Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Занятие 1. Численность населения стран мира

Подземные воды как составная часть гидросферы Земли.

Все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород ниже поверхности

Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней

части земной коры под действием гравитационных сил, а другая часть находится в очень

тонких порах, удерживаясь силами поверхностного натяжения. Подземные воды не могут

существовать без обмена с водой поверхностной и активно участвуют в круговороте воды

в природе.

Все, что связано с подземной водной оболочкой, включая теоретические и, особенно, прикладные аспекты, изучает наука гидрогеология.

Подземные воды распределяются в верхней части земной коры вполне закономерно. Самая верхняя часть земной коры, вблизи поверхности, называют зоной аэрации, т.к. она связана с атмосферой и с почвенным покровом. Ниже нее залегает зона полного насыщения, где вода распространена преимущественно в жидком виде, тогда как в зоне аэрации она может быть и парообразной. Если температуры отрицательны, то вода в этих двух зонах может присутствовать и в виде льда.

Таким образом, зона аэрации представляет собой как бы переходный буферный слой между атмосферой и гидросферой. В зоне полного насыщения все поры заполнены капельно-жидкой водой и тогда образуется водоносный горизонт.

Распределение воды выше зоны грунтовых

вод: 1 – зона аэрации, 2 – зона полного насыщения

(водоносный горизонт), 3 – капиллярно-подтянутая вода, 4 –

капиллярно-подвешенная вода

Водопроницаемые и водонепроницаемые породы.

Горные породы в различной степени проницаемы для воды, что зависит от ряда факторов.

Горные породы подразделяются на:

1. Водопроницаемые – песок, гравий, галечники, конгломераты, трещиноватые песчаники, доломиты, закарстованные известняки и др.,

2. К слабопроницаемым породам относятся супеси, легкие суглинки, лёссы.

3. Водоупорными считаются всевозможные глины, тяжелые суглинки, плотные

сцементированные породы

Водопроницаемость зависит не от количества пор, а от размера и формы слагающих породу зерен и от плотности их сложения. Способность горных пород накапливать и

удерживать в себе воду называется влагоемкостью. Под полной влагоемкостью понимают такое состояние породы, в которой все виды пор заполнены водой.

Максимальная молекулярная влагоемкость – это то количество воды, которое остается в горной породе после того, как стечет вся капельножидкая гравитационная вода.

Оставшаяся вода удерживается в порах силами молекулярного сцепления и поверхностного натяжения. Разница между полной влагоемкостью и максимальной молекулярной влагоемкостью называется водоотдачей, а удельной водоотдачей – количество воды, получаемой из 1 м3 горной породы.

Различные виды воды в горных породах.

Вода в горных породах содержится в нескольких различных видах.

1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов, например, в гипсе – CaSO4⋅2H2O (∼21% воды по массе), мирабилите Na2SO4⋅10H2O (∼56% воды по массе). Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается из кристаллической решетки. Так, гипс потеряет одну молекулу воды при +107°С, а вторую – при +170°С, после чего он превращается в ангидрит – CaSO4.

2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и прожилков льда. Также лед образуется и при сезонном промерзании воды, содержащейся в горных породах.

3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах горной породы.

4. Прочносвязанная вода располагается в виде молекулярной прерывистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного сцепления и не может стечь с поверхности частицы

5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев молекул воды на частицы породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от более толстой пленке к менее толстой.

6. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способностью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя.

Типы воды: 1 – прочносвязанная, 2 – рыхлосвязанная, 3 – гравитационная

7. Капиллярная вода, как следует из названия, находится в тончайших капиллярных трубочках или порах, в которых удерживается силами поверхностного натяжения с образованием менисков. Капиллярная вода обычно располагается выше уровня грунтовых вод и при этом она может подниматься подтягиваясь вверх от этого уровня на 1,5 – 3 м. Капиллярная кайма, будучи связана с

уровнем грунтовых вод, колеблется вместе с ним.

Выше уровня грунтовых вод может располагаться еще одна неширокая кайма капилярно-подвешенной воды, удерживаемой в тонких порах почвы и подпочвенных горизонтов суглинков и глин.

