Подземные воды, их классификация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Происхождение и распространение ледников.

Среди многообразия видов  скопления снега и льда на земном шаре главное место занимают многолетние наземные льды – ледники. Ледник это масса фирна и льда, образовавшаяся путем длительного накопления и преобразования твердых атмосферных осадков и обладающая собственным движением. Множество ледников, объединенных общими связями с окружающей средой и внутренними взаимосвязями и свойствами, образуют оледенение или ледниковую систему.

В холодный период года на обширных территориях суши идет накопление твердых атмосферных осадков  – снега. В теплый период года на большей территории снег растаивает. Существует граница между поверхностью покрытой снегом и поверхностью где снега нет. Эта граница называется сезонной снеговой линией. Среднее положение снеговой линии называется климатической снеговой линией.  Если в том или ином районе земная поверхность имеет высоты, превышающие высоту климатической снеговой линии, то именно здесь накопление снега приводит к преобразованию его в фрин и лед и возникает ледник. Твердые атмосферные осадки, накапливаясь в отрицательных (вогнутых) формах рельефа, испытывают со временем значительные преобразования. Свежевыпавший снег под действием солнечного тепла оттаивает с поверхности, а ночью вновь замерзает, покрываясь тонкой ледяной корочкой - настом. Часть талой воды просачивается внутрь снежной массы и там отвердевает в виде крупинок, зерен и пленок, обволакивающих снежинки. По мере накопления снега его нижние пласты под давлением верхних делаются плотнее и переходят в пузырчатую серо-белую массу, состоящую из подвергшихся первоначальному переформированию под действием замерзания и оттаивания снежинок и ледяных зерен и называемому фирном. Периодическое выпадение снега обусловливает характерное слоистое строение фирна, причем толщина слоев колеблется в довольно широких пределах - от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Фирн, имеющий плотность 0,3-0,5, все более уплотняясь под давлением вышележащих слоев, переходит в белый фирновый лед с плотностью 0,85, а затем в чистый, прозрачный, собственно ледниковый лед голубого цвета плотностью 0,88-0,91.

Таким образом главная  причина существования оледениния – климатическая. Основным условием существования ледников служит положительный снеговой баланс, преобладание накопления снега перед его расходованием., чему способствует большое количество твердых атмосферных осадков и продолжительный период отрицательных температур воздуха. Наиболее благоприятен для образования ледников морской климат с большим количеством осадков. Помимо климатических условий образованию ледников способствуют и условия орографичские и геоморфологические: большие высоты, экспозиция склонов, ориентация горных хребтов по отношению к направлению переноса влажных воздушных масс, плоские или вогнутые формы рельефа. Однако, накопление снега выше климатической снеговой линии не может продолжаться бесконечно, и он должен каким-то образом «разгружаться». В горных ледниках это происходит благодаря перемещению накапливающихся масс снега и льда ниже снеговой линии, в виде языка ледника и последующему их таянию и испарению в более теплых условиях, частичному таянию и испарению льда выше снеговой линии, сходу лавин и переноса снега метелями, а на покровных ледниках так же и в результате откалывания массивов льда и образования айсбергов. Линия с нулевым снеговым балансом на теле самого ледника проходит немного ниже, чем климатическая снеговая линия в данном районе. Это объясняется тем, что идет дополнительное поступление снега на поверхность ледника путем лавинного и метелевого переноса, так и охлаждающим действием самого ледника. С многолетним положением снеговой линии на поверхности ледника приблизительно совпадает так называемая фирновая линия, отделяющая поверхность фирна от поверхности льда. Ледники подразделяются на две основные группы покровные и горные.

Покровные ледники размещаются  на материках или крупных островах, к ним относятся ледники Антарктиды, Гренландии, арктических островов. Форма покровных ледников в меньшей степени, чем у горных зависит от рельефа подстилающей поверхности земли и в основном обусловлена распространением снегового питания ледника. Они подразделяются на ледниковые купола, ледниковые щиты, выводные ледники и шельфовые ледники. Горные ледники подразделяются на три группы. Это ледники вершин, ледники склонов, долинные ледники.

