Четвертый семестр / Четвертый семестр / Гидрогеология / РП_Основы_гидрогеологии_З-2131

описать возможные условия и виды питания грунтовых вод, выделяют зоны питания;

описать виды и характер дренирования грунтовых вод, выделить области разгрузки;

указать факторы, защищающие грунтовые воды от загрязнения.

сделать вывод о возможности строительства с учетом данных по особенностям гидрогеологических условий участка.

Более детальные рекомендации приведены в [7].

Задача № 2. Обработка результатов анализа химического состава подземных

вод.

Пересчитайте результаты анализа химического состава вод из мг/л в

миллиграмм-эквивалентную и эквивалент - процентную форму, если известны (результаты анализа в мг/л): Na+, Са2+, Мg2+, Сl–, SO42-, НСО3–, сухой остаток и рН

(таблица 6).

Напишите формулу Курлова и по ней дайте характеристику химического состава подземных вод. Проведите классифицирование химического состава воды по классификациям С.А. Щукарева и О.А. Алекина.

Рекомендации по выполнению задачи № 2

1.Пересчитать результаты химического анализа из объемной формы, выраженной в мг/л в мг-экв/л и мг-экв%, заполнив таблицу 7.

[мг-экв/л] =

где мг/л – содержание иона в мг/л, Э – эквивалентный вес иона, представляющий собой отношение атомного (молекулярного) веса иона (смотри Периодическую систему элементов) к величине его заряда.

11

Пример 1. Расчет эквивалентного веса сульфат-иона

Э

Таблица 7

Форма представления результатов пересчета химического состава подземных вод

2.Вычислить погрешность анализов по формуле (мг-экв/л) и сопоставить с допустимой (таблица 8)

АК

АК

где Σ А – сумма анионов, мг-экв/л, ΣК – сумма катионов, мг-экв/л

элемента в воде. Расчет ведется отдельно, сначала для анионов, потом для катионов. Для этого составляется пропорция, где за 100% принимается сумма анионов или катионов в мг-экв/л, а содержание конкретного элемента принимается за Х%. В сумме по анионам должно получиться 100% и по катионам тоже 100%.

Пример

12

ΣA(мг-экв/л) – 100% mSO42- (мг-экв/л) – х (мг-экв%/л),

х= (mSO42-*100%)/ΣА.

4.Вычислить и привести классификацию воды по следующим характеристикам:

а) величина общей минерализации; Общая минерализация (М) вычисляется суммированием всех найденных

анионов и катионов в воде, г/л.

Классификация подземных вод по общей жесткости.

в) по рН.

Таблица 11

Классификация подземных вод по рН.

4. Написать формулу Курлова. Дать наименование водам по основным показателям химического состава.

Формула Курлова – стандартный вид записи информации о природной воде.

где M – минерализация, г/л, A – содержащиеся в воде анионы, расположенные в убывающем порядке, мг-экв%, К – содержащиеся в воде катионы, расположенные в убывающем порядке, мг-экв%, pH – кислотнощелочные свойства воды, ОЖ – общая жесткость (мг-экв/л), T – темпераура воды

В формулу записываются только те макрокомпоненты, содержание которых больше 10 мг-экв%. Количество анионов и катионов округляют до целых чисел При наименовании типа вод учитываются только те ионы, содержание которых больше 25 мг-экв%. Согласное Е.В. Посохову «…при составлении химического названия воды необходимо соблюдать элементарные правила русского языка, согласно которым основное прилагательное пишется полностью, а прилагательное, указывающее на второстепенное свойство предмета, пишется сокращенно»

Пример

Т ОЖ

Вода является слабосолоноватой, хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатной натриево-магниевой, нейтральной, холодной и жесткой.

14

5. Провести классифицирование воды согласно классификациям О.А. Алекина и С.А. Щукарева

Классификация О.А. Алекина – классификация природных вод, сочетающая принцип деления химического состава воды по преобладающим ионам с делением по количественному соотношению между ними.

