5
Схема залегания вод зоны аэрации и грунтовых вод:
1 - зона аэрации, зона насыщения,
3 - капиллярные воды,
4 - почвенные подвешенные воды,
5 - нфильтрующиеся воды зоны аэрации,
6 - верховодка,
7 - грунтовые воды.
8 - поверхность (зеркало) грунтовых вод,
9 - поверхность капиллярной зоны, 10 - водоупорный пласт,
11 - направление потока грунтовых вод.
Уравнение водного баланса подземных вод в зоне аэрации имеет вид:
yинф+zгр. в=yпочв+yпит. гр. в+zтр+z з. аuз. а,
где:
yинф - поступление воды в процессе инфильтрации, zгр. в - испарение воды с поверхности грунтовых вод, yпочв - почвенный (или подповерхностный) сток, yпит. гр. в - вода поступающая из зоны аэрации на питание грунтовых вод, zтр - десукция (поглощение) воды корневыми системами с последующей транспирацией, z з. а - подземное испарение воды из зоны аэрации с потерей в атмосферу, uз. а - изменение запасов воды в зоне аэрации, т.е. изменение влажности грунтов.
Водный режим зоны аэрации в основном определяется режимом поступления в неё инфильтрующихся после дождей и снеготаяния вод.
Различают три основных типа водного режима в зоне аэрации:
1. Промывной тип.
yинф zтр+z з. а.
Излишки воды идут на формирование почвенного стока (yпочв) и питание грунтовых вод (yпит. гр. в).
2. Компенсированный тип.
3. Испарительный или выпотной тип.
Недостаток воды в зоне аэрации возмещается испарением грунтовых вод (zгр. в).Т. к. грунтовые воды часто имеют повышенную минерализацию, их испарение приводит к накоплению солей в почве, т.е. засолению почв и минерализации грунтовых вод.
Схема взаимодействия речных и грунтовых вод:
а - постоянная односторонняя гидравлическая связь,
б - постоянная двусторонняя гидравлическая связь,
в - временная гидравлическая связь,
г - отсутствие гидравлической связи.
1 - водоупорный пласт,
2 - уровень грунтовых вод,
3 - направление движения грунтовых вод,
4 - уровень воды в реке в половодье,
5 - уровень воды в реке в межень,
6 - источники (родники).
Постоянная односторонняя гидравлическая связь. При очень низком положении водоупора река в течение всего года через дно и берега питает подрусловые и прибрежные грунтовые воды.
Постоянная двусторонняя гидравлическая связь. Характерно более высокое положение водоупора. Река питает грунтовые воды в половодье и дренирует в межень часть аккумулированной в грунте воды. Это явление называется береговым регулированием речного стока.
Временная гидравлическая связь. Наблюдается при ещё более высоком положении водоупора. Река также питает грунтовые воды в половодье и в межень сама питается грунтовыми водами. Однако в межень происходит разрыв кривой депрессии грунтовых вод и понизившегося уровня реки (последний оказывается ниже уровня водоупора). На склонах русла возникают мочажины, родники и ключи.
Отсутствие гидравлической связи даже в половодье наблюдается при очень высоком положении водоупора. При этом, возможно питание реки грунтовыми водами. В целом, подземные воды - один из важнейших видов питания рек. По водно-балансовым оценкам для всего Земного шара на долю подземного питания рек приходится около 30% речного стока. Роль подземного питания рек особенно возрастает в межень, когда доля других источников питания резко снижается.