Prelegere pe cursul "Hidrogeologie"
Vernadsky a scris despre răspândirea apei în scoarța terestră, „Apa acoperă întreaga crusta, devine prin - cum ar fi burete cețos și sub formă de abur oricând, oriunde, indiferent de unde am început să penetreze crusta sau din oțel de foraj Pământului, ne vom întâlni, în cele din urmă, apa din lichidul picăturilor din masele sale. " De fapt, pietrele nu pot fi găsite în scoarța terestră, care nu au intrat într-o apă. Apa este prezentă în toate geospheres crusta, fiecare dintre care se caracterizează printr-un anumit echilibru de molecule și atomi, care doresc să adopte o anumită stare stabilă dinamică. În diferite coji îndeplinesc starea de agregare a apei cauzată de temperaturile și presiunile corespunzătoare. În condiții de temperatură crustei variază de la - 93 0 C (minimă înregistrată în Antarctica) la aproximativ 1200 0 C (magmatic temperatura de topire). O presiune de sutimi în troposferă superioară la 3000 MPa la limita inferioară a crustei. De aceea, apa se găsește în diferite stări de agregare: lichid, gaz, solid sau fizic (e) sunt legați chimic cu rocile sub formă de molecule disociate.
VI Vernadsky pe faptul prezenței apei (în diferite forme), în aproape toate cochilii Terrei (manta, crusta, atmosfera, biosfera) și, în principiu, posibilitatea schimbului de apă permanentă între cojile de pământ adiacente au fost formulate principiu științific fundamental al unității apelor naturale ale pământului. În conformitate cu această dispoziție, hidrosfera planetei trebuie tratată ca un sistem dinamic unic, deschis în direcția cosmosului și regiunile interioare ale Pământului (manta, miez). Hidrosfera a jucat un rol fundamental în istoria geologică a Pământului în formarea fizice, chimice, și, în consecință, mediul geologic, clima, în originea și dezvoltarea vieții pe Pământ.
Apele naturale ale Pământului sunt una, însă unitatea lor este contradictorie. hidrosfera subteran care acoperă crusta oceanică și continentală cuprinde apă în diferite faze (lichid, solid, gazos) și stări (libere, legate), sub formă de soluții de diferite salinitate și temperatură. Hidrofara subterană se formează și funcționează în timpul interacțiunii principiilor opuse: factori de suprafață (exogeni) și adânci (endogeni) care determină stabilitatea stării și variabilitatea hidrosferei.
Factori de suprafață (exogeni). cantitatea și compoziția precipitării, cantitatea de evaporare, temperatura la suprafață (de exemplu, la temperaturi de infiltrare redusă a solului lichidului în precipitarea subsolului încetează). Factori endogeni. perechile de apă din adâncurile mantalei se ridică spre suprafața pământului, apa eliberată în timpul deshidratării mineralelor, apa din topiturile ignifuge.
Interacțiunea factorilor endogeni și exogeni determină stabilitatea, variabilitatea și dinamica hidrosferei. În sensul istorico-geologic, unitatea și lupta acestor opuse constituie baza dezvoltării interne a atmosferei subterane, este sursa mișcării de sine și a auto-dezvoltării.
Modificările hidrosferei subterane pot fi minore cantitativ (de exemplu, viteza apei subterane scade cu adâncimea crește, și crește salinitate) și a calității indigene (de exemplu, trecerea de la lichid la materia solidă). Dar, în general, PG se caracterizează prin schimbări spasmodice - tranzițiile schimbărilor cantitative la schimbările calitative. Ele pot fi ascuțite (apă-gheață, apă-abur) și treptat (schimbarea compoziției de sare și gaze)
Varietatea formelor de tranziție a schimbărilor cantitative la schimbări calitative reflectă natura și dezvoltarea hidrosferei subterane.
