Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
42Артезианские воды
Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды — в частности, в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров.
Пьезометрический уровень -уровень, до которого поднимаются напорные воды в буровой скважине или колодца.
43
АРТЕЗИАНСКИЙ БАССЕЙН — бассейн подземных вод, приуроченный к отрицательной геологической структуре (синеклизе, мульде, прогибу, межгорной впадине), содержащей напорные пластовые воды. Состоит из осадочного водоносного чехла (главным образом дочетвертичного возраста) и фундамента с трещинно-жильными водами. В осадочном чехле, кроме напорных вод, служащих источником водоснабжения, развиты также безнапорные грунтовые воды.
В артезианском бассейне выделяют области питания, напора и разгрузки подземных вод. Площадь артезианского бассейна от нескольких десятков км2 до нескольких млн. км2. Наиболее крупные артезианские бассейны на территории бывшего CCCP — Западно-Сибирский артезианский бассейн (крупнейший в мире), Московский артезианский бассейн, Прибалтийский артезианский бассейн; за рубежом — Большой Австралийский бассейн, Парижский артезианский бассейн и др. Эксплуатационные скважины в артезианских бассейнах при избыточном напоре работают с самоизливом вод, при недостаточном — используются погружные насосы.
Разработка полезных ископаемых в пределах артезианских бассейнов связана с защитой горных выработок при помощи дренажных систем от прорыва напорных вод; охраной ресурсов артезианских вод от истощения (путём сооружения барражных завес) и загрязнения шахтными (карьерными) водами.
44
Наибольший практический интерес представляет классификация подзем-
ных вод по характеру их использования для технических и других целей и по условиям залегания в земной коре.
Подземные воды по этому признаку подразделяются на хозяйственно-
питьевые, технические, промышленные, минеральные,термальные.
Хозяйственно-питьевые воды. Подземные воды широко используются для хозяйственно-питьевых целей. Пресные подземные воды − лучший источ-
ник питьевого водоснабжения, поэтому использование их для других целей, как правило, не допускается.
Источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются подзем-
ные воды зоны интенсивного водообмена. Глубина залегания пресных подзем- ных вод от поверхности земли обычно не превышает нескольких десятков мет- ров. Однако имеются районы, где они залегают на больших глубинах (300-500 м и более).
Технические воды − это воды, которые используют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Требования к подземным техническим водам отражают специфику того или иного вида производства. В отличие от
питьевых качество технических вод оценивается, прежде всего,по величине жесткости.
Промышленные воды содержат в растворе полезные элементы(бром, йод
и др.) в количестве, имеющем промышленное значение. Обычно они залегают в
зоне весьма замедленного водообмена, минерализация их высокая (от 20 до
500-600 г/л), состав хлоридно-натриевый, температура нередко достигает 60-80°С.
Эксплуатация промышленных вод с целью добычи йода и брома рента- бельна лишь при глубине залегания вод не более 3 км, уровне воды в скважине не ниже 200-600 м , количестве извлекаемой воды в сутки не менее200-500 м3.
Минеральными называют подземные воды, которые имеют повышенное содержание биологически активных микрокомпонентов, газов,радиоактивных элементов и т. д. Минеральные воды выходят на поверхность земли естествен- ным путем, т. е. в виде источников, или вскрываются с помощью буровых
скважин.
Термальные воды имеют температуру более 37°С. Термальные подземные воды залегают повсеместно на глубинах от нескольких десятков и сотен метров
(в горно-складчатых районах) до нескольких километров (на платформах).
По трещинам термальные воды часто выходят на поверхность земли, об-
разуя горячие источники с температурой до 100°С (Камчатка,Кавказ). Разно-
видностью горячих источников являются гейзеры, выбрасывающие струю пара и воды на высоту до нескольких десятков метров.
Общие запасы термальных вод в нашей стране оцениваются миллионами
кубометров. Термальные воды уже используются для теплофикации некоторых городов и сельскохозяйственных объектов, а также для энергетических целей (Паужетская геотермальная станция на Камчатке и др.).
45 АГРЕССИВНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД - способность подземных вод вызывать и ускорять коррозию материалов вследствие химических и электрохимических воздействий.
Агрессивные воды - воды, активно вступающие в хим. реакции, разрушающие разл. сооружения из бетона и металла (напр., крепи горн. выработок) и оборудование, неблагоприятно влияющие на растительность и животный мир водоёмов в результате воздействия содержащихся в воде солей и газов. A. в. бывают природные и искусственно возникшие в процессе горн. работ, при сбросе стоков хим., металлургии, произ-в и т.п.
