Гидрогеологическая структура как водообменная и водонапорная система

Способность гидрогеологических структур пропускать (обмени­вать) то или иное количество воды является фундаментальным их свойством. Одновременно они обладают способностью создавать напор воды на огромном расстоянии. Отсюда одни исследователи называ­ют эти структуры водообменными (П.Ф. Швецов, А.А. Коноплянцев), другие — водонапорными (А.М. Овчинников, П.П. Климен­тов).

В пределах одной гидрогеологической структуры водообмен раз­личен в разных ее частях. Одним из важнейших факторов водообмена выступает глубина залегания водоносных горизонтов, кон­тролирующая коллекторские свойства горных пород. По мере углубления в недра Земли, наблюдается замедление дви­жения воды, которое имеет закономерный характер и выражается в наличии трех гидродинамических зон водообмена: активного, замедленного и затрудненного.

Водообменные свойства любой гидро­геологической структуры зависят не только от глубины залегания и геологического строения ее отдельных блоков (пространственные параметры), но и этапа ее геологического развития, степени литификации пород и т.д. (временные параметры). Кроме того, от ее размеров, литологического состава водовмещающих пород, их коллекторских свойств, от соотношения областей питания и разгрузки, а так же степени расчлененности рельефа.

Одним из важнейших показателей интенсивности водообмена служит скорость движения воды, которая в соответствии с законом Дарси прямо пропорциональна коэффициенту фильтрации и гидравлическому уклону.

Кроме скорости движения воды водообменные свойства гидро­геологической структуры характеризуются коэффициентом водооб­мена,представляющим ежегодную долю обмениваемой воды в конкретном бассейне, и циклом водообмена — временем полной смены воды в бассейне.

Водообменные свойства горных пород изменяются не только с глубиной, но и по мере протекания процессов литогенеза от раннего диагенеза (начальная стадия захоронения пород) до позднего мета­генеза (метаморфизма). 5.4. Гидрогеохимическая зональностьНедостаток знаний о скоростях движения подземных вод и про­ницаемости горных пород, особенно в глубоких водоносных гори­зонтах, на практике компенсируют путем изучения их химического и газового состава. Химический состав подземных вод во многом зависит от скорости их движения и интенсивности водообмена, т.е. времени взаимодействия воды с горными породами. Наличие высокоминерализованных вод седиментационного генезиса всегда говорит о весьма слабом водообмене в гид­рогеологической структуре или в какой-то ее части. Характер соста­ва воды, например наличие азотных терм, углекислых терм, также свидетельствует об определенном водообмене. Поэтому гидродина­мическая зональность в бассейнах в определенной мере коррелиру­ется с гидрогеохимической. Однако следует иметь в виду, что состав воды — не прямой показатель водообмена, так как он зависит от многих факторов и его использование требует дос­таточно большого опыта от исследователя.