Dezvoltarea PG este ciclică și progresivă. procesele ciclice exprimate în schimbul hidrosferă apă subterană cu solul (apa de mare, apa mică) și apele de înlocuire zăcămînt magmatogenic infiltrogennymi în tranziție MF de la o fază sau stat la altul și înapoi. Fiecare ciclu sau ciclu ulterior anulează cel precedent, menținând în același timp o anumită certitudine. Acesta a format un nivel calitativ nou și mai mare de dezvoltare a hidrosfera, originar dintr-o spirală. Aceasta reflectă legea dialectică a negării negației, precum și continuitatea istorică în dezvoltarea hidrosfera subteran.
Sub hidrosfera înțeleagă învelișul de apă al Pământului, care combină apa oceanelor, apa freatică (conținut în scoarța terestră), precum și apa de suprafață de teren (râuri, lacuri, mlaștini, inclusiv zăpadă și ghețari). Limita superioară a hidrosfera este atât limita de jos a atmosferei și hidrosferei granița inferioară coincide cu limita crustei și manta.
Principalele procese interne ale hidrosferei sunt ciclurile de apă și schimbul de apă care apar la diferite niveluri și la scări diferite.
Ciclul apei este un proces complex care constă în evaporarea, transferul de vapori de apă prin curenții de aer, precipitarea precipitațiilor atmosferice, scurgerile de suprafață și de apă subterană ale pământului către Oceanul Mondial.
Apa naturală își schimbă proprietățile fizice, stă și se poate schimba de la o geosferă la alta în condiții de schimbare externe (temperatură, presiune). În fiecare an, 22% din energia solară se consumă prin evaporarea umidității de pe suprafața hidrosferei, prin pământ, prin acoperirea cu vegetație.
Vaporii formați în timpul evaporării cade în atmosferă și într-o altă situație termodinamică în prezența nucleelor de condensare, se condensează și cad la suprafața pământului sub forma precipitațiilor atmosferice.
Precipitațiile precipitate sunt parțial evaporate, drenate parțial în râuri și mări și parțial penetrează în litosferă. Aceasta este schema generală a ciclului apei în natură.
Ciclul de apă se schimbă în timp, atât din punct de vedere cantitativ, cât și din punct de vedere calitativ, deoarece Distribuția pământului și a Oceanului Mondial nu rămâne constantă, climatul și cantitatea de precipitații se schimbă.
În prezent, se disting un ciclu mic și mare de apă, care include o circulație intra-intermitentă.
Expresia cantitativă a ciclului apei în natură este echilibrul apei, care este descris matematic prin ecuația echilibrului apei. Elementele principale (parametrii) balanței de apă sunt:
Evaporare - Z, precipitare - X, scurgere - Y = Yp-ti + Y sub-pământ.
Ecuația echilibrului de apă pentru circulația internă (mică): ZB = ХБ (б - zone fără dren).
Ecuația bilanțului de apă pentru un ciclu mare (pe uscat): ZС = ХС - Y (с - teren).
Ie conform acestei formule, cantitatea de apă care se evaporă de pe pământ și care are o scurgere către Oceanul Mondial corespunde precipitațiilor minus scurgerile.
Ecuația echilibrului de apă pentru un ciclu mare (pentru Oceanul Mondial): ZM = XM + Y (m - oceanul mondial)
Ecuația echilibrului de apă pentru un teren (teren), limitat de un contur arbitrar. X + K + # 8710; Y - Z1 - Z2 ± # 8710; W = ± # 8710; U, unde
X - precipitații atmosferice, K - condensare, ± # 8710; Y - diferența dintre afluxul și scurgerea apelor de suprafață, Z1 - evaporarea de pe suprafețele de apă, Z2 - evaporarea totală de pe suprafața de teren (inclusiv vegetația transpirației) W - diferența dintre infiltrarea apei de suprafață prin suprafața pământului și intrarea apei subterane în suprafața pământului, # 8710; U - schimbarea rezervelor de apă pe zone ale bilanțului.
În circulația intra-materială (care face parte dintr-o mare), sosirea precipitațiilor atmosferice "locale" se datorează evaporării de pe suprafața suprafeței de teren luate în considerare. Potrivit MI Budyko, cantitatea de precipitații atmosferice "locale" a terenurilor este de 14% din cantitatea totală de precipitații. Principalul rol în formarea precipitațiilor pe teren este jucat de umiditatea oceanică evaporată.
