 км отличается резким снижением содержания озона О3 и соответственно резким падением температур до — 90оC. Здесь формируются серебристые облака, состоящие из кристалликов льда.

Ионосфера располагается от 80 до 800 км. над поверхностью земли. Газы здесь в ионизированном состоянии под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Плотность газов здесь в 10000 раз меньше, чем в нижних слоях тропосферы. Здесь при действии потока протонов и электронов от Солнца возникают свечения газов, называемые северным сиянием.

В верхних слоях атмосферы, мезосфере и ионосфере почти нет молекул воды. Пары воды здесь подвергаются фотодиссоциации. Молекула, устойчивая в условиях поверхности земли здесь разделяется под действием фотонов, ультрафиолетовой части спектра. Образуются ионы H(+) и OH(-). Последний вновь разбивается на ионы кислорода и водорода.

Таким путем в первичной бескислородной атмосфере Земли мог возникать кислород при бомбардировке воды от Солнца и от грозовых разрядов, тогда весьма многочисленных. Экзосфера, расположенная выше 800 км. Здесь преобладают атомы водорода, которые формируют водородную корону Земли, простирающуюся до 20 тыс.

км над поверхностью, то есть на расстояние равное трем радиусам твердой оболочки Земли. Здесь расположены радиационные пояса Земли внутренний, содержащий протоны и внешний, содержащий электроны. Вторжение в радиационные пояса солнечного ветра – солнечного корпускулярного излучения в радиационные пояса он отбрасывается от Земли ее магнитным полем.

Частицы не достигают средних слоев атмосферы и, тем более, ее поверхности. Таким образом, атмосфера защищает живое на поверхности Земли не только от коротковолновых лучей, но и от летящих в космосе элементарных частиц. Плотные слои атмосферы защищают землю так же от метеоритов.

Некоторые из них, наиболее крупные, достигают поверхности Земли и производят механические разрушения, но большинство сгорает в стратосфере и тропосфере. Функции тропосферы: — служит вместилищем наземных организмов, включая летающих.

Жизнь на Земле приспособилась, как считают биологи к плотности, температуре, составу тропосферы; — дает питательные вещества растениям и животным; — служит складом питательных веществ – кислорода O2 и углекислого газа СО2; — динамика атмосферы обеспечивает очистку воздуха в местах обитания, будь то лисья нора со многими входами либо людской мегаполис; — транспортирует воду, обеспечивает ее конденсацию благодаря падению температуры по мере удаления от Земли; — участвует в обмене организма через кожу с окружающей его средой; — защищает места обитания от ударов космическими телами – метеоритами и отработанными космическими аппаратами людей; — создает красоту неба, которое меняется по временам суток, временам года и погоде; — регулирует теплообмен поверхности Земли с космическим пространством, удерживает тепло. Функции Стратосфера: — защищает места обитания от метеоритов; — защищает живое от облучения в ультрафиолетовом диапазоне, который опасен в большом количестве для организмов и, в частности, человека. Ионосфера и экзосфера защищают Землю от корпускулярного солнечного излучения потока заряженных частиц, который гибелен для всего живого. Здесь в внешней части Земли проявляется магнитное поле, рождаемое в ядре. В ионосфере возникают всполохи, украшающие беспросветную полярную ночь.

28. Круговорот воды в природе и участие в нём атмосферы.

Круговорот воды осуществляется в атмосфере и гидросфере. Он обеспечивает очистку воды, очистку земной поверхности, терморегуляцию на поверхности Земли и в нижней части атмосферы – тропосфере, транспортировку и поставку питательных веществ для гидробионтов. В процессе движения воды получают питание так же и растения.

Вода чистая, слабо минерализованная падает с неба, чтобы растворить, разрушить выветриванием горные породы и дать минеральное вещество в пищу растениям, чтобы активизировать гниение и коррозию для очистки поверхности земли и опять же создания питания растениям.

Вода, отмывая поверхность Земли, уходит в реки, которые подобно венам несут загрязненную воду в отстойники моря и океаны, где накапливаются соли, где гидробионты питаются органикой, смываемой с континента. В океане вода испаряется, испаряется она и на суше. Тем она в тёплое время года охлаждает поверхность Земли.

В холодное время года она в виде снега прикрывает землю, создаёт теплоизоляционный слой. Этот слой сохранялся на пологих крышах русских изб. Влагоперенос с моря на континент сопровождается и термопереносом. Тем вода регулирует погоду и, вцелом, климат. В круговороте воды участвуют подземные водоносные горизонты.

