Глоссарий. Подземные воды - это самое драгоценное полезное ископаемое (А.П.Карпинский

"Подземные воды - это самое драгоценное полезное ископаемое " ( А.П.Карпинский, 1931 г.).

Водоносный пласт - это обводненная осадочная порода однородного петрографического состава, генезиса и возраста, сравнительно ограниченной мощности и значительного площадного распространения.

Водоносная линза -то же, что и водоносный пласт, но линзообразной формы и сравнительно ограниченный по площади распространения.

Водоносный горизонт - обводненная пачка осадочных или вулканогенных пород однородного или разнородного петрографического состава, генезиса и возраста, с различной водопроницаемостью, но с единой пьезометрической поверхностью, ограниченная снизу и сверху регионально выдержанными водоупорами.

Водоносный комплекс - обводненная толща осадочных и вулканогенных пород разнородного петрографического состава, генезиса и возраста с различной водопроницаемостью, с единой или разной пьезометрической поверхностью, не имеющая снизу четко выраженного регионального водоупора и местных водоупоров для выделения в ней водоносных горизонтов.

Грунтовые воды – это подземные воды, образующие одну из самых верхних гидрогеологических зон. На формирование грунтовых вод влияют непосредственно: атмосфера, поверхностные воды, климат, почвенный и растительный покров, рельеф, состав водовмещающих пород и пород зоны аэрации.

Горизонт грунтовых вод- первый от поверхности земли постоянный во времени, регионально выдержанный водоносный горизонт, имеющий единую (или общую) гидравлическую поверхность, давление на которой, как правило, равно атмосферному.

Верховодка - ( по Ф.П.Саваренскому ) обычно называют ближайшие к поверхности грунтовые воды, развитые на небольших площадях и непостоянные во времени.

Гидрогеологические параметры пород – показатели, характеризующие свойства данного литолого-генетического типа отложений, например аллювиальных песков, аллювиально-пролювиальных галечников и т.п. К таким параметрам относятся: а) показатели фильтрационных свойств горной породы: коэффициент фильтрации, м\сут, коэффициент проницаемости Дарси и др. Гидрогеологические параметры пласта – показатели характеризующие свойства данного водоносного горизонта в пределах всей его мощности или объема. К таким параметрам относятся: а) мощность водоносного горизонта (для напорных вод- m, м; для грунтовых вод –h, м); б) мощность относительного водоупорного слоя- m, м; и др.

Гидрогеологические разрезы (профили) - одна из графических форм обобщения полученной при гидрогеологических изысканиях и исследованиях информации и характеризуют гидрогеологические условия территории в вертикальном разрезе

Гидрогеологические карты -графическое изображение различных гидрогеологических элементов и факторов в плане в пределах изучаемой территории и является наиболее распространенной формой обобщения гидрогеологической информации.

Гидрогеологическая информация - характеризует свойства гидрогеологического объекта, его структуру, внешние и внутренние связи, а также свойственные ему гидрогеологические процессы.

Гидрогеологический объект -месторождение подземных вод

Система - это определенно организованная совокупность элементов (независимо от их происхождения), связанных и взаимодействующих между собой и с внешней средой и образующих единое целое. Внешняя среда- все то, что оказывается за внешним контуром данной системы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое гидрогеология и каковы ее основные задачи? Что вы знаете о круговороте воды в природе, каковы его виды и практическое значение?

2. Какие виды воды в горных породах вы знаете? Дайте их краткую характеристику.

3. Какие виды движения воды возможны в зоне аэрации? Что такое фильтрация и инфильтрация? Что такое водоносный горизонт? Дайте определение его основных элементов (водоупоры, мощность, уровень, напоры и др.).

4. Каковы линейный закон фильтрации и условия его применения? Что такое действительная скорость движения подземных вод и скорость фильтрации и каково их соотношение?

5. Какие вы знаете водные свойства горных пород? Охарактеризуйте их. Что такое водопроницаемость? От каких факторов зависит водопроницаемость горных пород и какими показателями она определяется?

