Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ананьев Потапов Инженерная геология.pdf
Скачиваний:
54
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
13.12 Mб
Скачать

Категория С2 - запасы установлены на основании общих rео­

лого-гидрогеологических данных, подтвержденных опробованием

водоносного горизонта в отдельных точках.

На базе утвержденных запасов по категориям А и В произво­

дится проектирование и выделение капитальных вложений на

строительство водозаборов. Выявленные запасы по категориям С1 и С2 предназначаются для перспективного планирования исполь­

зования подземных вод.

Глава 18

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ РОССИИ

Подземные воды на территории России изучает региональная гидрогеология.

Зональность грунтовых вод - это закономерное изменение в го­ ризонтальном направлении глубин залегания, количества и качест­ ва грунтовых вод в связи с зональностью климата и ландшафта. В европейской части России зоны с характерными природными

условиями протягиваются в папрамении с северо-запада на

юго-восток, а в азиатской части- с севера на юг (со значительны­

ми отклонениями в зависимости от местных условий). В этих на­ прамениях уменьшается количество атмосферных осадков, повы­

шается сухость воздуха, а в связи с этим постепенно увеличивается

глубина залегания грунтовых вод и их минерализация.

Кроме зональных вод существуют азональные воды, не связан­ ные с горизонтальной климатической зональностью. К азональным

водам относят грунтовые воды речных долин, трещинные и кар­

стовые воды, воды солончаков, болот и орошаемых массивов.

Исходя из соотношения количества атмосферных осадков и испарения, а также условий оттока вод территорию России мож­

но разделить на две основные зоны: грунтовые воды выщелачи­

вания и грунтовые воды континентального засоления.

Грунтовые воды зоны выщелачивания формируются под влияни­

ем растворения и интенсивного химического выноса вещества в

процессе выветривания горных пород. Общая минерализация

грунтовых вод выщелачивания колеблется от нескольких десятков

мг/л на севере до 1000 мгjл и более на юге. Преимущественно это пресные гидрокарбонатно-кальциевые (в тундрегидрокарбонат­

но-кремнеземные) воды. Распространены они в северных и цент­ ральных областях России (тундра, тайга, лесостепь), т. е. в районах

избыточного увлажнения, с преобладанием подземного стока над испарением. Воды этого типа встречаются и в горных условиях,

329

там, где интенсивная трещиноватость скальных пород и рельеф

способствуют подземному стоку вод и развитию процессов выще­

лачивания.

Грунтовые воды континентального засоления развиты на терри­

тории сухих степей и полупустынь. В этих районах испарение преобладает над осадками, благоприятные условия для развития

подземного стока обычно отсутствуют. Грунтовые воды преиму­

щественно солоноватые и соленые, по химическому составу­

сульфатные, сульфатно-хлоридные и хлоридные. Засолению вод

способствует широкое развитие на этих территориях засоленных

морских осадков и засоленных почв.

Артезианские подземные воды на территории России связаны с

крупными геологическими структурами и занимают большие

площади. Наиболее крупные артезианские бассейны установлены в Западной Сибири, Якутии и т. д. В артезианских бассейнах со­

средоточены огромные естественные запасы пресных, а также

минеральных, промышленных и термальных вод, имеющих важ­

ное хозяйственное значение.

Выделяют артезианские бассейны в пределах платформ земной коры и горных районов. В пределах платформ расположены самые крупные артезианские бассейны, содержащие огромные естествен­

ные запасы подземных вод разной степени и характера минерали­

зации. Для платформенных структур характерно мощное развитие

осадочных отложений, залегающих на кристаллическом фундамен­ те. Артезианские бассейны горных областей менее крупные по площади, чем бассейны платформенных типов. Распространены

они преимущественно в предгорьях и межгорных впадинах, а так­

же вне горных районов в мелких синклинальных складчатых структурах. Бодовмешающими породами в межгорных впадинах и предгорных районах являются коренные горные породы и мощная

толща песчано-галечниконых накоплений. Породы эти водообиль­ ны. Несмотря на сравнительно небольшие размеры межгорных ар­

тезианских бассейнов (не более 80 тыс. км2), их отличает значите­

льная глубина, поэтому запасы подземных вод велики, а роль в

водоснабжении городов и населенных пунктов существенна.