Их роль в биосфере в том, что они очищают воду, консервируют ее и выдают в разных местах поверхности земли в виде источников, на которые стремятся олени по словам псалмопевца. Подземные воды необходимы в случае экологической катастрофы, как единственное чистое питье.

Движение подземных вод отличается от движения в ручьях и реках исключительно малыми скоростями, порядка 1 см/сут, тогда как как поверхностные воды текут со скоростями порядка 100 км/сут. Отсюда следует, что современное загрязнение поверхностных вод быстро распространяется по длине реки и вызывает реакцию в растительной, животной среде и обществе.

Напротив, загрязнение подземных вод происходит очень медленно и не вызывает защитной реакции в растительном и животном мире. Общество не получает от них сигнала о бедствии. Оно самостоятельно на основе научного предвидения должно реагировать на загрязнение подземных вод. Загрязнение практически не может быть исправлено, тогда как загрязнение поверхностных вод поддается очистке ввиду большой скорости поступления новых чистых вод.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Date: 2015-05-09; view: 348; Нарушение авторских прав

Источник: https://mydocx.ru/1-31238.html

Грунтовые и поверхностные воды как фактор почвообразования

грунтовые воды и их экологическая значимость: Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и

По условиям увлажнения почвы разделяют на автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные.

Автоморфные почвы формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные почвы формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

Особая роль в формировании гидроморфных почв принадлежит грунтовым водам. Под грунтовыми водами понимают первый от поверхности горизонт воды, располагающийся в коре выветривания и имеющий в колодцах и скважинах постоянное водное зеркало.

Этот горизонт воды обычно приурочивается первому водоупорному (водонепроницаемому) грунтово-геологическому образованию.

Грунтовые воды питаются фильтрующимися из почвы атмосферными осадками или связаны с различными водоёмами ландшафта (реки, озёра, пруды и т. д.).

От грунтовых вод отличается верховодка, которая носит временный, сезонный характер. Часто она появляется во влажные периоды года в горизонтах почвы.

Значительно влияние грунтовых вод на ландшафтно-географическую обстановку, если они залегают ближе 3-4 м от поверхности почв. Прежде всего, грунтовые воды воздействуют на почвенный покров и растительность.

Почвы с близким уровнем грунтовых вод могут обладать высоким плодородием. Известны богатые плодородные почвы пойм наших рек, широко используемые под травы, овощные культуры, кормовые растения.

Но известны также переувлажненные заболоченные и засоленные почвы, непригодные без мелиорации к сельскохозяйственному использованию.

Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и это влияние может быть как положительным, так и отрицательным.

Растения угнетаются и гибнут, если в корнеобитаемом слое за счёт грунтовых вод повышается концентрация легкорастворимых солей или происходит заболачивание с развитием бескислородной обстановки и накоплением ядовитых закисных соединений железа и марганца. В естественных условиях территории с близким уровнем грунтовых вод имеют различный ландшафтный облик.

Уровень грунтовых вод, при котором начинается угнетение и гибель растений, называется критическим. В условиях умеренно-сухих и засушливых (при коэффициенте увлажнения менее 1,0) критическая ситуация возникает, главным образом из-за высокой минерализации грунтовых вод (более 0,5-1,0 г/л).

Однако в прирусловых частях пойм и среди песчаных массивов грунтовые воды могут быть пресными и их негативное влияние в этих случаях определяется только возможным фактором заболачивания.

Во влажных условиях при гидротермическом коэффициенте увлажнения более 1,0 повышение минерализации в водах встречается редко и их влияние на растения зависит от глубины залегания зеркала грунтовых вод.

Установлено, что при залегании грунтовых вод глубже 3-4 м их режим является нейтральным, индефферентным по отношению к растениям. При глубине грунтовых вод ближе 0,5-1,0 м от поверхности в большинстве случаев режим грунтовых вод оценивается как критический.

Если грунтовые воды залегают на глубине от 0,5(1,0) до 3,0(4,0) м, то их режим в зависимости от степени минерализации воды может характеризоваться или как оптимальный, или как критический.

Слабоминерализованные грунтовые воды (менее 0,5 г/л ) в пределах этих глубин оказывают разное положительное влияние в зависимости от растений, а вода повышенной минерализации всегда действует негативно, но в разной степени, в зависимости от экологических особенностей растений и степени минерализации воды.

Уровень грунтовых вод непостоянен и подвержен сезонным и более длительным периодическим колебания. При этом изменение уровня тем резче, чем ближе зеркало грунтовых вод к поверхности.

Резкие колебания уровня вод усиливают их неблагоприятное воздействие на корневые системы растений. Уровень грунтовых вод различен в разных природных зонах.

