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
1. Основными видами воды в горных породах являются:
а) вода в твердом состоянии. Эта вода распространена в зонах многолетнемерзлых пород в виде кристаллов, жил, линз, прослоев льда;
б) парообразная вода (водяной пар). Пары воды, образующиеся при испарении в атмосфере или земной коре, заполняют вместе с воздухом не занятые водой поры и трещины в горных.
Количество паров не превышает несколько тысячных долей процента от массы пород. В определенных условиях при понижении температуры до точки росы пары могут конденсироваться и переходить в жидкое состояние. Точка росы – это температурный предел, при котором водяные пары, находящиеся в воздухе, начинают конденсироваться и переходить в жидкое, а при очень резком изменении температуры, и в твердое состояние.
В общем объеме парообразной воды значительная доля принадлежит горячему пару больших глубин или выходу перегретых вод на поверхность Земли. Обособленные скопления пара встречаются на месторождениях нефти и газа.
Передвигается парообразная вода от участков с большей к участкам с меньшей упругостью пара.
в) связанная вода. Связанная вода удерживается на поверхности минеральной частицы или внутри ее молекулярными и электрическими силами сцепления, значительно превышающими силу тяжести. Подразделяется такая вода на физически и химически связанную воду. Располагается в зоне аэрации горных пород.
2. ВОДООТДАЧА горных — способность водонасыщенных горных пород отдавать воду путём свободного стекания под влиянием силы тяжести либо в результате воздействия (откачки, вакуумирования и т.п.).
Механизм водоотдачи определяется соотношением капиллярных сил и сил, преодолевающих их действие (гравитация или давление закачиваемых в водонасыщенные породы несмешивающихся с водой веществ). Оценивается процентным отношением объёма свободно вытекающей из образца породы воды к его объёму; количеством воды (в л), вытекающей из 1 м3 породы (удельная водоотдача), а также коэффициент, определяемый как разность между полной и максимальной молекулярной влагоёмкостями. В массивах горных пород определяют коэффициент гравитационной влагоотдачи, который отражает запасы воды, отдаваемые путём свободного её стекания под влиянием силы тяжести, и упругой влагоотдачи, который отвечает упругим запасам подземных вод и определяется по данным опытных откачек. Влагоотдача возрастает с увеличением крупности частиц пород, открытой пористости, трещиноватости и уменьшением смачиваемости. Тонкодисперсные породы из-за большой величины капиллярных и поверхностных сил, удерживающих воду, обладают весьма низкой водоотдачей (например, суглинки — 0,01-0,1; супеси — 0,05-0,1).
3. Напор — величина давления жидкости, выражаемая высотой столба жидкости над выбранным уровнем отсчёта; измеряется в линейных единицах (метры).
4.Зоной аэрации(зона неполного насыщения), называется верхняя часть разреза земной коры, ограниченная сверху поверхностью земли и снизу свободной поверхностью подземных вод первого водоносного горизонта. Мощность этой зоны изменяется практически от 0 до 200-250 метров и более.
В соответствии с названием(зона неполного насыщения) свободное пространство в минеральном скелете пород зоны аэрации частично заполнено водой (связанные воды, капиллярные ,свободные, гравитационные, вода в виде пара и т.д) и частично газами преимущественно атмосферного происхождения. При этом влажность пород зоны аэрации в плане( от участка к участку), в разрезе и во времени( по сезонам года например) может меняться чрезвычайно сильно.
Воды:
Верховодка - временное скопление безнапорных подземных вод в близповерхностном слое водоносных отложений в пределах зоны аэрации, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре.
Воды капиллярной каймы связаны непосредственно со свободной поверхностью первого водоносного горизонта. Мощность капиллярной каймы ( высота подъема относительно уровня грунтовых вод) определяется гранулометрическим составом пород зоны аэрации и может быть различной. Перемещение вод капиллярной каймы в породах зоны аэрации определяется в основном изменением глубины залегания свободного уровня грунтовых вод в связи с сезонным и и многолетними изменениями величин питания и разгрузки.
