Форми виразу результатів хімічних аналізів

ПРАКТИЧНІ РОБОТИ

З КУРСУ «ГІДРОГЕОЛОГІЯ»

для студентів спеціальності гідрогеологія та інженерна геологія всіх форм навчання

 

Затверджено Вченою радою геологічного факультету

Протокол № від

 

 

Київ 2011

 

Контрольні роботи з навчальної дисципліни «Гідрогеологія»

для студентів спеціальності гідрогеологія та інженерна геологія всіх форм навчання.

/Автор Д.Ф. Чомко, Л.І. Шевчук - Київ: КНУ, 2011-----с.

 

Учбове видання

 

Укладачі:

Чомко Дмитро Федорович

Шевчук Людмила Іванівна.

 

 

Рецензент: А.І. Лурье, док. геол.-мин.наук, проф.

 

Відповідальний за випуск доц. К.А. Немец

Редактор

Технічний редактор

Коректор

 

Подп. до печ. Формат 60х84 1/16. Папір тип № 2

Друк офсетний. Усл. печ. л.. Усл. кр.-отт. Уч.-изд. л.

Ізд.№ Тираж экз. Зак.№. Безкоштовно.

ХНУ, 310077, Харків, пл. Свободи, 4.

 

Харківське міжвузівське орендне поліграфічне підприємство.

310093, Харків, вул. Полтавський шлях, 115.

 

Зміст.

Стор.

 

Вступ...... 4

 

Практична робота № 1

Тема: “Представлення результатів хімічного аналізу підземних

вод у вигляді формули Курлова”......................................................... 5

 

Практична робота № 2

Тема: “Визначення напряму, швидкості фільтрації і дійсної

швидкості руху підземних вод”............................................................ 13

 

Практична робота № 3

Тема: “Визначення коефіцієнту фільтрації пухких порід за

даними гранулометричного аналізу за формулою Хазена”............... 17

 

Практична робота № 4

Тема: “Побудова карти гідроізогіпс”................................................... 22

 

Практична робота № 5

Тема “ Побудова карти гідроізоп’єз ”………………………….. 31

 

Практична робота № 6

Тема: “ Побудова та аналіз гідрогеологічних розрізів ”.................... 36

 

Висновки............................................................................................. 43

 

Список літератури................................................................................ 44

 

Вступ

Мета контрольних робіт – закріпити знання студентів з загальної гідрогеології. Для цього студентам рекомендується самостійно виконати такі роботи:

– обчислити загальну жорсткість підземних вод і визначити клас, групу і найменування підземних вод за хімічним складом;

– визначити швидкість фільтрації і дійсну швидкість руху підземних вод;

– визначити коефіцієнт фільтрації за формулою Хазена;

– побудувати карти гідроізогіпс і гідроізоп’єз, гідрогеологічний розріз і зробити їх аналіз.

У оформленні робіт слід дотримуватися наступної структури:

- чітко та стисло сформульована мета роботи;

- стисла теоретична частина – дає уявлення про предмет та об’єкт роботи;

- хід роботи – поетапно вказано кроки для досягнення мети;

- розрахунки;

- висновки, які відповідні меті і є чіткими та стислими.

Для побудови карт гідроізогіпс і гідроізоп‘єз, визначення коефіцієнту фільтрації за формулою Хазена, гідрогеологічних розрізів необхідні топографічний план родовища або населеного пункту і прилеглих територій з нанесенням на ньому свердловин, розвідувальних гірських виробок, ділянок виходу на поверхню підземних вод, міліметрівка для гідрогеологічних розрізів та напівлогарифмічного графіка гранулометричного складу, креслярські інструменти.

Всі завдання до практичних робіт зведені в таблиці за варіантами. Свій варіант студент вибирає за своїм номером у списку групи.

Практична робота № 1

Тема: “ Представлення результатів хімічного аналізу підземних вод у вигляді формули Курлова ”

 

Мета: ознайомитися із методами обробки аналізів хімічного складу підземних вод; скласти формулу Курлова, визначити тип підземних вод за хімічним складом та класифікувати підземні води за їх основними властивостями.

 

В природних умовах вода не зустрічається в хімічно чистому вигляді. В ній завжди присутня деяка кількість речовин, з якими вона стикається в процесі кругообігу. Тому природна вода, а тим паче підземна вода, завжди являє собою розчин дуже складного вмісту.

