glava 7 phg

ГЛАВА 7 ИЗВОРИ И СРОДНИ ХИДРОГЕОЛОШКИ ПОЈАВИ

7 ИЗВОРИ И СРОДНИ ХИДРОГЕОЛОШКИ ПОЈАВИ

Слободните подземни води избиваат на површината на теренот на различни начини. Најзначаен и најчест начин е секако преку изворите незнатно и во вид на пиштевини или издански ока.

ИЗВОРИ

Извори се нарекуваат помали или поголеми млазеви на подземните води, кои природно спонтано избиваат на површината на теренот, низ јасно изразен отвор. Тие по правило се природни изливања на изданските или лутајуќите води. Нивното појавување може да биде во вид на еден или повеќе млазеви. Местото на кое е формиран изворот се нарекува извориште, а ако тој е составен од група на извори, сочинува разбиено извориште (што е чест случај во карстните терени - карстни врела). Освен поединечните извори и изворите во групи овие појави можат да бидат распоредени во низ вдолж некоја изворска линија; воглавно вдолж хоризонтален или незнатно наведнат контакт помеѓу хидроколекторот и подинскиот хидроизолатор.

МЕХАНИЗАМ НА ИЗВОРИТЕ

Условите под кои изданските и амбулантните води избиваат на површината на теренот можат да бидат бројни и разновидни. Меѓутоа, најчеста и најзначајна причина за избивањето на подземните води на површината на теренот е дејството на гравитацијата, незнатно и дејството на гасовите кои се наоѓаат понекогаш во исти колектори со слободните подземни води, потоа метеоролошките фактори и др.

Механизмот на изворите (по R. Kampe) го сочинуваат сите оние геолошки, морфолошки, хидролошки и метеоролошки фактори кои доведуваат до избивање на слободните подземни води на површината на теренот, т.е. до појава на извори, и кои ја регулираат нивната работа и сталното постоење.Механизмот на изворот може да биде: хидраулички и хидропнеуматски. Кај хидрауличкиот механизам на изворот, како причина за избивање на слободните подземни води на површината на теренот се јавува нивното слободно гравитационо течење или пак нивниот артески притисок (од

102

ПРИМЕНЕТА ХИДРОГЕОЛОГИЈА

артеските делови на изданот). Кај хидропнеуматскиот механизам на изворот, како причина за избивање на изданските води на површината на теренот се јавува дејството на подземните гасови, односно нивниот притисок или нивното движење кон површината на теренот.Со оглед на тоа да механизмот на изворот го сочинуваат поголем број на фактори, меѓу кои и оние кои доста лесно и брзо се менуваат; тој може да биде специфичен не само за различити видови на извори, туку и за секој поединечен извор. Затоа, пред донесување на одлука за видот на каптажата и начинот на каптирањето на изворот, треба да се определи механизмот на дотичниот извор.

ВИДОВИ НА ИЗВОРИ

Изворите можат да се поделат по најразлични критериуми како што се: геолошките услови на нивниот постанок, потеклото на подземните води, количеството, хемискиот состав и температурата на изворската вода, положбата на извориштето во однос на рељефот на теренот, тектониката, издашноста на изворот, механизмот на изворот и др.Доста често во светот се користи класификацијата на изворите која е заснована на геолошките услови, под што се подразбира начинот на пренесувањето на водата на површината на теренот, т.е. од какви порни агрегати таа истечува на површината на теренот.

Меѓутоа, најбитните и најзначајните одлики на изворите им го дава нивниот механизам, кој за разлика од другите класификации (кои се засновани на поедини разлики меѓу нив) базира пред се на заедничките карактеристики на овие природни појави.Со оглед дека пришините на извирањето на изданските води можат да бидат многу различни по својата суштина, а уште по различни се околностите кои го регулираат нивното дејствие во современата хидрогеологија е вообичаено да најбитните фактори на извирањето се сфатат како еден сложен механизам, кој и служи како основа за класификација на изворите воопшто.Под механизам на изворите се подразбира здружена функција на сите оние природни фактори (геолошки, морфолошки, хидраулички и други) поради кои изданските води на поедини места избиваат на површината на теренот и формираат соодветен тип на извор или сродна хидрогеолошка појава.