Так, в тундре он практически совпадает с поверхностью, в пустынях находится на глубине 60-100 м.

При грунтовых водах повышенной минерализации или слабоминерализованных, но со щелочным составом, действует общее правило для всех растений: в зоне основного обитания корней не должна находиться капиллярная кайма, не должно происходить дессуктивно-выпотное накопление солей.

Химический состав грунтовых вод пойм и дельт варьирует в зависимости от общей физико-географической обстановки.

Пресные, слабоминерализованные, но содержащие элементы питания, воды характерны для пойм и дельт рек в областях подзолистых, краснозёмных, тропических и субтропических почв, т. е. для влажных областей.

Грунтовые воды сухих областей саванн, степей, полупустынь и пустынь отличаются повышенной минерализацией.

Большое ландшафтно-определяющее значение поверхностного гидроморфизма проявляется в поймах рек. Здесь формируется особая группа азональных образований – различные типы аллювиальных почв.

Одной из особенностей водно-аккумулятивных ландшафтов пойм и дельт, вызывающей значительные отклонения от общезональной географической обстановки, является периодическое затопление полыми речными водами.

Полые воды резко изменяют водно-воздушный режим почв, питают грунтовые воды, откладывают значительные массы аллювия, органических и химических осадков, создают благоприятные условия для жизнедеятельности высших растений, водорослей, животных, микроорганизмов.

В области сухих степей и пустынь полые воды смягчают климатическую обстановку, снижая температуру и повышая влажность воздуха и почв, способствуют произрастанию мощной деревянистой и травянистой растительности. По поймам рек растительность северных районов внедряется на юг.

Реки же со стоком к северу способствуют продвижению южных ландшафтов дальше на север. Полые воды приносят в зоны вечной мерзлоты значительное количество тепла.

Периодические паводки в поймах и дельтах рек сухих территорий поддерживают опресненность (обессоленность) почвенного покрова и грунтовых вод. Накапливаемые в сухой сезон легкорастворимые соли вымываются паводковыми водами.

После прекращения паводков за счёт транспирации грунтовых вод происходит накопление солей в почвенной толще. Этот процесс часто наблюдается после строительства гидроузлов и плотин.

Полное прекращение паводков приводит к деградации почвенного и растительного покрова, к засолению, осолонцеванию и слитогенезу (переуплотнению) почв.

Дата добавления: 2016-04-22; просмотров: 2830; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/7-94061.html

SGround.ru

грунтовые воды и их экологическая значимость: Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и

Как грунтовые воды влияют на фундаменты?

1. Введение

Как уже отмечалось в других статьях, касающихся морозного пучения грунтов, близость уровня грунтовых вод к фронту промерзания имеет решающее влияние на процессы пучения.

Но грунтовые воды опасны не только этим – в теплое время года замачивание так же вызывает резкое снижение показателей физико-механических свойств грунтов по сравнению с сухим или умеренно влажным состоянием.

Да и для самих конструкций грунтовая вода не лучший сосед, разберемся почему.

2. Влияние грунтовых вод на свойства грунтов основания

Все связные дисперсные грунты (суглинки, глины, супеси) ухудшают свои физико-механические характеристики при увеличении влажности. При малой влажности глинистые грунты находятся в твёрдом состоянии.

С ростом влажности глинистых грунтов они переходят в пластичное состояние, удельное сцепление с и угол внутреннего трения φ закономерно снижаются за счет ослабления структурных связей и смазывающего действия воды на контактах частиц.

При дальнейшем увеличении влажности она обычно достигает влажности на границе текучести и грунт разжижается, приобретая свойства вязкой жидкости.

[Глинистые грунты при увеличении влажности сильно снижают свои прочностные качества вплоть до перехода в жидкое состояние]

Под воздействием влаги грунт потерял несущую способность

На несвязные дисперсные грунты (пески, щебенисты грунты) влажность влияет меньше, т.к. удельное сцепление в них практически отсутствует, а трение между частицами во многом обусловлено формой и характером их поверхности. Однако наличие воды в таких грунтах все же снижает внутреннее трение φ — до 20%.

[Пески и крупнообломочные грунты меньше подвержены влиянию влажности, однако и на них грунтовые воды действуют отрицательно, снижая внутреннее трение до 20%]

В твердой компоненте грунтов могут содержаться и растворимые в воде минералы: гипс, кальцит, каменная соль и др., а также органические вещества, которые под воздействием грунтовых вод растворяются ослабляя структурные связи или образуют пустоты.

Кроме того, существуют специфические грунты, которым контакт с водой противопоказан – это просадочные и набухающие грунты.