Під хімічним складом води розуміють весь комплекс газів, іонів, колоїдів мінерального та органічного походження, який в ній знаходиться в природних умовах. У підземних водах розчинена значна кількість різних речовин. У ній знайдені більше ніж 70% хімічних елементів із 104, які відомі на Землі. Більша їх частина присутня в такій незначній кількості, що не впливає на властивості води.

Хімічний склад води з деякою умовністю можна поділити на 7 груп: макрокомпоненти (головні компоненти), другорядні компоненти, мікромпоненти, радіоактивні елементи, органічні речовини та мікроорганізми, розчинені у воді гази, колоїди та механічні суміші.

Сума всіх виявлених у воді хімічних елементів та сполук при хімічному аналізі визначає її мінералізацію.

Макрокомпоненти або головні компоненти хімічного складу води представлені аніонами та катіонами, які складають розчинні сполуки. Вони завжди присутні у воді і є основною частиною мінерального складу води: у прісній воді їх – 90 – 95%, у у високомінералізований – більше 99%. – більше 99%. Макрокомпоненти визначають тип хімічного складу води і найголовніші її властивості. Представлені вони вісьмома іонами, з яких чотири – позитивно заряджені (катіони) – Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ і чотири негативно заряджені (аніони) – С1^-, SO₄^2-, HCO₃^-, CO₃^2-.

Хід роботи

 

1) скласти таблицю хімічного складу підземних вод (див. табл. 1.2). До першого стовпчика занести назву хімічних сполук та основні властивості підземних вод. Використати для розрахунків і занести у другий стовпчик або еквівалентну вагу або коефіцієнт реакції. До третього стовпчика занести вихідні дані вмісту хімічних сполук та значення мінералізації та рН, а також обчисленої жорсткості. Стовпчики 4 та 5 – переведені дані вмісту із вагової до еквіваленотної та відсотково-еквівалентної форм виразу;

2) перевести результати у ваговій формі до міліграм-еквівалентної, мг-екв/ дм³;

3) перевести результати з міліграм-еквівалентної до відсотково-еквіваленої форми, %-екв/дм³; результати обчислень занести у таблицю (див. табл. 1.2) (у розрахунках використати або еквіваленту вагу або коефіцієнт реакції );

4) скласти формулу Курлова;

5) дати найменування складу води за Курловим;

6) класифікувати підземні води за їх основними властивостями (за ступенем мінералізації, жорсткості та рН).

7) Проаналізувавши отримані розрахунковим шляхом дані і використовуючи класифікаційні показники орієнтовно оцінити придатність конкретної води для господарсько-побутового водопостачання.

Хімічний склад підземних вод

Таблиця 1.2

Хімічний склад та його властивості	Еквівалентна вага (ділити)	Перерахунковий коефіцієнт (коефіцієнт реакції) (множити)	Вміст
мг/дм^3	мг-екв/дм^3	%-екв/дм^3
Аніони:
HCO3^-	61,018	0,01639
Cl^-	35,475	0,02820
SO4^2-	48,08	0,02082
NO3^-	62,008	0,01613
	∑
Катіони:
Ca^2+	20,040	0,04990
Mg^2+	12,160	0,08224
Na^+	22,997	0,04348
K^+	39,096	0,02558
	∑
Властивості:
М, г/дм^3
рН
Жорсткість, мг-екв/дм^3

 

Практична робота № 2

Тема: “ Визначення напряму, швидкості фільтрації і дійсної швидкості руху підземних вод ”

 

Мета: ознайомитися із видами руху підземних вод та його основними характеристиками, а саме: визначити напрямок руху, швидкість фільтрації та дійсну швидкість руху підземних вод.

 

Підземні води перебувають у постійному русі.

Види руху підземних вод виділяються виходячи з особливостей переміщення її в гірських породах. Розрізняють рух вод у ненасичених і насичених породах. У ненасичених породах (у зоні аерації) рух води носить назву інфільтрації. Виділяють два види інфільтрації: вільне просочування і нормальна інфільтрація.

Вільне просочування - рух вільної води зверху вниз під дією сил тяжіння та капілярних сил. Рух відбувається окремими струменями по найбільших порах. Більша частина пористого простору залишається при вільному просочуванні ненасиченою водою і в ній зберігається циркуляція атмосферного повітря і пари води. Кожна струминка води розгалужується на більш тонкі цівки, які при подальшому русі навкруги зерен породи знову з‘єднуються і роз‘єднуються. Вільне просочування найчастіше спостерігається при випаданні дощу.