Рисунок 1 – Классификация О.А. Алекина По преобладающему аниону природные воды делятся на три класса:

1)гидрокарбонатные и карбонатные (большинство маломинерализованных вод рек, озер, водохранилищ и некоторые подземные воды);

2)сульфатные воды (промежуточные между гидрокарбонатными и хлоридными водами, генетически связаны с различными осадочными породами);

3)хлоридные воды (высокоминерализованные воды океана, морей, соленых озер, подземные воды закрытых структур и т.д.).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую.

Каждая группа в свою очередь подразделяется на четыре типа вод, определяемых соотношением между содержанием ионов в процентах в пересчете

на количество вещества эквивалента:

I. rHCO3–> rCa2+ + rMg2+.

II. rHCO3– < rCa2+ + rMg2+< rHCO3– + rSO42-.

III. rHCO3– + rSO42– < rCa2+ + rMg2+ или rCl-> rNa+. IV. rHCO3– = 0.

Воды I типа образуются в процессе химического выщелачивания изверженных пород или при обменных процессах ионов кальция и магния на ионы натрия и являются маломинерализованными.

Воды II типа смешанные, к ним относятся воды большинства озер, рек и подземные воды с малой и умеренной минерализацией.

Воды III типа метаморфизированные, включают часть сильноминерализованных природных вод или вод, подвергшихся катионному обмену ионов натрия на ионы кальция и магния. К этому типу относятся воды морей, океанов, морских лиманов, реликтовых водоемов.

15

К IV типу относятся кислые воды - болотные, шахтные, вулканические или воды сильно загрязненные промышленными стоками.

Пример. Форма записи воды по классификации О.А. Алекина

СIСа

Вода относится к гидрокарбонатному классу, группа – кальциевая, первого типа.

Классификация С.А. Щукарева - классификация основана на принципе преобладания одного или нескольких из трех главных катионов (Na+, Ca2+, Mg2+) и трех главных анионов (Cl-, SО42-, HCO3–). Вода относится к тому или другому классу в зависимости от содержания упомянутых ионов в количестве, превышающем 25%-экв.

Комбинируя типы вод по содержанию катионов, получают 49 классов вод. Например, вода может называться гидрокарбонатной натриево-кальциевой или сульфатно-гидрокарбонатной кальциевой.

По общей минерализации каждый класс разделен на группы: А – менее 1,5 г/л; В – от 1,5 до 10 г/л; С – от 10 до 40 г/л и D – более 40 г/л. Классификация Щукарева очень проста и удобна для сопоставления различных по химическому составу вод, но громоздкая (49 классов, 4 группы). Кроме того, деление на классы носит формальный характер, вследствие чего часть классов – нереальная.

Таблица 13 Классификация химического состава подземных вод С.А. Щукарева (с

изменениями В.А. Славянова).

49

Пример. Форма записи состава воды согласно классификации С.А. Щукарева

А1 Вода пресная гидрокарбонатная кальциевая

16

Задача № 3 Творческое задание «Оценка качества вод для различных целей водопользования»

Необходимо выбрать любую сферу производственной деятельности, где предполагается использование воды, и написать отчет со следующей структурой, указав:

основное направление деятельности предприятия;

характер использование воды в производственном процессе;

требования к качеству вод, используемых для заявленных целей

(нормативный документ, показатели и нормы качества). Справочная информация размещена в [9].

6.3Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы осуществляется в виде двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя. Темы самостоятельной работы обсуждаются в рамках коллоквиумов и семинарских занятий. Кроме этого студенты презентуют результаты самостоятельных исследований в рамках творческого поиска.

7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения дисциплины

Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:

Итоговый контроль проводится после завершения обучения студентами дисциплины «Общая гидрогеология» в виде экзамена. Итоговый контроль преследует цель проверки знаний студента по всему изученному курсу, понимания взаимосвязей различных его разделов друг с другом и связей с иными естественнонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами. В процессе экзамена проводится проверка достижения результатов, предусмотренных данной рабочей программой, ООП по направлению 130101 «Прикладная геология». Итоговый контроль предусматривает решение 10 тестовых заданий по всем изученным теоретическим вопросам.

Вопросы к итоговому контролю (зачет)

1.Предмет гидрогеологии и его связь с другими геологическими дисциплинами.

2.Методы определения коэффициента фильтрации.

17

3.Водно-физические свойства горных пород.

4.Классификация подземных вод по условиям залегания.

5.Общие закономерности распределения воды в земной коре.

