Скопление воды в природном углублении: Озера, подземные воды, болота, мерзлота

Содержание

Воды суши

ВОДЫ СУШИ

Подземные воды

1. Условия

образования
подземных вод.
Подземной называется вода,
находящаяся в земной коре. Для ее
образования необходимы два
условия: атмосферные осадки (дождь, снег),
выпадающие в достаточном
количестве на поверхность суши, и способность горных пород, слагающих
эту поверхность, пропускать воду.

Атмосферные осадки,
выпадающие в виде дождя, просачиваются
сразу, выпавшие в виде снега
— после его таяния. В наших широтах это происходит весной.

Способность горных пород
пропускать воду объясняется тем, что в них есть поры, трещины, пустоты. Поры —
промежутки между частицами горной породы. Чем
крупнее частицы, тем больше поры и тем легче проходит вода через
породу. Хорошо пропускает воду лесок, особенно крупнозернистый. Почти не пропускает глина (почему?). Совсем
не пропускает гранит, если в нем нет трещин.

Горные породы,
пропускающие воды, называются
водопроницаемыми, не
пропускающие ее — водонепроницаемыми или водоупорными.

В легко растворимых»
породах (например, соли, гипс, известняк)
под действием воды возникают
пустоты — пещеры. В крупных пещерах могут
образоваться подземные озера и реки.

2. Грунтовые и межпластовые воды.
На поверхности суши преобладают
осадочные породы различной водопроницаемости. В одних местах их слои залегают
горизонтально, а в других — изгибаются. При этом очень часто
водопроницаемые и водонепроницаемые слои чередуются

Представьте себе участок суши, сложенный с поверхности крупнозернистым
песком, лежащим на слое водоупорной глины. Что произойдет с водой обильных
осадков, выпавших на этот участок? Она быстро просочится через песок, но
задержится над слоем глины, постепенно заполняя поры в песке. Образуется слой,
насыщенный водой, — водоносный слой.

Воду, находящуюся в водоносном слое, не прикрытом сверху водоупорными
породами, называют грунтовой водой (рис. 7 ).

Рис.7

Грунтовые воды пополняются водой,
просачивающейся со всей расположенной над ними поверхности. Уровень грунтовых
вод изменяется в зависимости от количества просочившейся воды. Так, весной,
после таяния снега, он становится выше, в конце сухого лета — понижается.

Изменение уровня грунтовых вод можно наблюдать в колодцах, из которых во
многих населенных пунктах берут питьевую воду.

Грунтовые воды медленно перемещаются по порам (текут) в ту сторону, где
уровень их ниже! В оврагах, в речных долинах они образуют источники (родник и).

Вода водоносного слоя, лежащего между двумя водоупорными слоями (пластами),
называется межпластовой. Попасть в этот слой вода может только там, где он
выходит на поверхность (рис. 8 ). Поэтому межпластовые воды пополняются очень
медленно. Иногда они образуют источники, но обычно их добывают из скважин,
пробуренных через водоупорные слои до водоносных. Если слои горных пород
залегают чашеобразно , вода под напором поднимается по скважине и иногда бьет
фонтаном.

Рис.8

Межпластовые воды. А — область питания грунтовых вод; Б — область
питания межпластовых вод

3. Использование и охрана подземных вод. Значение подземных вод очень
велико. Пресная подземная вода — лучшая питьевая вода. Большое количество ее
расходуется на водоснабжение промышленных предприятий (фабрик, заводов), на
орошение полей в районах, бедных поверхностными водами.

Подземные воды, содержащие повышенное количество растворенных веществ и
газов, т.е. минеральные, могут использоваться в лечебных целях.

Не следует думать, что запасы подземных вод неисчерпаемы. Подземные воды
пополняются водой атмосферных осадков, но это происходит только там, где
водоносные слои не прикрыты водонепроницаемыми горными породами. Пополнение
подземных вод, особенно межпластовых, происходит крайне медленно. Если эти воды
расходовать быстрее, чем они успевают пополняться, количество их будет
уменьшаться.

Подземные воды не защищены от загрязнения. Так, грунтовые воды загрязняются
при просачивании сточных вод, например, у мясокомбинатов, автобаз и т. д. В
межпластовые воды попадает нефть из скважин при ее добыче. Очищать эти воды
невозможно. Поэтому главное — строго следить за тем, чтобы загрязняющие вещества
в них не попадали.

Реки

Расскажите о реке, которую вы видели.
Рис.9

Река — поток воды, текущий в выработанном им углублении. Это углубление
называется руслом реки.

Обычно русло находится на дне более широкого понижения в рельефе, называемого
речной долиной. (По рисунку 9 расскажите о строении речной долины. Покажите
склоны долины, дно, русло равнинной реки.) Небольшие речки называют ручьями. Как
правило, реки текут постоянно. Но встречаются и временно пересыхающие. Каждая
река, каждый ручеек имеют исток и устье.

Исток — начало реки. Истоки бывают разные. Волга начинается на Валдайской
возвышенности, там, где выходят подземные воды.

Вот отсюда, именно отсюда,

Из глубин лесного родника

Выбегает голубое чудо —

Русская великая река.

Н. Палъкин

Ангара вытекает из озера Байкал. Терек берет начало в ледниках Кавказа. А Обь
образуется при слиянии двух рек — Бии и Катуни.

Как бы река ни начиналась, но если у нее есть притоки, то вниз по течению она
становится шире и полноводнее. Только в реках, начинающихся в горах и текущих по
пустыне, количество воды уменьшается, и они иногда «теряются» в песках. (Найдите
такие реки на карте в атласе. Где они начинаются и как заканчиваются?)

