Зона аэрации
Зона аэрации — зона неполного насыщения — самая верхняя часть литосферы, ограниченная сверху поверхностью Земли, а снизу — свободной поверхностью грунтовых вод первого водоносного горизонта. В зоне аэрации, соприкасающейся с атмосферой, часть пор заполнена воздухом, часть — водой и частично водой в виде пара. Мощность зоны колеблется от нуля (там, где грунтовые воды достигают дневной поверхности) до нескольких сот метров (в горах, сложенных массивными проницаемыми породами и пустынях). Через эту зону происходит просачивание атмосферных и поверхностных вод. В зоне аэрации выделяют три пояса, рассмотренных далее.
1. Пояс почвенной влаги содержит почвенные воды — все воды почвенного слоя (в подпочвенный слой вода не доходит) в виде пара, влаги, льда и газообразной форме, образующиеся за счет увлажнения почв атмосферными осадками и конденсации влаги из воздуха (по А.М. Овчинникову). Это висячие воды, не подстилаемые водоупорными горизонтами и определяющие структуру, свойства и режим почв. Они имеют большое значение для питания растений и в процессах выветривания содержащихся в почве минералов, но хозяйственного значения не имеют (рисунок ниже).
Распространение вод в зоне аэрации
Характерными особенностями почвенных вод являются:
- это безнапорные воды;
- связаны с атмосферой, грунтовыми водами и верховодкой;
- имеют агрономическое значение, служат для снабжения растений водой, влияют на плодородие почв;
- содержат много органических веществ и микроорганизмов;
- запасы вод невелики.
Верховодка — небольшие скопления подземных вод сезонного характера, залегающих на небольшой глубине в виде линз, где чередуются водоупоры глин, суглинки и водопроницаемых пород песков. Проникающие сверху инфильтрационные воды задерживаются в этих линзах. Накопление верховодки происходит также при таянии снега, льда, обилии дождей. Воды верховодки называются еще подвешенными водами (рисунок ниже).
Схема залегания грунтовых вод и верховодки
1 — зона аэрации; 2 — зона насыщения; 3 — водоупорные глины; 4 — капиллярная кайма; 5 — верховодка
Характерными особенностями верховодки являются:
- небольшие глубина залегания и мощность (1—3 м);
- локальное развитие и небольшая площадь распространения;
- сезонность (временность) существования;
- ограниченность запасов и их зависимость от климатических условий и хозяйственной деятельности человека;
- резкие колебания режима вод — температуры, уровня и химического состава;
- низкая минерализация вод — от пресных 0,1—1,0 г/дм3 до слабо минерализованных 3 г/дм ;
- разнообразие химического состава, повышенное содержание ОВ и микроэлементов Fe, Si02;
- легкая загрязняемость и непригодность для постоянного водоснабжения.
Капиллярная кайма Нкап в грунте
1 — водоупор (глина); 2 — грунтовая вода; 3 — зона аэрации; 4 — здание; 5 — суглинок; УГВ — уровень грунтовых вод
Воды капиллярной каймы:
- имеют тесную гидравлическую связь с грунтовыми водами;
- не перемещаются под действием силы тяжести;
- могут передавать гидростатическое давление;
- не замерзают при температуре ниже 0 °С, а замерзают при температуре ниже — 12°С;
- перемещение верхней границы капиллярной каймы зависит от колебания уровня грунтовых вод;
- характеризуются непостоянством режима;
- имеют важное значение для формирования водного режима пород зоны аэрации, почвенного слоя и водоснабжения растений.