6. Какие генетические типы подземных вод вам известны?

7. Каковы условия формирования инфильтрационных и седиментационных вод?

8. Чем отличаются условия питания и разгрузки грунтовых и глубоких напорных вод? Как влияет инженерная деятельность человека на изменение условий питания и разгрузки подземных вод?

9. Зачем нужно изучать химический состав подземных вод? Какие свойства подземных вод необходимо учитывать при их санитарно-гигиенической оценке?

10. Назовите основной ионный состав подземных вод и типы химического анализа. Что содержится в подземных водах, кроме основных ионов?

11. Что такое формула Курлова? Напишите ее в общем виде. Назовите химические элементы питьевой воды, нормируемые ГОСТом. Какие типы минеральных и промышленных вод вы знаете?

12. Что такое верховодка? Каковы условия ее образования и особенности? Какими особенностями залегания, питания, разгрузки и режима характеризуются грунтовые воды? Что такое гидроизогипс?

13. Чем отличаются напорные воды от межпластовых безнапорных вод? Каковы основные элементы артезианского бассейна? Нарисуйте его схему.

14. Каковы особенности режима напорных и карстовых вод? В чем особенности залегания, питания, движения и разгрузки трещиноватых и закарстованных вод?

15. В чем существо современного "водного кризиса" Земли?

16. Каково соотношение между запасами морской и пресной воды на планете?

17. В чем разница между запасом воды и водными ресурсами?

18. Какова роль загрязнения воды в истощении водных ресурсов?

19. Какая разница между водопользованием и водопотреблением?

20. Что такое гидрогеологическая информация? Какие бывают виды гидрогеологической информации?

21. Какие способы и методы получения, обработки гидрогеологической информации вы знаете?

22. Гидрогеологические карты. Определение, назначение, типы гидрогеологических карт и их содержание

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждая контрольная работа состоит из 5 заданий по разным разделам курса. В заданиях числовые значения исходных данных приведены в десяти вариантах.

Общий объем контрольной работы не должен превышать 15-20 страниц тетради. Ответы на вопросы должны быть четкими и кратки­ми. Приводимые к решению задач схемы должны выполняться в масш­табе, и к ним надо прилагать условные обозначения.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

Задание 1. По данным, приведенным в табл. 1, определите среднюю многолетнюю величину модулей общего и подземного стока, а также высоту слоя стока.

Таблица 1

Вариант	Река и пункт наблюдений	Водо­- сборная площадь, км^2	Средне- многолетний рас­ход воды, м^3/с	Среднее значение модульного коэф. подземного стока
I	Кубань (Краснодар)			0,15
	Днепр (Киев)			0,19
	Вычегда (Сыктывкар)			0,12
	Ока (Калуга)			0,16
	Десна (Брянск)			0,16
	Урал (Гурьев)			0,06
	Западная Двина (Витебск)			0,18
	Дон (Калач)			0,11
	Северная Двина (Архан­гельск)			0,12
	Волга (Ярославль)			0,18

Задание 2. По результатам гранулометрического анализа песчаной породы, приведенным в табл.2, постройте интегральную кривую состава в полулогарифмическом масштабе; определите клас­сификационное наименование, действующий диаметр и коэффициент неоднородности породы. Укажите для данной породы предельную высоту капиллярного поднятия и степень ее водопроницаемости.

Задание 3. Что такое скорость фильтрации и в чем ее отли­чие от действительной скорости движения подземные вод?

Результаты опытных работ по определению действительной скорости движения грунтовых вод в аллювиальных песках методом запуска электролита приведены в табл.3.

Необходимо: а) построить карту гидроизогипс с сечением через 0,2 м по данным отметок уровня воды в скв. 1, 2, 3 (h₁, h₂, h₃), расположенных в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии l м друг от друга и определить величину гидравлического уклона; б) вычислить действительную скорость движения грунтовых вод по времени прохождения электролита (t сут) от опытной скважины к наблюдательным (рис. 1б); определить скорость и коэффициент фильтрации грунтовых вод (м/сут), принимая среднее значение пористости песка (n %).

Рис. 1

Задание 4. По данным табл. 4 требуется:

1) построить гидрогеологический разрез по створу скважин № 3, 7, 10,15, 19 в масштабах: горизонтальный 1:25000, верти­кальный 1:1000; масштаб карта,1:25000. (рис.2);

2) построить карту гидроизогипс горизонта грунтовых вод с сечением через 1 м. При построении изогипс уклон реки принять равномерным;

3) показать стрелками направление и определить величину ук­лона грунтовых вод на участках скважин № 7, 10 (левый берег) и 15, 19 (правый берег);

4) охарактеризовать связь грунтовых вод с рекой и высказать соображение об условиях их питания и дренирования;

5) выделить на карте участки с глубиной залегания грунтовых вод менее 2,0 более 4,0 м. В соответствии с этим указать; участки, не пригодные для строительства крупных зданий.

Задание 5. По данным замеров уровня известнякового водоносного горизонта, приведенным в табл.4,требуется:

Таблица 2

Вариант	Содержание фракций, в %
> 2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10-0,05	0,005-0,01	0,01-0,005	менее 0,005
	2,1	3,2	11,4	15,2	24,1	17,5	14,2	7,2	5,1
	-	3,7	4,3	7,0	73,2	6,8	1,5	3,0	-
	0,8	2,1	4,3	8,4	21,0	48,4	9,3	3,8	1,9
	-	9,8	14,7	42,3	14,8	10,6	6,3	1,5	-
	5,0	42,1	36,3	5,4	4,4	3,6	2,4	0,8	-
	-	0,2	1,2	21,3	28,5	34,2	9,6	4,2	0,8
	-	18,5	54,7	18,6	4,2	2,8	1,2	-	-
	1,0	2,1	4,2	8,4	21,2	48,1	9,2	3,7	2,1
	-	-	4,8	6,6	12,2	41,6	28,4	6,4	-
	0,8	1,2	2,1	7,5	16,8	24,2	22,4	16,2	8,8

Таблица 3

Вариант	l	h1	h2	h3	r	t	n
		123,0	122,5	123,3	4,1	2,8
		66,1	67,0	66,8	4,5	2,9
		63,6	64,6	65,9	4,0	3,6
		51,7	52,4	52,8	3,0	2,4
		85,4	85,9	86,3	3,5	1,9
		68,4	71,0	67,9	6,4	2,9
		100,2	99,8	101,6	4,0	3,0
		305,1	305,5	306,0	5,0	2,8
		145,6	146,1	146,5	3,8	2,2
		223,6	224,1	225,0	3,0	2,4

1) построить карту изопьез известнякового водоносного горизонта;

2) оконтурить не карте (рис.2) участки с возможным самоизливом напорных вод и определить величину пьезометрического укло­на, показав этот участок на карте.

3) на основании анализе карты высказать соображения о мес­тоположении области питания и разгрузи горизонта и о наличии его связи о грунтовыми водами.

Рис. 2.

Таблица 4

№ скв.	Абс. отм. устья скв.	Глубина скважин, м	Геологический разрез	Глубина уровня от поверхности земли, м
мощность	литологический состав	грунтовые воды в песках	напорные воды в известняках
	92,1	53,7	1,9	Суглинок	2,0	0,0
15,1	Песок мелкозернистый
27,7	Глина
9,0	Известняк выветрелый
	93,4	54,6	3,5	Суглинок	3,6	1,5
15,0	Песок среднезернистый
30,2	Глина
5,9	Известняк трещиноват.
	99,7	62,7	4,8	Супесь тяжелая	8,6	9,1
14,6	Песок мелкозернистый
34,0	Глина плотная
9,3	Известняк трещиноват.
	94,3	55,7	3,9	Суглинок	4,4	3,1
14,1	Песок мелкозернистый
30,3	Глина
7,4	Известняк трещиноват.
	92,7	50,0	1,9	Суглинок	2,4	0,6
13,8	Песок мелкозернистый
28,3	Глина
6,0	Известняк трещиноват.
	93,0	57,0	3,4	Суглинок	3,7	1,3
16,6	Песок разнозернистый
28,7	Глина
8,3	Известняк трещиноват.
	100,0	59,8	5,1	Суглинок	9,8	9,7
14,8	Песок среднезернистый
35,0	Глина
4,9	Известняк трещиноват.
	91,6	56,0	2,2	Суглинок легкий	2,6	1,5
8,4	Песок разнозернистый
34,0	Глина плотная
11,4	Известняк трещиноват.
	90,8	51,6	1,4	Суглинок	1,6	0,0
14,8	Песок разнозернистый
29,4	Глина
6,6	Известняк трещиноват.
	94,1	51,1	0,6	Суглинок легкий	4,8	4,0
21,2	Песок среднезернистый
26,1	Глина
3,2	Известняк трещиноват.
	92,0	51,8	3,1	Суглинок легкий	4,0	2,5
11,4	Песок мелкозернистый
29,2	Глина
8,1	Известняк трещиноват.
	97,3	62,3	5,4	Суглинок с прослоями песка	6,2	6,7
14,2	Песок среднезернистый
36,1	Глина плотная
6,6	Известняк трещиноват.
	91,2	50,0	2,0	Супесь	1,8	0,5
19,7	Песок мелкозернистый
23,9	Глина
4,4	Известняк выветрелый
	94,0	53,0	2,6	Суглинок легкий	2,7	2,5
18,4	Песок разнозернистый
24,9	Глина плотная
7,1	Известняк трещиноват.
	89,9	50,8	1,1	Суглинок легкий	1,9	0,0
37,4	Песок разнозернистый
17,2	Глина плотная
5,1	Известняк трещиноват.
	90,1	60,2	21,8	Песок мелкозернистый	2,5	1,0
31,0	Глина плотная
7,4	Известняк трещиноват.
	92,2	40,1	2,6	Суглинок легкий	3,2	3,3
13,1	Песок среднезернистый
14,2	Глина
10,2	Известняк трещиноват.
	94,6	54,4	3,9	Суглинок	4,3	4,2
25,1	Песок разнозернистый
19,4	Глина
6,0	Известняк трещиноват.
	92,7	51,0	2,0	Суглинок	2,5	2,8
29,9	Песок разнозернистый с гравием
14,0	Глина
5,1	Известняк выветрелый
	91,5	62,4	2,3	Суглинок	2,5	2,3
42,1	Песок крупно зернистый с линзами супеси
13,1	Глина
4,9	Известняк выветрелый
	88,2	38,0	8,0	Песок мелкозернистый	0,4	0,2
12,0	Песок крупнозернистый
11,3	Глина плотная
6,7	Известняк трещиноват.

Примечание. В таблице приведена вскрытая мощность известняка

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

Задание 1. По данным, приведенным в табл. 5, рассчитайте модуль, высоту и коэффициент подземного и общего стока.

Таблица 5

Вари- ант	Среднемноголетняя годовая сумма осадков	Расход реки в межень на участке, лишенном притоков	Площадь подземного водосбора участка (по карте гидроизогипс), км^2	Среднемноголетний модульный коэффициент подземного стока, %
в начале участка, м^3/с	в конце участка, м^3/с
		1,8	3,3		18,5
		4,4	5,1		16,4
		5,5	7,7		10,8
		4,1	6,5		24,2
		1,2	2,5		12,4
		2,8	4,7		18,2
		5,6	6,8		8,4
		5,9	6,6		12,1
		3,7	4,2		9,8
		3,6	4,5		17,2

Задание 2. По результатам гранулометрического анализа песчаной породы, приведенным в табл.6, постройте интегральную кривую состава в полулогарифмическом масштабе, определите классификационное наименование и коэффициент неоднородности породы.

Выбрав наиболее подходящую эмпирическую формулу, определите коэффициент фильтрации данной породы при температуре воды 10⁰С.

Задание 3. Охарактеризуйте понятия водопроницаемости и проницаемости пород, укажите, какими показателями они измеряются, и приведите зависимость между ними.

Таблица 6

Вариант	Содержание фракций, в %
> 2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10-0,05	0,005-0,01	0,01-0,005	менее 0,005
	-	0,8	2,0	3,2	9,5	64,0	14,8	4,5	1,2
	1,5	2,2	3,9	8,8	12,1	12,2	32,2	19,2	7,9
	0,3	5,4	65,2	26,6	1,8	0,7	-	-	-
	0,8	1,2	2,1	7,7	16,9	24,2	10,3	14,8	22,0
	-	4,4	8,4	42,2	14,0	12,1	10,5	5,9	2,5
	2,7	10,9	24,8	48,5	9,2	3,1	0,6	0,2	-
	1,5	3,5	4,4	6,6	34,1	39,6	8,3	2,0	-
	8,0	12,0	17,0	28,0	16,0	14,0	3,0	2,0	-
	2,4	11,2	24,7	48,6	9,1	2,2	1,7	0,1	-
	-	4,4	8,4	46,2	11,1	9,6	8,4	7,4	4,5

Определите, как изменится скорость фильтрации пресной воды в породе с проницаемостью Кп при изменении ее минерализации до величины М. Значения плотности и вязкости при данной минерали­зации приведены в табл. 7. Значения напорного градиента (I =1) и температура воды (20°С) остаются неизменными.

Таблица 7

Вариант	Проницаемость породы, Д Кп	Характеристика изменой воды
минерализация М г/л	протность p, г/см^3	вязкость μ, сП
	2,8		1,09	1,25
	16,2		1,16	1,60
	4,8		1,10	1,27
	10,2		1,03	1,08
	6,4		1,08	1,23
	14,2		1,10	1,30
	12,4		1,05	1,17
	8,2		1,18	1,80
	1,4		1,06	1,20
	15,2		1,12	1,36 = 1,8

Задание 4. В районе, гипсометрическая карта которого в масштабе 1:50000 дана на рис.2, проводилась гидрогеологическая съемка для изучения ближайших к поверхности горизонтов, содержа­щих пресные воды.

Данные, полученные при бурении на участке скважин, необхо­димые для выполнения задания, приведены в табл.5. Используя эти данные, требуется:

1) построить гидрогеологический разрез по створу скважин 8, 11, 16, 20 в масштабах: горизонтальный - 1:25000, вертикаль­ный - 1:1000;

2) построить карту гидроизогипс горизонта грунтовых вод с сечением через I м. При построении изогипс уклон реки принять равномерным;

3) показать на карте направление движения грунтовых вод и определить величину уклона на участках скважин 17 и 21 (левый берег), 18 и 13 (правый берег):

4) охарактеризовать связь грунтовых вод с рекой и высказать соображения об условиях их питания и разгрузки;

5) выделить на карте участки с мощностью водоносных пес­ков менее 10 и более 20 м. Наметить участок (или участки), наибо­лее перспективный для постановки, разведочных работ для водозабо­ра, указав, почему рекомендуется этот участок;

Задание 5. По данным замеров уровня известнякового водоносного горизонта, приведенным в табл.4, построить для этого горизонта карту изопьез выделив на ней участки возможного самоизлива напорных вод. Определить величину пьезометрического потока, показав выбранный участок на карте.

Не основе анализа карты высказать соображение о местополо­жений области питания, и разгрузки горизонта и о возможности его гидравлической связи с грунтовыми водам.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3

Задание 1. По данным анализа газов, растворенных в пробе подземной воды, отобранной из скважины глубиной 400 м, и значению пластовой температуры (табл.8) рассчитать общую газонасыщенность воды (мл/л), процентный состав, газов (в объемных %) и величину их общей упругости (в атм). Высказать соображение о возможном происхождении газов и ориентировочной глубине выделения свободной газовой фазы в стволе скважины.

Таблица 8

Данные анализа	Вариант
Пластовая температура
^0С, мл/л
N2, мл/л		33,2	5,6	67,8		58,9		5,8	127,2
CO2, мл/л	5,2	10,5	4,6	12,0		64,2				85,1
CH4, мл/л	16,5	92,0		270,3		193,1		20,1	17,1	14,8

Задание 2. Пользуясь материалом, имеющимся в рекомендованных учебных пособиях, приведите формулы химического состава ти­пичных представителей природных вод, указанных в табл. 9. Дайте словесное наименование каждой воды по величине ее общей минерализации, значению рН и ионному составу.

Укажите примерные значения характерных коэффициентов пропорциональности между компонентами ионного состава вод.

Таблица 9

Вариант	Природные воды	Вариант	Природные воды
	Речные воды. Подземные воды глубо­ких горизонтов, обогащенные органическим веществом Воды морей и океанов. Подземные воды выще­лачивания карбонатные пород		Речные воды. Подземные воды выщелачи­вания соленосных пород.
	Воды морей и океанов. Подземные воды выщелачивания карбонатных пород		Воды морей и океанов. Термальные подземные воды областей современного вулканизма
	Воды морей и океанов. Подземные воды глубоких горизонтов, обогащенные органическим веществом.		Воды морей и океанов. Подземные воды выщелачивания магматических пород
	Воды морей и океанов. Подземные воды выщелачивания соленых пород		Речные воды. Подземные воды глубоких горизонтов, обогащенных органическим веществом
	Речные воды. Подземные воды выщелачивания гипсоносных пород		Воды морей и океанов. Подземные воды зоны окисления сульфидных месторождений

Задание 3. Пользуясь данными химического анализа воды минеральных источников, систематизируйте химический состав двух вод (названия источников указаны в табл. 10) по способам Н.И.Толстихина (график-квадрат) и А.М.Овчинникова.

Таблица 10

Вариант	Минеральные источники	Вариант	Минеральные источники
	Муравьевский (Ст.Русса)		Сульфатный нарзан (Кисло- водск), Шпрудель (Карловы Вары)
	Тбилисские термы Джеты-Огуз
	Московская мин. вода Мацеста		Будапештские термы Мацеста
	Иссык-Ата-Арасан Краинка		Паужетские, Ессентуки № 17
	Зуби Талги		Доломитовый нарзан (Кисловодск) Бонифаций (Моршин)
	Цхалтубо Джеты-Огуз

Задание 4. Дайте краткую характеристику условий формировании одного из типов минеральных вод и приведите примеры наиболее известных минеральных источников, характерных для него (табл. 10). Укажите, какие минеральные воды могут быть получены в пределах области, где -вы работает.

Задание 5. укажите методы, используемые для выявления фоновых и аномальных концентраций (элементов-индикаторов, при гидро­геохимических поисках месторождений полезных ископаемых. Перечислите гидрогеохимические, а также геолого-структурные, гидродинамические, палеогидрогеологические и другие показатели, используемые при поисках месторождений полезных ископаемых, указанных в табл. 11.

Таблица 11

Вариант	Месторождения
	Йодо-бромных подземных вод
	Сульфидных руд Урана
	Урана
	Сероводородных /лечебных/ вод
	Железистых /лечебных/ вод
	Нефти и газа
	Соляные
	Урана
	Углекислых /лечебных/ вод
	Радоновых /лечебных/ вод

Наглядные пособия:

1. Табличные данные химического анализа подземных вод различного происхождения.

2. Описания гидрогеологических разрезов по скважинам.

3. Топографические основы М 1:500 и данные для построения гидроизогипс, гидроизобат и гидроизопьез.

Дата добавления: 2015-07-11