757

Рис. 54. Приток грунтовых вод к совершенной скважине:

1 — статический уровень грунтовых вод; 2 — динамический уровень;

H — мощность водоносного горизонта; S — понижение уровня воды при откачке; h — высота столба воды в скважине после откачки; R — радиус влияния;

r — радиус скважины

Разность статического и динамического уровней называется понижением S, оно свидетельствует о величине водопонижения. Радиус депрессионной воронки называют радиусомвлияния водопонизительной скважины.

Величинарадиусавлиянияи крутизна динамическогоуровнязависит от водопроницаемости пород. Хорошо водопроницаемые галечник игравий характеризуютсяширокими воронками сбольшимрадиусом влияния, в слабоводопроницаемых суглинках формируются узкиекрутыеворонкиснебольшойвеличинойрадиусавлияния(табл.20,

рис. 55).

Таблица 20

Значение радиуса влияния на каждые 10 м понижения воды (по В.П. Ананьеву)

Грунты	R, м
Мелкозернистые пески	50 100
Среднезернистые пески	100 200
Крупнозернистые пески	200 400
Галечники, гравий, трещиноватые породы	400 600 и более

Разрушение берегов наблюдается и в водохранилищах равнинных территорий (Цимлянское, Рыбинское, Куйбышевское, Новосибирское). Так, переработка берегов Новосибирского водохранилища произошла уже в период его заполнения в 1959 г., за год берега на отдельных участках отступили на 100 м. В последние годы размыв берегов,состоящихизрыхлыхлёссовыхгрунтов, происходитвовремя высоких уровней воды в сочетании с сильными ветрами. В целом максимальное отступление берегов за время существования водохранилища на некоторых участках правого берега достигло 300 м, а на левом — до 150 м.

Взону переработки берегов часто попадают инженерные сооружения. В этом случае их необходимо переносить в безопасное место или ограждать от влияния волн, разрушающих берег, применять меры предохранения берега от размыва.

Наиболее надежное укрепление берегов водохранилищ — каменные навалы — набросы, состоящие из крупных глыб или бетонных тетраподов. Частоприменяютсядля укрепленияжелезобетонныеплиты, волноломы. Но при значительном колебании уровня воды, при периодической сработке ее, происходит их деформация и обрушение.

Созидательная работа озер. Одновременно с размывом берегов в озерах происходит отложение осадков. В озерах с соленой водой формируются хемогенныеотложения, представленныекристаллическими залежами галита, соды, мирабилита, гипса, карбонатных илови мергеля: озера Эльтон, Баскунчак (Астраханская обл.), Бурсоль (Алтайский край).

Во многих озерах южных районов на дне формируются лечебные грязи: озера Шира, Учум (Красноярский край), Карачи (Новосибирская обл.), Большое Яровое (Алтайский край).

Вмногочисленныхпресноводныхозерахсмалойглубиной,формируютсязалежисапропеля.Вобразованииорганическойчастисапропелей участвуют растительные и животные организмы. Минеральная часть их формируется за счет привноса минеральных веществ с окружающих водосборов и из грунтовых вод, питающих озера.

Сапропель (l QIV) — современные озерные органоминеральные студенообразные илы, содержащие белки, жиры, протеины, биологически активные вещества и целый набор микрокомпонентов (CaO, Al2O3, Fe2O, P2O5, N, Na, K, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Co).

162

131

Средняямощность отложений сапропелей возерах Сибири составляет 5 м, максимальная мощность — до 7 м. Сапропели широко применяютсявкачествеорганоминеральныхудобренийиввидемине- рально-витаминной подкормки для животных и птиц.

С окружающих пространств в озера сносятся большие объемы песчано-глинистых частиц, и формируются мощные толщи грунтов озерногопроисхождения(lQ),представленныхв основномглинистыми грунтами. В процессезарастания мелководных озер растительностью, ее отмирания и разложения образуется торф, происходит заторфовывание озера, образуется болото.

Болотами называются избыточно увлажненные участки земной поверхности, покрытые слоем торфа мощностью не менее 30 см во влажном состоянии и 20 см в осушенном виде.

ЗаторфованностьтерриторииРоссиисоставляетоколо20%.Общая площадьторфяныхболотоценивается в50млн га, чтовнесколькораз превышает общую площадь сельскохозяйственных угодий. Главной разновидностью болотных отложений является торф.