Глава 19

ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Производственная и другая деятельность человека оказывают

большое влияние на окружающую среду, в том числе на подзем­

ные воды. В связи с этим возникло новое направление в гидро-

330

геологии - техногеиная гидрогеология. Важнейшими задачами в

этом направлении является охрана подземных вод от истощения

изаrрязнения.

Под истощением запасов подземных вод следует понимать их

сработку в процессе отбора вод без восполнения. Признаком ис­

тощения является прогрессирующее снижение динамических

уровней эксплуатируемого водоносного горизонта, часто при по­

стоянном расходе.

В отличие от обЪIЧНЬlХ процессов формирования депрессион­

ной воронки падение уровней при истощении запасов с течением

времени не только не уменьшается, но передко и увеличивается.

Причина истощения запасов подземных вод заключается в чрезмерном отборе подземных вод крупными водозаборами в

условиях недостаточной обеспеченности питанием эксплуатируе­

мого водоносного горизонта.

Под миянием длительной эксплуатации водозаборов подзем­ ных вод вокруr них образуются огромные депрессионные ворон­

кв, так называемые районные депрессии, с наибольшим пони:же­

нием в центре.

Истощению подземных вод способствует также неконтролиру­ f емый бесхозяйственны:й самоизлив артезианских вод из скважин,

· достигающий многих тысяч кубических метров в сутки.

Для борьбы с истощением пресных подземных вод при их эксnлуатации предусматривают разнообразные меры, в том числе:

реrулирование режима водозабора подземных вод;

более рациональное размещение водозаборов по площади;

введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся

скважин.

В последние годы для предотвращения истощения подземных

вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов.

Эгот метод, по мнению ученых, даже при интенсивном отборе

подземны:х вод позволит более рационально осуществлять охрану

окружающей среды.

Под загрязнением подземных вод понимают такие изменения

их качества, которые приводят к превышению допустимых кон­

центраций отдельных компонентов и общей минерализации во­

ды, а иногда и изменение органолептических свойств питьевой

воды: появление неприятного вкуса, запаха, цвета и т. п., и дела­

ют ее непригодной для использования.

Основными источниками загрязнения подземных вод являются бассейны: бытовых и промшпленных стоков, участки складирова­

ния отходов, загрязненны:е воды поверхностных водоемов, неисп­

равная канализационная сеть, избыточное применение удобрений

331

и ядохимикатов, несанкционированная закачка стоков в водонос­

ные горизонты.

К естественным источникам загрязнения относят сильно ми­

нерализованные подземные или морские воды, которые могут

внедряться в продуктивный пресный водоносный горизонт при

эксплуатации водозаборных сооружений.

Грунтовые воды и в особенности верховодка более всего под­

вержены загрязнению, так как они не защищены сверху толщей

водоупорных пород от проникновения загрязняющих веществ.

Артезианские воды загрязняются в значительно меньшей мере, преимуmественно при сбросе сточных вод через систему погло­

щающих скважин.

При отсутствии водонепроницаемых покровных пород интен­ сивно загрязняются трещинные и карстовые воды. Очищающая способность трещиноватых и закарстованных пород значительно хуже,. чем пород с высокой сорбционной емкостью (суглинки и пр.), поэтому в них загрязненные растворы распространяются на большие расстояния.

Наиболее часто при эксплуатации сооружений водоснабжения

и канализации встречаются химическое и бактериальное загряз­

нения подземных вод. Значительно реже наблюдается радиоак­

тивное, механическое и тепловое загрязнения.

Химическое загрязнениенаиболее распространенное, стойкое

идалеко распространяющееся. Оно может быть органическим

(фенолы, нафтеновые кислоты, ядохимикаты и др.) и неоргани­

ческим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соли цин~

ка, ртути, свинца и др.) и нетоксичным. Вредные химические ве­ щества при фильтрации в пласте сорбируются частицами пород,

окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., од­

нако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не

происходит. Наибольшего распространения (до 10 км и более)

очаг химического загрязнения достигает в сильно проницаемых

грунтах и при значительных уклонах подземного потока, т. е. при

хорошем оттоке подземных вод.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в подзем­

ных водах патогенных бактерий. Этот вид загрязнения носит временный характер. Его интенсивность зависит от величины на­

чального загрязнения, водопроницаемости грунтов и времени вы­

живания бактерий.

