|
100 80 60 40 20 0
Рис. 21. Выражение химического состава воды в графической форме:
а – треугольник анионного и катионного состава; б – график-диаграммы солевого состава; m – содержание ионов
Оценка качества питьевых вод. Качество подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, оценивается по органолептиче- ским и радиационным показателям, химическому составу и бактериальному за- грязнению. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения, источником которого являются подземные воды, определяются Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормами СанПиН 2.1.4.1175–02.
По органолептическим показателям питьевая вода должна быть прозрач- на, бесцветна, не иметь неприятного запаха и вкуса. Величина сухого остатка не должна превосходить 1 г/л, общая жесткость − 7,0 мг-экв/л, содержание же- леза − 0,3 мг/л. Содержание отдельных растворенных веществ не должно пре- вышать предельных значений, допустимых нормами.
В исключительных случаях могут быть использованы подземные воды с сухим остатком до 1,5 г/л, общей жесткостью до 10 мг-экв/л, содержанием же-
леза до 1 мг/л, но только по согласованию с органами санитарно- эпидемиологической службы. В питьевой воде совершенно недопустима пато- генная флора, т. е. болезнетворные микробы. Бактериальное загрязнение оце-
В целом, согласно Санитарным правилам, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношениях, безвредна по хими- ческому составу и иметь благоприятные органолептические показатели.
Оценка качества подземных вод для технических целей зависит от харак- тера того или иного производства. Для разных производств нужны воды раз- личного качества.
3.5.3. Агрессивность подземных вод к строительным конструкциям
Воды определенного химического состава могут оказывать разрушающее действие на бетонные и металлические конструкции, фильтры скважин, обсад- ные трубы, насосы и т. д. Подземная вода, разрушающая бетон и металл, счита- ется агрессивной .
Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном,жидком и твёрдом состояниях, называются подземными водами .
Подземные воды составляют часть гидросферы – водной оболочки земного шара. Они встречаются в буровых скважинах на глубине до нескольких километров. По данным В. И . Вернандского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000°С диссоциированы всего на 2%.Приблизительные подсчёты запасов пресной воды в недрах Земли до глубины 16 километров дают величину 400 миллионов кубических километров, т.е. около 1/3 вод Мирового океана.Установлено, что простейшую формулу Н2О имеет молекула парообразной влаги – гидроль; молекула воды в жидком состоянии (Н2О)2 дигидроль; в твердом состоянии (Н2О)3 –тригидроль.
Изучение физических свойств и химического состава подземныхвод необходимо не только для оценки их качества для питьевых и промышленно-хозяйственных целей, выяснения условий питания, происхождения и пр., но и при выборе материала для крепления горных выработок и подборе шахтного оборудования.
Основными физическими свойствами подземных вод являются температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, плотность, радиоактивность и удельный вес.
Пригидрогеологических исследованиях температуру подземных вод измеряют непосредственно в источнике, колодце или скважине. Для измерения применяют ленивые термометры, шарик у которых обернут теплоизолирующим материалом (ватой, шерстью и т. п.). При замерах температуры воды в глубоких скважинах помимо-обычных термометров используют электротермометры и термоэлементы.
Температура подземныхвод изменяется в широких пределах: в высокогорных районах и в областях распространения вечной мерзлоты она низкая; высокоминерализованные воды местами имеют даже отрицательную температуру (до -6°С), в районах молодой вулканической деятельности, а также в местах выходов гейзеров (Камчатка, Исландия и др.)– более 100°С. Температура неглубоко залегающих подземных вод в средних широтах обычно изменяется впределах 5-12°С и обуславливается местными климатическими (в основном) и гидрогеологическими условиями.
По температуре воды делятся на весьма холодные – до +4°С; холодные – + 4-+20°С; теплые – +20-+37°С; горячие – +37-+42°С; весьма горячие – +42-+100°С и более. Температура воды оказывает огромное влияние на скорость протекания физико-химических процессов в земной коре.
Температуранеглубоко залегающих подземных вод обычно составляет -+5-+15°С, при глубоком погружении водоносных горизонтов артезианских бассейнов -+40-+50°С; во внутренней геотермической зоне на глубине 3000-4000 м буровыми скважинами вскрыты перегретые подземные воды с температурой более 150°С.