Место, где река впадает в другую реку, в озеро или в море, называется устьем
реки. Расстояние от истока до устья — длина реки. (На. карте реки надо
показывать от истока до устья.)

Все самые большие реки впадают в моря или заливы Океана (подтвердите на
примере нескольких рек). Некоторые из них заканчиваются в озерах (пользуясь
картой полушарий, приведите примеры), большинство же являются притоками других
рек. Так, река Москва — левый приток Оки; Ока — правый приток Волги. Для
того чтобы узнать, правый или левый приток Волги река Ока, надо встать лицом к
устью реки (вниз по течению). Если река впадает справа — это правый приток,
слева — левый. (На карте покажите реку Каму, ее исток и устье. Какой это приток
Волги, правый или левый? Какой приток у Енисея — Ангара, а у Оби —
Иртыш?)

Главная река со всеми притоками образует речную систему (рис. 10 ). (Пользуясь
картой полушарий, сравните речные системы Амазонки и Нила.)

2.
Бассейн реки и водораздел.

Участок земной поверхности, с которого вся вода стекает в реку, называется
водосборным бассейном этой реки (рис. 10 ).

Рис.10

Каждая река, даже маленькая, имеет свой бассейн. Бассейн главной реки
включает бассейны всех ее притоков. Самый большой бассейн — у Амазонки (покажите
на, карте). Его площадь — 7 млн. км^{2 — лишь немного меньше площади
Австралии.}

Граница, разделяющая соседние речные бассейны, называется водоразделом . Действительно, по одну сторону водораздела вода стекает в одну реку, по
другую — в другую. В горах он проходит по гребням хребтов, на равнинах — по
наиболее возвышенной их части. (Водоразделы каких речных бассейнов проходят по
Уральскому хребту, каких — по Валдайской возвышенности? На карте покажите
границу бассейна Волги. )

3.
Реки горные и равнинные. Направление и скорость течения- реки
зависят от рельефа поверхности, по которой река течет.

Равнинные реки текут спокойно, в широких долинах . Типичная
равнинная река — Волга. Ее длина от

истока до устья — 3530 км. На этом расстоянии она спускается не более
чем на 250 м. Падение реки небольшое. Средняя
скорость течения — меньше 1 м/с. Не обладая силой, достаточной для того, чтобы
проложить себе прямой путь, равнинная река обходит препятствия и вырабатывает
широкую долину, по дну которой извивается ее русло. При достаточной глубине равнинные
реки удобны для судоходства.

Равнинная река и поперечный профиль

ее долины

Горные реки текут значительно быстрее, чем равнинные. Они не образуют больших
извилин. Долины узкие, глубокие . Русло занимает все дно долины. Многие
реки, начинаясь в горах, выходят на равнину, и горная река становится равнинной.
Примером такой реки может быть Терек,. Он берет начало в горах Кавказа на высоте
более 6000 м и впадает в Каспийское море (покажите Терек на карте). На
протяжении 600 км река спускается более чем на 5 тыс. м (сравните с Волгой). В
горной части Терек мчится по каменистому руслу в глубокой долине. Помните, у М.
Ю. Лермонтова:

Терек воет, дик и злобен,

Меж утесистых громад,

Буре плач его подобен,

Слезы брызгами летят.

Выйдя на равнину, река извивается по дну широкой долины, выстланной
принесенными сверху наносами:

Но, по степи разбегаясь, Он лукавый принял вид И, приветливо ласкаясь, Морю
Каспию журчит…

4. Пороги и водопады. Даже на спокойных равнинных реках могут быть
участки, на которых течение реки резко изменяется. Выходы твердых пород,
пересекающие русло, и нагромождения камней образуют пороги (рис. 11).
Преодолевая их, река пенится, высоко вверх летят брызги, возникают водовороты. На порожистых участках равнинные реки похожи на горные. Пороги
очень мешают судоходству.

Рис. 11 Пороги и схема их строения

Падая с высокого уступа, река образует водопад (рис. 12 ). Водопады
встречаются в горах и на возвышенных равнинах. Самый высокий на Земле водопад — Анхель в Южной Америке, в бассейне реки Ориноко. Поток воды падает с высоты 1054 м на дно
глубокого ущелья. Водопад был открыт в 1935 г. с самолета летчиком Анхелем
(найдите этот водопад на карте полушарий и определите его координаты).

Ниагарский водопад в Северной Америке не относится к числу самых высоких. Его
наибольшая высота всего 51 м, а на
Земле около 20
водопадов, имеющих высоту более 100 м. Но это один из самых мощных водопадов.
Через Ниагару проходит вся вода, вытекающая из Великих Американских озер. Сила падающей воды и крутящиеся в
водовороте камни создали у подножия водопада многометровый котлован. Вода
разрушает уступ, и он постепенно отступает
вверх по течению со скоростьюдо 1 м в год. Если разрушение уступа не приостановить, через 20—30 тыс. лет
он может достичь озера Эри и озеро будет спущено (покажите Ниагарский водопад на
карте полушарий).

Рис.12

5. Питание и уровень реки. Реки питаются дождевой водой, талыми водами
снега и льда, подземными водами. От питания реки зависит изменение ее уровня.

Немало рек, питающихся исключительно дождевой водой. Среди них — самые
полноводные реки Земли: Амазонка и Конго. Уровень воды в этих реках почти не
изменяется, так как обильные дожди здесь выпадают весь год.

