2.1 Определение расхода потока для напорных вод

Рассчитываем расход для ленты тока, обозначенной на карте пьезоизогипс по формуле:

Q_i =k*F*I = k*m*B*(H₁-H₂/L),

где k = 24 м/сут -коэффициент фильтрации для крупнозернистых песков (берем k_max);

m = 1 м, - мощность водонасыщенной части;

В – ширина потока;

L – длина, которую прошел поток от одной пьезоизогипсы к другой;

Н₁, H₂ – гидростатические напоры на расстоянии L.

Находим расход потока для напорных вод, учитывая масштаб карты 1:10000:

Q₁=24*1*90*(66-65/50) = 43,2 м³/сут

3.1 Определение расхода потока для безнапорных вод

Рассчитываем расход для ленты тока, обозначенной на карте гидроизогипс.

Q_i = k*F*I = k*h*B*(H₁-H₂/L),

где k = 3,5 м/сут для мелкозернистых песков;

h = 1 м, - мощность водонасыщенной части;

В – ширина потока;

L – длина, которую прошел поток от одной гидроизогипсы к другой;

Н₁, H₂ – гидростатические напоры на расстоянии L.

Находим расход, учитывая масштаб карты 1:10000:

Q₁ = 3,5*1*20*(81-80/40) = 1,75 м³/сут.

Q₂ = 3,5*1*25*(81-80/40) = 2,19 м³/сут.

Испарением на поверхности для расчетов ионного стока пренебрегаем. Тогда можно будет узнать полный сток в реку грунтовых вод по указанному участку карты.

Q = Q_i = Q₁+Q₂ = 1,75+2,19 = 3,94 м³/сут.

4 Химический состав подземных вод

4.1 Методика расчета и анализа

Анализ химического состава подземных вод открывает пути для изучения генезиса, пригодности для различных потребителей, определения уровня их агрессивности для бетонных и металлических конструкций. Результаты химических анализов воды могут быть выражены в весовой, эквивалентной и процент-эквивалентной формах.

Весовая форма — представление ионно-солевого состава воды в миллиграммах (граммах) в 1 дм³ или 1 кг воды.

В зарубежной литературе результаты анализа могут быть приведены в частях на миллион (ррm), что соответствует концентрации мг/дм³.

Эквивалентная форма записи состава вод позволяет определить соотношение между ионами с точки зрения их способности участвовать в химических реакциях, оценить качество анализа, установить генезис вод.

В расчетах используется форма записи:

[ мг-экв/дм³] = [(мг/дм³)/Э] = [(мг/дм³)*(1/Э)] = [(мг/дм³)*К],

где Э — химический эквивалент иона;

К = 1/Э — переводный коэффициент.

При выражении содержания какого-либо иона в эквивалентной форме перед символом иона ставится знак r, например гСа²⁺, гНСОз^- и т. д. На основе эквивалентной формы выражения состава можно определить погрешность анализа воды. Эта оценка основана на принципе электронейтральности раствора: сумма концентраций катионов (мг-экв/дм³) равна сумме концентраций анионов.

Анализ воды считается удовлетворительным, если погрешность определения менее 5%.

Процент-эквивалентная форма показывает относительную долю участия того или иного иона в формировании ионно-солевого состава воды.

Для вычисления процентного содержания анионов (катионов) их сумму принимают за сто процентов и рассчитывают процент содержания каждого аниона (катиона) по отношению к их сумме. Процент-эквивалентная форма позволяет устанавливать черты сходства вод, различающихся по минерализации.

Таблица 4 Химические эквиваленты и переводные коэффициенты наиболее распространенных ионов природных вод

Ион	Э	К	Ион	Э	К
Na+	23,0	0,0435	Cl-	35,5	0,0282
К+	39,1	0,0256	Br-	79,6	0,0125
NH4+	18,0	0,0556	SO42-	48,0	0,0208
Са2+	21,0	0,0499	HC03-	61,0	0,0184
Mg2+	12,2	0,0822	CO32-	30,0	0,0328
Fe3+	18,6	0,0537	N03-	62,1	0,0161
Fe2+	27,9	0,0358	I-	126,9	0,0079
Al3+	8,99	0,1112	F-	18,99	0,0526
Н+	1,0	1,0	HO2-	46,0	0,0217
Мn2+	27,47	0,0364	OH-	17,0	0,0588
Zn2+	32,68	0,0306	hs-	33,07	0,0302
Cu2+	31,77	0,0314	H2B03-	60,82	0,0164
pb2+	103,59	0,0096	h2po4-	96,98	0,0103
Ni2+	29,35	0,0340	H2Si04-	95,10	0,0105
Co2+	29,46	0,0339	HSi03-	77,09	0,0129
Fe(OH)2+	36,43	0,0274	HPO42-	47,98	0,0208
As3+	24,97	0,0401

Минерализация воды (М_H20) — это сумма минеральных веществ в граммах или миллиграммах, содержащихся в 1 дм³ воды. Для определения М_Н20 суммируют содержание всех ионов, определенных химическим анализом и выраженных в весовой форме.

Жесткость воды определяется содержанием в ней солей Сa²⁺ и Мg²⁺. Различают: общую, карбонатную, временную (устранимую), некарбонатную, неустранимую (постоянную) жесткость.

Общая жесткость Ж₀ определяется как сумма мг-экв ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в 1 дм³ воды и слагается из карбонатной Ж_к и некарбонатной Ж_нк жесткости:

Ж₀ = Ж_к + Ж_нк ; Ж₀ = Са⁺² + Mg²⁺ .