ПІДЗЕМНІ ВОДИ, в широкому сенсі - води, що знаходяться під поверхнею землі. П. в. зустрічаються в рідкому, газоподібному і твердому стані, постійно перебуваючи в русі і зміні, переходячи з одного стану в інший. П. в. заповнюють пори, тріщини і порожнечі в грунтах, грунтах і гірських породах. Розрізняють грунтові води (див. Водний режим грунту) і власне підземні води. Грунтові води знаходяться в товщі сучасної грунту, т. Е. В шарі накопичення і розкладання органічної речовини, а власне підземні води в глибоко розташованих пластах грунтів і гірських порід. П. в. переважно знаходяться в більш проникних "водоносних" пластах, хоча вони заповнюють всю товщу і менш проникних порід. П. в. найближчого до поверхні землі водоносного горизонту називають грунтовими водами. Іноді (сівши. Райони, низини) грунтові води, підходячи близько до поверхні землі, змикаються безпосередньо з грунтовими водами, але в більшості випадків вони розділені областю частково насичених водою порід з малою вологістю. Коли в результаті перевищення харчування П. в. з поверхні землі над їх відтоком (весняне сніготанення, затяжні осінні дощі) утворюється зазвичай над погано проникною прошарком породи непостійне скупчення або потік П. в., його називають верховодка (грунтових або ґрунтових вод). Якщо в потік П. в. врізати шурф або колодязь, то вони втікають в нього. Горизонт води в колодязі м. Б. нижче поверхні П. в., тоді вважають, що П. в. мають "вільну поверхню". Якщо горизонт води в колодязі або свердловині піднімається вище їх поверхні, П. в. називають напірними. Більш глибокі пласти напірних П. в. називають артезіанськими водами; їх натиск іноді буває такий великий, що вони можуть самовиливаються зі свердловини на поверхню землі. Напірні П. в., Перебуваючи в більш водопроникним пласті, перекриті зверху менш проникними породами, а область харчування їх розташована вище області їх скупчення. П. в., Порівняно швидко пересуваються, називають потоками П. в., А скупчення менш рухливих або стоячих П. в. називають басейнами підземних вод.
Європ. територія СРСР має дек. великих басейнів напірних П. в., вода яких брало використовується для народного х-ва (Московський кам'яновугільний, Південноросійський і ін.). Артезіанські води носять назви тих водоносних шарів, в яких вони пересуваються (кембрійські, силурийские, девонские, кам'яновугільні і т. Д.). У ряді районів СРСР (до Ю. від Тули, до Ю. від Архангельська, до З. від Свердловська і Челябінська, на Кавказі, в Криму і в інших р-нах) зустрічаються т. Н. карстові підземні води, к-які просуваються в великих пустотах (печерах, підземних каналах), що утворилися від вилуговування розчинних гірських порід (вапняки, доломіт, гіпс). "Закарстованной" р-ни рясніють воронками, озерами, Прогаль, осідання поверхні. Мінеральними підземними водами називаються глибинні П. в., Мають цілющі властивості (Північнокавказькі мінеральні води, Боржомі, Цхалтубо, Забайкаллі, Далекий Схід і ін.). Грунтові води, будучи поверхневим граничним шаром всієї маси П. в., Безпосередньо беруть участь у процесах, що відбуваються на поверхні землі, і, постійно перебуваючи в русі і зміні, легше піддаються управлінню.
Склад підземних вод характеризує їх походження і служить показником придатності для використання П. в. з метою виробництва (див. Вода), а також для оцінки участі П. в. в почвообразовательном процесі. Пересуваючись по гірських породах і грунтів, П. в. беруть участь в геологічних процесах (розчинення мінеральних сполук і винесення їх в області накопичення, участь в побудові мінеральних тел), а грунтові води в почвообразовательном процесі (промивання "елювіальний" грунтів вододілів, переміщення розчинених ґрунтовою водою речовин в низини, харчування водою р-ний і мікроорганізмів). Зазвичай зі збільшенням глибини залягання П. в. підвищується їх мінералізація. За змістом мінеральних сполук розрізняють П. в. гідрокарбонатні, гідро-карбонатно-сульфатні, сульфатні, сульфатно-хлоридні і хлоридні. За ступенем мінералізації П. в. поділяються на прісні води, з вмістом до 1 г розчинених речовин в 1 л води, солоні - від 1 до 50 г на 1 л, і розсоли - більше 50 г на 1 л. У підземних водах можуть міститися шкідливі домішки органічних сполук продуктів їх розпаду. П. в. завжди містять гази, до яких особливо багато в мінеральних глибинних водах (вуглекислота та ін.).