Торф — современный (голоценовый b QIV) органический грунт, состоящий из полуразложившихся в условиях избыточного увлажнения остатков растений (болотных трав, мхов, камыша, древесных стволов). Содержание органики в торфе превышает 50 %, остальная часть может быть представлена глиной, песком. Мощность торфяных залежей составляет от десятков сантиметров до 15 м.

Кромесапропеля и торфа в болотах присутствует вода с остатками растений и жидкого органоглинистого ила. Общая мощность болотных отложений достигает25 м. (По глубинеразличают мелкиеболота до 2 м, средние — 2–4 м и глубокие — более 4 м.) Болота являются неблагоприятными территориями для строительства сооружений.

Болотные отложения (b QIV), состоящие из торфа, сапропеля и воды с остатками растений, являются структурно неустойчивыми, слабымигрунтами. Сапропельиводавыдавливаютсяиз-подсооруже- ния, а торф под нагрузкой дает осадку до 3–4 м (при мощности более

6 м).

При строительнойоценкеболотучитываютсяследующиефакторы:

—происхождение болот (верховые, водораздельные, низинные, склоновые, пойменные);

—глубина болот, мощность болотных отложений и их состав;

жения обычно применяют вертикальные водозаборы: буровые скважины и колодцы.

Дренажные сооружения — горные выработки, предназначенные для понижения уровня подземных вод на период строительства и эксплуатации инженерных сооружений (дренаж — сток).

Различают естественный дренаж, когда водопонижение местности происходит путем естественного стока подземных вод в долины рек, овраги и балки (рис. 53), и искусственный.

Рис. 53. Естественный дренаж:

1 — водоупор; 2 — водоносный горизонт; 3 — река; 4 — овраги; 5 — уровень подземных вод

К искусственным дренажным выработкам относятся: буровые водопонизительные и каптажные скважины, иглофильтровые установки (вертикальные дренажи), штольни, канавы, траншеи, лучевые дренажи (горизонтальные дренажи).

Водозаборные дренажные сооружения, вскрывающие водоносный горизонт на полную егомощность, являются совершенными, а вскрывающие только часть горизонта — несовершенными.

12.2.1. Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния

Наиболее распространенным типом вертикального водозабора и дренажа являются скважины. При бурении совершенной скважины вскрывается статический (природный) уровень подземных вод H. Приоткачкеводынасосомуровеньеевскважинеснижаетсядовысоты h, происходитснижениеуровняводыи за пределами скважиныв виде воронкообразного понижения. Образуется депрессионная воронка, имеющая в плане форму, близкую к кругу. В разрезе формируется динамический уровень в виде депрессионной кривой (рис. 54).

132

161

му размерность коэффициента фильтрации та же, что и скорости фильтрации воды, т.е. м/сут, см/с.

Коэффициент фильтрации позволяет определить кажущуюся скорость фильтрации, так как вода течет через часть сечения площади F, равную площади пор грунта. Для определения действительной скорости движения воды vд следует учесть пористость грунта: vд = v / n, где n — пористость, выраженная в долях единицы.

Коэффициент фильтрации характеризует фильтрационные свойства грунтов, применяется при расчете притока воды к водозаборным

идренажным выработкам.

Взависимости от величины коэффициента фильтрации грунты подразделяются на 6 категорий (табл. 19).

Величина коэффициента фильтрации зависит от размера пор, трещин и ихформы, от количества глинистых частиц вгрунтах. Сувеличением глинистых частиц Кф уменьшается. Присутствие катионов Ca

иMgувеличиваетводопроницаемость,а присутствиекатионовNa иK уменьшает величину коэффициента фильтрации.

При решении практических вопросов по определению притока воды к выработкам в каждом случае определяются значения коэффициента фильтрации одним из методов: расчетным, лабораторным и более точными полевыми методами.