Прозрачность подземных вод зависит от содержания минеральных солей, механических примесей, коллоидов и органическихвеществ. Прозрачность определяют при помощи цилиндра высотой 30—40 см, который ставят на специальный шрифт, затем через кран выпускают воду из цилиндра до тех пор, пока через оставшийся слой воды не будет ясно виден этот шрифт. Высота оставшегося столба воды в сантиметрах и определяет степень прозрачности воды. Удовлетворительной считается вода, не содержащая взвешенных частиц, при слое не менее30 см.
Цвет подземных вод зависит от химического состава и наличия примесей. Большей частью подземные воды бесцветны. Однако, жесткие воды имеют голубоватый оттенок, закисные соли железа и сероводород придают воде зеленовато-голубую окраску, органические гуминовые кислоты окрашивают воду в желтый цвет, а воды, содержащие соединения марганца – черные.
![]()
Оглавление
- ***
- Q = υ ∙ F
- I. Физические свойства подземных вод
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Основы гидрогеологии и инженерной геологии предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
I. Физические свойства подземных вод
1. Температура подземных вод колеблется в широких пределах и зависит от глубины залегания, геологического строения, климата и т. д. Питьевая вода имеет t 0 = 5—15 o C. Классификация:
а) переохлажденные воды (t 0 ниже 0 0 С)
б) холодные (ниже +20 0 С)
в) термальные (+20+100 0 С)
г) перегретые (от 100 до 375 0 С) — паровые гейзеры.
![]()
2. Цвет подземных вод — цвет зависит от содержания химических и органических веществ. Органические примеси придают воде бурую либо желтоватую окраску. H2S и закислые соединения Fe — зеленовато-голубой цвет. Цвет оценивается по патиново-кобальтовой Pt-Co шкале в градусах.
![]()
3. Прозрачность — это способность воды, пропускать через себя цветовые лучи. Зависит от содержания механических примесей и органических веществ.
Выделяют: прозрачные, слегка мутные воды, мутные, очень мутные.
![]()
— Вкус — воде придают растворенные в ней минеральные вещества, газы и примеси.
— Запах — в подземных водах отсутствует. Однако при активной деятельности некоторых бактерий, вода может иметь H2S-ный, болотный затхлый, и другие запахи.
— Плотность воды — зависит от минерализации. С увеличением ρ увелич. минерализации (сумма солей).
![]()
— Сжимаемость — незначительна, и характеризуется коэффициентом сжимаемости который равен β = [2,7 — 5] ∙ 10 —5 Па.
— Вязкость — характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению. Количественно выражается коэффициентами динамической и кинетической вязкости.
— Электропроводность — зависит от количества растворенных в ней солей.
Пресные воды обладают низкой электропроводностью, дистиллированная вода — изолятор.
II. Химический состав подземных вод (из 87—70 растворяет).
1. Неорганические минеральные вещества.
Свойства подземных вод определяются количеством и соотношением, содержащихся в них в растворенном виде солей, присутствующих в виде ионов-катионов и анионов. Наиболее широко распространены Cl, HCO3, CO3, SO4, Na, H, Ca, Mg. Их называют главными, они определяют тип воды.
2. Органические вещества и микрофлора.
Органические примеси в подземных водах могут встречаться на небольших глубинах залегания. Их количество оценивается по окисляемости. В питьевой Н2О окисляемость не должна превышать 10 мг/л HMnO4.
Основные показатели химических свойств воды.
— Жесткость воды — обусловлена присутствием в воде, солей Ca и Mg. Различают:
общую жесткость — все соли Ca и Mg;
карбонатную — наличие в воде бикарбонатов Ca и Mg;
постоянная — остающаяся в воде после удаления бикарбонатов.
Классификация по ОЖ:
— очень мягкая вода (Ж 9 ммоль/л).
2. Щелочность — определяется наличием в воде гидрата, бикарбоната, карбоната Na и других солей слабых кислот.
3. Окислительно-восстановительный потенциал Eh — характеризует интенсивность окисляющего и восстановительного действия элемента с переменной валентностью.