6.Верховодка.

7.Подземный сток и методы его определения.

8.Геологический круговорот воды в земной коре.

9.Виды воды в горных породах.

10.Климатический круговорот воды в природе.

11.Понятие о водоносных горизонтах, комплексах и артезианских бассейнах. 12.Артезианские воды, условия образования и залегания.

13.Происхождение подземных вод.

14.Гидроизогипсы и гидроизопьезы. Изобаты.

15.Общие закономерности распределения воды в земной коре.

16.Питьевые воды. Требования к их качеству.

17.Физические свойства подземных вод, их необычность. Исключительные свойства подземных вод.

18.Минерализация воды. Изомины и изохорны.

19.Основные характеристики поверхностного и подземного стока.

20.Классификация подземных вод по величине общей минерализации.

21.Основные элементы водоносного горизонта.

22.Закон Дарси и пределы его применения.

23.Жесткость воды. Классификация по величине общей жесткости. 24.Границы фильтрационного потока. Плоский и радиальный поток. 25.Макрокомпонентный состав подземных вод. Что он определяет? 26.Грунтовые воды, условия их образования и залегания. 27.Микрокомпонентный состав подземных вод. Что он определяет? 28.Минеральные воды.

29.Термальные воды. Гейзеры. Фумаролы.

30.Подземные воды мерзлой зоны литосферы.

31.Построение карты гидроизогипс и гидроизопьез.

32.Химический состав подземных вод.

33.Основные гидродинамические элементы фильтрационного потока.

34.Промышленные воды.

35.Формула Курлова.

36.Задачи, виды и стадии гидрогеологических исследований.

37.Особые типы подземных вод по условиям залегания, их распространение, генезис.

8. Рейтинг качества освоения дисциплины (модуля)

Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 29.11.2011 г.

18

Всоответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:

текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов);

промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра (оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на зачете студент должен набрать не менее 22 баллов.

Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.

Итоговый рейтинг выполнения курсового проекта (работы) определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Основная литература:

1.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. – М.: Издательство Альянс, 2012 – 601 с.

2.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. – М.: Недра, 1996 – 423 с.

3.Кирюхин В.А. Общая гидрогеология. – С-Пб.: Наука, 2008. – 439 с.

4.Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии. – М.: МГУ, 2007. – 440 с.

5.Кирюхин В.А., Коротков А.И., Павлов А.Н. Общая гидрогеология. – Л.: Недра,

1988. – 356 с.

6.Климентов П.П., Богданов И.С. Общая гидрогеология. – Недра, 1977. – 357 с.

7.Гавич И.К., Лучшева А.А., Семенова-Ерофеева С.М. Сборник задач по общей гидрогеологии. – М.: Недра, 1985. – 412 с.

Дополнительная литература:

8.Гавич И.К., Жемерикина Л.В., Крысенко А.М., Чумакова Д.М. Практикум по гидрогеологии. – М.: Недра, 1995. – 253 с.

9.Зарубина Р. Ф. , Копылова Ю. Г. , Зарубин А. Г. Анализ и улучшение качества природных вод. Часть 2. Методы оценки качества природных вод.: Учебное пособие. – Томск : Издательство ТПУ, 2011 – 152 c.

10.Гордеев П.В., Шемелина В.А., Шулякова О.К. Гидрогеология. – Москва.: Высшая школа, 1990. – 447 с.-

11.Гидрогеология / под ред. В.М. Шестакова, М.С. Орлова. – М.: Изд-во МГУ,

1984. – 310 с.

12.Основы гидрогеологии.– Новосибирск: Наука1983. – 239 с.

Internet–ресурсы:

1.www.geohydrology.ru

2.www.elibrary.ru

3.www.sciencedirect.com

4.www.springer.com

Используемое программное обеспечение:

19

1.Statistica

2.Microsoft Office

3.HydroGeo

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины: технические средства, лабораторное оборудование и др.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 130101 «Прикладная геология» и профилям подготовки: 130101.1 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»; 130101.2 «Геология нефти и газа»; 130101.3 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания»

Программа одобрена на заседании кафедры Гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии

Автор: Гусева Н.В.

Рецензент: Копылова Ю.Г.

20