5 . Общую минерализацию подземных вод составляет сумма растворенных в них веществ. Она обычно выражается в г/л или мг/л. Формирование химического состава и общей минерализации подземных вод связано с двумя основными факторами: 1) условиями их происхождения; 2) взаимодействием с горными породами, по которым движется подземная вода, и условиями водообмена. В ряде случаев происходит процесс выщелачивания растворимых горных пород и соответственное обогащение подземных вод теми или иными минеральными солями. В глубинных водах (в погруженных частях структур) в условиях затрудненного водообмена происходят наибольшая концентрация растворенных веществ и значительное увеличение общей минерализации.выделяются четыре группы подземных вод: 1) пресные - с общей минерализацией до 1 г/л; 2) солоноватые - от 1 до 10 г/л; 3) соленые - от 10 до 50 г/л; 4) рассолы - свыше 50 г/л. Основной химический состав подземных вод определяется содержанием наиболее распространенных трех анионов - НСО3-, S042-, Сl- и трех катионов - Са2+, Mg2+, Na+. Соотношение указанных шести элементов определяет основные свойства подземных вод - щелочность, соленость и жесткость (рис. 7.10). По анионам выделяют три типа воды: 1) гидрокарбонатные; 2) сульфатные; 3) хлоридные и ряд промежуточных - гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатно-хлоридные, хлоридно-сульфатные и более сложного состава. По соотношению c катионами они могут быть кальциевыми или магниевыми, или натриевыми, или смешанными кальциево-магниевыми, кальциево-магниево-натриевыми и др. При характеристике гидрохимических типов на первое место ставится преобладающий анион. Так, например, пресные воды в большинстве случаев гидрокарбонатно-кальциевые или гидрокарбонатно-кальциево-магниевые, а солоноватые - могут быть сульфатно-кальциево-магниевыми.
6 вопрос Химический состав подземных вод — это совокупность содержащихся
растворенных минеральных и органических соединений за
исключением тех, из которых состоит живое вещество.
Поразительно, что основой химического состава всего многообразия
природных вод Земли (дождевых, речных, морских, океанических,
подземных) является весьма ограниченный набор ионов.
Различия же, свойственные химическому составу вод Земли, определяются
множеством сочетаний этих ионов и их абсолютным
(масса) и относительным (%) содержанием.
Одно- и многоатомные ионы, входящие в этот набор, образованы
преимущественно высококларковыми элементами, природные
соединения которых в литосфере обладают наибольшей растворимостью. Это анионы: Сl, S0 2- под двойкой 4 , НСО3, С0 2- под двойкой 3 , катионы: Na+,
Mg2 + , Са2 + , К+ , а также кремнекислота H4 S i 0 4 , которая присутствует
в подземных водах преимущественно в молекулярной форме.
Перечисленные ионы, являющиеся типичными для большинства
природных, в том числе подземных, вод и, как правило, преобладающие
в их составе, называют макрокомпонентами. Эти ионы
составляют основу унифицированного стандартного комплекса
анализов подземных вод . Их определение наряду с некоторыми
показателями качества и физико-химического состояния
воды является обязательным при любых гидрогеологических
исследованиях.В меньших количествах (обычно первые мг/дм3 ) присутствуют
в химическом составе воды, и редко преобладают такие ионы,
как N H 4
+ , Fe2 + , Fe3 + , N O2 , N O 3 , H 3PO4 (иногда Br, I, F, Sr, Al), -
их называют мезокомпонентами. К микрокомпонентам относят
ионы, присутствующие в водах в микроколичествах — обычно до
сотен мкг/дм3 : Pb, Zn, Си, As, Sb, Sn, Ag, Mo, Co, Ba, радиоактивных
(Ra, U, Rn, Th), а также Be, Se, Rb, N i , Cs, L i , M n , V и др.
Относительная условность приведенных понятий макро-, мезо-
и микрокомпоненты очевидна.
7. Расход подземного потока - Количество воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени. Для определения расхода подземного потока служит формула: Q = kFi, где Q - количество воды в единицах объема, k - коэффициент фильтрации в единицах длины, F - поперечное сечение в квадратных единицах и i- уклон водной поверхности.
8. Грунтовая вода заключена в рыхлых и в слабосцементированных породах (вода пластового типа) или заполняет трещины в магматических, метаморфических или осадочных сцементированных породах (вода трещинного типа), залегает в четвертичных отложениях (поровые воды).
Грунтовые воды формируются за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью распространения водоносного горизонта. Мощность горизонта непостоянна и зависит от свойств водосодержащих пород, расстояния до области разгрузки, интенсивности питания и т. д.
Главная характерная особенность грунтовых вод, отличающая их от более глубоких артезианских вод — отсутствие напора.
Наиболее существенное влияние на режим грунтовых вод оказывают метеорологические условия (атмосферные осадки, испарения, температура, атмосферное давление и т. д.), гидравлические условия (изменение режима поверхностных водоёмов, питающих или дренирующих П. в.), хозяйственная деятельность человека (строительство гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, откачка воды и нефти из недр, добыча полезных ископаемых, удобрение сельскохозяйственных земель, промстоки и др.).
