- •1.1 Основные термины и понятия
- •1.2 Построение карты гидроизогипс
- •1.3 Построение карты глубин залегания подземных вод
- •1.4 Оценка гидрологических условий по карте
- •1.4.4 Напорный градиент (гидравлический уклон)
- •1.4.5 Расход потока грунтовых вод в заданном сечении карты
- •1.5 Оценка защищенности подземных вод
- •1.5.1 Оценка защищенности грунтовых вод
- •1.5.2 Оценка защищенности межпластовых вод
- •1.6 Ход выполнения работы
- •Заключение
- •Раздел II
- •2.1 Формы выражения результатов химического анализа
- •2.1.1 Массовая или весовая форма
- •2.1.2 Молярная (эквивалентная) форма
- •2.1.3 Процент – мольная (эквивалентная) форма
- •2.2 Определение состава природных вод
- •2.2.1 Жёсткость воды
- •2.2.2 Минерализация воды
- •2.2.3 Содержание растворенных газов, температура, дебит
- •2.3 Химическая классификация природных вод
- •2.3.1 Классификация о.А. Алекина
- •2.3.2 Формула м.Г. Курлова
- •2.3.3 Пересчет из ионной формы в солевую
- •2.4 Графические методы изображения результатов анализов воды
- •2.4.1 Треугольники анионно-катионного состава в сочетании с двумя квадратами
- •2.4.2 Колонки – диаграммы н.И. Толстихина
- •2.4.3 Гидрохимический профиль а.А. Бродского
- •2.5 Оценка качества воды для различных целей
- •Оценка качества воды для питья
- •2.5.2 Оценка ирригационных свойств вод
- •2.5.3. Оценка агрессивных свойств вод
- •2.6 Ход выполнения работы
- •Заключение
- •Библиографический список а) основной
- •Б) дополнительный
1.5.1 Оценка защищенности грунтовых вод
В условиях периодического поступления загрязнителей без образования постоянного уровня расчет производится с учетом отношения мощности глинистых пород к коэффициенту фильтрации (m/Кф). При этом параметр m/Кф характеризует время фильтрации (сутки) при вертикальном градиенте J=1. При расчете времени проникновения химических загрязнителей через зону аэрации из хранилищ с постоянным уровнем используется формула Цункера
t=,
где Н – высота слоя сточных вод в хранилище;
K, m – соответственно коэффициент фильтрации и мощность пород зоны аэрации;
µ - недостаток насыщения пород зоны аэрации (определяется по формуле µ=n-n0, где n – пористость, n0 – начальная влажность пород аэрации).
Мощность зоны аэрации в Башкортостане изменяется от 1-5 до 10-15 и более. В расчетах условно мощность зоны аэрации и мощность глинистых покровных отложений принимаем равными.
Таблица 2 Варианты расчета времени фильтрации загрязняющих веществ до пресных вод через зону аэрации с постоянным уровнем
Варианты |
Мощность зоны аэрации, м |
Коэффициент фильтрации глинистых пород, м/сут |
Недостаток насыщения пород, м |
Высота слоя сточных вод по вариантам, м |
Время проникно-вения, сут |
1, 11, 21 |
5,0 |
1,0 |
0,26 |
2,3,4 |
|
2, 12, 22 |
5,0 |
0,5 |
0,26 |
2,3,4 |
|
3, 13, 23 |
5,0 |
0,1 |
0,26 |
2,3,4 |
|
4,14,24 |
10,0 |
0,5 |
0,26 |
2,3,4 |
|
5,15,25 |
10,0 |
0,1 |
0,26 |
2,3,4 |
|
6,16,26 |
15,0 |
0,5 |
0,26 |
2,3,4 |
|
7,17,27 |
15,0 |
0,1 |
0,26 |
2,3,4 |
|
8,18,28 |
20,0 |
0,5 |
0,26 |
2,3,4 |
|
9,19,29 |
20,0 |
0,1 |
0,26 |
2,3,4 |
|
10,20,30 |
20,0 |
0,01 |
0,26 |
2,3,4 |
|
1.5.2 Оценка защищенности межпластовых вод