Просадочные грунты имеют крупные поры (макропоры) и низкую влажность и в сухом состоянии мало чем отличаются от обычных глинистых грунтов. Но после замачивания они быстро размокают, теряя структурные связи и под нагрузкой резко сжимаются за счет схлопывания пор — просаживаются. Иногда суммарная просадка основания при этом может быть очень велика до метра и более.

Набухающие грунты — глинистые грунты с большим содержанием гидрофильных глинистых минералов и малой влажность в природном состоянии.

Поступающая в набухающие грунты влага поглащается поверхностью глинистых частиц, образуя гидратные оболочки.

При первоначальном относительно близком расположении частиц, под действием гидратных оболочек они раздвигаются, вызывая увеличение объема грунта и подъем поверхности (почти как при пучении).

3. Агрессивность грунтовых вод

Большинство грунтовых вод являются агрессивной средой для стальных конструкций, то есть погруженные в них конструкции будут разрушены за сравнительно короткий срок: от 1 до 10 лет или даже быстрее.

https://www.youtube.com/watch?v=Y0OPmAChOJk

Так же при определенном химическом составе грунтовые воды оказывают разрушающее воздействие и на бетонные и железобетонные конструкции. Грунтовые воды, способные разрушать цементные бетоны и растворы, называются агрессивными.

Агрессивность их зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попадают в воду из подземных естественных залежей или из отбросов производств. Поэтому агрессивные воды встречаются повсеместно.

Разрушение железобетонных конструкций под воздействием агрессивной среды

Агрессивность грунтовых вод по отношению к бетону оценивается по содержанию: бикарбонатной щелочности, водородного показателя pH, содержанию свободной углекислоты CO2, содержанию магнезиальных солей (в пересчете на ионы Mg), содержание едких щелочей (в пересчете на ионы K и Na) содержание сульфатов (в пересчете на ионы SO4), содержание едких щелочей (хлоридов, сульфатов, нитратов). Все эти показателю определяются в лаборатории при проведении инженерно-геологических изысканий.

Вода, даже с малым количеством вредных веществ, может оказаться опасной для бетона, так как вследствие непрерывного движения воды в грунте на бетон действуют все новые и новые частицы вредных примесей. Поэтому всегда при инженерно-геологических изысканиях следует производить химический анализ воды.

Во всякой воде имеется, хотя бы в ничтожном количестве, углекислота (СО2). Она может быть связанной (неактивной, неспособной вступать в какие-либо новые соединения) и свободной (активной). Связанная углекислота для бетона безвредна. Свободная (называемая агрессивной) углекислота вступает в реакцию с известью бетона и образует растворимые в воде соли.

В сильно загрязненной воде, при наличии в ней и свободной углекислоты (СО2), и сульфатов (S04), и хлоридов (Сl), и окиси магния (MgO), путем взаимодействия с бетоном образуются растворимые соли, и потому агрессивность воды зависит от совокупности всех этих примесей.

В сравнительно чистой воде при отсутствии хлора (Cl) и свободной углекислоты (СО2), при наличии солей магния (MgO) и натрия (NaO) в количестве, меньшем 60 мг/л, вредны растворы гипса, так как они ведут к образованию сложных солей («цементная бацилла»), которые увеличиваются в объеме и потому разрушают бетон. Весьма вредны примеси азотной и азотистой кислот и аммиака. Наоборот, кремнекислота в любом количестве безвредна.

По степени воздействия на конструкции, воды подразделяются на: неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные (СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии).

Агрессивность грунтовых вод зависит не только от концентрации вредных веществ, но и от коэффициента фильтрации грунта (от скорости прохождения воды сквозь грунт).

[Агрессивное воздействие грунтовых вод зависит от способности вмещающего грунта пропускать воду (фильтровать) – чем быстрее грунт пропускает воду, тем агрессивнее она будет воздействовать на конструкции]

Для повышения устойчивости бетонов к агрессивному воздействию жидкой среды применяют; сульфатостойкие цементы; более плотные бетоны с марками по водонепроницаемости W6, W8, W10 и более; гидроизоляцию поверхностей конструкций; водопонижение (дренаж) (см. разделы 5,3, 9.3 и таблицы приложений СП 28.13330.2012).

4. Водоносные горизонты и верховодка

Часто под землёй существует несколько водоносных горизонтов: 2, 3 и более.

Вода задерживается при просачивании с поверхности над водоупорными (главным образом – тяжелыми глинистыми) грунтами и скапливается в водопроницаемых (крупнодисперсных, песчаных) слоях, которые в этом случае называются водоносными.