Весьма опасно содержание в подземных водах, даже при

очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызываю­

щих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны <<долгоживу­ щие>> радиоактивные элементы, обладающие повышенной спо­

собностью к передвижению в подземных водах (стронций-90,

332

уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы могут

проникать в подземные воды как в результате их взаимодействия

с радиоактивными горными породами, так и при выпадении на

поверхности земли радиоактивных продуктов и отходов.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в под­

земные воды механических примесей, содержащихся в сточных

водах (песок, шлак и др.), преимущественно по крупным трещи­ нам и пустотам. Механические примеси могут значительно ухуд­

шать органолептические показатели подземных вод.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры под­

земных вод в результате их смешивания с более нагретыми по­

верхностными или технологическими сточными водами, при их

закачивании через поглощающие скважины.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод. Для предотвраще­ ния загрязнения подземных вод разрабатывают инженерные ме­ роприятия, включающие очистку сточных вод, создание безот­ ходных производств, экранирование чаш бассейнов, перехват Профильтровавшихея стоков дренажем и др.

При выборе мест заложения водозаборов последние должны

располагаться выше по потоку подземных вод относительно воз­

можных участков загрязнения. Водозаборы не следует размещать близко к реке или к морю во избежание подтока загрязненных речных или соленых морских вод. Не рекомендуется размещать водозаборы вблизи промышленных предприятий и сельскохозяй­ ственных территорий со значительными утечками сточных вод. В частности, категорически запрещено устраивать водозаборы

вблизи скотомогильников, свиноводческих ферм, птицефабрик и

кладбищ.

Важнейшими мерами предупреждения загрязнения вод в рай­ оне водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной

охраны.

Зоны санитарной охраны, т. е. территории с особым режимом,

исключающие возможность загрязнения и ухудшения качества

подземных вод, устанавливают вокруг всех водозаборов, эксплуа­

тирующих подземные воды для хозяйственно-питьевого водо­

снабжения; состоят они из двух поясов, размеры их определяют­

ся специальным расчетом.

Мероприятия по предупреждению загрязнения подземных вод

должны быть распространены на весь эксплуатируемый водонос­ ный горизонт. Проекты зон санитарной охраны согласовываются

сорганами санитарного надзора и утверждаются соответствую­

щими организациями, согласно действующей нормативно-право­

вой базе.

РАЗДЕЛ IV

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

В этом разделе дается характеристика основным природным

геологическим процессам, которые являются результатом геоло­

гической работы воды, льда, организмов, вel]Ja, гравитации, рас­

смотрены также другие геологические процессы, которые приня­

то называть июкенерно-геологическими, так как они связаны в

основном с инж.енерной деятельностью человека (просадочньrе

явления под зданиями и сооружениям:и, сдвижение rорных пород

над подземными выработками и т. д.).

Инженерная геология изучает все геологические процессы:

(эрозию, абразию, оползни, карст, обвалы и т. д.), которые моrут

оказывать то или иное влияние на инженерные сооружения (на

выбор консl]}укции и места расположения сооружения, выбор способов производства работ и т. д.) и, в свою очередь, как эти

инженерные сооружения повлияют на существующую природную

геологическую обстановку.

Классификация природных геологических процессов в сопо­

ставлении с инженерно-геологическими приведена в табл. 33.

 

Taiiлuцa 33

Кnассификацмя процессов

~ui~

И~~"ЮJЮП~Чеспi ~

<-o.юпrtecui)

 

1. Уплотнение осадков в процессе дна-

1. Уплотнение пород в основании соо-

rенеза под действием веса по:щнейmих ружений

отложений. Уплотнение пород под дей-

 

ствием наrрузок от ледника и др.

 

2. Ушшmение лессов в процессе эпи-

2. Просадочные явления в лессах

rенеза с образованием «еrеПНЬIХ блюдеп•

вследствие уrечек из водопроводов и

 

фильтрации воды из каналов

3. Наледи, ледяные буrры, термокарст

3. Мерзлотные деформации пород в

и т. п.

основании сооружений и пучины на до-

 

рогах

334