В условиях этажного расположения водоносных горизонтов (выделяется от 2-3 до 8-10 водоносных пластов) в пермских, особенно верхнепермских образованиях на Бугульминско-Белебеевской возвышенности, Камско-Бельской низменности и отдельных участках Юрюзано-Айской равнины, защищенность пресных вод от проникновения загрязняющих веществ с глубиной усиливается (время проникновения увеличивается). Слои разделяющие водоносные горизонты, представлены аргиллитами, глинами, алевролитами с коэффициентами фильтрации в среднем n·10-4 м/сут. На отдельных участках, особенно в приповерхностных частях Уршак-Ашкадарского, Усень-Демского междуречий и Юрюзано-Айской равнины, коэффициент фильтрации глинистых пород составляют n·10-2 – n·10-3 . Основную роль в формировании подземного стока играют процессы взаимосвязи водоносных горизонтов через слабопроницаемые слои. В качестве показателя вертикальных межпластовых перетоков используются градиент фильтрации. Для двух напорных горизонтов (или безнапорного и напорного) он равен отношению разности отметок уровней вод этих горизонтов и мощности разделяющего слабопроницаемого слоя.
Экспериментальным путем установлено, что движение воды через глины начинается только при достижении определенной величины градиента, названной начальным градиентом фильтрации. В природных условиях фильтрация через глинистые породы происходит при величине градиентов 0,02 – 1. По особенностям изменения уровней вод выделяется три типа гидродинамических разрезов.
Тип I свойственен водоразделам и склонам долин. Здесь наблюдается обратное соотношение уровней вод этажнорасположенных горизонтов с глубиной (уменьшения их абсолютных отметок), что является необходимым условием возникновения нисходящих межпластовых перетоков (рисунок 7). Градиент фильтрации всегда имеет положительную величину (J > 0). В зависимости от величины напора воды, обусловленной главным образом мощностью и выдержанностью глинистых пород в составе данного типа выделяется три вида гидродинамических разрезов, из которых (1А) свойственен Уфимскому плато и Бугульминско-Белебеевской возвышенности (3·J·I), а два других (1Б и 1В)-Камско-Бельскому понижению (1> J >0). В их пределах градиенты фильтрации с глубиной обычно уменьшаются.
Тип ІІ - отражает гидродинамическую обстановку в речных долинах Камско-Бельского бассейна, где наблюдается прямое соотношение уровней вод в многослойном разрезе (рост отметок с глубиной), что вызывает восходящие перетоки их нижних горизонтов в верхние, в конечном итоге - в аллювий и русла рек (см. рисунок 7). Величина вертикального градиента фильтрации колеблется от минус 0,01 до минус 0,3.
Тип III гидродинамических разрезов встречаются в восточной и центральной частях Юрюзано-Сылвинской депрессии, где водоносные отложения (конгломераты, песчаники) обладают высокой проницаемостью, в то время как глинистые разновидности пород относительно маломощны, фациально не выдержаны и нередко сильно трещеноваты. Водоносные горизонты, вскрываемые на различных глубинах, имеют один уровень, т.е. представляют собой единую гидравлическую систему. Градиент фильтрации равен нулю (или близок к нему). Поэтому вертикальная миграция вод может осуществляться под действием градиентов, имеющих иную природу, нежели гидростатическую, например градиента плотности воды.
Рисунок 7 Схема взаимосвязи водоносных горизонтов зон интенсивной и затрудненной циркуляции
1 – зона аэрации; 2, 3 – породы; 2 - водопроницаемые, 3 - относительно водоупорные; 4 - пьезометрический уровень, 5 - направления и градиенты фильтрации; 6 - изолинии минерализации, г/л; 7 - скважина (стрелка соответствует напору вод, закрашены водопроницаемые породы).