Pазличают следующие виды агрессивности вод: углекислотную c содержанием агрессивной углекислоты св. 3-4 мг/л, выщелачивающую c содержанием HCO3- св. 0,4-1,5 мг·экв., общекислотную (pH < 6), сульфатную (SO2-4 св. 250 мг/л), магнезиальную (Mg2+ св. 750 мг/л), кислородную. Bлияние A. в. уменьшают путём управления режимами поступления поверхностных и подземных вод и стока шахтных вод, снижением времени контакта воды c минералами, темп-ры и скорости обновления раствора. Для этого применяют: предварит. водопонижение c поверхности через скважины, оборудованные погружными насосами; подземный дренаж подготовит. выработками и опережающими скважинами; снижение притока воды в выработанное пространство и потерь п. и. c повышенным содержанием серы; рациональную систему сбора и очистки кислых шахтных вод. Kислые шахтные воды перед водоотливом и сбросом в поверхностные водотоки и водоёмы очищают от взвешенных веществ в отстойниках, нейтрализуют известью, известковым молоком, каустич. содой. Ha обогатит. ф-ках применяется наряду c отстойниками и нейтрализацией вод замкнутый цикл водоснабжения. Xвостохранилища продуктов обогащения c содержанием сульфидных минералов ограждаются водонепроницаемыми пластинами. Pазрушающее действие A. в. на металл уменьшают путём применения кислотоупорного и коррозионно-устойчивого оборудования и машин, выполненных c использованием легирующих элементов в сплавах, плёнок c повышенной энергией разрыхления (что тормозит коррозию и повышает стойкость металла), введения в хромистую сталь азота. Для шахтного водоотлива при больших напорах A. в. применяют футерованные и стеклопластиковые трубы, a при малых - чугунные, этернитовые, асбоцементные. B нефтегазовой пром-сти, при захоронении пром. стоков, обсадные трубы скважин выполняют из коррозионно-устойчивого металла, затрубное пространство цементируют агрессивно-стойкими сортами цемента c подъёмом его до устья скважины.
46
ТЕРМАЛЬНЫЕ ВОДЫ
подземные воды, имеющие температуру 20°С и выше за счет поступления тепла из глубинных зон земной коры. В некоторых горных странах термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников, гейзеров и паровых струй. В связи с повышенной химическая и биологическая активностью циркулирующие в горных породах подземные термальные воды преимущественно минеральные. В глубинных частях крупных артезианских бассейнов распространены гипотермальные, термальные и даже перегретые минерализованные воды и рассолы, часто содержащие повышенные концентрации ценных в промышленном отношении элементов. Во многих случаях целесообразно использование подземных вод одновременно для энергетики, теплофикации, бальнеологии, а иногда даже для извлечения химических элементов и их соединений.
промышленные подземные воды, содержащие в растворе повышенное количество некоторых полезных химических элементов или их соединений, извлечение которых полезно и экономически рентабельно для различных нужд народного хозяйства. Например, некоторые разновидности промышленных подземных вод содержат повышенные количества йода и брома, поэтому их ресурсы служат хорошей минеральной базой для создания химической промышленности по добыче этих ценных элементов. Именно таким путем в нашей стране в настоящее время добывается йод и более 70 % брома.
Известны многочисленные примеры, когда промышленные подземные воды, кроме йода и брома, содержат в повышенных количествах такие ценные элементы, как цезий, рубидий, стронций, германий, вольфрам, литий, бор и др. Эти элементы извлекаются из промышленных подземных вод в таких странах, как США, Италия, Япония, Турция и др.
В зависимости от наличия высоких концентраций тех или иных элементов, промышленные подземные воды получают соответствующие названия - йодные, бромные, редкометалльные и др.
47 Минера́льные во́ды — воды, содержащие в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты.