Талыми водами горных ледников питаются протекающие по пустыне реки, истоки
которых находятся высоко в горах. Самый высокий уровень воды в этих реках —
летом, когда тают ледники. Чем жарче лето, тем выше их уровень. К таким рекам
относится, например, Амударья.

Большинство равнинных рек в нашей стране имеет

смешанное питание. Зимой, когда они покрыты

льдом, единственный источник питания — выходы грунтовых

вод в руслах рек. Если бы не подземное питание, реки зимой

подо льдом могли бы вообще иссякнуть.

Весной в реки стекают талые снеговые воды. Они переполняют русла и заливают
дно долин. Это — весеннее половодье. Часть дна речной долины, по которой река
течет только во время разлива, называется поймой .

Летом происходит сильное испарение воды и
из реки, и с поверхности ее
бассейна. И хотя
выпадают дожди, главным становится снова подземное питание. Уровень воды в
реках падает.

Осенью испарение уменьшается, идут затяжные
дожди. Количество воды в реке прибывает, уровень
повышается. Сильные дожди могут вызывать
кратковременные подъемы уровня —
паводки.

Изменение в течение года уровня равнинной реки
со смешанным питанием (ее режим)
показано на графике (рис.13 ) сплошной линией. Так
изменялся уровень
Волги у города Ярославля до
сооружения на ней
плотин и образования водохранилищ. Пунктирная
линия на графике показывает изменение уровня реки после ее преобразования. (Как
изменился режим реки в результате преобразования?)

Рис.13

Озера

Расскажите об озере, которое вы видели. Какое оно, чем отличается от реки?

1. Что такое озеро? На суше немало замкнутых углублений (котловин)
различного происхождения, в которые стекают поверхностные и подземные воды. Если
в такое углубление поступает больше воды, чем за то же время испаряется, вода
накапливается и образуется озеро.

Озеро — это скопление воды в природном углублении на суше.

В отличие от моря озеро не является частью Океана. От реки оно отличается
тем, что вода в нем не течет, как поток в русле. (Сформулируйте правило, как
надо показывать озера на карте.)

Самое большое озеро на Земле — Каспийское. В прошлом оно соединялось с
Океаном и было морем. За огромные размеры и воду, похожую по составу солей на
океанскую, его называют морем. (Покажите Каспийское море-озеро на карте
полушарий, а затем на карте нашей Родины. Какие реки впадают в Каспий? Каковы
его наибольшие глубины? В какой части озера они находятся?)

Самое глубокое озеро на Земле — Байкал. Его глубина 1620 м. (Покажите
его на карте и подпишите на контурной карте.)

2. Озерные котловины. Углубления, в которых находятся озера, называются
озерными котловинами. Причин образования озерных котловин много, и котловины эти
очень разнообразны. Самые большие и самые глубокие из них образуются в
результате движений земной коры. При медленном опускании обширных ее участков
возникли котловины Каспийского и Аральского морей-озер. Котловина Байкала —
следствие образования гигантских трещин и раздвижения участков земной коры.

В долинах горных рек встречаются глубокие запрудные озера. Примером может
быть Сарезское озеро на Памире глубиной более 400 м (рис.14 ). Грандиозный
обвал, вызванный землетрясением, преградил путь реке Мургаб, создав плотину , которую река не может размыть уже более 80 лет. Путь реки может преградить
также поток лавы или ледник.

Есть озера, занимающие кратеры потухших вулканов.

В местности, сложенной растворимыми породами, озерные котловины образуются
вследствие опускания (провала) поверхности над пустотами. На холмистых равнинах
озера лежат в понижениях между холмами.

В пойменных долинах часто можно видеть небольшие сильно вытянутые озера —
старицы. Это участки бывшего русла реки, изменившей в этом месте свое
направление

Если озеро заполняется наносами и зарастает, оно может превратиться в болото.
Болото — участок земной поверхности, сильно увлажненный и поросший влаголюбивой
растительностью.

3. Вода в озере. Озера, как и реки, питаются дождевой, талой и подземной
водой. Расходуется вода из озера на испарение и выносится реками.

Озера, из которых вытекают реки, называются сточными. Например, Байкал. В
него впадает более 300 рек и вытекает одна Ангара.

В отличие от Байкала Каспийское море-озеро бессточное: ни одна река из него
не вытекает.

Рис.14

Вода, поступающая в озеро, приносит в него растворенные вещества. В литре
речной воды содержится всего 0,2—0,3 г солей (выразите эту соленость в промилле
и сравните с соленостью океанской воды). Но количество солей, поступивших в
озеро за длительное время, может быть очень большим. Из сточного озера соли
выносят реки. В бессточном озере вода тратится только на испарение, а соли в нем
остаются. Поэтому соленость бессточного озера, испаряющего много воды, может
увеличиваться.

Вода некоторых озер содержит много солей, потому что они расположены в легко
растворимых горных породах или являются остатками отступившего моря. Соленость
Мертвого моря-озера около 270 %с Оно находится на Аравийском полуострове,
его уровень — почти на 400 м ниже уровня Средиземного моря. (В атласе на карте
найдите, пользуясь условными обозначениями, соленые озера.)

Ледники

1. Образование ледников. Ледник — скопление пресного льда на суше. Это не
тот лед, который зимой покрывает наши реки и озера. Ледники образуются из снега.
Если снега длительное время выпадает больше, чем успевает растаять, он
накапливается, уплотняется и превращается в прозрачный, голубоватый лед.
Происходит это в горах и полярных областях.