Нормальна інфільтрація простежується в зоні аерації коли пористий простір ґрунту насичений водою повністю і рух вільної води зверху вниз відбувається суцільним потоком. Такий рух спостерігається наприклад під днищами каналів.

Рух води в насичених гірських породах називається фільтрацією [5].

 

Хід роботи

Початкові дані: відстань між свердловинами 60 м, шлях фільтрації l = 41 м, n (пористість) 41% = 0,41, k = 6,3 м/добу.

1. Скласти план розташування свердловин, визначити напрямок руху підземних вод та довжину шляху фільтрації.

Для визначення напрямку руху підземних вод слід скласти (в масштабі) план розташування свердловин (рис. 2.1). Свердловини, розташовані в кутах рівностороннього трикутника. Біля кожної свердловини слід вказати в чисельнику її номер, а в знаменнику абсолютну відмітку рівня підземних вод (РГВ). Ця відмітка обчислюється як різниця між абсолютною відміткою гирла свердловини і глибиною залягання РГВ. На лінії між свердловинами з максимальною і мінімальною відмітками РГВ шляхом лінійної інтерполяції знайти відмітку середньої свердловини. Отриману теоретичним шляхом відмітку з’єднати з фактичною середньою відміткою. На отриману ізогіпси з свердловини з найбільшою відміткою РГВ опустити перпендикуляр. Цей перпендикуляр і покаже напрям руху підземних вод. Таким чином, напрям перпендикулярний гідроізогіпсі і направлений у бік пониження РГВ (показати стрілкою).

2. Швидкість фільтрації обчислити між двома будь-якими точками, розташованими по напрямку потоку, використовуючи формулу Дарсі. На закінчення визначити дійсну швидкість руху підземних вод, враховуючи пористість водопровідних порід.

Рис. 2.1. Схема визначення напряму руху підземних вод

 

Визначити швидкість фільтрації за формулою Дарсі [6]:

 

, (2.1)

 

де k – коефіцієнт фільтрації, м/добу;

І – гідравлічний уклін, м, який визначається як відношення різниці між відмітками сусідніх точок до шляху фільтрації у масштабі карти (шлях фільтрації вимірюється на плані являє собою лінію перпендикуляру, проведену до ізогіпси):

(2.2)

м²/добу

3. Визначити дійсну швидкість фільтрації. Враховуючи, що рух відбувається тільки по відкритих (активних) порах гірських порід, дійсна швидкість руху підземних вод V _д становить:

, (2.3)

де – активна пористість гірських порід;

F – площа поперечного перерізу, м² (в розрахунках прийняти за одиницю).

м/добу.

Практична робота № 3

Тема: “ Визначення коефіцієнту фільтрації пухких порід за даними гранулометричного аналізу за формулою Хазена ”

 

Мета: ознайомитися із методами гранулометричного аналізу осадових порід та з методом обробки його даних; визначити коефіцієнт фільтрації за формулою Хазена за даними гранулометричного аналізу.

Гранулометричний (механічний) склад характеризує осадові породи стосовно їх дисперсності, тобто розмірів частинок, з яких складається порода. Для осадових порід гранулометричний склад є основною структурною характеристикою.

Гранулометричним складом називається вміст у породі частинок різної крупності, виражений у відсотках по відношенню до загальної ваги породи. Для визначення гранулометричного складу осадової породи прийнято поділяти її на окремі фракції. Фракцією називається група часток, які за своїми розмірами перебувають між максимальним і мінімальним для цієї фракції діаметрами. Інакше кажучи, кожна фракція часток обмежується мінімальною і максимальною величиною часток. Як правило, розміри фракцій і часток виражаються в міліметрах.

Для визначення гранулометричного складу порід виконують гранулометричний аналіз. Всі методи гранулометричного аналізу, що найчастіше застосовуються, можуть бути розділеними на прямі та опосередковані.

Прямі методи дозволяють безпосередньо виділяти необхідні фракції, зважувати й визначати їхній відсотковий вміст (ситовий, Сабаніна, піпетковий).

Опосередковані методи не передбачають поділ породи на фракції безпосередніми способами. Вони ґрунтуються на вивченні деяких властивостей піддослідної породи, наприклад щільність суспензії, схильність до набрякання у суспензованому стані, здатність суспензії пропускати чи відбивати світло і т.ін. (візуальний, ареометричний) [1].