9. Длиннейший отрезок гидрологического цикла заканчивается там, где подземные воды разгружаются на поверхность земли или в водоемы поверхностных вод. Разгрузка подземных вод осуществляется различными путями, из которых источники, водоотбор и транспирация важнейшие. Местами наблюдаются рассредоточенные выходы подземных вод; в этом случае подземные воды испаряются непосредственно с поверхности почвы или просачиваются в реки и озера.
10. Межпластовыми водоносными горизонтами называются водоносные горизонты, залегающие между двумя слабопроницаемыми пластами.
В отличие от грунтового водоносного горизонта, верхней границей которого является свободная поверхность подземных вод, межпластовые горизонты всегда имеют слабо проницаемую (водоупорную) кровлю и подошву.
Питание же межпластового водоносного горизонта происходит
лишь в местах выхода его на поверхность земли, т. е. за счет бокового притока.
В геологических структурах, сложенных слоистыми осадочными отложениями, межпластовые воды распространены на глубинах примерно от 10 м до 7 км и, вероятно, и на больших глубинах, предположительно до 15—20 км в глубоких платформенных струк турах, сложенных осадочными породами.
Сжатая между водоупорным ложем и кровлей, вода находится под давлением вследствие разницы уровней верхнего и нижнего слоя водоносного горизонта. В зависимости от величины давления вода может подниматься в скважине, иногда изливаясь на поверхность земли в виде фонтана.
При наклонном положении межпластовые водоносные горизонты становятся напорными, и вода в скважине может подняться выше уровня кровли. Такая вода называется артезианской. Межпластовые напорные воды часто залегают ниже нескольких водоупорных слоев. Известны артезианские скважины, использующие воду 20-го водоносного горизонта.
11. Теория движения воды в артезианских бассейнах была разработана А. Н. Мятиевым (1947). Согласно этой теории, области питания артезианских горизонтов приурочены к положительным формам рельефа, а районы дренирования — к долинам рек основной гидрографической сети, к озерным впадинам и морским побережьям независимо от наличия в кровле горизонта глинистых пород. Последние затрудняют, но не устраняют питание и дренирование артезианских горизонтов, как считалось ранее, когда области питания и районы дренирования ограничивались только площадями, в которых породы данного горизонта выходили на поверхность земли. В областях питания наряду с горизонтальным движением артезианских вод по водоносному горизонту происходит нисходящая фильтрация их, поэтому пьезометрические уровни воды в глубоких водоносных горизонтах устанавливаются здесь ниже, чем в вышележащих водоносных горизонтах. В районах дренирования, где артезианские воды имеют восходящее движение, в нижних водоносных горизонтах пьезометрические уровни находятся выше пьезометрических уровней водоносных горизонтов, залегающих ближе к поверхности земли (рис. 17). Если в артезианском бассейне имеется несколько водоносных горизонтов, то при прочих равных условиях более интенсивным водообменом характеризуется артезианский горизонт, залегающий ближе к поверхности земли.
12. Подземные воды всегда содержат те или иные газы в растворённом или свободном состоянии. Соотношение свободных и растворённых газов зависит от их растворимости, которые в свою очередь варьируют в зависимости от термобарических условий, минералиции и др.
Обычно, в грутновых водах содержатся преимущественно азот и кислород, с увеличением глубины же, содержание кислорода уменьшается, а вместо него содержатся метан и сероводород. В экстремальных случаях в воде растворены почти только метан и более тяжёлые углеводороды.
Однако, дело не всегда обстоит именно так. Иногда во всём гидрогеохимическом разрезе обнаруживаются большие содержания сероводорода, или, к примеру, содержание кислорода на большой глубине остаётся довольно большим.
Также в подземных водах в малых количествах содержатся инертные газы: аргон, радон, гелий и др, являясь при этом хорошими индикаторами тектонических разломов, кислых интрузивных тел и возраста соотвественно.
P.S. Написал на основе учебника Всеволожского "Общая гидрогеология". Если кто-то, в отличие от меня, имеет сведения о том, что наша преподаватель его всячески порицала, скажите мне, чтобы я исправил, до того, как кто-то из-за этого залажает контрольную.
13.Минеральные воды - это природные воды (подземные, но и воды Мирового Океана и минеральных озер), особенности состава и свойств которых (радиоактивность, повышенные концентрации обычных и (или) наличие специфических компонентов и др.) позволяют использовать их в качестве лечебных или промышленных.
Лечебные минеральные воды – воды, обладающие бальнеологическими свойствами благодаря наличию в их составе различных минеральных, органических или радиоактивных веществ, в том числе газов, в терапевтических активных концентрациях.