Если водоносный слой находится под водоупорным, то вода в нижнем водоносном слое часто находится под давлением вышележащих слоев.

Если в верхнем слое отрыть котлован, то вода поступит в него снизу под давлением и поднимется выше уровня, на котором она первоначально появилась.

Такие воды называются напорными, а уровень, до которого они поднимаются, – установившимся уровнем грунтовых вод. Этот уровень должен выявляться при инженерно-геологических изысканиях и учитываться при проектировании.

Верховодкой называют ограниченный по площади локальный участок водонасыщенных грунтов, расположенный над линзой водоупора (глины, промерзшие грунты). Как правило верховодка имеет небольшую площадь и толщу, залегает близко к поверхности, выше уровня грунтовых вод. Уровень воды в верховодке сильно реагирует на поступление атмосферных вод.

5. Уровень грунтовых вод

[Уровень грунтовых вод (УГВ) – глубина относительно поверхности земли или высотная отметка зеркала свободной поверхности воды в скважине или шурфе. Принимают показатель установившегося уровня, не меняющийся на протяжении как минимум 30 минут]

Наиболее точным способом определения уровня грунтовых вод является бурение скважин или откопка шурфа (небольшого котлована) до появления свободной поверхности воды («зеркала») и дальнейшее заглубление на 0,5-1,5 метра.

Уровень грунтовых вод не является горизонтальной поверхностью и обычно меняется вместе с рельефом, повторяя его в сглаженной форме – при подъеме рельефа УГВ тоже поднимается, но в меньшей степени.

При наличии на участке открытых водоемов УГВ вблизи водоема совпадает с отметкой дневной поверхности открытой воды и меняется вместе с ней, а при отдалении от водоема отличается в большую или меньшую сторону.

В течении года УГВ так же не стоит на месте и постоянно меняется. Наивысший уровень грунтовых вод в широтах с значительным скоплением снега зимой обусловлен инфильтрацией талых вод в весенний период. Второй, менее выраженный высокий уровень, приурочен к осеннему периоду дождей. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы.

После зимнего минимума происходит резкий подъем УГВ при таянии снега. Продолжительность весеннего максимума часто не превышает 10 дней

Изменение рельефа при строительстве и планировке грунтов могут нарушать естественные процессы перераспределения и движения грунтовых вод, а, следовательно, изменять уровень грунтовых вод. Основными техногенными нарушениями являются:

  • Нарушение поверхностного стока атмосферных вод – текли себе ручейки много лет по одному месту, а тут при строительстве все перекопали, участок подняли и в итоге соседний участок стал утопать в воде. Такое явление встречается достаточно часто.
  • Экранирование поверхности грунта на большой площади. После этого произойдет накопление влаги под закрытым участком и повышение влажности грунтов основания.

Грунтовые воды находятся в постоянном движении, хоть это движение и медленное, и не заметное человеческому глазу, но оно непрерывно происходит как по вертикали, так и по горизонтали в сторону областей разгрузки (водоемы, низины, реки и т.д.).

6. Максимальный прогнозный (расчетный) УГВ

В качестве расчетных горизонтов грунтовых вод следует принимать их наивысшие уровни весной и осенью, а при наличии данных и в конце зимы

Если есть необходимость получить расчетный уровень грунтовых вод, то следует воспользоваться нормативной литературой. Например, «пособие к СНиП 2.05.02-85 По проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна» раздел 3.

Расчеты громоздкие и здесь я их приводить не буду. Отмечу только что при выполнении инженерно-геологических изысканий в отчетах как правило указывают о возможности изменения УГВ на величину +/- 1,0 м от полученного при изысканиях положения. Реже колебания принимают +/- 0,5 или +/- 1,5 м.

[Таким образом за расчетный уровень грунтовых вод, как правило, следует принимать уровень на 1,0 метра выше чем тот что был получен замером при изысканиях.]

7. Капиллярное поднятие грунтовых вод

[Водонасыщенными являются не только грунты ниже уровня грунтовых вод, но и некоторая толща грунтов выше него – это слой капиллярного поднятия грунтовых вод]

За толщину слоя капиллярного поднятия воды принимается расстояние от уровня подземной воды со свободной поверхностью (в скважине) до отметки, где влажность глинистого грунта не превышает влажности на границе раскатывания.

[Влажность на границе раскатывания WР — соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние. Граница раскатывания качественно соответствует такому состоянию, при котором жгут, раскатанный из грунта до диаметра 3 мм начинает крошиться на кусочки до 1 см длиной.]