Према механизмот на изворите разликуваме:

- гравитациони извори,- артески извори - со хидраулички механизам- хидропнеуматски извори, со хидропнеуматски механизам.

103


Гравитациони или слезни извори се оние извори, кај кои изданските води се движат кон извориштето слободно под дејство на гравитацијата, т.е. со течење на доле. Нивната издашност воглавно зависи од количеството на падавините и се менува согласно со нив.Водите на гравитационите извори во најголем дел потекнуваат од поплитките делови на теренот, поради што нивната температура обично е еднаква на средната годишна температура на местото на кое се јавува изворот и воглавно е усталена.Температурата на изворската вода повеќе и почесто се менува кога изданот е непосредно под површината на теренот, патиштата на лутајуќите води пократки, а порите во кои овие води се движат пошироки. Таквите изворски води се и со зголемена променливост на издашноста, повремено се матат, и можат да бидат лесно бактериолошки загадени, што се заедно има неповолно влијание при нивното користење - пред се за пиење.

Меѓу гравитационите извори можат да се разликуваат две групи на извори према висинската положба на самиот извор во однос на најголемиот дел на водената маса на изданот :

- оцедни или дренажни извори,- преливни извори.

Оцедните или дренажните извори се оние гравитациони извори, кои во однос на изданите се наоѓаат толку ниско, да изданската вода во целост, или скоро сета би могла да се оцеди (издренира) со проста гравитација - во случај ако би се престанало со нејзиното прихранување.Преливните извори се оние гравитациони извори, кои се наоѓаат толку високо во однос на изданот, да ни во кои природни услови не можат да ја исцедат водата од нив, туку низ нив прелива само највисокиот дел од изданската вода, додека најголем дел постојано останува во хидрогеолошкиот колектор - резервоар.Гравитационите извори се јавуваат по падините и при дното на долинските страни, симетрично или несиметрично, во низ, групи или пак неправилно распоредени - зависно од просторната положба и меѓусебните односи на карпестите маси со различни хидрогеолошки функции, како и другите фактори.Чести се случаеви да гравитационите извори (понекогаш и артеските) не избиваат непосредно од оној колектор во кој е и формирана издан што ги храни со вода, ами изданската вода се пробива низ некоја друга - грубо порозна карпеста маса, пред да се појави на изворот.По овој критериум можат да се разликуваат:

- примарни извори, т.е. извори кои избиваат непосредно од колекторот во кој е формирана издан, - секундарни изворои, т.е. извори кои избиваат од некој друг колектор каде не е формирана издан.

104


На долните цртежи се даваат неколку примери на гравитациони извори.

а

Сл. 7.1 Гравитациони оцедни извори: а - во збиена издан, б - во разбиена издан

б

Сл. 7.2 Преливен извори од збиена издан

Сл. 7.3 Оцеден секундарен извор од збиена издан

105


Сл. 7.4 Оцеден секундарен извор во разбиена издан

Артески или излезни извори се извори кои природно избиваат на површината на теренот од артеските делови на изданот, под дејство на артескиот притисок (од долу на горе) ако тој е поголем од хидрауличкиот притисок на водениот столб кој се наоѓа во слојот, пукнатината, раседот или некој друга празнина вдолж која и избива на површината на теренот (сл. 7.5).

Сл. 7.5 Артески извор: pri- артески примарен извор во разбиена издан (ппи) и оцедени секундарен извор (si) во збиена издан.

Артеските извори можат да бидат прихранувани со водата (хидрометеорска - инфилтрациона и кондензациона), или местимично и со јувенилна вода вдолж длабоките раседи. Во споредба со гравитационите артеските извори се со далеку помала издашност, со значително помала променливост на