Таблица 19

Классификация грунтов по величине коэффициента фильтрации

		Категория грунтов	Кф,м/сут
	1.	Очень хорошо проницаемые (галечники, крупные пески, трещи-	Более 100
	новатые скальные грунты)
	2.Хорошо проницаемые (галечники, гравий с мелким песком,		10 100
	крупный песок)
	3.	Проницаемые (гравийс глинистым заполнителем, мелкие пески,	1 10
	малотрещиноватые породы)
	4.	Слабопроницаемые (тонкозернистые пески, супеси, слабо-	0,1 1
	трещиноватые породы)
	5.	Весьма слабопроницаемые (суглинки)	0,001 0,1
	6.	Почтинепроницаемые (глины, монолитные скальные грунты)	Менее 0,001

12.2. Приток воды к вертикальным водозаборным и дренажнымвыработкам

Водозаборнымназываютсооружение,спомощьюкоторогопроизводят забор подземных вод для водоснабжения. Для целей водоснаб-

—рельеф дна, величина уклона болотного дна, характер отложений, слагающих дно;

—наличиев строении болот сапропеля и жидкой болотной массы. При строительстветранспортных сооружений через болота приме-

няются следующие методы:

—посадка насыпи на дно болота путем выдавливания слабого грунта массой насыпи;

—выторфовывание болотных отложений методом механического удаленияиливзрывомивозведениегрунтовойнасыпинаминеральное дно;

—частичная замена верхового торфа минеральным грунтом;

—возведение оснований с вертикальными дренами и устройство дренажных прорезей;

—химическое закрепление (известкование) торфяной залежи;

—использование свайных фундаментов и свайных эстакад для железных и автомобильных дорог.

При осушении болотных массивов торф приобретаетсвойство возгорания, что наблюдается в последние годы. Широкое распространение болот на европейской территории России (рис. 42) и частые торфяныепожары существенно ухудшают экологическую обстановку этой территории.Стоитпроблема восстановленияобводненности осушенных торфяных массивов.

Озерныеиозерно-болотныеотложениякайнозоя.Широкоерас-

пространениесовременныхозериболотвРоссииобъясняетсятем, что повсеместно на поверхности залегают кайнозойские водонепроницаемые глинистые отложения ледникового, озерного и озерно-аллюви- ального происхождения.

Крупныеозерныеводоемысуществоваливпалеогенепослеотступления моря с территории Сибири.

В палеоген-неогеновое время в озерных водоемах были сформированы озерные и озерно-болотные глинистые отложения с прослоями бурыхуглей общей мощностьюдо300м. ВИшим-Иртышскоммежду- речье, Чано-Кулундинской области — озерно-аллювиальные отложе-

ния бурлинской серии (la N1-2).

В четвертичное время в приледниковых, подпрудно-озерных бассейнах происходило отложение тонкодисперсного глинистого и песчаного материала и были сформированы озерные и озерно-болотные отложения. ВБарабе, Обь-Иртышском и Обь-Енисейскоммеждуречь-

160

133

ях были сформированы озерные глинистые отложения федосовской свиты (lQI-II fd), в Томь-Яйскоммеждуречье— отложения тайгинской свиты (l QI-II tg), в северной части Обь-Иртышского междуречья — среднечетвертичные озерные отложения самаровского горизонта

(l QII sm).

Рис. 42. Схема заторфованности европейской части России и стран ближнего зарубежья:

1 — менее 0,1 %; 2 — 0,1–1,0 %; 3 — 1–5 %; 4 — 5–10 %; 5 — 10–20 %;

6 — свыше 20 %

Глава 12. ДВИЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. ПРИТОК ВОДЫ

КВОДОЗАБОРНЫМ И ДРЕНАЖНЫМ ВЫРАБОТКАМ

12.1.Основной закон движения подземных вод

Гравитационная вода под действием силы тяжести перемещается

по порам и трещинам в грунтах от мест с высоким уровнем воды (высоким гидравлическим напором) к местам с низким уровнем (низким напором) (рис. 52).

Рис. 52. Схема движения (фильтрации) грунтовой воды:

1 — водоупор; 2 — водоносный горизонт; УГВ — уровень грунтовых вод; 3 — направление движения воды

Чем больше разность напоров ( H = H1 – H2) в двух сечениях и меньшерасстояния междуними, тембольшебудетскоростьдвижения подземныхвод. Отношениеразности напоров Hкдлинефильтрации l называется напорным, или гидравлическим, градиентом: i = H/l.

Гидравлический градиент — величина безразмерная.

Движение подземных вод в водонасыщенных грунтах ламинарное (параллельно-струйчатое), подчиняется основному закону фильтра-

ции — закону Дарси:

Q = KфF( H / L) = KфFi,

где Q — расход воды (количество фильтрующей воды в единицу времени),м3/сут;Kф —коэффициентфильтрации,м/сут;F—площадь поперечногосеченияпотока воды, м2; H—разностьнапоров, м;L — длина пути фильтрации, м; i — гидравлический градиент.

