Геохимия грунтовых вод городских территорий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРТСВЕННАЯ  ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА «ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Основы  Научных исследований»

на тему: «Геохимия грунтовых  вод городских территорий»

 

 

 

Выполнил:           Студент группы3506

Калимуллина А.А.

 

Принял: доцент, к.б.н                                                   Шарафутдинов Р.Н.

 

 

г.Набережные Челны

2012 г.

 

Содержание

Введение………………………………………………………………...................3

1.Условия залегания подземных вод в земной коре…………………………….5

1.2.Режим грунтовых вод. Зависимость колебаний уровня от климата………..9

1.3.Грунтовые и межпластовые безнапорные воды……………………………12

2.Состав грунтовых вод…………………………………………………………..15

2.1.Общая минерализация……………………………………………………….19

2.2.Химический состав…………………………………………………………..19

2.3.Коэффициент фильтрации…………………………………………………..22

3.Защита зданий от грунтовых  вод……………………………………………..26

3.1.Отвод грунтовых вод в бесподвальных зданиях………………………..…26

3.2.Отвод грунтовых вод в зданиях  с подвалами………………………………27

3.3.Карты гидроизогипс………………………………………………………….28

3.4.Дренаж………………………………………………………………………..29

4.Питьевые и технические подземные  воды……………………………………31

4.1.Проблемы минерально-сырьевой  базы питьевых подземных вод  Российской Федерации………………………………………………………....41

5.Ландшафтные проблемы городов……………………………………………..45

5.1.Причины загрязнения грунтовых  вод……………………………………….47

5.2.Опасность ядохимикатов…………………………………………………….49

5.3.Восстановление качества грунтовых  вод…………………………………...51

Заключение  ………………………………………………………………………54

Список использованной литературы …………………………………………...56

 

 

Введение

Вода – самое удивительное природное соединение на Земле –  источник жизни и условие ее формирования. «Нет природного тела, которое могло  бы сравниться с ней по влиянию  на ход основных, самых грандиозных  геологических процессов», – писал  В.И. Вернадский (1934).

Вода стоит особняком  в истории нашей планеты. Э. Дюбуа образно заметил, что «жизнь есть одушевленная вода». Вулканы Земли в совокупности выбрасывают в атмосферу около 40 миллионов тонн водяного пара. Любая минеральная частица, выглядящая вроде бы совершенно сухой, при нагревании примерно до 500° С растрескивается под давлением пара, в который превратилась вода, изначально содержавшаяся в микроскопических трещинках или включениях. В составе живых организмов вода вообще основной компонент (от 60 до 98% массы тела). Диапазон температурных условий в биосфере таков, что вода здесь может находиться в трёх различных состояниях (жидком, твёрдом и газообразном) и переходить из одного состояния в другое. Это придаёт процессам её круговорота особую динамичность и разнообразие.

Все природные воды тесно  связаны между собой и находятся  в постоянном движении. Даже самые  глубокие подземные воды участвуют  в общем круговороте. Вода – самая  универсальная и самая важная среда миграции. Все природные  воды содержат растворенные газы, ионы недиссоциированные молекулы и коллоидные частицы.

 

 

 

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами (Левин А. С., 2006).

Актуальность  темы обусловлена тем, что по данным Глобального центра окружающей среды при Агенстве международного развития США, к 2050 г. останутся лишь 3 или 4 страны, которые не будут испытывать острого кризиса из-за нехватки воды, включая Россию. Грунтовые воды являются ценным природным ресурсом, который мы должны сохранять и оберегать.

Целью данной работы является изучение и анализ геохимии грунтовых  вод городских территорий.

Задачи работы:

1. Изучить состав, особенности и общие характеристики грунтовых вод.
2. Оценить роль грунтовых вод при строительстве зданий и объектов.
3. Изучить проблемы минерально-сырьевой базы питьевых подземных вод Российской Федерации
4. Проанализировать основные методы очистки грунтовых вод

 

1. Условия залегания подземных вод в земной коре

Грунтовые воды, - подземные воды первого от поверхности Земли постоянного водоносного горизонта. Образуются главным образом за счёт инфильтрации (просачивания) атмосферных осадков и вод рек, озёр, водохранилищ, оросительных каналов; местами запасы грунтовых вод пополняются восходящими водами более глубоких горизонтов (например, водами артезианских бассейнов), а также за счёт конденсации водяных паров.

Сверху грунтовые  воды обычно не перекрываются водонепроницаемыми породами, а водопроницаемый пласт  они заполняют не на полную мощность, поэтому поверхность грунтовых  вод является свободной, ненапорной. На отдельных участках, где всё же имеется местное водоупорное перекрытие, грунтовые воды приобретают местный напор (величина последнего определяется положением уровня грунтовых вод на прилегающих участках, не имеющих водоупорного перекрытия). Когда буровая скважина или копаный колодец достигают грунтовых вод, их уровень (т. н. зеркало грунтовых вод) устанавливается на той глубине, где они были встречены. Области питания и распространения грунтовых вод совпадают. Вследствие этого условия формирования и режим грунтовых вод обладают характерными особенностями, отличающими их от более глубоких артезианских вод: грунтовые воды чувствительны ко всем атмосферным изменениям. В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков поверхность грунтовых вод испытывает сезонные колебания: в сухое время года она понижается, во влажное - повышается, изменяются также

 

 

 

 

химический состав и температура грунтовых вод. Вблизи рек и водоёмов изменения  уровня, расхода и химического  состава грунтовых вод определяются характером гидравлической связи их с поверхностными водами и режимом  последних. Величина стока грунтовых  вод за многолетний период приблизительно равна количеству воды, поступившей  путём инфильтрации. В условиях влажного климата развиваются интенсивные  процессы инфильтрации и подземного стока, сопровождаемые выщелачиванием почв и горных пород. При этом легко  растворимые соли - хлориды и сульфаты - выносятся из пород и почв; в  результате длительного водообмена формируются пресные грунтовые воды, минерализованные лишь за счёт относительно мало растворимых солей (преимущественно гидрокарбонатов кальция). В условиях засушливого тёплого климата (в сухих степях, полупустынях и пустынях) вследствие кратковременности выпадения и малого количества атмосферных осадков, а также слабой дренированности местности подземный сток грунтовых вод не развивается; в расходной части баланса грунтовых вод преобладает испарение и происходит их засоление.