106


температурата и количеството на вода - скоро да се постојани во тој поглед. Главно се со зголемена минерализација и повисока температура (артеските издани, односно нивните води можат да се симнат до значителни длабини), која обично е поголема од средната температура на место на појавувањето на овие извори; а понекогаш можат да бидат со топла или врела вода (термални извори). Со температура повисока од 293 К (20С) и појака минерализација, ваквите извори се нарекуваат термоминерални артески извори. Нивното загадување е можно само на изворишниот дел, пошто собирната површина е доста одалечена од самиот извор, а водата преоѓа долг пат (природно пречистување).Хидропнеуматски извори се извори кај кои водата се качува од длабината под притисок на компримираните земни гасови или гасови помешани со изданска вода. Мешавина на вода со гасни меурчиња настанува воглавно со притисок на , метан или поретко некој друг земјен гас во млаз на вода. Избивањето на таквата вода на површината на теренот се објаснува со потисокот на гасовите , кои како специфично значително полесни ја потиснуваат и водата пред себе се до површината на теренот.Како посебен вид на хидропнеуматски извори се сметаат и гејзирите, т.е. извори кои исфрлуваат топла, или почесто врела вода во вид на ерупција во различни временски интервали. Нивните ерупции се објаснуваат со експанзија на водената пареа која се ствара во гејзирскиот канал. Обично се јавуваат во областите на сосема младиот вулканизам (Исланд, Јелоустонски парк - САД).

Слика 7.6 Изглед на гејзерот Глепсидра во Јелоустонскиот парк-САД (Geyser.com)

107


Карстни извори се доста специфични гравитациони или поретко и артески извори, кои се јавуваат во карстните терени (по дното на долините, увалите, карстните полиња и други депресии, или пак по ободните делови на карстните терени). Се одликуваат со многу голема промена на издашноста, т.е. со извонредна голема разлика помеѓу максималните и минималните количества на вода, потоа со големи максимални количества на вода, кои можат да изнесуваат и по неколку m/s. Разликите помеѓу нивната минимална и максимална издашност можат да изнесуваат и до 1 : 100, па и 1 : 1000. Кога минималната издашност им е поголема од 100 l/s, се нарекуваат врела кои се карактеристични за јадранскиот брег или кај нас изворишниот дел на реката Треска.Во специфичните услови на развојот на подземните феномени, во карстот се оформуваат и други видови на карстни извори како што се:

-Еставели, извори чија изворишта повремено можат да бидат и понори (претходно заезерената вода низ нив понира во подземието кога дотокот на подземните води е помал од пропусната моќ на каналите);-Потајници (или интерминентни извори) се многу ретки карстни извори кои работат со прекиди (вода добиваат од пештерите, свитканите канали и сл),- Вруљи се подводни слатководни или полусолени извори, кои се јавуваат во близина на езерските и морските обали,- Бочатни извори се приобални извори со полусолена вода, чие засолување е резултат на сифонското вовлекување на солената морска вода во каналите со слатка вода.

Карстните извори можат да го менуваат местото на извориштето, поради што, при нивното каптирање, најдобро е и најсигурно да се зафаќаат водите на хипсометриски најниските извори.

ИЗДАШНОСТ НА ИЗВОРИТЕ

Под издашност на изворите го подразбираме количеството на вода кое тие го даваат во единица на време.Издашноста на гравитационите, сртеските и хидропнеуматските извори може да биде многу различита. Само незнатен број на извори даваат непрекидно исто количество на вода.Инаку, издашноста на изворите се искажува со средната вредност на количеството на водата, кое тие го даваат во одреден временски интервал (обично за една година). Мајнцер (O. Meinzer) по овој критериум издвои осум групи на извори:

108


Група Средна издашност I ПРЕКУ 10

II 1 - 10 III 0,1 - 1 (100 - 1000 ) IV 10 - 100 V 1 - 10 VI 0,1 - 1 (100 - 1000 g/s)VII 10 - 100 g/s

VIII под 10 g/s

Кај каптирани и воглавно помали извори ( ) издашноста се мери на тој начин што сиот воден млаз се зафаќа во сад со познат волумен, а времето на неговото полнење се мери со сат - штоперица. Издашноста во ваков случај се дава со следниот израз:

каде: Q - издашност [ ]V- волумен на садот T - време на полнењето на садот [s]

Издашноста пак на појаки и некаптирани извори воглавно се определува со помош на преливи, кои можат да бидат дрвени, метални или бетонски, со правоаголен, трапезест или триаголен пресек на отворот.

Преку овие преливи се пропушта да тече сета вода од изворот. Поголема точност при мерењето се постигнува кога над преливот ќе се направи помал басен со цел водата помирно да се прелива преко отворот на преливот.