Втеориифильтрации существуеттакжепонятиескоростифильтрации vф,котораяопределяетсякакудельныйрасходводы, протекающей черезединицуплощади,vср находитсяиззаконаДарси:vф =Q/F=Kфi.

Отсюда коэффициент фильтрации можно определить как скорость фильтрации пригидравлическомградиенте i, равномединице.Поэто-

134

159

уходящие в глубину до нескольких сот метров. Питаются они за счет просачиваниятрещинно-грунтовыхвод, т.е. такжезасчет инфильтрации атмосферных осадков.

Разновидностьютрещинно-жильныхводявляютсякарстовыеводы, циркулирующиепотрещинам,пустотами пещерам карстовогопроисхождения. Карстовые воды перемещаются в виде речных потоков по системесообщающихсяпещерилизаполняютизолированныеподземные полости и создают большие запасы. Питание карстовых вод осуществляется также за счет инфильтрации атмосферных осадков или за счет просачивания воды из поверхностных рек.

Вгорноскладчатых областях в зонах тектонических разломов и в карстовых пещерах трещинно-жильные и карстовые воды сосредоточены в виде гигантских объемов и обладают повышенным напором. При строительстве подземных сооружений зачастую происходят внезапные водообильные прорывы трещинно-жильных вод, что в значительной степени осложняет строительство.

Химический состав как трещинно-жильных, так и карстовых вод определяется химическим составом вмещающих их горных пород. В зоне интенсивного водообмена трещинные воды обычно пресные, гидрокарбонатные (в известняках) или жесткие сульфатные (в гипсах). Трещинные воды широко используются для водоснабжения в районах распространения палеозойских скальных пород: Красноярский край, Кемеровская область, Горный Алтай. В Новосибирской области трещинные воды распространены в палеозойских породах Колывань-Томской области и используютсядляводоснабженияновосибирского Академгородка, г. Черепаново, г. Тогучина и др.

ВНовосибирской, Томской областях и Алтайскомкраевстречаются трещинные радоновые воды, приуроченные к гранитным интрузиям. Глубина залегания их изменяется от 20 до 100 м. Воды холодные, по составу гидрокарбонатные, кальциево-магниевые, натриевые с минерализацией0,3–1,0г/л.ВНовосибирскеиегоокрестностяхразве- дано 12 месторождений радоновых вод, пригодных для лечебного использования(длянаружногоприменения). ВТомскойобластиизвестны источники радоновых вод в долинах рек Ушайки, Басандайки.

9.6. Геологическая работа ветра. Грунты эолового происхождения

Ветер—этогоризонтальноеперемещениевоздушныхмассизмест свысокиматмосфернымдавлениемвместаспониженнымдавлением. Скорость ветра может быть огромной. Так, скоростьураганов (циклоновиантициклонов)достигает260км/ч.Ветерразрушаетинженерные сооружения, выворачивает с корнем деревья. Например, ураган во Флоридев1935 г. сбросил сжелезнодорожногопути шесть пассажирских вагонов. Ветер является причиной многочисленных наводнений в Санкт-Петербурге.

Процессы, связанные с деятельностью ветра, носят название эоло- вых(Эолвдр.-гр.мифологии —богветров). Работа ветра заключается в выдуваниитонкообломочныхчастиц породиз зонывыветривания, в переносе их, обтачивании (корразии) препятствий и формировании эоловых отложений.

Перенос пылеватых и песчаных частиц ветром происходит по воздухувовзвешенномсостоянии илипутемперекатыванияпоповерхности земли. Переносимые пылеватые, песчаные обломки, встречая на своем пути препятствия, обтачивают, разрушают их поверхность (происходиткорразия).Засчеткорразии разрушаютсяфасадызданий, приходятвнегодностьопорывысоковольтныхлиний,перетираютсяи рвутсяконтактныепровода. Померепаденияскорости ветра происходит отложение переносимых им частиц, их накопление, в итоге образуются эоловые формы рельефа. В пустынях формируются барханы — холмывысотой до70 м, способныепередвигатьсясоскоростью

80см/год.