Коефіцієнт фільтрації – коефіцієнт пропорційності у рівнянні Дарсі (див. ф-лу 2.1), значення якого залежить від порової структури гірської породи, густини і в'язкості фільтруючої рідини. Характеризує ступінь проникності (водопроникності) гірських порід, яка залежить від розмірів міжпорових проміжків в зернистих породах і ширини тріщин у скельних гірських породах [5].

Найбільш часто для визначення коефіцієнту фільтрації використовуються формули Хазена, Сліхтера і Крюгера.

 

Розрахунок фільтрації за формулою Хазена:

м/добу (3.1)

 

де С – емпіричний коефіцієнт “чистоти та однорідності” пісків, величина якого для чистих та однорідних пісків змінюється від 1200 до 800, для забруднених, глинистих та неоднорідних від 800 до 400 і залежить від пористості, дорівнює за Ланге, 400+40 (р-26); р – пористість в %

d_еф – діючий діаметр, який визначається графічно;

t – температура води в С˚.

Для визначення d_еф будується напівлогарифмічний графік гранулометричного складу. Для побудови графіку по вісі абсцис позначаються логарифми найбільших діаметрів частин кожної фракцій, а по вісі ординат – вміст фракцій за їх сукупністю у відсотках (рис 3.1). За графіком визначають діаметри частинок, що відповідають 10% і 60% вмісту від суми всіх частинок. Перший з них називається (умовно) ефективним діаметром (d_е),менше якого в неоднорідній породі міститься 10% від суми всіх частинок. Розмір часток, менш якого у породі міститься 10% часток, називається діючим або ефективним, діаметром. Другий () використовується для визначення коефіцієнту неоднорідності породи (К_н), який розраховується за формулою:

 

(3.2)

 

Рис. 3.1. Напівлогарифмічний графік гранулометричного складу

 

Формула Хазена застосовується лише для визначення коефіцієнту фільтрації пісків з діючим діаметром від 0,1 до 3,0 мм і коефіцієнтом неоднорідності . Дана формула не враховує пористість і мало відбиває ступінь однорідності пісків, що лише грубо компенсується довільною зміною коефіцієнту С.

Однак застосування її у вказаних межах для більш або менш чистих мілкозернистих пісків супроводжується порівняно невеликими, допустимими у практиці неточностями.

Часто всі розрахунки коефіцієнта фільтрації за емпіричними формулами зводять до Т = 0°. Тоді формула Хазена приймає вигляд: м/добу.

За даними гранулометричного складу гірських порід вивчають їх колекторські властивості, водопроникність, можливість суфозійного виносу дрібних частинок, вибирають раціональну конструкцію фільтра для свердловин тощо.

За даними гранулометричного складу, наведеного в таблиці №3.6 визначити коефіцієнт фільтрації, використовуючи формулу Хазена [1].

 

Хід роботи

1. Скласти таблицю гранулометричного складу порід, де у стовпчиках 1 та 2 містяться вихідні дані діаметрів часток та вмісту фракції, починаючи від найменшого діаметру та відповідного йому вмісту фракції до найбільшого (див. табл. 3.1); у стовпчику 3 – максимум фракції відповідно стовпчику 1, у стовпчику 4 – сумарний вміст фракції (%).

 

Приклад розрахунку.

Визначити коефіцієнт фільтрації пухких порід за даними гранулометричного аналізу (С = 900, t = 12) з застосуванням формули Хазена.

 

Практична робота № 4

Тема: “ Побудова карти гідроізогіпс ”

 

Мета: ознайомитися із основними закономірностями поширення ґрунтових вод за допомогою побудови карти гідроізогіпс.

 

Ґрунтовими (безнапірними) називаються підземні води, які залягають на першому від поверхні землі досить витриманому по площі водотривкому шарі і утворюють постійно існуючий водоносний горизонт.

Ґрунтові води поширені на планеті майже повсюдно переважно у відкладеннях четвертного віку. Вони характеризуються наступними особливостями:

– область живлення, як правило, співпадає з областю розповсюдження;

– основними джерелами живлення с атмосферні, поверхневі і конденсаційні води;

– ґрунтові води мають тісний гідравлічний зв'язок з поверхневими водами і водоймами;

– режим ґрунтових вод залежить від фізико-географічних чинників та умов живлення і розвантаження, тому відбувається сезонне коливання їх рівня, дебіту і хімічного складу.

