Автор: д.б.н. А.С. Никифорова

I. Организационно-методический раздел

Цель курса: изучение происхождения и строения подземной гидросферы; гидродинамического, гидрохимического и теплового режимов подземных вод; закономерностей распространения и условий залегания подземных вод, что необходимо при обосновании мелиоративных и природоохранных мероприятий.

Задачи курса: знакомство с особенностями строения гидрогеологического разреза в рыхлых слоистых отложениях и в неслоистых породах; с особенностями питания, распространения и разгрузки подземных вод.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Спецкурс читается на 4 курсе кафедры физики и мелиорации почв после прослушивания курсов «Общая геология», «Петрография с основами минералогии», «Почвоведение» и «Физика почв» параллельно с курсом «Мелиорация почв».

Требования к уровню освоения содержания курса. При успешном освоении материала студенты должны знать основные закономерности распространения подземных вод, их влияние на водный режим; усвоить понятие о природной защищенности подземных вод от загрезнений и о возможных источниках и путях проникновения загрязнений в подземную гидросферу.

II. Содержание курса

Темы и краткое содержание.

Тема 1. Предмет гидрогеологии. Происхождение воды и формирование гидросферы на Земле. Теории происхождения подземных вод: инфильтрационная, конденсационная, седиментационная, ювенильная.

Тема 2. Водные рессурсы Земли. Гидросфера. Строение подземной гидросферы (гидрогеологический разрез земной коры). Виды воды в горных породах.

Тема 3. Гидрогеологические свойства среды (горных пород). Пустотность или скважность; влажность и влагоемкость, водоотдача; проницаемость, классификация пород по проницаемости. Понятие о породах-коллекторах и их коллекторских свойствах.

Тема 4. Основные элементы гидрогеологической стратификации. Классификация подземных вод по условиям залегания в осадочных слоистых породах; в неслоистых горных породах.

Тема 5. Физические свойства и химический состав подземных вод. Цвет, вкус, запах, прозрачность, сжимаемость, вязкость, электропроводность, радиоактивность, температура воды. Химический состав подземных вод: неорганические минеральные вещества (макро-, мезо- и микроэлементы); органические вещества, газовый состав. Процессы формирования химического состава подземных вод (выщелачивание, растворение, концентрирование, смешение). Основные показатели химических свойств воды: рН, минерализация, ОВП, жесткость, агрессивность. Классификации подземных вод по химическому составу.

Тема 6. Определение. Воды зоны аэрации: почвенные воды, верховодка. Грунтовые воды Особенности грунтовых вод. Поверхность грунтовых вод. Гидроизогипсы, построение карт гидроизогипс. Питание и разгрузка грунтовых вод. Баланс элемента водоносного пласта грунтовых вод. Режим грунтовых вод (гидродинамический, гидрохимический, температурный). Типы режимов грунтовых вод (водораздельный, прирусловой, переходный). Зональность грунтовых вод.

Тема 7. Межпластовые подземные воды. Определение. Особенности, мощность водоносного горизонта, пъзометрический уровень. Карты пьезоизогипс (гидроизопьез). Схемы формирования межпластовых подземных вод (наклонное залегание пласта; схема формирования в пластовой системе; схема для глубинных пластов). Артезианские бассейны. Понятие. Строение артезианского бассейна по Овчинникову.

Тема 8. Подземные воды в трещиноватых и закарстованных породах.

Тема 9. Подземные воды территорий развития многолетнемерзлых пород: надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные.Подземные воды в районах вулканической деятельности.

Тема 10. Динамика подземных вод. Закономерности движения воды в зоне аэрации, инфильтрация. Режимы течения жидкости и законы фильтрации для ламинарного и турбулентного режима течения. Фильтрация в вязкопластичном режиме. Гидродинамические особенности потоков подземных вод. Мощность, ширина потока, пьезометрический напор. Напорный градиент (гидравлический уклон); кривая понижения напора. Направление движения потока, скорость фильтрации, расход потока подземных вод. Гидродинамические сетки и их использование. Факторы, влияющие на изменение гидродинамических элементов потока. Формы и характер границ потоков подземных вод, краевые условия.

Установившееся движение подземных вод в однородных пластах. Движение грунтовых вод при горизонтальном и наклонном залегании водоупорного ложа. Построение депрессионной кривой. Движение напорных вод в пластах постоянной и переменной мощности. Построение пьезометрической кривой. Напорно-безнапорное движение подземных вод. Движение подземных вод в районах осушения и орошения. Фильтрация воды из каналов. Основные типы дренажных сооружений и методы их гидрогеологического расчета. Типы гидрогеологических условий орошаемых и осушаемых территорий.

Тема 11. Гидрогеологическое районирование. Номенклатура гидрогеологических регионов. Артезианские бассейны платформенного типа (строение, гидродинамическая и гидрохимическая зональность). Артезианские бассейны межгорного типа (строение и особенности). Понятие об артезианском склоне.

Тема 12. Использование и охрана подземных вод от загрязнений. Условия загрязнения подземных вод; основные виды загрязнений; основные процессы, влияющие на миграцию загрязнений; прогноз качества подземных вод в связи с возможностью их загрязнения; природная защищенность подземных вод от загрязнений; специальные мероприятия для защиты подземных вод от загрязнений.

Перечень примерных вопросов к экзамену. Происхождение воды и формирование гидросферы на Земле; теории происхождения подземных вод. Строение подземной гидросферы Гидрогеологические свойства среды (горных пород). Основные элементы гидрогеологической стратификации. Физические свойства и химический состав подземных вод. Условия формирования, залегания и распространения подземных вод. Воды зоны аэрации. Грунтовые воды. Основные понятия. Режим и баланс грунтовых вод. Межпластовые подземные воды. Основные схемы формирования. Природные емкости артезианских вод. Подземные воды в закарстованных и трещиноватых породах. Подземные воды территорий развития многолетнемерзлых пород Динамика подземных вод. Движение подземных вод в районах осушения и орошения. Гидрогеологическое районирование Использование и охрана подземных вод от загрязнений.

III. Распределение часов по темам

Лекции: 28 часов.

IV. Форма итогового контроля – экзамен

V. Учебно-методическое обеспечение курса

Основная литература

  1. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии, МГУ, 1991.
  2. Климентов П.П., Богданов Г.Я., Общая гидрогеология, М. Недра, 1977 (1974).
  3. Кац Д.М., Шестаков В.М., Мелиоративная гидрогеология, МГУ, 1996 (1981).
  4. Основы гидрогеологии. Охрана и использование подземных вод, Новосибирск, 1983.

Дополнительная литература

  1. Основы гидрогеологии. Общая гидрогеология., Новосибирск, 1980.
  2. Справочное руководство гидрогеолога. Т.1, М. Недра, 1975.
  3. Теоретические основы и методика гидрогеологического прогноза загрязнения подземных вод. Наука, 1990.