По берегам морей, озер и крупных рек формируются дюны. Волны

моря выносят песчаные частицы на пляжный берег. Песок подсыхает и ветром, дующим со стороныводоема, переносится в сторонуберега. Околопрепятствий:сооружений, кустарников — происходит отложение переносимого песка, формируются песчаные холмы — дюны — высотой до 20 м (по берегам морей — до 70 м). Отдельные холмы, сливаясь, образуют дюнные гряды. Под действием ветра дюнные гряды перемещаются вглубь матерка, засыпая сады, населенные пункты, автомобильные и железныедороги. На территории России дюны развиты на побережьях Черного моря (г. Анапа), Балтийского моря (Калининградская обл.), в долинах рек Днепра, Дона, Волги, Оби, Иртыша и берегам озер — Каспия, Кулундинского, Чановского и др.

158

135

Отложения, слагающие барханы, дюны, образованные ветром, от-	11.4.4. Трещинные воды
носятся к эоловым грунтам (v QIII-IV).	Трещинные воды — подземные воды, циркулирующие в трещи-
Эоловыепески —хорошоотсортированные, однородныепограну-	нах скальных грунтов. Они перемещаются по трещинам разного про-
лометрическомусоставугрунты— мелкозернистыеи тонкозернистые	исхождения: тектоническим разломам, трещинам отдельности магма-
(преобладаютчастицыот0,05до0,25мм). Вминералогическомсоста-	тических массивов, трещинам выветривания и образуют единую гид-
ве преобладают кварц и полевые шпаты. Форма частиц песка окатан-	равлическую систему, напоминающую систему сообщающихся сосу-
ная, сложение песков — рыхлое.	дов (рис. 51).
В южных областях России — в Северном Прикаспии, Степном
Алтае, Барабинской степи, Северном Казахстанераспространен грив-
ный рельеф, обусловленный эоловой деятельностью (рис. 43).

Рис. 43. Основные районы гривного рельефа Западной Сибири — штрихами указано господствующее простирание грив (по И.А. Волкову)

Гривный рельеф представляет собой чередование прямолинейных гряд высотой до 5–12 м над окружающей равниной, шириной до 2 км и длинной до 15 км, и межгривных понижений. В Сибири эти грядыносят названиягривы, вСеверномПрикаспии —«бугрыБэра».

Ориентировка грив близка к широтной, с некоторым отклонением к северо-востоку, т.е. направлению преобладающих ветров. Гривы сложены однородными грунтами: лёссовыми суглинками на Чановской равнине, лёссовыми супесями и песками в Степном Алтае. В расчистках, стенки которых ориентированы вдоль оси грив, слоис-

Рис. 51. Схема залегания трещенных вод:

1 — трещиноватые породы зоны выветривания; 2 — трещинно-грунтовые воды; 3 — уровень трещинно-грунтовых вод; 4 — нижняя граница зоны выветривания; 5 — монолитные породы; 6 — тектонические разломы с трещинно-жильными напорными водами; H — напор трещинных вод над кровлей тоннеля;

C — скважины

В верхней зоне массивов скальных грунтов до глубины 100 м развитытрещинно-грунтовыеводы.Пополняютсяонизасчетинфиль- трации атмосферных осадков. Водообильность скальных грунтов определяется интенсивностью их пополнения и степенью трещиноватости горных пород. Скальныегрунты долин рек тектоническогопроисхождения более водообильны, чем грунты, слагающие водоразделы. При вскрытии трещинно-грунтовых водгорной выработкой с поверхности они ведут себя как обычные ненапорные грунтовые воды.

Ниже поразрезу в зонах глубоких тектонических разломов залега- юттрещинно-жильныеводы.Этолинейновытянутыеводныепотоки,

136

157

Область разгрузки артезианских вод располагается в местах с низкими отметками рельефа: побережье морей, озерные впадины, долины крупных рек. Воды могут выходить непосредственно в моря, русларекилинадневнуюповерхность,образуявосходящие(фонтанирующие) родники, ключи. Возможны разгрузки напорных вод в горизонты грунтовых вод.

Для характеристики напорных водоносных горизонтов составляютсякарты гидроизопьез(гидроизопьезы—линии соединяющиеточки с одинаковыми отметками пьезометрического уровня). По карте гидроизопьез изучаются условия формирования потоков напорных вод, определяются направления их движения, выделяются участки возможного самоизливания.

Артезианскиеводы,какправило,обладаютзначительнымизапасами, практически не загрязнены с поверхности, в настоящее время хорошо изучены и являются источниками питьевой и промышленной воды высшего качества.