4. Водородный показатель pH — это (ℓgH + = — ℓg) pH = — ℓg [H + ] — десятичный ℓog концентрации Н, взятый с обратным знаком.
а) очень кислая Н2О (pH 9)
5.Минерализация — это сумма всех минеральных веществ, содержащихся в воде.
а) ультрапресная М 100 г/л
6. Агрессивные свойства подземных вод — оцениваются по отношению к бетону и железобетонным конструкциям.
а) сульфатная SO4 агрессивность — вода агрессивная при наличии в воде SO4> 250 г/л, и одновременном содержанием С /> 1000 мг/л
б) углекислая — устанавливается по содержанию свободного диоксида С, агрессивна, если его 1000 мг/л
е) кислородная — определяется наличием в воде О2, и проявляется по соотношению к металлическим предметам.
7. Бактериальные свойства — обусловлены наличием микроорганизмов в подземных водах, среди которых особое значение имеют бактерии — возбудители опасных болезней (брюшной тиф, холера). Присутствие бактерий в водах определяется специальным бактериологическим анализом. О бактериологическом загрязнении воды судят по колититру — объем воды в см 3 , в котором содержится 1 кишечная палочка и по количеству — числу кишечных палочек в 1 литре Н2О.
8. Газовый состав — обусловлен наличием в воде в растворенном состоянии и в виде свободных (спонтанных) газов. При уменьшении плотности растворенные газы могут переходить в свободные.
В подземных водах присутствуют газы:
1) атмосферного генезиса
2) биогенного генезиса
3) радиогенного генезиса
Наиболее распространенные в подземных водах — О2, СО2, H2S, H2, CH4, тяжелые углеводороды и инертные газы.
Контрольные вопросы:
— Что относится к физическим свойствам.
— химический состав подземных вод.
— Основные показатели химических свойств воды.
— Оценка качества воды.
— Бактериальные свойства подземных вод.
— Газовый состав подземных вод.
Грунтовые воды и воды зоны аэрации.
Верхняя часть земной коры, в зависимости от степени насыщения водой, делится на 2 зоны:
а) верхнюю зону аэрации — она расположена между поверхностью грунтовых вод и уровнем земли, содержит в порах воздух, через нее наблюдается просачивания атмосферных осадков;
Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твёрдом состояниях, называются подземными водами.
Подземные воды составляют часть гидросферы – водной оболочки земного шара. Они встречаются а буровых скважинах на глубине до нескольких километров. По данным В.И. Вернандского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000о С диссоциированы всего на 2%
Приблизительные подсчёты запасов пресной воды в недрах Земли до глубины 16 километров дают величину 400 миллионов кубических километров, т.е. около 1/3 вод Мирового океана.
Накопление знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времен, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. Искусство сооружения копаных колодцев до несколько десятков метров было известно за 2000-3000 тысячи лет до н.э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае. В этот же период появилось и лечение минеральными водами.
В первом тысячелетии до нашей эры появились первые представления о свойствах и происхождении природных вод, условиях их накопления и круговороте воды на Земле (в работах Фалеса и Аристотеля – в Древней Греции; Тита Лукреция Кара и Витрувий – в Древнем Риме, и др.).
Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа, Ср. Азии), добычей соленых вод для выпаривания соли путем копания колодцев, а затем и бурения (территория России, 12-17 века). Позже возникли понятия о водах ненапорных, напорных(поднимающихся снизу вверх) и самоизливающихся. Последние получили название артезианских - от провинции Артуа (древнее название "Артезия") во Франции.
В эпоху Возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы многих ученых - Агриколлы, Палисси, Стено и др.
До середины 19 века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину - гидрологию.
Общая гидрогеология изучает происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными породами.
Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и дианогенеза позволило подойти к истории их формирования и способствовало появлению в 20 веке новой отрасли гидрогеологии - палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох).
Выделяют такие физические свойства подземных вод:
· Мутность и прозрачность;
Тема Подземных вод весьма обширна и очевидно, что отобразить ее в рамках одной статьи просто невозможно. Мы постарались выделить наиболее важные, с нашей точки зрения, моменты. Мы будем рады если этот материал подтолкнет вас к более детальному изучению столь интересной темы.