На вершинах высоких гор ледники можно видеть даже близ экватора. Вершина
Килиманджаро в Африке увенчана ледником .

2. Горные ледники.
Горные ледники очень разнообразны и по
размерам, и по форме. Их форма зависит от рельефа гор. Одни как шапки покрывают
вершины, другие лежат в чашеобразных углублениях на склонах, третьи заполняют
горные долины

Обладая пластичностью, горные ледники движутся (текут) со скоростью до 80 м в
сутки. Их языки спускаются из области накопления (питания) иногда значительно
ниже снеговой линии. При этом они тают, питая ручьи и реки. У края ледника
остаются принесенные им обломки горных пород размером от песчинки до крупного
валуна. Эти ледниковые отложения называют мореной.

3. Покровные ледники. Покровные ледники занимают 98,5% всей площади
ледников на Земле. Они образуются там, где снеговая линия находится очень низко
(Антарктида, Гренландия и другие арктические острова). Эти ледники имеют форму
щитов и куполов. Рельеф поверхности на форму такого

ледника не влияет, он скрыт под толщей льда. Лед накапливается в средней
части щита и медленно растекается в стороны. Ледник часто спускается на
прибрежные части Океана, как это можно видеть в Антарктике. В этом случае от
него откалываются глыбы льда, превращающиеся в плавающие ледяные горы — айсберги
(рис. 69). Айсберги, образующиеся у ледяных берегов Антарктиды, достигают
гигантских размеров. Так, один из них имел 45 км в ширину и 170 км в длину при
толщине более 200 м. Большая часть айсберга (до 90% его объема) находится под
водой. Столкновение судна с ним очень опасно.

4. Значение ледников. Несмотря на то что общая площадь горных ледников
невелика, значение их в жизни и деятельности людей заметнее, чем покровных.
Главное то, что они питают реки, многие из которых несут воду в засушливые
районы. Примером могут быть Амударья и Сырдарья. (Покажите их на карте.)

Покровные ледники содержат 10% всех запасов пресной воды на Земле. Пока эта
вода не используется. Но уже существуют проекты доставки айсбергов к берегам
стран, нуждающихся в воде. Один айсберг средних размеров содержит столько же
пресной воды, сколько ее выносит за год небольшая река.

Вопросы и 1. Как и где образуются ледники? 2. Как участвует вода ледников
в задания. Мировом круговороте воды? 3*. Как изображают горные ледники на карте
(см. атлас)? Определите, на какой высоте они находятся. Питаются ли водой этих
ледников реки? 4. Самый длинный горный ледник в Евразии — ледник Федченко (77
км) — находится на Памире. Найдите его на карте в атласе. 5*. Возможно ли
образование ледников в вашей местности? Как должен измениться ее рельеф, чтобы
они могли образоваться?

Искусственные водоемы. Охрана поверхностных вод

1. Каналы и водохранилища. Реки и озера располагаются на земной поверхности
неравномерно и не всегда удобны для

использования. В одних местах много тепла, необходимого растениям, но мало
воды, в других, наоборот, ее излишки. Многие реки в один сезон переполнены
водой, в другой — мелеют. Поэтому люди издавна строят каналы, создают
водохранилища.

Каналы — искусственные реки (см. атлас). Специально вырытое людьми русло
заполняется речной или озерной водой. По каналам вода перебрасывается из одной
речной системы в другую. Образуются удобные водные пути. Улучшается
водоснабжение.

Так, канал имени Москвы соединил Москву-реку с Волгой (найдите его на карте).
Москва оказалась связанной водными путями с Балтийским, Белым и Каспийским
морями (покажите эти пути на карте). Одновременно улучшилось снабжение города
водой.

Волго-Донской канал — путь из бассейна Каспия в бассейны Азовского и Черного
морей (покажите канал на карте). С его сооружением Москва стала портом пяти
морей.

Там, где воды не хватает, создаются оросительные каналы. Там, где поверхность
заболочена, — осушительные каналы. (По рисункам в атласе расскажите об
оросительных и осушительных каналах. )

Водохранилища — искусственные водоемы. Большинство водохранилищ создают в
долинах рек, возводя плотины, регулирующие сток воды. Так, в волжских
водохранилищах весной задерживаются талые воды, а летом их постепенно пропускают
через плотину. Поэтому ниже плотины река летом не мелеет. Это важно для
равномерного снабжения водой населения, промышленных предприятий, сельского
хозяйства, для работы ГЭС, и, конечно, для водного транспорта. Сейчас на Волге
построено семь плотин. Река превратилась в цепочку водохранилищ. Большие
водохранилища созданы на Каме. Самое крупное в России — Братское на Ангаре
(покажите его на карте).

Маленькие водохранилища — пруды — создаются в оврагах или в специально
вырытых углублениях. Вода их используется для полива садов и огородов, для ухода
за скотом и для других хозяйственных нужд. Иногда они служат для разведения рыбы
и водоплавающей птицы. Создают пруды в парках, в зонах отдыха населения.

Каналы и водохранилища нужны людям. Но прежде чем их создавать, необходимо
выяснить все изменения, которые могут произойти в окружающей природе.

2. Охрана поверхностных
вод. Рек и озер на Земле так много, что их
невозможно пересчитать. Но они содержат только 3% всей пресной воды, находящейся
на поверхности суши. Остальная вода, как вы знаете, заключена в ледниках и
труднодоступна. Реки и озера издавна были главным источником снабжения людей
пресной водой.