Толщину слоя капиллярного поднятия называют морозоопасной «каймой» над уровнем подземной воды. Эта кайма зависит от состава и сложения грунта в природных условиях, и толщина ее колеблется в пределах от 0,3 до 3,5 м в зависимости от степени дисперсности грунта.

Капиллярное поднятие воды в грунтах происходит под действием поверхностной энергии минеральных частиц грунта и, следовательно, зависит от их удельной поверхности.

Например, в песках круглых и средней крупности удельная поверхность частиц сравнительно небольшая, поэтому в этих песках почти не наблюдается капиллярного поднятия воды и вследствие этого отсутствуют деформации морозного пучения (они относятся к непучинистым грунтам).

Пески мелкие и пылеватые состоят из более мелких частиц по сравнению с песком крупным, и вследствие взаимодействия удельной поверхности минеральных частиц с водой капиллярное поднятие в природных условиях наблюдается на высоту от 0,3 до 0,5 м. В супесях высота капиллярного поднятия достигает от 0,5 до 1 м, в суглинах — до 1,5 м, в глинах — до 3 м.

Скорость передвижения воды по капиллярам значительно меньше, чем скорость подъема УГВ и обычно капиллярная кайма отстает от изменений УГВ.

Не все грунтовые воды имеют естественное происхождение. При прорыве водопровода локально водонасыщенные грунты при промерзании неравномерно вспучиваются, что вызывает серьезные повреждения зданий и сооружений.

8. Искусственное снижение уровня грунтовых вод (дренаж, водопонижение)

Для многих дачников и владельцев частных домов с подвалом вопрос снижения УГВ очень наболевший. Как можно справиться с высокими грунтовыми водами? – необходимо делать дренаж.

Дренажи бывают разных видов: горизонтальная система дренажных труб, вертикальный дренаж скважинами или иглофильтрами, открытый дренаж каналами и лотками и даже создание искусственных водоемов. Отток воды бывает естественным и принудительным – с помощью насосов.

[Дренаж в строительстве – в переводе на русский язык означает удаление/отведение воды. Иногда дренажом называют удаление воды с поверхности, но чаще речь идет об отводе грунтовых вод. Можно так же заменить термином «водопонижение»]

Главное при создании дренажа (водопонижении) это чтобы было куда отводить воду – необходимо такое место куда можно на длительный срок направить воду с осушаемого участка, не навредив при этом ни соседям и их постройкам, ни экологии.

Сток дренажных вод можно направить: в водосточную канаву за границей участка (если она есть), в ближайший водоем (если он не имеет рыбохозяйственного значения), в ливневую канализацию (если она есть), в сторону понижения рельефа (при наличии, и если там нет соседей).

Вообще в большинстве случаев дренаж выполнить реально. Это большая тема, требующая отдельного разговора, поэтому перенесем ее в отдельную статью.

9. Заключение

Глинистые грунты при увеличении влажности снижают свои прочностные качества вплоть до перехода в жидкое состояние. Пески и крупнообломочные грунты меньше подвержены влиянию влажности, однако и на них грунтовые воды действуют отрицательно.

В течении года УГВ не стоит на месте и постоянно меняется. Наивысший уровень грунтовых вод чаще всего наблюдается в весенний и реже в осенний периоды. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы.

За расчетный уровень грунтовых вод, как правило, следует принимать уровень на 1,0 метра выше чем тот что был получен замером при изысканиях. Но водонасыщенными являются не только грунты ниже уровня грунтовых вод, но и некоторая толща грунтов выше него – это слой капиллярного поднятия грунтовых вод которая может иметь мощность до 3,5 м в зависимости от типа грунта.

Большинство грунтовых вод являются агрессивной средой для стальных конструкций, и довольно часто грунтовые воды оказывают разрушающее воздействие на бетонные и железобетонные конструкции.

Вывод — высоко расположенные грунтовые воды негативно влияют на характеристики большинства грунтов основания и часто оказывают агрессивное воздействие на сами конструкции фундаментов, да и выполнение строительных работ они сильно затрудняют, поэтому желанным гостем их никак не назовешь. При проектировании и строительстве этому обстоятельству следует уделять должное внимание, возможно Вам следует предусмотреть дренаж еще на стадии проектирования фундамента.

10. Связанные статьи

Дренаж участка, системы дренажа, водопонижение

Источник: https://sground.ru/gruntovye-vody-i-ih-vlijanie-na-grunty-osnovanija/

Экологические особенности грунтовых вод

грунтовые воды и их экологическая значимость: Влияние грунтовых вод на растения определяется многими факторами, и

В качестве основных процессов по степени их влияния на формирование химического состава и минерализации грунтовых вод должны рассматриваться процессы: выщелачивания горных пород; концентрирования при разгрузке грунтовых вод испарением; смешения с водами более глубоких водоносных горизонтов (на участках их восходящей разгрузки); антропогенного воздействия на грунтовые воды.