39. назначение горного компаса, способы определения элементов залегания.
Азимут - угол между направлением на север и направлением на предмет, отсчитанный в градусах по часовой стрелке. (или же: "правый векторный плоский угол между меридианом и искомым направлением")
![]()
| Рис. 1. Горный компас. 1 - Кнопка стопора отвеса; 2 - Магнитная стрелка; 3 - Арретир магнитной стрелки; 4 - Лимб; 5 - Уровень. | Рис. 2. Измерение азимутов I - туристическим (спортивным) и II - горным компасом. |
Азимуты направлений измеряют горным компасом (рис. 1). От обычного компаса, кроме приспособления для измерения вертикальных углов (отвес), горный компас отличается наличием уровня и тем, что его лимб градуирован не по часовой стрелке, а против, т.е. Восток на лимбе горного компаса расположен слева, а Запад справа. Это связано с принципиально иным методом определения азимутов по сравнению с обычным компасом (рис. 2).
Измеряют азимут горным компасом следующим образом:
а) разарретируют магнитную стрелку (открепляют стопор);
б) длинную сторону компаса северной частью лимба направляют на визируемый предмет;
в) против северного конца стрелки берут отсчет азимута (рис. 2, II) с точностью до 2,5 градусов. Так получают прямой азимут - от наблюдателя на предмет. Чтобы получить обратный азимут - от предмета на наблюдателя - надо от 360 вычесть полученную величину или взять отсчет по южному концу стрелки.
![]()
![]()
Для получения истинного азимута необходимо учесть магнитное склонение. В большинстве современных моделей горных компасов имеется специальное устройство для введения поправки путем поворота лимба на величину магнитного склонения по часовой стрелке при восточном склонении или против часовой стрелки при западном. Тогда можно сразу получать отсчет, соответствующий истинному азимуту.
Чтобы избежать возможных ошибок при записи, кроме цифры азимута, обычно указывают начальными буквами и сторону света, а значок градуса не ставят (например, Аз. СВ 30).
Положение пластов горных пород в пространстве характеризуют с помощью элементов залегания:линии простирания, линии падения и угла падения (рис. 3). При полевых наблюдениях горным компасом измеряют азимуты этих линий и величины углов падения слоев.
![]()
Линия простирания - горизонтальная линия, проведенная в плоскости пласта. На любой наклонной поверхности это будет множество параллельных линий, азимут которых определяют, прикладывая компас длинной стороной в горизонтальном положении к пласту. Взяв отсчет по северному концу стрелки, получают азимут линии простирания, который в полевой дневник записывают, указывая и сторону света: аз.пр. СЗ 285 (значок ° не ставится).
Если вы возьмете отсчет по южному концу стрелки, ошибки не будет: простирание - линия, протягивающаяся в обе стороны.
Линия падения - линия, расположенная в плоскости пласта, имеющая наибольший угол наклона к горизонту из всех, которые можно провести на поверхности пласта. Она всегда перпендикулярна к линии простирания и направлена в сторону погружения пласта.
При определении азимута падения горный компас прикладывают короткой стороной к пласту таким образом, чтобы северный конец компаса (знак С на лимбе) был направлен в сторону падения, а уровень на компасе показывал горизонтальное положение компаса. Отсчет берется по северному концу стрелки.
Можно приложить компас и противоположной стороной, направив южный торец компаса по падению. Но и отсчет тогда необходимо брать по южному концу стрелки.
Угол падения - угол между линией падения и проекцией ее на горизонтальную поверхность определяют с помощью отвеса горного компаса, прикладывая компас к пласту или методом визирования: отойдя от обнажения как минимум на несколько шагов, держа компас на вытянутой руке так, чтобы его край совпадал с замеряемой поверхностью слоя.
Азимут и угол падения записывают на левой стороне полевого дневника аз. пад. СВ 15∠25 (это значит, что азимут линии падения северо-восток 15, а угол падения 25). Поскольку азимут простирания отличается от азимута падения на 90, то для наклонных пластов обычно определяют только азимут падения, а для залегающих вертикально можно замерить только азимут простирания.
Читайте также:
| 