Характеристика основных бальнеологических групп ( лечебных вод):
1. Углекислые воды ( максимальная газонасыщенность) для питья ( СО2 > 0,5 г/дм3) и для ванн (СО2> 1,4 г/дм3). Пример: нарзан, ессентуки.
2. Сульфидные воды (сероводородные). Основными бальнеологическими компонентами являются Н2S (растворенный газ) и HS-.
3. С повышенным содержанием железа, мышьяка и др. металлов.
4. Азотные железистые воды: слабожелезистые слабоминерализованные воды и высокожелезистые кислые воды.
5. Углекислые железистые воды ( Кавказ, Карпаты, Забайкалье и др.)
6. Мышьяковые и мышьяковистые воды. Содержат мышьяковистую (H3AsO4) или мышьяковую (H3AsO3) кислоту и продукты их диссоциации.
7. Кислые рудничные мышьяковые зоны. В зонах окисления рудных месторождений.
8. Воды с повышенным содержанием органических веществ.
9. Бромные, йодные и йодобромные воды.
10. Радоновые воды
11. Кремнистые термы.
12. Азотные кремнистые термы.
13. Метановые кремнистые термы.
14. Углекислые кремнистые термы.
Промышленные воды – воды, содержащие полезные компоненты (бром, йод, бор и т.д) в количествах, обеспечивающих их рентабильную добычу и переработку с использованием современных технологий в качестве сырья для хим. промышленности.
Месторождением подземных промышленных вод наз. Продуктивный балансово-гидродинамический элемент подземной геосферы, в пределах которого возможно получение подземных вод с содержанием полезного компонента (компонентов) выше минеральной для данного района концентрации.
Теплоэнергетическими называются воды с температурой более 85 градусов. Термальные подземные воды – это нетрадиционный, самовосполняемый и экологически чистый источник энергии. Используются для выработки электроэнергии (100-180 градусов), теплофикации и горячего водоснабжения жилых и промышленных комплексов , в теплично-парниковом хозяйстве, животноводстве и некоторых технологических процессах.
14. Когда межпластовая вода находится под гидростатическим давлением, пробуренная скважина может фонтанировать. Такая межпластовая вода называется артезианской. Такое название она получила по провинции Артуа (Франция), которая в древности называлась Артезия, где впервые в Западной Европе были пробурены фонтанирующие скважины.
Если грунтовые воды в верхних сдоях литосферы образуют линейные подземные потоки, то межпластовые воды формируют артезианские бассейны. В разрезе горных пород артезианских бассейнов очень часто встречается несколько горизонтов напорных вод, залегающих на различных глубинах (водоносные комплексы). В артезианских бассейнах платформенного типа в верхних горизонтах (в среднем до 200 - 500 м) распространены преимущественно пресные напорные воды. Ниже зоны пресных вод залегают воды с повышенной и высокой минерализацией (так называемые промышленные подземные воды), которые могут иметь высокую температуру (термальные воды).
На площади артезианских бассейнов горных сооружений зона распространения пресных вод может достигать глубины 1500 м. На площади артезианских бассейнов, как правило, накапливаются значительные ресурсы напорных вод.
15. ТРЕЩИННО-ЖИЛЬНЫЕ ВОДЫ — подземные воды, залегающие и циркулирующие в отдельных открытых трещинах, зонах повышенной трещиноватости и тектонических нарушений, распространяющихся обычно на большую глубину. В горных выработках на глубине до 150 м они проявляются в виде кратковременных высокодебитных притоков и прорывов воды, а на глубине свыше 150 м в виде кратковременных и относительно малодебитных притоков и прорывов часто минерализованных вод.
16. Карстовые воды являются разновидностью трещинных вод, формирующихся в растворимых горных породах при благоприятных гидрогеологических условиях. В соответствии с этим карстовые воды связаны с известняками, доломитами, мраморами, гипсами, отложениями каменной соли. Карстовые воды приурочены к площадям с наиболее интенсивной трещиноватостью пород. На поверхности Земли карст проявляется
в виде воронок, пещер, трещин, колодцев, шахт, суходолов и т.д. Нередко
карстовые формы располагаются на контакте карстующихся и некарстую-
щихся пород. Закарстованность пород прослеживается до уровня регионального базиса эрозии, т. е. может достигать несколько сот метров.