Выщелачивание пород зоны аэрации и воловмегцающих пород грунтового горизонта в естественных условиях является основным процессом поступления минеральных веществ в грунтовые воды. Состав поступающих веществ и их концентрация определяются минералого-геохимическим комплексом горных пород.

В условиях зон умеренного и избыточного увлажнения горные породы верхней части геологического разреза (зона аэрации, грунтовый водоносный горизонт) находятся на так называемой карбонатной стадии выщелачивания, поскольку более растворимые соединения (хлориды и сульфаты) в условиях интенсивного водообмена уже вынесены из верхней зоны.

В этом случае в результате процесса выщелачивания формируются, как правило, грунтовые воды НCO3—Ca(Mg) состава с минерализацией менее 1,0 г/л.

Однако в пределах территорий, где в верхней части разреза широко распространены гипсы и загипсованные породы (Приуралье, северная часть Московской синеклизы), непосредственно в процессе выщелачивания формируются грунтовые воды S04—Са состава с минерализацией до 2,0—2,5 г/л и более.

На территориях с аридным климатом при малых (до 10—15 мм/год и менее) величинах инфильтрационно-конденсационного питания и значительных (до 30—50 м и более) мощностях зоны аэрации в ней в течение длительного времени могут сохраняться легкорастворимые соединения (погребенные засоленные почвы, морские отложения). В этом случае в результате выщелачивания возможно формирование «пестрых» по составу (S04, CI—S04) грунтовых вод с минерализацией до 3,0—5,0 г/л и более.

В отложениях верхнечетвертичных и современных террас соленых озер (Прикаспий, юг Западной Сибири и др.) при наличии в них прослоев солей, засоленных суглинков и почв непосредственно в результате выщелачивания возможно формирование грунтовых вод CI—Na состава с минерализацией до 50 г/л и более.

Процесс испарения (разгрузка путем испарения) оказывает определяющее влияние на формирование состава грунтовых вод в пределах аридных и семиаридных территорий на участках с неглубоким (до 3—5 м) залеганием уровня.

В этих условиях капиллярная кайма достигает поверхности земли, что определяет возможность интенсивного испарения грунтовых вод и накопления солей в почвенном слое и на поверхности земли (формирование солончаков и солонцов).

В последующем при выпадении атмосферных осадков или поступлении в такие понижения вод склонового стока происходит растворение более легкорастворимых соединений (хлориды, сульфаты) и «вторичное» поступление их в грунтовый горизонт с инфильтрующимися водами.

Проявление этого «механизма» в течение длительного времени (чередование в зависимости от сезонов года периодов разгрузки испарением и периодов инфильтрационного питания) приводит к формированию под такими понижениями минерализованных вод и рассолов преимущественно CI и S04—CI состава. Это явление обычно рассматривается как процесс континентального засоления грунтовых вод.

Процессы смешения с более глубокими минерализованными водами определяют изменение состава грунтовых вод на участках интенсивной глубинной разгрузки (долины крупных рек, приморские низменности, внутриконтинентальные впадины). В зависимости от расходов разгружающихся глубоких вод и их состава изменения минерализации и состава грунтовых вод могут быть различными.

Наиболее интенсивные проявления этого фактора характерны для участков, где на относительно небольших глубинах залегают соли или засоленные горные породы (Соликамская впадина, Ангаро-Ленский регион).

В этом случае в современных и верхнечетвертичных аллювиальных отложениях на отдельных участках формируются «купола» высокоминерализованных вод и рассолов хлоридного состава (долины рек Кама, Лена).

Гидрогеохимический режим грунтовых вод тесно связан с гидродинамическим режимом и определяется главным образом изменением (во времени) соотношения приходных и расходных статей баланса грунтового водоносного горизонта.

Учение о зональности грунтовых вод разработано российскими гидрогеологами И.В. Гармоновым, И.К. Зайцевым, B.C. Ильиным, Г.Н. Каменским, O.K. Ланге.

Согласно этому учению, поl зональностью понимаются закономерности пространственного (площадного) изменения условий формирования и типа грунтовых вод, определяемые воздействием природных факторов, связанных с проявлением широтной климатической зональности.

В 1922 г. B.C.