Большая часть пресной воды (включая и подземную) тратится на орошение
засушливых земель. Много ее расходуется промышленностью. Например, для
производства бумаги, на которой напечатан только один этот учебник,
потребовалось около 0,5 м^{3 воды. (Сколько воды израсходовали на все
учебники по географии для вашего класса?) Немало чистой воды идет на
хозяйственные и бытовые нужды населения.}

В процессе использования чистая пресная вода превращается в загрязненную,
содержащую вредные и даже ядовитые вещества. Она становится непригодной не
только для питья, но и для использования в производстве. Куда же она девается?
Стекает в озера, в реки, в Океан, загрязняя их. В результате на Земле остается
все меньше чистых рек и озер. Некоторые реки уже трудно назвать реками.
Загрязнены даже великие сибирские реки, особенно Обь. Гибнет Ладожское озеро,
существует угроза гибели Байкала.

Что же требуется для спасения рек и озер от загрязнения? Надо экономно
расходовать чистую пресную воду, хорошо очищать грязную, прежде чем спускать ее
в реки и озера.

Попробуйте подсчитать, сколько вы расходуете чистой воды в день. И сколько из
этого количества — напрасно? Особенно много тратится воды в быту там, где есть
водопровод. Очень тоненькая струйка воды течет из плохо закрытого вами крана.
Подставьте обычный 200-граммовый стакан и посмотрите, за сколько секунд он
наполнится водой. Самое большее — за минуту. Значит, за час — 12 л, а за сутки
почти 300 л чистой воды уйдет в канализацию, смешается с грязной водой. А если
таких плохо закрытых кранов многие сотни и тысячи? Это очень большие потери
питьевой воды.

Для очистки загрязненных вод необходимы специальные очистные сооружения. Они
стоят очень дорого, и пока их мало. Прошедшая через очистные сооружения вода
далеко не всегда пригодна для питья. Но ее можно использовать вторично в
промышленности, сельском хозяйстве. Ею можно мыть машины и тротуары. Это
позволяет экономить питьевую воду и уменьшить количество загрязненной воды.

Озеро – это скопление воды в природном углублении

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на
тему Озеро – это скопление воды в природном углублении.
Доклад-сообщение содержит 15 слайдов.
Презентации для любого класса можно скачать бесплатно.
Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь
им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем
браузере.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Озеро – это скопление воды в природном углублении

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Озёра-старицы

Слайд 9

Описание слайда:

Ледниковые озёра
(ледниково-тектонические)

Слайд 10

Описание слайда:

Тектонические озёра

Слайд 11

Описание слайда:

Вулканические озёра

Слайд 12

Описание слайда:

Запрудные озёра

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Водоносные и подземные воды | Геологическая служба США

• Школа водных наук HOME • Темы грунтовых вод •

Подземные воды и водоносные горизонты

Источники/использование: общественное достояние.

Яма, вырытая на пляже, иллюстрирует концепцию того, как земля, если она достаточно проницаема, может удерживать воду. Верхняя поверхность этой зоны насыщения называется зеркалом грунтовых вод.

Авторы и права: Говард Перлман, Геологическая служба США

Подземные воды — один из наших самых ценных ресурсов, хотя вы, вероятно, никогда его не видели и даже не подозревали, что он там есть.

Вы когда-нибудь копали яму на пляже и наблюдали, как она частично наполняется водой из подстилающего песка? Это отличный способ проиллюстрировать концепцию того, как земля, если она достаточно проницаема, может удерживать воду, но при этом оставаться твердой. Верхняя поверхность этой заполненной водой области или «зоны насыщения» называется уровнем грунтовых вод. Насыщенная область под уровнем грунтовых вод называется водоносным горизонтом, а водоносные горизонты представляют собой огромные хранилища воды. В нашем примере с песчаной дырой вы, по сути, вырыли «колодец», который обнажает уровень грунтовых вод с водоносным горизонтом под ним. На пляже уровень грунтовых вод всегда находится на одном уровне с океан , который находится чуть ниже поверхности пляжа.

Как вы, возможно, читали, большая часть пустот в скалах ниже уровня грунтовых вод заполнена водой. Эти породы имеют разные характеристики пористости и проницаемости, а это означает, что вода не движется одинаково во всех породах под землей.

Когда водоносная порода легко пропускает воду к колодцам и родникам , она называется водоносным горизонтом. Скважины можно бурить в водоносных горизонтах и откачивать воду. Осадки в конечном итоге добавляют воду ( пополнение ) в пористую породу водоносного горизонта. Однако скорость пополнения не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачивании воды из колодца. Перекачка слишком большого количества воды слишком быстро вытягивает воду из водоносного горизонта и в конечном итоге приводит к тому, что скважина дает все меньше и меньше воды и даже пересыхает . На самом деле, чрезмерная откачка вашей скважины может даже привести к тому, что скважина вашего соседа пересохнет, если вы оба качаете воду из одного и того же водоносного горизонта.

Визуализация грунтовых вод

На приведенной ниже диаграмме видно, как земля ниже уровня грунтовых вод (синяя область) насыщена водой. «Ненасыщенная зона» над уровнем грунтовых вод (серая область) все еще содержит воду (ведь в этой области живут корни растений), но не полностью насыщена водой. Вы можете видеть это на двух рисунках в нижней части диаграммы, на которых крупным планом показано, как вода хранится между частицами подземной породы.

Источники/использование: общественное достояние.

Как образуются подземные воды

Источники/использование: общественное достояние.