Ґрунтові води рухаються за рахунок перепаду рівнів їх поверхні в різних точках (пунктах) даної території, причому форма поверхні (дзеркала) ґрунтових вод визначається водопроникністю порід і потужністю водоносного пласта. Для вивчення впливу ґрунтових вод на умови експлуатації різних інженерних споруд зазвичай складаються карти їх поверхні (дзеркала ґрунтових вод) - карти гідроізогіпс. Гідроізогіпси - лінії, які з'єднують точки з однаковими відмітками рівнів води. Карта гідроізогіпс будується на основі лише одночасних вимірювань рівнів води у всіх гачках спостережень.

За картою гідроізогіпс можна судити про режим, характер залягання і руху ґрунтових вод на території, що вивчається. За нею розв'язують важливі практичні завдання: проектування водопостачання на базі ресурсів ґрунтових вод, розробка способів і систем осушення району родовища або підтоплених територій, вибір майданчиків для будови інженерних споруд.

Карти гідроізогіпс будуються на топографічному плані (рис. 4.4), на якому нанесені розвідувальні гірські виробки (водопункти) з вказаними абсолютними їх рівнями. У якості водопунктів використовуються свердловини, шурфи, колодязі, джерела і водомірні пости на річках. В цих водопунктах глибина залягання поверхні ґрунтових вод визначається безпосереднім вимірюванням її спеціальними приладам. Відомо, що рівень ґрунтових вод постійно змінюється під впливом різних природних і штучних факторів. Тому карти гідроізогіпс складаються тільки за результатами одночасних або близьких за часом (один-два дня) вимірів глибин залягання підземних вод. Карти гідроізогіпс складаються в різних масштабах (від 1:5 000 до 1:200 000) залежно від стадії гідрогеологічних досліджень і характеру рішення поставлених інженерних задач. Перетин гідроізогіпс вибирається на підставі прийнятого масштабу карти, густини розвідувальних гірських виробок в районі досліджень, спостереженнями за рівнями ґрунтових вод, нахилу їх поверхні. Зазвичай приймаються перетини 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 м.

Умови живлення і розвантаження ґрунтових вод. Ділянки замкнених гідроізогіпс із високими відмітками свідчать про вододіли ґрунтових вод, де умови живлення є найбільш сприятливими. Ділянки з нульовою глибиною (h_r = 0) вказують на ділянки виходу підземних вод на поверхню землі [4].

Хід роботи

1) Визначити абсолютні відмітки поверхні ґрунтових вод для кожного водопункту:

 

Н_Ґ = Н_З-h_Ґ (4.1)

 

2) Скласти таблицю для побудови карти гідроізогіпс. Для цього з табл.4.2 виписати номер водопункту, абсолютні відмітки поверхні землі для кожного водопункту (другий стовпчик) і глибину залягання ґрунтових вод (третій стовпчик) цих же об’єктів із відповідними ізогіпсами поверхні землі або гідроізогіпсами, що проходять відповідну відмітку при інтерполяції їх згідно масштабу. До четвертого стовпчику занести отримані значення (ф-ла 4.1) абсолютної відмітки рівня ґрунтових вод (див. табл. 4.1).

 

Практична робота № 5

Тема: “ Побудова карти гідроізоп’єз ”

 

Мета: ознайомитися із основними закономірностями поширення артезіанських (напірних) вод за допомогою побудови карти гідроізоп’єз.

Артезіанськими водами називаються підземні води, що знаходяться у водоносних горизонтах (комплексах), які перекриті водотривкими пластами та мають гідростатичний напір. Цей напір проявляється в підйомі рівня води над покрівлею пласта при розкритті його свердловинами чи іншими видами виробок. При сприятливих геоструктурних та гідрогеологічних умовах свердловини можуть фонтанувати.

Характерними особливостями артезіанських вод є те, що:

1) вони залягають у водоносних пластах, які підстеляються і перекриваються водотривкими (або відносно водотривкими) шарами;

2) при розкритті артезіанських водоносних горизонтів свердловинами рівень води в них піднімається вище покрівлі горизонту.

За умовами залягання водоносних горизонтів та формування артезіанських вод виділяються такі артезіанські гідрогеологічні структури: артезіанські басейни, артезіанські схили, субартезіанські басейни.