Например,дляводоснабжениясибирскихгородовважноезначение имеет Западно-Сибирский артезианский бассейн, обеспечивающий водой территории Новосибирской, Омской, Томской и Тюменской областей. В разрезе Западной Сибири выделяется два гидрогеологических этажа, разделенных мощным (до 700 м) водоупором.

Верхний гидрогеологический этаж мощностью до 350 м сложен кайнозойскими отложениями, содержит подземные воды, преимущественно пресные, формирующиеся за счет инфильтрации атмосферных осадков.

Нижний гидрогеологический этаж сложен мезозойскими отложениями, характеризуется затрудненным водообменом, зачастую застойным режимом. В нем преобладают минерализованные подземные воды.

Основные ресурсы пресных подземных вод Сибири представлены водоносными горизонтами четвертичных, неогеновых, палеогеновых (150–300 м) отложений верхнего гидрогеологического этажа и водоносных горизонтов меловых отложений (с глубины 900–1000 м) нижнего этажа.

К наиболее крупным артезианским бассейнам относятся: Подмосковный — состоит из восьми водоносных горизонтов, Днепровско-

Донецкий (шесть горизонтов), Парижский бассейн.

тость горизонтальная, а в стенках канав, пройденных поперек гривы, —косая,наклоннаявсторонусклона(уголнаклонадостигает22°).

Лёссовыегрунты грив (v QIII-IV) представлены переслаиванием тонкозернистых песков, карбонатных стяжений и глинистых окатышей диаметром 1–2 мм. Параллельное определение гранулометрического состава пометодикемикроагрегатногои дисперсногоанализовсвидетельствует о высокой агрегативности грунтов. Коэффициент агрегативности изменяется от 4,0 до 6,0. Содержание глинистой фракции (менее0,005мм)поданным микроагрегатногоанализасоставляет 12– 17 %, а по данным дисперсного анализа — 34–38 %. Основная масса агрегатов имеет размер крупнопылеватой (0,05–0,01 мм) и тонкопесчанистой (0,10–0,05 мм) фракций. Эоловые лёссовые грунты грив (v QIII-IV) характеризуются незначительной влажностью (менее 16 %), слабой сжимаемостью(модульдеформации 8,0МПа), довольновысокой прочностью (сцепление 75 кПа, угол внутреннего трения 30°) и

высокой относительной просадочностью при замачивании (как пра-

вило более 0,02 до 0,1).

К эоловым грунтам относятся лёссы, покровныелёссовыесупеси и суглинки, слагающие верхние части разрезов южных областей: ВосточногоПредкавказья, СтепногоАлтая (v QIII-IV). Характерной особенностьюлёссовыхгрунтовэоловогопроисхождения являетсяихпросадочность при замачивании. Величина относительной просадочности достигает 0,1.

Вюжныхрайонахраспространенияэоловыхотложенийразвивается ветровая эрозия почв, и возникают пыльные бури. Интенсивная эрозия почв обусловлена равнинностью рельефа, песчано-пылеватым составом грунтов, слабым дерновымпокровом и постояннодующими юго-западнымиветрами различнойсилы. Врезультатеэрозиииз почв выноситсяорганика,почвытеряютплодородие.Особенноинтенсивно разрушение дернового покрова происходит при строительных работах, что способствует активности ветровой эрозии.

Подвижныепески,частыепыльныебури приносятвреднародному хозяйству. Они заносят каналы, дороги, поля. В районах ветровой деятельности необходимы работы по закреплению эоловых отложений лесозащитными полосами, обработкой поверхности различными растворами и механической защитой земляного полотна дорог.

156

137

9.7. Субаэральные грунты

Субаэральныеотложения распространены в предгорных равнинах горноскладчатых областей Кавказа (Восточное Предкавказье), Урала (Зауралье), Алтая (Колывань-Томская область).

Субаэральные грунты (sa QI-III) представлены переслаиванием суглинков, супесей, песков с прослоями погребенных почв. Это отложения площадного осадконакопления за счет выноса массы песчаноглинистого материала временными потоками с горных сооружений, пролювия, делювия и половодных разливов. Значительную роль в накоплении осадков играли и эоловые процессы.

В осадкообразовании происходили частые перерывы, о чем свидетельствуют многочисленныепогребенныепочвыи прослои песчаного аллювия.

Климатическиеусловиячетвертичногопериодаобусловилиприобретение лёссовых свойств этими грунтами. Верхняя часть разреза субаэральных грунтов представлена лёссовидными суглинками и супесями,обладающимипросадочностью.Мощностьсубаэральныхгрунтов изменяется от нескольких метров до 60 м.