С учетом соотношением уровней (градиентов фильтрации) выделяются три категории защищенности напорных вод.
І защищенные: водоносные горизонты разделены выдержанным по площади и без нарушения сплошности водоупором при m > 10 м и H2 > H1 (H2 – уровень нижележащего и H1 – уровень вышележащего горизонтов). В группе І защищенность напорных вод обеспечивается большой мощностью водоупора и такими гидродинамическими условиями, при которых невозможно перетекание загрязненных подземных вод сверху.
ІІ – условно защищенные: водоносные горизонты перекрыты выдержанным по площади водоупором без нарушении сплошности при 5м < m <10м и H2> H1, а при m > 10м и H2 ≤ H1.
III - незащищенные: водоупор небольшой мощности т<5 м и H2<H 1.
Выполненный анализ соотношения уровней свидетельствует о том, что водораздельные пространства и склоны долин Башкирского Предуралья (I и II типы гидродинамических разрезов) относятся к III, иногда - II категории защищенности. В крупных речных долинах (тип II гидродинамической обстановки) наблюдается прямое соотношение уровней (H2 > H1), вызывающее восходящие перетоки вод из нижних горизонтов в верхние. Вследствие этого разгрузка природных некондиционных (соленых и рассольных) вод вызывает ухудшение качества пресных вод аллювиальных отложений.
Количественная оценка условий защищенности межпластовых (безнапорных и напорных) во времени фильтрации загрязненных вод из вышележащих горизонтов через разделяющий водоупор оценивается по формуле
где t – время перетекания;
m, n, К – мощность, активная пористость и коэффициент фильтрации разделяющих глинистых пород;
J – градиент фильтрации.
Данные для расчета по вариантам приведены в таблице 3. В целом расчеты времени проникновения загрязняющих веществ в этажнорасположенные водоносные горизонты свидетельствуют о том, что в верхний горизонт загрязняющие вещества проникают за время менее одного года. В нижележащие водоносные горизонты время проникновения загрязнения с глубиной увеличивается и достигает нескольких лет, т.е. степень защищенности их увеличивается.
По времени фильтрации загрязненных вод выделяются водоносные горизонты не защищенные (менее одного года) и условно защищенные (свыше одного года).
Таблица 3 Варианты для расчета времени перетекания подземных вод
в пермских отложениях из верхних в нижние водоносные горизонты
Варианты |
Местоположение |
Порис-тость (n) |
Градиент филь- трации (I) |
Мощность водоупора для вариантов, м |
К глинистых пород, м/сут |
Время перете- кания (t), годы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1, 11, 21 |
Междуречье Буй-Быстрый Танып |
0,01 |
0,16 |
5, 10, 20 |
3·10-5 |
|
2,12,22 |
Междуречье Уфа-Быстрый Танып |
0,01 |
2,9 |
4, 10, 30 |
3·10-4 |
|
3,13,23 |
Междуречье Сюн-Чармасан |
0,01 |
0,1 |
10, 20, 40 |
3·10-4 |
|
4,14,24 |
Междуречье Чермасан-Дема |
0,01 |
1,2 |
7, 15, 32 |
3·10-5 |
|
5,15,25 |
Междуречье Уршак-Дема |
0,01 |
1,8 |
3, 15, 35 |
3·10-4 |
|
6,16,26 |
Междуречье Уршак-Ашкадар |
0,01 |
0,5 |
15, 20, 28 |
3·10-4 |
|
7,17,27 |
Междуречье Дема-Усень |
0,01 |
2,5 |
6, 16, 20 |
3·10-4 |
|
8,18,28 |
Юрюзано-Айская равнина |
0,01 |
0,06 |
3,25, 35 |
3·10-2 |
|
9,19,29 |
Междуречье Белая-Бол. Ик |
0,01 |
1,8 |
7, 15, 20 |
3·10-3 |
|
10,20,30 |
Междуречье Бол. Ик-Мал. Ик |
0,01 |
2,0 |
10, 17, 22 |
3·10-3 |
|