Розподіл вологості ґрунтового шару: зона аерації і зона насичення. Пористість гірських порід. Вологість і водні властивості ґрунтів. Рух води в ґрунтах.

У верхньому шарі земної кори, в якому проходить інтенсивний водообмін виділяють шар (зону) аерації, шар (зону) насичення і шари артезіанських (напірних) вод.

Шар аерації – збагачений киснем – включає ґрунти і верхній шар пухких порід. Він розташовується між атмосферою і підземною гідросферою та має потужність 2-30м. Для шару аерації характерний вертикальний рух вологи. В шарі аерації зустрічаються води ґрунтів та верховодка.

Шар насичення – розташовується глибше шару аерації. Його перший постійний водоносний горизонт називається ґрунтовими водами. Ці води не мають напору. Характерною особливістю цього шару є той факт, що всі пустоти в гірських породах, які його складають заповнені гравітаційною водою.

Шар артезіанських (напірних) вод – це води, які розташовуються на досить значній глибині між кількома пластами водотривких порід.

Вода може знаходитись у гірській породі лише за умови наявності вільного простору: пор, тріщин, порожнин. У верхніх осадових шарах земної кори найважливіше значення мають пори – найдрібніші пустоти між частинками породи.

Відношення сумарного об’єму пор (Vn) до загального об’єму породи (V) називається Пористістю (n). Пористість виражають у % або в долях одиниці: n = Vn/V·100%.Пористість залежить від таких фізичних властивостей гірських порід, як щільністьі гранулометричний склад. Найбільша вона у дрібнозернистих порід, оскільки вони складені переважно однаковими за розміром частинками. Найменша - у різнозернистих, оскільки в цьому випадку дрібні частинки заповнюють пори між крупними і вільного простору залишається мало.

Середня пористість осадових порід на земній поверхні становить 35-45% (глини – 40-50%, леси – 40-55%, піски -30-40%, пісковики 4-25%, вапняки – 0.6-16%).

Від пористості залежить ВОЛОГОЄМНІСТЬ породи – здатність вміщувати воду. Вологоємність є:

повна – максимальний вміст води в породі при повному насиченні її пор;

капілярна – найбільша кількість води, яка утримується в капілярах при повному їх насиченні;

максимальна молекулярна – для плівкової та гігроскопічної води;

найменша (польова) – кількість води, що утримується в породі при неповному насиченні.

Від вологоємності залежить ВОЛОГІСТЬ – кількість води, яка міститься в породі або ґрунті. Вона буває природна (вміст води в породі за природних умов), вагова (відношення маси води до маси сухої породи), об’ємна (відношення об’єму води до об’єму сухої породи) і відносна (відношення об’ємної вологості до пористості породи).

До водних властивостей ґрунтів належать також:

водопроникність (здатність гірських порід пропускати воду; породи поділяються на водопроникні, напівпроникні і водотривкі);

водовіддача (здатність насиченої водою породи віддавати її шляхом повільного стікання);

дефіцит вологи (недостача насичення – кількість води, яка може додатково вміститися у породі в умовах вологості).

Вода в ґрунтах та гірських породах постійно перебуває в русі. За напрямком рух підземних вод буває вертикальний (низхідний і висхідний) і горизонтальний, а за характером – ламінарний і турбулентний.

Ламінарний (паралельно-струминний – характерний для порід з малими порами) – окремі струмені досить повільно течуть паралельно, обтікаючи перешкоди рівномірними шарами і створюючи суцільний потік.

Турбулентний (безладний – характерний для порід зі значними тріщинами) – вихровий рух води, при якому частинки, що переміщуються утворюють вихори і темп їх руху швидко зростає.