юючи трансляційне рух і соударяясь з сусідніми, накопичує деякий запас енергії, який називається енергією активації Еа. З одного положення рівноваги в інше вона переміститься, якщо її енергія активації E`а виявиться більше, ніж потенційний бар'єр Ei під яким розуміють максимум енергії між двома сусідніми мінімумами, відповідними положеннями тимчасової рівноваги даної частинки. На рис. 2.2, в на кривій потенційної енергії молекули А глибокий (лівий) мінімум відповідає взаємодії молекули води А з іоном С (іон-дипольномувзаємодія) і тимчасового положення рівноваги, а правий (менш глибокий) -Взаємодія двох молекул води А і В (діполь-дипольномувзаємодія) і наступного положенню рівноваги.
Можливі два випадки переміщення частки рідини, коли Еа gt; Ei або (EА + Єв) gt; Еi (де EВ - енергія зовнішніх сил). У першому випадку трансляційний стрибок равновероятен на всі боки, а в другому - спрямований по дії зовнішньої сили, так як в цьому напрямку зменшується Еi.
Молекули води і розчиненої речовини переміщаються всередині пори з шару в шар, хоча товщина самих структурованих шарів, обумовлена ??мінеральним складом скелета, характером розчину і термодинамічними умовами, зберігається. Приймаючи, що в загальному балансі сил, що діють на зв'язану воду, частка сил гравітації і гідростатичного тиску невелика, прийнято вважати фізично зв'язану воду практично нерухомою і умовно відносити її до мінерального скелету. Однак не можна забувати, що кількість зв'язаної води в породі і можливість її переходу в вільну залежать від температури, механічного тиску на породу, мінералізації і складу парової води.
Капілярні взаємодії. У зоні аерації в умовах неповного водонасичення повітря являє собою самостійну безперервну фазу, тому в поровом просторі на контакті води і повітря проявляється дія капілярних сил. Така взаємодія спостерігається по простяганню водоносного горизонту на лінії рівня грунтових вод і у вертикальній площині, коли в зоні аерації рухається низхідний потік инфильтра води (з каналів або шурфів при спеціальних досвідчених наливах). На лінії, що розділяє області повного і неповного водонасичення, проявляються капілярні взаємодії і формується зона, яку називають капілярної. На розділяє лінії гідростатичний тиск дорівнює атмосферному і звичайно приймається за нульове; в капілярної зоні тиск негативне.
При повільних змінах гідростатичного тиску в зоні повного насичення (наприклад, при коливаннях рівня ґрунтових вод) капілярна зона встигає переміщатися слідом за рухом кордону нульового тиску; при швидких змінах цього не спостерігається і відбувається порушення контакту. Математично врахувати це явище складно, і в теорії фільтрації зазвичай по лінії рівня грунтових вод капілярними взаємодіями нехтують, зберігаючи передумову про повільне переміщенні цього рівня. Детально ці взаємодії враховуються в теорії влагопереноса. У нижній частині капілярної зони капілярна вода має властивості вільної: передає гідростатичний тиск і рухається відповідно до загальним ухилом грунтових вод.
Глава 3. Закономірності поширення підземних вод в гірських породах
. 1 Гідрогеологічна стратифікація
Гідрогеологічна стратифікація осадових порід виходить з наявності витриманих за площею водомістких колекторів пластового, порово-пластового, тріщини-пластового пли більш складних типів, що чергуються в розрізі з водотривкими товщами. Строго обґрунтована система поділу цих товщ на водоносні породи поки відсутня.
З кінця минулого століття за основний підрозділ відносинах порід традиційно прийнято вважати водоносний горизонт (англ. і франц.- aquifer, нем.- Grundwasserleiter), іменований іноді водоносним пластом або водоносним шаром. Визначення цього поняття досі різними дослідниками дається далеко не однаково.
У відповідності з наявними визначеннями (М. Є. Альтовского, А. М. Овчинникова, А. С. Рябченкова, Р. де Уїст та ін.), під водоносним горизонтом слід розуміти відносно витриману і єдину в гідравлічному відношенні товщу (пласт, шар і т. д.) водопроникних гірських порід, пори, тріщини або порожнечі яких заповнені підземною водою.
Водоносний горизонт найчастіше складний однорідними або близькими за літолого-фаціальні складом і фільтраційним властивостям відкладеннями. Зовсім не обов'язкова його приуроченість до певної одиниці стратиграфічної шкали. Він може бути утворений одним або декількома шарами водонасичених порід; в першому випадку він буде одношаровим, у другому - складним: дво-або багатошаровим.
Слагающие водоносний горизонт водонасичені породи повинні мати єдину гідравлічну поверхню вільну або пьезометрические. Від вище- і нижележащих водоносних горизонтів він ізолюється водоупорами, що не виключає гідравлічної зв'язку окремих...