Про походження підземних вод існували слід. гіпотези: 1) П. в. походять від скупчення атмосферних опадів; 2) від конденсації в грунті водяної пари, що проникають з атмосфери; 3) від згущення в глибоких шарах землі парів води, що виділяються з магми при її охолодженні ( "ювенільні" - незаймані води). Працями вітчизняних вчених Лебедєва, Вернадського, Саваренская і ін. Встановлено, що освіта П. в. йде всіма трьома шляхами, причому для кожного конкретного місця і часу головним джерелом освіти П. в. є якийсь один з них.
Значення підземних вод для с. х-ва визначається: 1) роллю П. в. у водному режимі країни і перетворенні несприятливих природних умов; 2) участю П. в. в почвообразовательном процесі; 3) використанням П. в. для с.-г. водопостачання та зрошення. При надмірно високому стоянні П. в. можуть чинити негативний вплив на с.-г. виробництво (див. Підтоплення). Таким чином, П. в. можуть приносити як користь, так і шкоду для с. х-ва, і завдання полягає в використанні П. в. і управлінні їх режимом. Режим П. в. багато в чому залежить від взаємини скелета грунтово-грунту, води і повітря в ньому. Вода в грунті або грунті знаходиться під дією зв'язків: 1) зі скелетом грунту; 2) з повітрям і 3) з сусідніми частинками води; крім того, на воду діє сила тяжіння.
Рух води через грунт при повному заповненні грунту водою і відсутності повітря в ньому називають фільтрацією, доурую підраховують по слід. формулою:
Q = kFI,
де Q - витрата потоку грунтових вод в м3 / добу; F - площа поперечного до напрямку потоку перетину грунту в м2 (включаючи і пори і скелет грунту); I - гідравлічний ухил, т. Е. Падіння поверхні ґрунтових вод (вільних) на одиницю довжини уздовж потоку; для напірних грунтових вод ухил приймається рівним ухилу лінії, що проходить через центри поверхонь води в свердловинах; до - коеф-т фільтрації, що відображає втрати на тертя частинок води одна об одну і зчеплення з частинками грунту. Величини до для різних грунтів наведені в таблиці.
Надійні значення коеф-та фільтрації повинні бути отримані польовими дослідженнями.
Знаючи середню глибину потоку ґрунтових вод, коеф-т фільтрації і ухил потоку, можна визначити витрата потоку грунтових вод; це буває потрібно для визначення його можливого каптажу (див. Каптаж), оцінки ролі ґрунтових вод у водному балансі земельних масивів або в харчуванні річки П. в. В теорії фільтрації, розробленої в основному вітчизняними вченими, розглядається рух грунтових вод, гл. обр., в зв'язку з будівництвом гідротехнічних і меліоративних споруд. При неповному насиченні грунту водою, крім зв'язків води зі скелетом грунту (див. Водний режим грунту), діють зв'язку води і повітря по поверхні їх розділу всередині грунту, в результаті чого виникає вільна поверхнева енергія, причому різниця тиску Р всередині рідини і в повітрі дорівнює :
де α - поверхневий натяг на межі вода - повітря (при темп-ре 10 °, α = 75 дин / ам); δS - зміна вільної поверхні розділу вода - повітря всередині грунту; δV - зміна вологості грунту. Так як в пористої середовищі при збільшенні вологості вільна поверхня зменшується, то різниця тисків завжди негативна, т. Е. Усередині рідини при неповному насиченні грунту водою є тиск менше атмосферного, чим пояснюються так зв. "Усмоктувальна" сила почвогрунтор, "капілярний підняття" і ін. Явища. При малих вогкості зміна поверхні води відбувається дуже швидко і вакуум вище, ніж при великих вогкості; він абсолютно пропадає, коли ліквідується вільна поверхня, т. е. при повному насиченні. При частковому насиченні грунтів, якщо дія сил тяжіння невелика, то; 1) волога в ґрунтах пересувається від місць більш вологих до місць менше вологим, поки вологість грунтів НЕ вирівняється; 2) в дрібнодисперсних грунтах вакуум вище, т. К. В них сильно розвинена вільна поверхня; 3) в грунті з мелкокомковатой структурою вакуум невеликий, т. К. Грудки, зліплені активним перегноєм, мають незначну активну вільну поверхню; запаси вологи всередині грудок міцні. Поверхневий натяг збільшується з пониженням темп-ри, чому рух вологи при неповному, але не надто малому насиченні відбувається в сторону від теплих до холодних верствам почвогрунтов.
