Поиск

Динамика и баланс грунтовых вод
29.10.2015

Многие почвы земного шара испытывают в настоящее время или испытали в относительно недавнем геологическом прошлом прямое влияние грунтовых вод (гидроморфиые и палеогидроморфные почвы). Присутствие или отсутствие груутовых вод в пределах гумусового и корнеобитаемого горизонтов и в подстилающей породе является важнейшим критерием оценки водного режима почв, их природных и производственных свойств. Буровая скважина, почвенный разрез или дренажная траншея, заложенные в водоносный горизонт, вскрывают грунтовые воды, уровень которых устанавливается на определенной высоте. При этом от почвы отделяется гравитационная свободная вода. В толще почвы над «зеркалом» грунтовой воды прослеживается капиллярная кайма высотой 1—3 м, выше которой в почве имеется лишь пленочная и гигроскопическая влага.
Грунтовая вода водоносного горизонта может быть временной, сезонной («висячая верховодка»), образовавшейся вследствие инфильтрации ливневой, снеговой или поливной воды и задержки ее над малопроницаемым «водоупорным» горизонтом. В странах равнинного рельефа и резкого преобладания осадков над испарением (влажные тропики, области морского климата умеренного пояса, влажные области умеренного и холодного пояса) близкие к поверхности грунтовые воды являются продуктом инфильтрации атмосферных осадков и накопления гравитационной воды. Обычно сезонная верховодка в таких условиях сочетается с основным постоянным горизонтом грунтовых вод, который лежит на региональном водоупоре.
Движение верховодки связано с местным рельефом. Постоянный же поток грунтовых вод направлен по общему уклону территории и в сторону врезанной сети долин. Близкая к поверхности грунтовая вода на многих пространствах является продуктом выклинивания постоянно существующего грунтового потока, приходящего со стороны области питания (горы, русла рек, крупные водоемы, каналы) в долину или дельту, в низменность или депрессию.
Постоянный близкий к поверхности водоносный горизонт может сформироваться вследствие разгрузки восходящих напорных подземных вод в долинах, низменностях или впадинах, лежащих в местах тектонических разломов, сдвигов, трещин. Нередко в последних случаях грунтовые воды выходят на больших пространствах на поверхность, образуя так называемые зоны выклинивания, «карасу», полосу озер или болот, сеть грифонов, источников, а иногда грязевых вулканов.
В общем виде можно считать, что грунтовые воды не оказывают на почвообразование и растительность никакого влияния, если их уровень лежит на глубинах больше 10—12 м. В этих условиях они расходуются главным образом на отток.
Ландшафты с глубокими грунтовыми водами называются элювиальными автоморфньши или автономными. Это обычно водоразделы и высокие террасы глубоких долин, предгорные равнины (пьедмонты), высокие рассеченные равнинные плато. Водный режим распространенных здесь почв можно назвать автоморфно-промывным. Эти названия отражают господство в почвах процессов инфильтрации воды, выщелачивания и выноса (сквозного или частичного).
При меньших глубинах грунтовых вод (порядка 7—10 м) уже может наблюдаться некоторое влияние их на почвообразование. Корни растений травянистых и древесных в состоянии потреблять маломинерализованные грунтовые воды с этих глубин и производить дополнительную биомассу на поверхности. Это усиливает аккумуляцию биофильных элементов и органических веществ в почве. В этом проявляется косвенное влияние грунтовых вод на почвообразование через растительный покров.
При глубинах грунтовых вод 4—7 м в нижней части почвенного профиля появляются восходящие пленочно-капиллярные растворы, из которых в почву переходят в осадок некоторые растворенные компоненты. Здесь уже имеет место прямое геохимическое влияние грунтовых вод на почвообразование. Постоянный приток влаги, кроме того, обеспечивает пышное развитие растительного- покрова и усиление аккумуляции биофильных элементов. Почвообразование и почвы приобретают характер мезогидроморфных. Ландшафты этого типа и развитые на них почвы являются частично элювиальными, т. е. промывными, транзитными для растворимых соединений и вместе с тем аккумулятивными (накопительными) для малорастворимых соединений (карбонатов кальция, гидроокислов железа и марганца) и таких биофильных элементов, как фосфор, сера, углерод, азот, йод, медь. Черные почвы влажных саванн, прерий, лугов и луговых степей являются типичными представителями этой группы почв.
При небольших глубинах грунтовых вод (1—3 м) капиллярная вода активно участвует в жизни растений, в почвообразовательном процессе и геохимической аккумуляции. Приходящая со стороны грунтовая вода в основном расходуется через капиллярную кайму на испарение и транспирацию, хотя часть грунтовых вод может уходить с подземным оттоком, если существует естественный дренаж. Принесенные грунтовой водой растворенные соединения интенсивно накапливаются в почве, водоносном горизонте и в грунтовой воде. Режим и баланс грунтовых вод приобретают испарительный характер.
В геохимическом отношении ландшафты такого типа являются аккумулятивными, а почвы — гидроморфно-аккумулятивными, часто засоленными. Следует, однако, различать распространенные в природе случаи, когда грунтовые воды близки к поверхности (1—2 м), но их циркуляция очень активна и отток их велик. Такие условия складываются в областях достаточного количестра атмосферных осадков и наличия проницаемых галечниковых и песчаных прослоев, подстилающих нижние горизонты почв. Баланс грунтовых вод и почв может быть определен в этих условиях как гидроморфно-промывной. Обычно это темные глеево-луговые гумусированные почвы или глеево-подзолистые почвы низких дренированных равнин.
Как можно судить из предыдущего, в динамике грунтовых вод решающее значение приобретает соотношение атмосферного увлажнения, притока, оттока и испарения грунтовых вод. Соотношение прихода и расхода влаги и особенно соотношение таких статей расхода грунтовых вод, как их отток, транспирация и испарение, являются наиболее существенными для понимания и оценки роли грунтовых вод в геохимических, почвообразовательных и мелиоративных процессах.