Типы подземных вод.

Классифицировать подземные воды можно по разным признакам – по условиям залегания, по происхождению, по химическому составу.

Типы подземных вод по условиям залегания.

Выделяются воды безнапорные, подразделяющиеся на верховодку, грунтовые и межпластовые, а также напорные или артезианские.

Верховодка – это временное скопление воды в близповерхностном слое в пределах зоны аэрации, располагающееся в водоносных отложениях, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре.

Как правило, верховодка появляется весной,

когда тают снега или в дождливое время, но потом она может исчезнуть. Поэтому

колодцы, выкопанные до верховодки, летом пересыхают.

Влагоемкость горной породы: 1 – полная влагоемкость, все поры заполнены водой; 2 – стекание капельно-жидкой гравитационной воды; 3 – максимальная молекулярная влагоемкость, вода удерживается силами молекулярного сцепления.

Разница между объемами воды в 1 и 3 называется водоотдачей.

Временными водоупорами могут быть любые выклинивающиеся линзовидные пласты глин и тяжелых суглинков, располагающиеся в толще водоносных аллювиальных или флювиогляциальных отложений.

Грунтовые воды представляют собой первый сверху постоянный водоносный горизонт, располагающийся на первом же протяженном водоупорном слое. Питаются грунтовые воды из области водосбора в пределах водоносного горизонта. Грунтовые воды могут быть связаны с любыми породами как рыхлыми, так и твердыми, но трещиноватыми.

Поверхность грунтовых вод называется зеркалом, а мощность водосодержащего слоя оценивается вертикалью от зеркала до кровли водоупорного горизонта и она не остается постоянной, а меняется из-за неровностей рельефа, положения уровня разгрузки, количества атмосферных осадков, изгиба кровли водоупорного слоя. Выше зеркала грунтовых вод образуется кайма капиллярно подтянутой воды.

Межпластовые безнапорные подземные воды приурочены к водоносным слоям, располагающимся между двумя водоупорными слоями. Иногда таких водоносных пластов может быть несколько. Если водоносный горизонт обладает большой мощностью и выше его зеркала находится озеро, пруд или река, то направление течения воды в водоносном горизонте будет проходить по изогнутым линиям, стремящимся к реке.

Напорные или артезианские межпластовые воды образуются в том случае, если водоносный горизонт, зажатый между двумя водоупорными, приурочен либо к пологой синклинали или мульде, или к моноклинали, или еще к каким-нибудь структурам, в которых возможно образование напорного градиента.

Происхождение подземных вод и формы из питания.

Единой точки зрения по вопросу формирования запасов под­земных вод в глубоких недрах земной коры в настоящее время нет. Различные взгляды отражены в трех основных гипотезах происхождения подземных вод:
1) Магматическое и метаморфическое. Воды возникают на больших глубинах из диссоциированных ионов Н и О₂ или паров воды, поднимающихся из магматической или метаморфической зоны. Начало этим водам дают газовые магматические выделения или воды, которые входят в состав гидратных минера­лов. На земную поверхность эти воды могут выходить в виде ми­неральных источников с высокой температурой
2) Седиментационное. К таким водам относятся воды древних морей, лагун, озер, накапливающиеся в осадочных тол­щах в процессе осадконакопления на дне водоемов. Воды эти, по­гребенные последующими отложениями, сохраняются в глубоких закрытых пластах в течение длительного геологического времени
3) Поверхностное - атмосферное.

Каждый артезианский бассейн включает в себя области: питания, напора и разгрузки. Первая область представляет собой выход на поверхность водоносного слоя, на которую выпадают все атмосферные осадки, питающие этот водоносный горизонт. Область напора заключена между двумя водоупорами – водоупорной кровлей и водоупорным ложем, а там, где водоносный слой появляется на поверхности, или вскрывается скважинами, но ниже области питания, называется областью разгрузки. Нередко в артезианских бассейнах развито сразу несколько водоносных напорных горизонта, что особенно характерно для артезианских бассейнов в межгорных впадинах, где глубины водоносных горизонтов могут превышать 1000-1500 м.