Изучите основы воды с помощью наших учебников по воде! Учебник по воде (PDF)Учебник по грунтовым водам (PDF)Подземные воды и сельский домовладелец

Иногда слои пористых пород наклоняются в земле. Как выше, так и ниже пористого слоя может быть ограничивающий слой менее пористой породы. Это пример замкнутого водоносного горизонта. В этом случае породы, окружающие водоносный горизонт, ограничивают давление в пористой породе и ее воде. Если в этот «находящийся под давлением» водоносный горизонт пробурить скважину, внутреннего давления может (в зависимости от способности породы транспортировать воду) быть достаточно, чтобы вытолкнуть воду вверх по скважине и на поверхность без помощи насоса, иногда совсем из колодца. Такой тип скважин называется артезианским. Давление воды из 9Артезианская скважина 0003 может быть весьма драматичной.

Между водоносной способностью горных пород и глубиной их залегания не обязательно существует зависимость. Очень плотный гранит, который будет давать мало или вообще не будет давать воды в колодец, может быть обнажен на поверхности земли. И наоборот, пористый песчаник может лежать на сотнях или тысячах футов ниже поверхности земли и может давать сотни галлонов воды в минуту. Камни, дающие 90 003 пресноводных 90 004, были обнаружены на глубине более 6000 футов, а 9Соленая вода 0003 поступает из нефтяных скважин на глубине более 30 000 футов. Однако в среднем пористость и проницаемость горных пород уменьшаются по мере увеличения их глубины от поверхности земли; поры и трещины в породах на больших глубинах закрыты или сильно уменьшены в размерах из-за веса вышележащих пород.

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

На иллюстрации показаны артезианская скважина и проточная артезианская скважина, пробуренные в напорный водоносный горизонт, и скважина с грунтовыми водами, пробуренная в безнапорный водоносный горизонт. Также показаны пьезометрические поверхности в напорном водоносном горизонте и непроницаемый водоупорный слой между напорным и безнапорным водоносным горизонтом.

Кредит: Окружающая среда и изменение климата Канада

Откачка может повлиять на уровень грунтовых вод

Грунтовые воды находятся в насыщенной почве и горных породах ниже уровня грунтовых вод. Если водоносный горизонт достаточно мелкий и достаточно проницаемый, чтобы вода могла проходить через него с достаточно высокой скоростью, тогда люди могут бурить в нем скважины и забирать воду. Уровень грунтовых вод может естественным образом меняться с течением времени из-за изменений погодных циклов и характера осадков , речного стока и геологических изменений и даже антропогенных изменений, таких как увеличение осадков.0003 непроницаемые поверхности на ландшафте.

Откачка колодцев может иметь большое влияние на уровень воды под землей , особенно вблизи колодца, как показано на этой диаграмме. Если вода забирается из-под земли быстрее, чем пополняется, либо за счет инфильтрации с поверхности, либо из потоков , то уровень грунтовых вод может стать ниже, что приведет к образованию «конуса депрессии» вокруг колодца. В зависимости от геологических и гидрологических условий водоносного горизонта воздействие на уровень грунтовых вод может быть кратковременным или длиться десятилетиями, и оно может падать на небольшую величину или на многие сотни футов. Чрезмерная откачка может настолько понизить уровень грунтовых вод, что колодцы перестанут подавать воду — они могут «высохнуть».

Движение воды в водоносных горизонтах

Источники/использование: общественное достояние.

Схема, показывающая конус депрессии вокруг колодца, обычно в результате перекачки.

Кредит: Тара Гросс, Геологическая служба США

Движение воды в водоносных горизонтах сильно зависит от проницаемости материала водоносного горизонта. Проницаемый материал содержит взаимосвязанные трещины или пространства, которые достаточно многочисленны и достаточно велики, чтобы вода могла свободно двигаться. В некоторых водопроницаемых материалах грунтовые воды могут перемещаться на несколько метров в сутки; в других местах он смещается всего на несколько сантиметров за столетие. Подземные воды движутся очень медленно через относительно непроницаемые материалы, такие как глина и сланец. (Источник: Министерство окружающей среды Канады)

После входа в водоносный горизонт вода медленно перемещается в более низкие места и в конечном итоге выходит из водоносного горизонта из родников, просачивается в ручьи или извлекается из-под земли колодцами. Грунтовые воды в водоносных горизонтах между слоями плохо проницаемой породы, такой как глина или сланец, могут находиться под давлением. Если такой замкнутый водоносный горизонт будет вскрыт колодцем, вода поднимется выше верхней части водоносного горизонта и может даже вытекать из колодца на поверхность земли. О воде, заключенной таким образом, говорят, что она находится под артезианским давлением, а водоносный горизонт называется артезианские водоносные горизонты .

Визуализация артезианского давления

Вот небольшой эксперимент, который покажет вам, как работает артезианское давление. Наполните пластиковый пакет для сэндвичей водой, вставьте соломинку в отверстие, заклейте отверстие вокруг соломинки, направьте соломинку вверх (но не направляйте соломинку на учителя или родителей! ), а затем сожмите мешок. Артезианская вода выталкивается через соломинку.

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Вы думаете, что знаете о подземных водах?
Пройдите наш тест «Верно/неверно» в подземных водах , часть нашего Центра активности .

_{Значок викторины, созданный mynamepong с сайта www.flaticon.com}

Источники/использование: общественное достояние.

Хотите узнать больше о водоносных горизонтах и подземных водах? Следуйте за мной на веб-сайт основных водоносных горизонтов США Геологической службы США!

Контроль сильного стока – решение проблем дренажа и эрозии

Следующие подходы к перенаправлению и улавливанию стока могут быть использованы для контроля сильного стока, вызывающего длительную заболоченность участков или эрозию дворов.