При малих вогкості почвогрунтов рух вологи в рідкій фазі вже незначно, з огляду на різке падіння водопроникності зі зменшенням вологості (сильне збільшення опору руху) і в силу пов'язаності води зі скелетом грунту. Для деяких глин кількість зв'язаної води така велика, що вона заповнює всі пори, через що в них поверхневі сили не можуть розвинутися і, напр., Капілярного підняття не спостерігається зовсім. Для порівняно сухих ґрунтів, з огляду на пов'язаності рідкої вологи зі скелетом грунту значними силами, пересування вологи в основному відбувається в парообразной формі - з області з великим тиском пари в область з меншим тиском. Тиск пари усередині почвогрунтов підвищується зі збільшенням темп-ри і вологості ґрунтів, тому парообразное пересування вологи йде від теплих вологих шарів почвогрунта до холодних сухим. Так. обр., при пересуванні вологи в ґрунтах при повному насиченні головну роль грають сили тяжіння, при середніх вогкості - поверхневі сили, що виникають на поверхні розділу вода - повітря, і сили тяжіння; при малих вогкості пересування вологи відбувається в основному в формі пара, причому головну роль грає тепловий режим.
Режим підземних вод залежить від геологічної будови, рельєфу місцевості, кліматичних факторів (опади, випаровування, атмосферний тиск, темп-pa і вологість повітря) і від госп. діяльності (див. Гідротехнічні споруди, Водосховище, Зрошення, Осушення). При с.-г. водопостачанні необхідно знати режим П. в .: запаси П. в., витрати потоку П. в., забезпеченість витрати водозабору споруд - колодязів (див. Колодязь, Каптаж, Кяризи). Ці питання вивчає гідрогеологія. Водний режим ґрунтів тісно пов'язаний з режимом грунтових вод. Основними показниками зв'язку грунтових вод з вологістю грунтів є: 1) глибина поверхні ґрунтових вод від поверхні землі і зміна цієї глибини в часі; 2) умови харчування грунтових вод (приплив з боку, просочування, харчування з річок і водойм); 3) склад грунтових вод, гл. обр. ступінь їх мінералізації.
Т. к. Режим ґрунтових вод формується природними умовами та людською діяльністю, то для території СРСР розрізняють типи режиму ґрунтових вод, характерні для основних природно-історичних зон СРСР - режим грунтових вод області поширення вічної мерзлоти (див.), Лісової, лісостепової, степової , сухостепной, безлюдно-степовий і пустельній зон. Для с. х-ва істотно знати не тільки режим ґрунтових вод, а й способи управління режимом грунтових вод (див.) з тим, щоб змінювати несприятливий режим грунтових вод в потрібному для с. х-ва напрямку.
С. Авер'янов
Література: Ізмаїльський А., Вибрані твори, М., 1949; Лебедєв А., Грунтові і грунтові води, 4 видавництва., М.-Л., 1936; Саваренський Ф., Гідрогеологія, М.-Л., 1939; Довідник по меліорації і гідротехніки, т. I, M.-Л., 1934, стор. 425 - 48. Див. Також Водний режим грунту, Зрошення, Осушення.
джерела:
- Сільськогосподарська енциклопедія. Т. 4 (П - С) / Ред. колегія: П. П. Лобанов (глав ред) [та ін.]. Видання третє, перероблене - М., Державне видавництво сільськогосподарської літератури, М. 1955, с. 670