Глава 10. РЕЛЬЕФ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изучением рельефа Земли, его происхождения занимаются науки геоморфология и геодезия.

Рельеф земной поверхности находится в состоянии непрерывного изменения вследствие одновременного воздействия эндогенных (тектонических) и экзогенных (денудационных, поверхностных) процессов. Ведущее значение в его формировании имеют тектонические движения земной коры. Они формируют крупные геолого-структур- ные элементы рельефа, его тектонические формы: горноскладчатые области, платформы, щиты. Колебательные тектонические движения вызывают дифференциацию рельефа в пределах одного региона. Например, в пределах Западно-Сибирской плиты выделяются в рельефе поднятия: Приобское, Васюганско-Каменское и впадины: Чановская, Шегарско-Бокчарская, на территории Русской платформы: Среднерусское поднятие и опускание поверхности Московской области.

Экзогенные геологические процессы, обусловленные геологической работой воды морей, озер, рек, ледников и ветра усложняют рельефвпределах тектоническихэлементовземной коры, формируют свои формы рельефа (эрозионные, аккумулятивные).

Рис. 50. Схема напорного водоносного горизонта:

а — область питания; б — область напора; в — область разгрузки; 1 — уровень грунтовых вод; 2 — пьезометрический уровень напорных вод; 3 — водоносный горизонт; 4 — водоупоры; 5 — скважина; H — величина пьезометрического напора

Вартезианскихбассейнахвыделяюттри области:питания,распространения (напора) и разгрузки.

Область питания располагается в приподнятой части бассейна в пределах Алтая, в местах выхода водопроницаемых слоев на поверхность.Наеетерриториипроисходитинфильтрационноепитаниеводоносногогоризонта,формируютсяподземныеводы,ихпотокзаполняет водоносный слой.

Основную площадь артезианского бассейна (в нашем случае вся территория Западной Сибири) занимает область распространения (напора). На ее территории подземные воды находятся под постоянным напором, обусловленным массой столба воды. Величина напора характеризуется пьезометрическим уровнем, т.е. уровнем, который устанавливается в скважинах при вскрытии напорных вод. Пьезометрический уровень определяется в абсолютных отметках, он может быть положительным, располагаться выше поверхности рельефа, и отрицательным—нижеповерхности. Приположительномпьезометрическом уровне происходит самоизливание воды. При отрицательномуровнеприэксплуатации артезианскихводприходитсяизвлекать ихспомощьюнасосов.Дляоценкинапораводывводоносномгоризонте используется показатель «пьезометрический напор» Н — высота пьезометрического уровня от уровня моря (0—0).

Напор воды создается благодаря перепаду отметок высот области питанияиразгрузок, т.е. обусловлен закономсообщающихсясосудов.

138

155

Рис. 49. Определение направления движения грунтовых вод по трем буровым скважинам (в числителе — номер скважины, в знаменателе — отметка уровня воды в скважине; С-1 — Б — направление движения воды)

Межпластовыененапорныеводызалегаютмеждудвухслоевводо-

непроницаемых грунтов, характеризуются неполным насыщением водоносного слоя и более высоким качеством, чем грунтовые воды.

11.4.3. Напорные (артезианские) воды

Напорные (артезианские) воды — подземные воды, залегающие междудвумя водоупорными слоями и обладающиегидростатическим напором. При вскрытии напорного водоносногогоризонта скважинами вода поднимается выше его водоупорной кровли, а в некоторых случаях может самоизливаться на поверхность земли фонтаном в несколько десятков метров высотой (рис. 50). Артезианские воды получили название от древней провинции Артезия во Франции, где впервые были встречены в 1126 г.

Артезианские воды обычнозалегают на больших глубинах в синклинальных(прогнутых)структурах. Синклинальныеструктурычасто содержатнескольконапорныхводоносныхгоризонтов,занимаютбольшие территории Земли. Их называют артезианскими бассейнами. Примером такого бассейна является Западно-Сибирский артезианский бассейн, охватывающий территорию от Алтая до Ледовитого океана.

Эрозионные формы связаны с разрушительной работой текучих вод. К ним относятся речные долины, овраги, ущелья.

Аккумулятивныеформырельефаявляютсяследствиемнакопления продуктов выветривания горных пород водой, ветром (речные террасы, барханы, дюны).