За различни пресеци постојат соодветни изрази за определување на издашноста.Така за трапезест пресек на приливот (Cippoletiev прелив) издашноста се определува со следниот израз:

или

каде Q - проток b - ширина на основицата на трапезестиот отвор [m],h - висина на водениот столб кој се прелива[m].

За правоаголен отвор на преливот, издашноста се определува со изразот (Poncele -ов прелив):

109


каде Q - проток на водата b - основица на правоаголниот отвор на преливот[cm], h - висина на водениот столб на водата која се прелива[cm].

Издашноста на изворите со , може да се одреди и со триаголен пресек на отворот на преливот (Thompson - ов прелив) :

)

или

или

каде: Q - проток на водата h - висина на триаголниот воден столб во преливот [cm]g- забрзување на земјината тежа .

Водоиздашноста на појаките извори и врела може нешто погрубо да се определи и со помош на пловак. За ова се одбира околу 10m' праволински дел од коритото, непосредно пред изворот илио врелото, со што помирен ток. Со мерење на брзината, односно времето на движењето на пловакот, се определува издишноста со следниот израз:

каде се e: Q -количество на протокот ,

v - брзина на движењето на пловакот, во средината на водотокот [m/s],0,54 - коефициент на триењето на коритото,F - површина на напречниот пресек на водената маса во коритото :

каде: и - висина на водениот столб мерено на три места на

напречниот пресек на водената маса во коритото, со меѓусебно растојание b/4; b - ширина на површината на водениот ток во напречен пресек.

110


Кај големите врела со значителен ток, издашноста може да се определи во канализираните делови на токот, со примена на хидрометриско крило, како што се определува протокот на површинските водени токови.

ПИШТЕВИНИ И ИЗДАНСКИ ОКНА

Покрај изворите, изданските води можат да формираат и други видови на свој појави на површината на теренот, како што се пиштевините и изданските ока.

Пиштевини се појави на подземните води на површината на теренот, без јасно оформен млаз. Тие се јавуваат во форма на дифузионо влажење (квасење) на површината на теренот. Најчесто се наоѓаат при дното на поблагите падини кои се препокриени со глиновиото-прашинести седименти. Скоро сите води, кои на ваков начин избиваат на површината на теренот, се губат со евапорација или трансформација, а многу ретко формираат и послаби површински токови.

Изданските ока се појави на изданските води во локалните депресии, воглавно во рамничарските терени, чие порозно дно е пониско од површината на изданот. Најчесто се јавуваат во терени кои се изградени од карпести маси со меѓузрнска порозност. Во нив водата привидно мирува, таа доста бавно тече во смерот на општото движење на изданските води, поради што тешко е уочливо ова отечување. Промените на нивото на изданското око се применети во случај на поголеми и чести осцилации на нивото на изданот (слика .

111


Слика 7.7. Изданско око од зона на П.К.Суводол

Доста слична појава на изданското око е барата. Меѓутоа, овие две појави на водите битно се разликуваат меѓусебно по својата суштина. Имено, изданското око директно е поврзано со изданот, додека барата (баруштината) воопшто не е поврзана со изданите. Покрај тоа, изданското око тешко се мати и значително поретко пресушува во однос на барите, поради што изданските ока можат да се користат за водоснабдување, рибници и други намени.

Изданските ока имаат најчесто кружна форма и доста различни димензии. Нивните ширини можат да бидат од само неколку "m" па до неколку стотина метри. Често пати при експлоатација на терасни чакали под нивото на изданот, вештачки се ствараат издански ока.Во карстните терени, изданско око може да се оформи по дното на длабоките вртачи.

За разлика од изданските ока, барите имаат падински хидроизолатор, така да тие се привремени површински акумулации, кои брзо и лесно пресушуваат, лесно се матат и сл. На долните слики се даваат неколку примера на спомнатите појави.

112


а б

Сл. 7.8Пиштевини (Pi): а- од колектор со меѓузрнеста порозност (од збиена издан), б- од разбиена издан (во пукнатински колектор).

Сл. 7.9 Изданско око (лево) и бара (десно)

Сл. 7.10 Изданско око формирано од сложена издан (збиена и разбиена издан).

113

glava 7 phg

Documents