При накоплении большой  массы льда создаётся нагрузка на его нижние слои, приобретающие способность к вязкопластическому течению. При этом периодически накапливаются напряжения, приводящие к образованию горизонтальных срывов, вдоль которых происходит послойное проскальзывание слоёв движущегося льда. Таким образом, движение ледника осуществляется двумя способами: путём вязкопластического течения льда и путём глыбового скольжения по ложу и внутриледниковым сколам. При температуре, близкой к температуре таяния, движение по плоскостям срывов сопровождается таянием и повторным замерзанием с образованием ленточной текстуры. В верхней части ледника, где отсутствует значительное давление, во время движения происходит хрупкая деформация льда, что приводит к его раскалыванию по трещинам на глыбы различного размера. Эти глыбы пассивно перемещаются вместе с подстилающими слоями пластичного льда. В краевых частях ледника мощность и пластичность льда также уменьшается, здесь возникают наклонные поверхности сколов, по которым происходит смещение блоков и пластин льда, образующих систему чешуйчатых надвигов. Ещё одна часть ледника, для которой характерны хрупкие деформации, расположена в нижней части движущегося льда; снижение пластичности здесь связано с «загрязнением» льда обломочным материалом. Перемещение льда в основании ледника часто носит характер глыбового скольжения.

 

 

4. Водное хозяйство  морей, рек, озёр.

Основные направления  хозяйственного использования водных ресурсов мира можно разделить на две основные категории, это добыча рыбы, других морепродуктов, искусственное разведение рыбы и потребление пресной воды. Из общего объема потребления пресной воды в среднем 70 % идет на сельскохозяйственные нужды, 20 % – на промышленные, 10 % – на нужды коммунального хозяйства и другие цели. Главным источником пресной воды остаются реки. Объем мирового потребления воды приблизился к 1/4 водных ресурсов планеты, которые могут быть использованы. В мировом хозяйстве сохраняется тенденция к увеличению спроса на воду. Общие запасы воды на Земле составляют 138,6 млн. км3. Около 97,5% воды - соленая или в значительной мере минерализованная, то есть требующая очистки для целого ряда применений.. На Мировой океан приходится 96,5% объема водной массы планеты.

Водное хозяйство формируется  как отрасль народного хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планированием и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйства — обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества. По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства делят на водопотребителей и водопользователей. Водопользователи – это отрасли, которые используют водоемы для различных целей, но безвозвратный водозабор не ведут. К ним относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, местные органы, использующие воду для целей и нужд населения, т.е. службы хозяйственно-питьевого потребления. Водопотребители – это отрасли, которые берут воду из водоемов. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности - химическая и металлургическая.

При водопотреблении  вода изымается из ее источников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; она входит в состав выпускаемой продукции, подвергается загрязнению и испарению. Водопотребление с точки зрения использования водных ресурсов подразделяют на возвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное (потери). Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду, как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, добыча солей, система отдыха и спорта и др.

Основой водного хозяйства служат 1) поверхностные и подземные водные объекты; 2) различного рода сооружения, обеспечивающие регулирование и территориальное перераспределение речного стока, воспроизводство водных ресурсов, водозабор из поверхностных и подземных источников; 3) сооружения, обеспечивающие очистку забираемой из водоисточников воды, отвод сточных вод и их очистку перед сбросом в водоемы; 4) сооружения, обеспечивающие повторное использование вод в системах оборотного водоснабжения; 5) сооружения по деминерализации соленых и солоноватых вод (опреснительные установки); 6) сооружения по защите территорий, прилегающих к водным объектам, от подтопления и переформирования берегов, а также от эрозии, селей и лавин; 7) различного рода сооружения, позволяющие использовать водные объекты в целях водного транспорта, лесосплава, рыбного хозяйства и рекреации. К водным объектам относятся 1) реки, озера, водохранилища, другие поверхностные водоемы и водные источники, а также каналы и пруды; 2) подземные воды и ледники; 3) внутренние моря и другие внутренние морские воды; 4) территориальные воды (территориальное море).

По видам водопользование  можно разделить на несколько  основных направлений (в зависимости  от качества воды): хозяйственно-питьевое, технологическое, рыбохозяйственное и рекреационное.