Движение подземных вод в пористых, трещинных и трещинно-карстовых горных породах.

Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты. В зависимости от характера пустот в водоносных горизонтах подземные воды делятся на следующие разновидности:

· поровые - заполняющие пространство между частицами рыхлых пористых обломочных пород (песков, галечников);

· трещинные - залегающие в трещинах массивных скальных пород (кристаллические породы, песчаники, массивные известняки);

· карстовые (трещинно-карстовые) - залегающие в пустотах и полостях, образованных в результате растворения пород (присутствуют в растворимых породах - солях, гипсах, известняках, доломитах).

Водопроницаемость снижается по мере уменьшения размера частиц, уплотнения и цементации породы, уменьшения степени её трещиноватости.

Минерализация и химический состав подземных вод.

Подземные воды представляют собой природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов, а также микроорганизмы. Сумма растворенных в воде веществ, исключая газы, определяет её минерализацию (выражаемую в г/л или мг/л). По степени минерализации подземные воды подразделяют (по классификации В. И. Вернадского) на следующие группы:

· пресные - воды с минерализацией до 1 г/л,

· солоноватые - от 1 до 10 г/л,

· солёные - от 10 до 50 г/л,

· подземные рассолы - более 50 г/л (в ряде классификаций принято значение 36 г/л, соответствующее средней солёности вод Мирового океана).

В основу классификации подземных вод по химическому составу положено соотношение наиболее распространенных в и их составе анионов (HCO^-, SO₄^2-, Cl^-) и катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺). При описании химических типов вод сначала указывается анионный состав, при этом анионы указываются в порядке убывания; затем в аналогичном порядке приводится состав катионов.

Минерализация и химический состав подземных вод зависит от сочетания ряда факторов: происхождения вод, взаимодействия подземных вод с вмещающими породами, условий водообмена.

Гидрохимическая вертикальная и широтная зональность.

Гидрохимическая зональность заключается в закономерной смене генетических типов вод от сульфатно-натриевых через гидрокарбонатно-натриевые и хлоридно-магниевые к хлоридно-кальциевым от областей внешнего питания к центральным наиболее опущенным частям бассейнов. При этом минерализация вод постепенно повышается: от пресных вод к солоноватым, далее к соленым и рассолам.

Подземные воды обладают четкой вертикальной гидрохимической зональностью. В верхней зоне они пресные, гидрокарбонатные кальциевые. С глубиной за счет повышенного содержания сульфатов кальция и хлоридов натрия слабоминерализованные и минерализованные и обладают сульфатной агрессивностью. Из-за больших скоростей движения подземных вод и агрессивности они активно выщелачивают карбонатные породы.

Горизонтальная (широтная) гидрохимическая зональность присуща только грунтовым водам, испытывающим наибольшее влияние климатических условий, почвенного покрова и растительности. Изменение химического состава и минерализации грунтовых вод происходит вместе со сменой широтных географических ландшафтов и также зависит от расчлененности рельефа, густоты и врезанности гидрографической сети.

Физико-химические процессы, связанные с подземными водами.

Практически все пресные подземные воды по своему генезису относятся к инфильтрационным, т.е. образовавшимся в результате инфильтрации атмосферных осадков. В дальнейшем химический состав инфильтрационных вод формируется под действием физико-химических и биохимических процессов, приводящих к равновесию между водой, водовмещающими породами, газами и живым веществом. Среди них в первую очередь следует выделить: растворение — процесс перехода вещества из твердой фазы в жидкую, сопровождающийся разрушением кристаллической структуры твердой фазы, выщелачивание — избирательное извлечение какого-либо компонента из твердого вещества, сохраняющего при этом свою кристаллическую структуру, кристаллизацию — процесс выделения твердой фазы из насыщенного раствора, сорбцию и десорбцию — процесс избирательного поглощения или выделения газообразных и растворенных веществ твердой фазой, ионный обмен — процесс эквивалентного обмена веществом между твердой и жидкой фазами, биохимические процессы — процессы, связанные с окислением или восстановлением вещества под действием микроорганизмов. Все вышеперечисленные процессы взаимосвязаны и, в свою очередь, определяют характер окислительно-восстановительных реакций, протекающих в самом водном растворе.