Различия условий  формирования грунтовых вод обусловливают  зональность их географического  распределения, которая тесно связана  с зональностью климата, почвенного и растительного покрова. В лесных, лесостепных и степных районах  распространены пресные (или слабоминерализованные) грунтовые воды; в пределах сухих  степей, полупустынь и пустынь  на равнинах преобладают солёные  грунтовые воды, среди которых  пресные воды встречаются лишь на отдельных участках.

Наиболее значительные запасы грунтовых вод сосредоточены  в аллювиальных отложениях речных долин, в конусах выноса предгорных областей, а также в неглубоко залегающих массивах трещиноватых и закарстованных известняков (реже в трещиноватых изверженных породах).

В низинах, оврагах, долинах и др. отрицательных участках рельефа ниже уровня грунтовых вод  происходит их истечение на поверхность  в виде родников. Они в значительной степени питают собой пруды, озёра  и реки.

При наличии источников питания залегание подземных  вод в земной коре в значительной мере определяется геологическим строением  местности: структурой и литологическим составом горных пород. Чередование водопроницаемых и водоупорных пород создает условия для накопления свободных вод в толще водопроницаемых горных пород, залегающих на водоупорах.

В этих условиях на различных  глубинах от поверхности земли формируются  водоносные слои, или водоносные горизонты - насыщенные водой водопроницаемые слои горных пород.

Вода может заполнять  не всю толщу водопроницаемого слоя породы, а лишь до определенной поверхности. Если при вскрытии водоносного горизонта  колодцем, шурфом или скважиной вода в них устанавливается на том же уровне, на котором она находится в породе, то эта уровенная поверхность является свободной (безнапорной) и носит название зеркала или уровня подземных вод.

Многие водоносные горизонты  обладают со свободной поверхностью.

Свободная поверхность  подземных вод не может быть идеально ровной. Над ней поднимаются капиллярные  воды, увлажняющие до некоторой высоты вышерасположенный слой водоносной породы, называемый капиллярной каймой, которая гидравлически связана  со всей остальной водной массой водоносного  слоя и испытывает такие же колебания, как и уровень подземной воды. Высота капиллярной каймы над зеркалом подземных вод зависит от свойств водоносной породы и меняется в широких пределах: от нескольких сантиметров в грубозернистых песках до 4 м и более в суглинистых породах. Расстояние по вертикали от водоупорного ложа до зеркала подземных вод называется мощностью водоносного слоя.

При вскрытии водоносного  пласта, перекрытого сверху водоупорной породой, уровень в скважине может установиться выше нижней поверхности водоупорного пласта. В этом случае воды, заполняющие водопроницаемую породу, находятся под гидростатическим напором, а водоносный горизонт называется напорным водоносным горизонтом.

Водообильность водоносных слоев, свойства вод и условия их передвижения различны и определяются, помимо геологической структуры и литологического состава, глубиной залегания и степенью изолированности водоносных горизонтов друг от друга и от поверхности земли.

Чем ближе подземные  воды залегают к поверхности, тем  значительнее они подвергаются воздействию  климатических факторов и тем  интенсивнее водообмен между подземными, почвенными и поверхностными водами.

Верхнюю часть земной коры в отношении распределения в  ней подземных вод принято  делить на две зоны: зону аэрации  и зону насыщения.

В зоне аэрации вода обычно не заполняет полностью поры и пустоты породы, а если и заполняет, то временно и не везде. В этой зоне непосредственно у поверхности земли в почвах залегают почвенные воды.

В зоне насыщения поры породы заполнены водой и на различных глубинах в ней залегают грунтовые, межпластовые безнапорные и напорные воды. Подземные воды по степени подвижности и интенсивности водообмена с поверхностными водами (рек, озер, болот) различны. Наиболее подвижны воды зоны активного водообмена. Нижняя граница этой зоны намечается гидрогеологами на уровне базиса эрозии малых и средних рек. В этой зоне формируются грунтовые и межпластовые воды, безнапорные или с местным напором. Эти воды, дренируемые речными долинами и озерными котловинами, являются источником питания рек и озер и представляют собой наиболее устойчивую, зарегулированную часть речного стока.

Глубже расположены  воды замедленного и весьма замедленного водообмена. В них формируются, как правило, напорные (артезианские) воды. Связь их с поверхностными водами затруднена и естественный выход на земную поверхность, особенно вод зоны весьма замедленного водообмена, представляет собой редкое явление.

1.2 Режим грунтовых вод. Зависимость колебаний уровня от климата

Изменение во времени уровня подземных вод, их температуры, химического  состава и минерализации называется режимом подземных вод. Наибольшие изменения элементов режима наблюдаются в водоносных горизонтах со свободной водной поверхностью, и тем большие, чем ближе воды расположены к поверхности земли. По своему режиму наиболее динамичны грунтовые воды. В этих водах проявляются годовые, сезонные и даже суточные колебания.