Ильиным была составлена первая карта-схема зональности грунтовых вод европейской части России на которой в направлении с севера на юг этой территории выделены субширотные зоны: 1) грунтовых вод типа тундровых; 2) «высоких» грунтовых вод севера; 3) грунтовых вод неглубоких оврагов; 4) глубоких оврагов; 5) овражно-балочной сети; 6) балок причерноморского типа; 7) балок прикаспийского типа; 8) азональные типы грунтовых вод (рис. 4).

Рис. 4. Схема зональности грунтовых вод территории европейской части России (по B.C. Ильину). Зоны: / — тундровых вод, 2 — высоких вод Севера, 3 — неглубоких оврагов, 4 — глубоких оврагов, 5 — овражно-балочная, 6 — причерноморских балок, 7 — прикаспийских балок: области распространения азональных вод: 8 — конечных морен

При выделении указанных зон и азональных типов грунтовых вод B.C. Ильиным учитывалась общеприродная широтная зональность климатических условий территории, строение рельефа, геолого-литологические условия верхней части разреза.

Однако собственно название выделяемых зон и положение их границ определялись на основе учета ландшафтно-геоморфологических условий рассматриваемой территории. Выделенные зоны в целом охватывают обширные территории, в пределах которых возможны различия в грунтовых водах.

Однако в каждой зоне могут быть выделены общие (общезональные) закономерности условий залегания и типы грунтовых вод. Тем самым отнесение грунтовых вод к определенной зоне сразу дает представление об основных (наиболее общих) закономерностях их формирования.

В соответствии со схемой B.C. Ильина, в пределах европейской части России с севера на юг (от зоны к зоне) происходит постепенное увеличение глубины залегания грунтовых вод, уменьшение в соответствии с сокращением степени увлажнения (Ку) средних годовых величин инфильтрационного питания, увеличение минерализации грунтовых вод и соответственное изменение их химического состава.

Одним из важнейших зональных показателей является глубина залегания грунтовых вод, определяемая интенсивностью увлажнения (величины питания грунтовых вод), степенью и глубиной эрозионной расчлененности рельефа, а также строением верхней части гидрогеологического разреза.

В свою очередь глубина залегания грунтовых вод в центральных частях междуречных пространств определяет, при прочих равных условиях, величины инфильтрационного питания, расстояние до основных дрен (длину путей фильтрации), особенности режима грунтовых вод.

В северных более увлажненных территориях породы зоны аэрации находятся на карбонатной стадии выщелачивания, так как в связи с интенсивным водообменом (большие величины питания) здесь отсутствуют условия для сохранения легкорастворимых соединений в верхней части гидрогеологического разреза.

Дальнейшее развитие представлений B.C. Ильина о зональности грунтовых вод выполнено O.K. Ланге, составившим первую схему зональности грунтовых вод территории России и сопредельных государств в 1947 г. (рис. 5). На основании особенностей климатических условий территории O.

K. Ланге выделены три провинции зональных грунтовых вод: провинция вечной мерзлоты с отрицательными среднегодовыми температурами; провинция с высокой влажностью воздуха, положительными среднегодовыми температурами и небольшой амплитудой суточных, сезонных и годовых колебаний температуры; провинция с высокой сухостью воздуха и большими амплитудами колебаний температуры. В пределах каждой провинции выделение зон (полос — по O.K. Ланге) осуществляется по различным принципам; типы азональных грунтовых вод в целом соответствуют схеме B.C. Ильина.

Page 3

Грунтовые воды по причине относительно лёгкой доступности имеют большое значение для народного хозяйства как источники водоснабжения промышленных предприятий, городов, посёлков, населенных пунктов в сельской местности и так далее.

Для добычи грунтовых вод делают колодцы, скважины с гравийной отсыпкой в сочетании с фильтрами из сетки галунного плетения.

Для автономного водоснабжения дачи — полив, хознужды (до 1-2 м3 суточной потребности) — подойдет колодец при наличии водоносного горизонта от 5 до 20 м.

И, хотя встречаются колодцы и до 30 м, колодец на большую глубину чреват осложнениями и становится нерентабельным по сравнению с бурением скважины.

Надо также учитывать местную гидрогеологическую ситуацию — в болотистой местности вода из колодца не будет питьевой — в него будет проникать верховодка вместе с тем, что ей встретится на поверхности.

Колодец является, пожалуй, самым древним инженерным сооружением для получения воды, но свою актуальность не потерял и в наши дни.

За прошедшие столетия практически ничего не изменилось — та же шахта, доходящая до воды и «одетая» или деревянным срубом, или камнем, или железобетонным кольцом, та же (в большинстве случаях) ручная технология строительства.

Источник: https://vuzlit.ru/792492/ekologicheskie_osobennosti_gruntovyh

Scicenter1
Добавить комментарий