Если у вас есть сильный сток из водосточных желобов на крыше и соседних домов, перенаправление или улавливание стока может обеспечить лучший контроль. Эти методы минимизируют количество воды, которая накапливается или вызывает эрозию в проблемной области. Многие из описанных ниже практик можно использовать в тандеме: например, вы можете безопасно перенаправить сток, а затем захватить его и позволить ему впитаться в почву.

Сбор и хранение стоков

Сток можно собирать и хранить для использования или дать ему впитаться в почву. Дождевые бочки и цистерны используются для хранения. Сухие колодцы, поправки к почве и дождевые сады используются для просачивания воды в почву.

Эти решения имеют много преимуществ для окружающей среды: сокращение стока с вашей территории, фильтрация стока, полив вашего двора и пополнение запасов грунтовых вод. Также их можно комбинировать с конструкциями, перенаправляющими сток. Например, можно построить травянистую низину или пристройку водосточной трубы для подачи стока в сухой колодец или дождевой сад.

Однако эти методы могут не подходить для каждого местоположения.

Дождевые сады или сухие колодцы не должны располагаться рядом с фундаментом дома, чтобы избежать проблем с водой в подвале или фундаменте.
Если ваша почва имеет плохую скорость инфильтрации, возможно, потребуется предусмотреть подземный дренаж при проектировании дождевого сада или сухого колодца. Почва с высоким уровнем грунтовых вод или очень малой глубиной до коренной породы также является проблематичной. Найдите свой тип почвы с помощью карт Обзора почв. Перед установкой дождевого сада или сухого колодца вы также должны провести тест на инфильтрацию.

Если при строительстве одной из этих практик будет затронуто более 2500 квадратных футов, вам потребуется разрешение в округе Фэрфакс. См. Планы, связанные с сайтом. В других юрисдикциях см. местные кодексы и постановления.

1. Бочка или цистерна для дождевой воды

Бочка для дождевой воды представляет собой большой контейнер, который крепится к концу водосточной трубы и хранит воду для последующего использования, например, для полива сада или газона. Дождевые бочки бывают разных форм и размеров. Типичная дождевая бочка вмещает около 50 галлонов воды. Большие цистерны могут вмещать сотни или даже тысячи галлонов. Дождевики просты в установке и недороги. Если у вас нет цистерны, этот вариант, как правило, не обеспечивает достаточную емкость для хранения, чтобы значительно уменьшить количество стоков, стекающих на газон во время сильных штормов. Скорее, дождевые бочки наиболее полезны в качестве дополнения к другим средствам защиты от ливневых стоков.

Переливное устройство позволяет сливать лишнюю воду, когда бочка или цистерна полны. Используйте гофрированную пластиковую трубу, чтобы отвести перелив от фундамента вашего дома.
Водосточная труба может быть подключена к одному или нескольким дождеприемникам. Подключение дождевых бочек увеличивает количество стока, который можно уловить.
Для получения дополнительной информации см.: Мастерские Rain Barrel

2. Дождевой сад

Дождевой сад представляет собой сильно засаженное ландшафтное углубление, расположенное на пути стока с водопроницаемой почвой. Во время штормов стоки скапливаются на поверхности дождевого сада и впитываются в почву, фильтруя воду и перезаряжая грунтовые воды.

Правильное функционирование дождевого сада зависит от проницаемости естественной почвы. При отсутствии достаточной проницаемости может потребоваться подземный дренаж для сброса отфильтрованной воды, что может увеличить расходы и время строительства.

В дождевом саду естественная почва изменяется или заменяется смесью песка, верхнего слоя почвы и органического компоста (или готовой смесью для дождевого сада). Глубина этих поправок может варьироваться в зависимости от усилий и ресурсов, которые вы хотите задействовать, но восемнадцать дюймов следует считать минимумом. Под исправленной почвой дополнительный гравийный или песчаный слой хранит ливневую воду, чтобы она могла впитываться в нижележащую естественную почву.

Дождевые сады могут стать хорошим решением крупных, широко распространенных проблем с дренажем на заднем дворе. Они могут быть разных стилей и размеров. Большие и глубокие дождевые сады будут очищать больше стоков, меньшие и мелкие дождевые сады будут обрабатывать меньше, но все правильно функционирующие дождевые сады уменьшат загрязнение ливневых вод и помогут пополнить запасы грунтовых вод.

Дополнительную информацию и инструкции по проектированию и строительству дождевых садов на заднем дворе можно найти в статье NVSWCD «Проектирование и строительство дождевых садов: руководство для домовладельцев» или в статье «Семь мифов о дождевых садах».

3. Удобрение почвы или компостное одеяло

Часто городская и пригородная почва плотная, уплотненная и малоплодородная. Добавление органического вещества или компоста в почву уменьшает плотность почвы и улучшает ее структуру. Структура относится к слипанию частиц почвы. Почва с хорошей структурой более пористая, что способствует инфильтрации и уменьшению стока. Улучшение почвы также улучшает здоровье и продуктивность вашей почвы, добавляя долгосрочный источник питательных веществ и органических веществ. Есть два общих подхода.

Низкоинтенсивный метод:

Компостное покрытие. Насыпьте тонкий слой компоста и засыпьте его граблями на газон, убедившись, что вы не засыпаете траву или другую существующую растительность. Если вы наносите компост на пустое место или участок участка без растительности, вы можете добавить более толстый слой.