Pe lângă circulațiile examinate, există și alte tipuri. De exemplu,
Ocean - evaporare - precipitare - infiltrare - scurgere subterană - râuri - ocean.
Ocean - apă de nămol - apă în rocile sedimentare - ape subterane fracturate - o sursă cu apă îngropată anterior.
Oceanul - apa de lut - apa stratosferei - metamorfismul - roci metamorfice cristaline.
Caracteristicile principalelor elemente ale bilanțului de apă:
X - precipitare numite produse lichide sau solide, condensarea vaporilor de apă din atmosferă, care se încadrează la suprafața pământului sub formă de ploaie, zăpadă, grindină sau precipitare sub formă de rouă, îngheț și burniță. Cantitatea de precipitații atmosferice care intră pe suprafață pe o anumită perioadă de timp este exprimată prin volumul de apă (cm3, m 3) sau stratului (mm, cm, m). Cantitatea de precipitații care a căzut pe orice suprafață în timpul anului este numită precipitația anuală (mm / an).
Pentru a compara cantitatea de precipitații în diferite regiuni administrate valoare - precipitații anuală normală - valorile medii anuale pe o perioadă de mai mulți ani, atunci când durata de creștere suplimentară în perioada de observație nu a modificat în mod semnificativ valorile sale:
Unde X0 este norma cantității anuale de precipitații (mm / an); Xi - suma anuală a precipitațiilor pentru anumiți ani (mm / an); N este numărul de ani de observare.
Rezultatul este crearea hărților de izogiți (izogiți - linii care leagă punctele cu aceeași cantitate de precipitații).
K - Condensarea se formează dacă numărul de molecule absorbite de suprafață depășește numărul de molecule care s-au detașat de ea. Inversa evaporării.
Z - prin evaporarea apei se referă la procesul de tranziție a moleculelor de H2O, la atingerea unei viteze suficiente pentru a depăși forța de atracție moleculară a suprafeței lichide sau solide în aer (tranziția unei substanțe dintr-un lichid sau solid la starea gazoasă). La calcularea echilibrului apei de suprafață a terenurilor tratate trei tipuri principale de evaporare: evaporarea de la suprafața apei, transpirației (rădăcini de selecție a plantelor de umiditate) evaporarea totală de pe suprafețele de teren (care include evaporarea din sol, transpirației vegetație, evaporarea din frunze și tulpini).
Evaporarea este de obicei exprimată printr-un strat de apă (mm) evaporat de pe suprafața respectivă pe unitatea de timp (mm / zi, mm / lună, mm / an) sau volumul apei. Distribuția valorilor evaporării pe suprafața globului depinde de zonele climatice. Evaporarea totală de pe suprafața solului este strâns legată de gradul de umidificare a suprafeței pământului, caracterizat prin coeficientul de umiditate:
Unde X0 este norma sumei precipitațiilor; Z0 - evaporarea maximă (volatilitatea) posibilă.
Y - scurgerea de suprafață este procesul de mișcare a apei, care are loc sub forma fluxului său de-a lungul suprafeței pământului. Există următoarele tipuri: pantă, talvegovy (grinzi, bușteni), scurgere fluvială. Pentru studiile privind echilibrul apei al terenului, se ia în considerare, de regulă, scurgerea totală.
Cantitatea cantitativă de scurgere a râului poate fi caracterizată în orice canal transversal al râului prin volumul de apă care a trecut o anumită perioadă de timp (m 3 km 3) sau debitul de apă (l / s, m 3 / s). Cantitatea de scurgere a râului poate fi caracterizată de un modul de scurgere - acesta este debitul (l / s) de la 1 km 2 al bazinului hidrografic.
Unde Q - debitul de apă (m 3 / s); F - zona de captare (l / s * km 2)
Se poate de asemenea caracteriza printr-un strat de scurgere:
Unde Y este stratul de scurgere (mm / an), Q este volumul de scurgere (m 3 / an); F - zona de captare (m 2).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: