Лекция 12. Изучение закономерностей естественного режима грунтовых вод

Региональные закономерности естественного режима подземных вод связаны с наличием климатической зональности с севера на юг.

В районах развития многолетнемерзлых пород характерной особенностью является сезонные изменения агрегатного состояния воды, которые происходят по схеме вода-лед-вода. С наступлением устойчивых положительных температур происходит переход воды из твердого состояния в жидкое и наступает весенне-летний подъем уровня.

В районах развития сезонно-промерзающих пород, распространенных южнее многолетнемерзлой провинции, характерен весенний подъем уровня, обусловленный инфильтрацией снеготалых вод Подъем уровня здесь выражен менее отчетливо, так как зависит от мощности накопления снежного покрова. Часто сроки весеннего подъема уровня приходятся на летние месяцы, что связано с весенними атмосферными осадками (дождями).

Здесь отмечается наличие зимнего спада всегда с отсутствием инфильтрации атмосферных осадков и дренированием их поверхностными водотоками.

В районах развития кратковременно промерзающих пород, отличающихся плюсовой средней температурой в зимний период характерной является возможность подъема уровня независимо от сезона, что связано с питанием грунтовых вод атмосферными осадками, выпадающими здесь в течении всего года. Поэтому здесь наблюдаются осенне-зимне-весенние подъемы. Сроки начала весеннего подъема и наступления устойчивых положительных температур воздуха в различных пунктах территории СНГ с февраля до мая месяца.

На основании вышеизложенного можно отметить, что величина весеннего подъема также закономерно изменяется с севера на юг, как и величина весенней инфильтрации.

Так, в Ленинградской области (область избыточного увлажнения) весенний подъем уровня подземных вод определяет его годовую амплитуду. В областях недостаточного увлажнения весенний подъем выражен слабее, летний спад интенсивнее, который и определяет годовую амплитуду и режим уровня. В областях умеренного увлажнения отношение весенней амплитуды к годовой близко к единице.

Время наступления минимального стояния уровня грунтовых вод подчиняется определенной закономерности. Она заключается в том, что в областях избыточного увлажнения, где основную расходную статью в балансе грунтовых вод составляет расход на подземный сток в меженный осенне-зимний период, т. е. по времени он соответствует периоду отсутствия питания и часто предшествует периоду интенсивного весеннего питания подземных вод. Время наступления годового минимума закономерно смещается с поздневесеннего периода (май) на ранневесенний (конец марта – начало апреля). Например, на Кольском полуострове в годы с нормальным температурным режимом годовой минимум наступает в конце мая, в то время как на широте Москвы он наступает уже в первой декаде апреля.

В зоне умеренного увлажнения возрастающую роль в расходе подземных вод начинает приобретать уже летнее испарение, вследствие чего в летний период наступает спад уровня. В этот период уровень подземных вод может достигнуть минимальных в году отметок, особенно если кроме летнего испарения происходит транспирация растительным покровом.

Однако весьма часты случаи, когда минимальный уровень наблюдается и в зимне-весенний период, например, при дождливом лете.

Таким образом, для зоны умеренного увлажнения характерно отсутствие определенного (в разрезе сезона) времени стояния минимума грунтовых вод.

В зоне недостаточного увлажнения основная роль в расходовании подземных вод принадлежит летне-осеннему испарению. Именно вследствие этого уровень подземных вод в большинстве случаев имеет минимальные в году отметки в летне-осенний период.

Районы с недостаточным увлажнением относятся, по О.К. Ланге, к зоне «равновесия подземного стока и испарения». Поэтому, когда прекращается летне-осеннее испарение, а подземный сток существует, уровень подземных вод начинает повышаться (в осенне-зимний период). Такая закономерность выявлена на основе анализа наблюдений Прикаспийской, Северо-Кавказской, Туркестанской и др. гидрометеорологических станций.

Исключение из этой закономерности составляет режим глубоко залегающих грунтовых вод или вод, приуроченным к слабодренированным территориям с сосредоточенным весенним питанием (например, участки лиманов в Прикаспийской низменности).