17. вопрос Основной закон фильтрации был экспериментально установлен
французским гидравликом Анри Дарси (1803—1858) на основании
опытов по исследованию движения воды через трубки, заполненные
песком . По результатам этих опытов А. Дарси
сформулировал вывод (закон) о том, что количество воды (Q),
проходящее через трубку, заполненную дисперсным материалом.прямо пропорционально разности уровней (дельта Н) в крайних сечениях
трубки, прямо пропорционально площади поперечного сечения
трубки (F), обратно пропорционально длине трубки (L —
длина пути фильтрации) и прямо пропорционально постоянному
для данного материала коэффициенту (А"), характеризующему
проницаемость материала, заполняющего трубку. Таким образом,
в общем виде закон А. Дарси (основной закон фильтрации) может
быть выражен формулой Q = KF ((H1-H2)/L)= K F (дельта H/L)= KFI, где F — площадь поперечного сечения трубы, см2 ; H1 и Н2 — значения
пьезометрического напора в крайних сечениях, см; L — длина
трубки (пути фильтрации), см; К — коэффициент пропорциональности,
см/с; I — значение напорного градиента; Q — расход
воды (потока), см3 / с.
18) Коэффициент фильтрации (Кф) характеризует водопроницаемость грунтов, представляет собой скорость движения подземной воды при напорном градиенте, равном единице (1см/с, м/ч или м/сут.).
19) Коэффициент фильтрации К представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице. По закону Да реи
К = v/J = Q/(FJ) (1)
при J = 1
К = v = Q/F (2)
где v - скорость фильтрации (расход воды через единицу площади поперечного сечения грунта, включая площадь сечения порового пространства и скелета грунта); J - напорный градиент; Q - расход фильтрационного потока; F - площадь поперечного сечения потока.
Коэффициент фильтрации иначе может быть определен как фильтрационный расход, отнесенный к площади поперечного сечения потока при градиенте, равном единице. При гидрогеологических расчетах коэффициент фильтрации измеряют в метрах в сутки или в сантиметрах в секунду.
20.Гидродинамическая сетка потока подземных вод. При наличии в пределах рассматриваемого потока определенного количества точек с известными значениями пьезометрического напора эти точки (или промежуточные, определяемые путем интерполяции) могут быть соединены плавными кривыми линиями — линии равного напора (Н= const). Линии, проведенные нормально к линиям равного напора, обобщенно
характеризующие направление движения подземных вод на данном участке потока (от области с большими напорами к области с меньшими напорами), называются линиями токов. Система взаимно ортогональных линий тока и линий равного напора образует гидродинамическую сетку потока подземных вод. Участок сетки, ограниченный двумя соседними линиями тока, называется лентой тока. Ячейка, образованная при пересечении двух линий токов с двумя линиями равного напора, называется элементом гидродинамической сетки. При построении гидродинамической сетки необходимо соблюдение
следующих основных правил (Гавич, 1983): 1) линии токов проюдятся нормально к линиям равных напоров, так чтобы образующиеся ячейки (элементы сетки) являлись в общем случае криволинейными квадратами или прямоугольниками; 2) линии равного напора проводятся через одинаковые интервалы напора Гидродинамическая сетка является основой для проведения расчетов скоростей и расходов фильтрационного потока. В пределах каждого элемента сетки (ленты тока) Характер деформации гидродинамической сетки в пространстве определяет так называемую структуру фильтрационного потока. Естественные потоки подземных вод в большинстве случаев являются потоками трехмерными (пространственными), в которых гидродинамическая сетка деформируется по трем координатам. Более простыми по структуре являются двухмерные (плоские) потоки, для которых принимается, что деформация гидродинамической сетки происходит в основном по двум пространственным координатам. При этом поток, рассматриваемый в разрезе, называется профильным (плосковертикальным) и поток, рассматриваемый в плане, — плановым (плоскоплановым). В том случае, если линии токов (следовательно, и линии равных напоров) располагаются параллельно друг другу, поток называется параллельным (плоскопараллельным). При расположении линий равного напора в виде концентрических окружностей поток называется радиальным (радиально сходящийся, радиально расходящийся).
21 Вопрос: Гидрогеолоический режим отражает временные колебания соотношения между величинами питания и разгрузки. ПОСТУПЛЕНИЕ — РАСХОД = РЕГУЛИРОВАНИЕ. Режим показывает изменения регулирования.
Режимообразующими факторами могут быть космические, геологические, метеорологические, гидрогеологические, биогенные, техногенные причины. На режим влияют изменения питания (инфильтрация, перетекание из нижезалегающих горизонтов, конденсация в зоне аэрации, поглощение речного стока) и разгрузки (перетекание в нижележашие горизонты, разгрузка в реки, родники, испарение). Эти процессы часто не равны по скорости и асинхронны, потому в регионах с выраженно сезонным климатом гидрогеологический режим существенно переменный.