Значение подземных вод.

Подземные воды имеют большое значение в природе и хозяйственной деятельности людей. Это важный постоянный источник питания рек и озер. Они снабжают растения влагой и растворенными в воде питательными веществами. Подземные воды принимают участие в формировании оползневого, карстового, суффозионного и другого рельефа. При близком залегании от поверхности они вызывают процессы заболачивания. Пресные воды используются человеком для водоснабжения, промышленности, орошения и обводнения земель. Минеральная вода используется для лечебных целей и является источником химического сырья (глауберова соль, бура, йод и др.). Термальные воды дают тепло для обогрева зданий и теплиц.

Занятие 1. Численность населения стран мира

Задание 1. На основании данных таблицы 1 составьте картодиаграмму распределения крупнейших государств мира по численности населения.

Задание 2. Рассчитайте относительную долю 10 крупнейших по численности стран в общей численности населения мира.

Таблица 1

Крупнейшие государства мира (по численности населения), 2013 г.

Источник: The World Factbook. 2013. URL: https://www.cia.gov

Методические рекомендации:

1. Картодиаграмма - картосхема, показывающая с помощью диаграммной фигуры суммарную величину какого-либо статистического показателя в пределах единиц административно-территориального, муниципального или иного деления территории.

Последовательность действий при построении картодиаграммы:

1. В качестве основы для картодиаграммы подобрать контурную карту мира (с нанесенными границами стран мира);

2. Подписать сверху название карты («Крупнейшие страны мира по численности населения, 2013»).

3. Определить вид диаграммных фигур для нанесения на карту. В данном варианте предпочтительнее выбрать столбиковые диаграммы.

4. Выбрать масштаб диаграмм. Наиболее оптимальный вариант: в 1 см – 50 млн. человек. Зафиксировать масштаб диаграмм в легенде карты.

5. Начать построение диаграммных фигур по странам. При это необходимо учитывать следующие особенности:

- ширина столбиковых диаграмм должна быть неизменна по всей карте. Исходя из величины данных и в соответствии с масштабом изменяется только высота столбика.

- основание столбиковой диаграммы должно располагаться на территории страны, к которой он относится. В случае, если высота столбика превышает размер государства, он может выходить за его пределы.

- столбиковые диаграммы не должны пересекаться между собой и накладываться друг на друга.

- в том случае, если величина слишком велика, и ее невозможно изобразить в выбранном масштабе (в данной картограмме таковыми являются - численность населения Китая и Индии), то столбиковую диаграмму делают максимально высокой и выполняют разрыв столбика. Сверху обязательно подписывается значение.

6. Все подписи на карте осуществлять черной пастой.

Рис.1 Образец построения картодиаграммы

Список литературы:

Основная:

1. Демография. Учебник / под ред. Н.Волгина, Д.Рыбаковского. М.: Логос, 2005. 271 с.

2. Демография и статистика населения: учебник; под. ред. И.И. Елисеевой. М.: Финансы и статистика, 2006. 688 с.

3. Денисенко М. Б., Калмыкова Н. М.. Демография: учеб. пособие для вузов. Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, экон. фак. М.: ИНФРА-М, 2007. 422 с.

4. Демографический понятийный словарь; под. ред. ЛЛ. Рыбаковского. М.: ЦСП, 2003. 352 с.

5. Медков В.М. Демография. М.: ИНФРА-М, 2003. 544 с.

Дополнительная:

6. Вишневский А.Г. Избранные демографические труды: В 2 т. М.: Наука, 2005. Т. 1: Демографическая теория и демографическая история.

7. Энциклопедический словарь "Народонаселение". М.,1994.

Интернет-ресурсы:

8. The World Factbook. URL https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook – сайт Центрального разведывательного управления США, содержит статистическую информацию по всем странам мира.