В зависимости от общей минерализации минеральные воды классифицируются на:[3]
По химическому составу:
Закономерности распространения минеральных вод (в общем виде) обусловливаются геологоструктурными особенностями, геологической историей данной территории, а также геоморфологическими, метеорологическими и гидрологическими факторами. В области молодых складчатых сооружений зачастую встречаются углекислые и азотные минводы. Для глубоко залегающих частей предгорных впадин характерны высокоминерализованные минеральные воды и даже рапа, обогащенная сероводородом. В глубоких горизонтах платформенных впадин распространены хлоридно-кальциевые и хлоридно-натриевые воды; выше лежит зона сульфатных вод и, наконец, в наивысшей зоне — воды гидрокарбонатного типа. В границах кристаллических массивов и щитов встречаются минводы разнообразного химического состава. С массивами кислых кристаллических пород чаще связаны радиоактивные минеральные воды.
Минеральные воды могут быть грунтовыми (изливаются на поверхность самотёком) и напорными (артезианскими, фонтанирующими)
48. Действительная скорость движения и скорость фильтрации подземных вод.
СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ (ИСТИННАЯ) — скорость движения
подземных вод в порах или трещинах г. п. Определяется при помощи индикаторов, вводимых в водоносный пласт, или делением расхода подземного потока на действительную площадь фильтрующего сечения. ФИЛЬТРАЦИЯ подземных— движение подземных вод в пористых или трещиноватых горных породах под действием силы тяжести. Скорость фильтрации, определяемая объёмным расходом жидкости через единицу площади поперечного сечения пласта, пропорциональна градиенту давления, проницаемости горных пород и обратно пропорциональна вязкости фильтрующейся через горные породы жидкости. Скорость фильтрации всегда меньше истинной скорости движения жидкости. V=k•i2, где
V — скорость фильтрации;
i — гидравлический градиент;
k — коэффициент фильтрации
49. Закон Дарси и коэффициент фильтрации грунтов.
Водопроницаемость — способность пропускать гравитационную воду через поры грунтов и трещины скальных грунтов. Чем больше размер пор и трещин, тем выше
водопроницаемость пород. Песок способен пропускать воду, а глина её не пропускает. Водопроницаемость грунтов (или их фильтрационные свойства) характеризуется коэффициентом фильтрации Кф (см/с, м/ч или м/сут), представляющим собой скорость движения подземной воды при гидравлическом градиенте, равном 1. Кф водовмещающих пород определяется различными методами: в лаб. условиях, полевых.По величине Кф грунты разделяют на: 1) водопроницаемые – Кф> 1 м/сут (галечники, гравий, песок, трещиноватые породы); 2) полупроницаемые – Кф= 1 – 0,001 м/сут (глинистые пески, лёсс, торф, рыхлые разности песчаников, реже пористые известняки, мергели); 3) непроницаемые – Кф< 0,001 м/сут (скала, глины). Непроницаемые грунты являются водоупорами, а полупроницаемые и водопроницаемые – водоносными горизонтами. Современная теория движения подземных вод базируется на законе Дарси: , где – расход воды или количество фильтрующейся воды в единицу времени, м3/сут; Кф – коэффициент фильтрации, м/сут; А – площадь поперечного сечения потока воды, м2; ΔH – разность напоров, м;– длина пути фильтрации, м.
50. Мощность, градиент напора, расход и направление движения подземного потока.
Градиент напора – изменение напора на единицу длины пути.Расход потока – величина, пропорциональная площади поперечного сечения потока и градиенту напора по направлению движения. Расстояниеотводоупора до уровня подземных вод –мощностью водоносного слоя. Различают истинную М. г. п. (t), измеряемую длиной перпендикуляра между кровлей и подошвой пласта, и мощность, видимую на поверхности Земли (s). Истинная мощность определяется по формуле: t = s sin (δ + σ), где δ — угол падения пласта и σ — угол наклона поверхности Земли .М. г. п. каждого стратиграфического подразделения непостоянна по простиранию.
51. Депрессионная воронка при работе скважины и канала в напорном и безнапорном пластах.
При работе водозаборной скважины вокруг нее образуются депрессионная воронка поверхности уровня подземных вод, в пределах которой вода движется к скважине. При ограниченных естественных ресурсах артезианского водоносного горизонта по сравнению с количеством получаемой воды (при небольшой водообеспеченности скважины) глубина депрессионной воронки и, следовательно, площадь ее увеличиваются. Это вызывает больший приток воды к работающей скважине.
Зависимость дебита Q (в, м3/сутки) водозаборной скважины от основных параметров притока воды к ней выражается известными уравнениями Дюпюи:
для совершенных скважин, питающихся грунтовыми (ненапорными) водами
для совершенных скважин, питающихся артезианскими (напорными) водами