Что использовать для компоста? Вы можете приобрести компост в коммерческих целях, хотя вы также можете использовать мульчу из листьев. В округе есть места для сбора мульчи из листьев. Для еще более простого подхода вы можете перерабатывать органические вещества, которые у вас есть на участке, оставляя обрезки травы на лужайке (циклирование травы) и скашивая осенние листья на лужайке вместо того, чтобы упаковывать их в мешки. Обрезки и скошенные листья разлагаются сами по себе и превращаются в компост в почве. Может потребоваться несколько сезонов, чтобы увидеть заметные изменения в вашей почве.

Метод высокой интенсивности:

Поправка к почве. Представьте себе фермера, вспахивающего поле. Внесение поправок в тяжелые грунты в основном то же самое. Вместо того, чтобы добавлять семена, вы будете смешивать компост с почвой. Этот вариант более затратный и интенсивный (вам придется вырвать газон!), но результаты будут незамедлительными и заметными.

Сначала выберите участок вашей собственности, который вы хотите изменить. Основываясь на этой площади, вы можете рассчитать, сколько компоста вам понадобится. Не существует установленного правила, но если вы собираетесь использовать более интенсивный метод, мы рекомендуем использовать не менее четырех дюймов, если не больше. Вы можете либо нанять ландшафтного дизайнера, либо арендовать мотокультиватор или небольшую экскаваторную лопату. До 10 дюймов до двух футов, чтобы смешать компост. Вы можете приобрести компост на коммерческой основе или бесплатно получить листовую мульчу в округе. Имейте в виду, что мульча из свободных листьев из округа не всегда одинакового качества, не будет полностью разложена и может содержать семена сорняков. Немедленно пересадите предпочитаемую растительность.

Террасы часто можно засыпать почвенным удобрением, чтобы замедлить сток и улучшить инфильтрацию. Для получения дополнительной информации см.: Как защитить эродируемые земли — террасы

4. Сухой колодец (инфильтрационная траншея)

Сухой колодец или инфильтрационная траншея представляет собой заполненное гравием подземное хранилище. Вода, захваченная сухим колодцем, хранится в пустотах между гравием до тех пор, пока она медленно не просачивается в землю или не вытекает через дренаж.

Стороны сухого колодца (не дно) обшиты ландшафтной тканью.
Вода может быть направлена в сухой колодец из водосточной трубы или другой трубы.
Может использоваться как дорожка или покрыта плодородным слоем почвы и дерном.
Лучше всего копать до тех пор, пока не будет найден водопроницаемый слой почвы. Сухой колодец является хорошим вариантом только в том случае, если проницаемый слой почвы находится на разумной глубине. Если такого слоя не существует, сухой колодец не может быть хорошим решением.

Перехват и перенаправление стока дает возможность безопасно слить объем в место за пределами проблемной зоны. Это можно сделать с помощью канав, французских водостоков, водосборников или удлинителей водосточных труб и дренажных насосов. Эти методы перенаправления можно комбинировать с приемами захвата и хранения (см. ниже).

Всякий раз, когда вы перенаправляете сток, вы должны направить его в подходящий выход. Сброс стока в неподходящее место лишь сдвинет проблемы вниз. Имейте в виду, что перенаправление стока без впитывания его в почву может негативно повлиять на соседние владения.

1. Канавка

Канавка – это широкая неглубокая канава, по которой вода может стекать к подходящему выходу. Канал должен быть защищен травой или другой растительностью. Он также может быть облицован камнем соответствующего размера, чтобы предотвратить эрозию в болоте.

Камень предпочтительнее использовать в низинах, в которых трава плохо растет из-за тени или которые слишком круты или длинны для травы, чтобы предотвратить эрозию. Выложенную камнем низину иногда называют сухим руслом ручья . Используемые камни могут быть разного размера: более крупные служат стабилизаторами, а более мелкие — наполнителями. Как правило, чем тяжелее потоки, тем крупнее должны быть камни. Плотно сплетенная ландшафтная ткань должна быть размещена под каменной облицовкой.

2. Французский дренаж

Французский дренаж представляет собой подземное дренажное устройство. Он состоит из перфорированной трубы, окруженной гравием и облицованной прочной ландшафтной тканью. Французский водосток направляет стоки под землю к подходящему выходу. К нему можно подсоединить водосточные трубы и трубы водоотливной помпы, а также совместить с ним водосборник для отвода стоячей воды. Для отвода грунтовых вод можно использовать и более глубокие французские дрены.

Советы по устройству французского водостока. Предварительно собранные варианты французского дренажа (например, EZ-Drain) позволяют сэкономить время и силы при установке.

Выкопайте канаву, куда пойдет ваш французский дренаж. Стандартная французская дренажная канава имеет глубину около 1,5 футов и ширину 10-12 дюймов, в зависимости от размера выбранной трубы (обычно 4-6 дюймов) и желаемой глубины.
Выстелите канаву со всех сторон ландшафтной тканью, чтобы предотвратить эрозию почвы.
Насыпьте на дно канавы слой гравия.
Перфорированная пластиковая труба уложена поверх гравия и окружена гравием по бокам и сверху.
Если верхний слой почвы и дерн будут использоваться для покрытия французского водостока, ландшафтная ткань должна быть натянута поверх гравия перед добавлением верхнего слоя почвы.
Если гравий будет оставаться открытым на поверхности земли, ландшафтную ткань не нужно натягивать поверх гравия, но следует защитить края, чтобы предотвратить попадание осадка во французский дренаж.

3. Водосборник

Водосборник представляет собой сборную коробку с щелевым дренажным отверстием в верхней части и выпускным отверстием в нижней части.