Для земной поверхности характерны следующие основные типы рельефа: равнинный, холмистый и горный.

Равнинный рельеф характерен для территорий платформ, представляет собой ровную или слабоволнистую поверхность. Различают равниныотрицательные(нижеуровняморя),низменные(высотой до 200 м над уровнем моря), возвышенные (с высотой отметок от 200 до 500 м) и нагорные, расположенные выше 500 м над уровнем моря.

По происхождению равнины подразделяются на аккумулятивные, образованные в результате накопления осадочных пород (Барабинская, Чано-Кулундинскаяравнины);денудационные—образованныев результате размыва, разрушения горных пород в предгорьях. Они сложены скальными грунтами, залегающими на небольшой глубине подчетвертичнымиотложениями(Казахстанскаяравнина,КолываньТомская, Зауральская, Чулымо-Енисейская области) (рис. 44).

Рис. 44. Холмисто-увалистая равнина южной части Западной Сибири (фото А.В. Минервина)

154

139

На фоне относительно ровной поверхности равнин выделяются: положительные формы рельефа (плато — приподнятая равнина; водораздел (увал) — вытянутая возвышенная равнина с пологими склонами; холм, курган) и отрицательные формы (котловина озерная, долина речная — вытянутое понижение с уклоном и серией речных террас, овраг, балка, промоина) (см. рис. 36).

По происхождению выделяются:

—морские аккумулятивные равнины, сформированные морями, сложеныпесчано-глинистымигрунтами(Прикаспийскаянизменность, Северная Обь-Енисейская равнина);

—ледниковые моренные равнины, образованы в результате деятельности материковых ледников, сложены моренными, флювиогляциальными грунтами;

—озерные аккумулятивные равнины, сформированы в области приледниковых озер, сложены глинистыми грунтами (Обь-Иртышс- кая, Обь-Енисейская равнины);

—аккумулятивно-лёссовые равнины, сформированы в результате деятельности ветра, накопления пылевато-песчаных отложений с образованием мощных толщ лёссовых грунтов (Восточное Предкавказье, Степной Алтай);

—аллювиальныеаккумулятивныеравнины,образованыводой рек, сложеныразличнымивидамиаллювия,имеютвытянутуюформу(протяженность достигает несколько тысяч километров при ширине до 200 км) и сложный террасовый рельеф.

Холмистый рельеф — поверхность земли состоит из холмов с относительными высотамидо200м и пониженныхучастков(ложбин, котловин), является переходным типом рельефа между равнинным и горным.

Горный рельеф характерен для горноскладчатых областей, представляет собой чередование крупных возвышенностей (рис. 45):

—нагорье — обширная территория, состоящая из систем горных хребтов и вершин (например Памир, Забайкалье, Альпы);

—горныйхребет—вытянутаявозвышенностьсвысотойдо1 000 м

скрутыми скальными склонами (например Урал);

—горныйкряж—невысокий горныйхребетспологимисклонами и плоской вершиной высотой до 600 м (Донецкий кряж, Салаирский кряж);

—гора — изолированная возвышенность высотой более 200 м.

Рис. 48. Карта гидроизогипс правого берега реки:

1 — гидроизогипса, ее отметка; 2 — топографическая горизонталь, ее отметка; 3 — номер скважины, отметка уровня грунтовой воды; 4 — направление потока грунтовых вод

Глубина залегания грунтовых вод определяется поразности между отметкойтопографическогорельефаземли иотметкой гидроизогипсы в данной точке:

h = Нт – Нв.

Необходимо иметь в виду, что карты гидроизогипс в течение года меняютсвойхарактер,этозависитотколичествавыпадающихосадков и изменения уровней грунтовых вод.

Направлениядвижениягрунтовыхводвпределахтерриториистроительной площадки можноопределитьпотрем скважинам, пробуренным в углах треугольника (рис. 49).

В скважинах определяются отметки уровней воды. На линии, соединяющейскважину№1смаксимальной отметкой (140м)искважиной №2сминимальной отметкой (134 м),находятточкуАсотметкой, соответствующейотметкеводы135 мвскважине№ 3.Черезэтиточки проводятлиниюравныхотметок.Източкискважины№1смаксимальнойотметкойопускаетсяперпендикулярна линиюравныхотметок(С- 3— А),этоибудетнаправлениемпотока грунтовыхвод (линияС-1 — Б).

140

153