Существует следующая  классификация пресных вод по целевому назначению:

- Вода питьевая –  вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и  показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

- Вода минеральная  – вода, компонентный состав которой  отвечает лечебным требованиям.

- Вода промышленная  – вода, компонентного состава  и ресурсов которой достаточно  для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах.

- Вода теплоэнергетическая  – термальная вода, теплоэнергетические  ресурсы которой могут быть  использованы в любой отрасли  народного хозяйства.

- Вода техническая  – любая вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве. При этом различают:

Хозяйственно-бытовые  воды – воды, используемые для бытовых  и санитарно-гигиенических целей  населением, а также прачечными, банями, столовыми, больницами и т.д.;

Поливную воду, используемую для орошения земель и полива сельскохозяйственных растений.

Энергетическую воду, используемую для получения пара и нагревания помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких и газообразных продуктов  в теплообменных аппаратах, а твердых тел – непосредственно; может быть оборотной и подпиточной (добавочной).

Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывочную и  реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и  образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывочную – для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а также реакционную – в составе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах. Таким образом, технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.

Водохозяйственная система в целом включает в себя комплекс взаимосвязанных водных объектов и гидротехнических сооружений, предназначенных для обеспечения рационального использования и охраны вод. К водохозяйственным системам относят водохранилища, каналы различного назначения, мелиоративные системы, системы технического водоснабжения промышленных узлов, предприятий, электростанций, системы очистки и сброса сточных, коллекторно-дренажных вод. Водохозяйственные системы - это все гидротехнические сооружения и узлы гидротехнических сооружений. Для решения водохозяйственных задач необходимо сопоставление имеющихся водных ресурсов с запросами потребителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Истощение и загрязнение  водных ресурсов.

Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы и при рациональном использовании должны непрерывно возобновляться в процессе круговорота воды в  природе. Еще в недалеком прошлом  считалось, что запасов воды на Земле  достаточно, и людям (за исключением обитателей отдельных засушливых районов) не стоит беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды росло огромными темпами, и население многих стран и регионов мира вдруг стало ощущать недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом. Человечество задумалось над проблемой, как обеспечить потребности будущих поколений в воде. Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов. Отмечается истощение самых ценных из доступных нам источников пресной  воды - подземных вод. Бесконтрольное изъятие воды, уничтожение водоохранных лесных полос и осушение верховых болот привели к массовой гибели малых рек. Сокращается водоносность крупных рек и приток поверхностных вод во внутренние водоёмы. Кроме истощения водных ресурсов интенсивное их использование влечет за собой резкое изменение качественных параметров в результате сброса в воду разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения. Вода теряет способность к самоочищению в условиях, когда естественные экосистемы разрушаются. Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддерживать способность воды к самоочищению.

Процессы интенсификации использования водных ресурсов, рост объема сточных вод, отводимых в водные объекты, тесно взаимосвязаны. При увеличении водопотребления и водоотведения главная опасность заключается в ухудшении качества воды. Более половины стоков, сбрасываемых в поверхностные водоемы земного шара, не проходят даже предварительной очистки. Для сохранения самоочищающей способности воды необходимо более чем десятикратное разбавление стоков чистой водой. Согласно расчетам, на обеззараживание сточных вод в настоящее время расходуется седьмая часть мировых ресурсов речного стока. Если сброс сточных вод будет возрастать, то в ближайшее десятилетие для этой цели потребуется расходовать все мировые ресурсы речного стока.

Источниками загрязнения  являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных  животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах, смыв дождевыми  потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются в различных стадиях технологических процессов. С нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью, транспортировкой нефти и нефтепродуктов связано распространение в водоемах самых стойких загрязнителей - нефтяных масел. Каждая тонна нефти, растекаясь по водной поверхности, создает на площади до 12 км2 пленку из легких масел, затрудняющую газообмен с атмосферой. Средние фракции нефти, смешиваясь с водой, образуют ядовитую эмульсию оседающую на жабрах рыб. Тяжелые масла (мазут) оседают на дно водоемов, вызывая токсические отравления фауны, гибель рыб.