Характер п`єзометричної поверхні водоносного горизонту на гідрогеологічних картах відображається п`єзоізогіпсами (гідроізоп’єзами). Це лінії, які з`єднують точки з однаковими відмітками рівнів підземних вод [2].

Карта гідроізоп’єз відображає форму п’єзометричної поверхні артезіанських вод. У зв'язку з цим по карті можна визначити важливі гідрогеологічні параметри водоносного пласта та особливості його будови.

Форма п’єзометричного рівня артезіанських вод характеризується згущуванням або розрідженням гідроізоп’єз, що свідчить про зміну водопроникності порід водоносного пласта або його потужності. Так, із зменшенням водопроникності порід вниз за течією п’єзометрична поверхня стає крутіше, а гідроізоп’єзи згущуються. І навпаки, якщо водопроникність порід збільшується за потоком, то п’єзометрична поверхня стає більш пологою – гідроізоп’єзи розріджуються. Пропонується визначити ділянки, де відбувається зміна водопроникності гірських порід водоносного горизонту.

За картою гідроізоп’єз можна визначити і інші параметри напірного водоносного горизонту:

а) напрям руху артезіанських вод на заданій ділянці (див. рис. 4.4, точки А, Б);

б) ухил п’єзометричної поверхні на заданій ділянці;

в) ділянки, де відмітки п’єзометричного рівня артезіанських вод перевищують відмітки поверхні землі, тобто ділянки можливого самовиливу артезіанських вод;

г) ділянки зміни водопроникності порід напірного водоносного горизонту.

Хід роботи

1. Визначити абсолютні відмітки п'єзометричного рівня вод H_П для кожного водопункту на топографічному плані (див. рис. 4.4) за виразом:

 

H_{П =} H_З – h_П - (5.1)

 

Скласти таблицю для побудови карти гідроізогіпс. Для цього, як і в попередній роботі, з табл.5.2 виписати номер водопункту, абсолютні відмітки поверхні землі для кожного водопункту (другий стовпчик) і глибину залягання ґрунтових вод (третій стовпчик) цих же об’єктів із відповідними ізогіпсами поверхні землі або гідроізогіпсами, що проходять відповідну відмітку при інтерполяції їх згідно масштабу. До четвертого стовпчику занести отримані значення абсолютної відмітки рівня ґрунтових вод (див. табл. 5.1).

 

Практична робота № 6

Тема: “ Побудова та аналіз гідрогеологічних розрізів ”

 

Мета: побудувати та проаналізувати гідрогеологічний розріз.

Гідрогеологічні розрізи являють собою характеристику в графічній формі геолого-гідрогеологічних умов території, що вивчається, по вертикалі. Розрізи доповнюють карти, їх зміст і особливості залягання водоносних горизонтів. Вони призначені для оцінки гідрогеологічних умов на глибинах, розкритих розвідувальними гірничими виробками. На них зображається просторове положення і співвідношення у вертикальній площині, приналежність підземних вод до різних гірських порід. Їх зв'язок з поверхневими водами, положення п'єзометричних рівнів і тисків тощо.

Масштаби гідрогеологічних розрізів приймаються залежно від стадії досліджень та призначення.

Вибір напряму розрізу, його зміст і способи побудови залежать від поставлених задач і ступеня вивченості району досліджень.

Гідрогеологічні розрізи будують за даними зйомки, буріння, дослідно-фільтраційних робіт, гідрохімічних досліджень, режимних спостережень і лабораторних робіт.

Хід роботи

ПРАКТИЧНІ РОБОТИ

З КУРСУ «ГІДРОГЕОЛОГІЯ»

для студентів спеціальності гідрогеологія та інженерна геологія всіх форм навчання

 

Затверджено Вченою радою геологічного факультету

Протокол № від

 

 

Київ 2011

 

Контрольні роботи з навчальної дисципліни «Гідрогеологія»

для студентів спеціальності гідрогеологія та інженерна геологія всіх форм навчання.

/Автор Д.Ф. Чомко, Л.І. Шевчук - Київ: КНУ, 2011-----с.

 

Учбове видання

 

Укладачі:

Чомко Дмитро Федорович

Шевчук Людмила Іванівна.

 

 

Рецензент: А.І. Лурье, док. геол.-мин.наук, проф.

 

Відповідальний за випуск доц. К.А. Немец

Редактор

Технічний редактор

Коректор

 

Подп. до печ. Формат 60х84 1/16. Папір тип № 2

Друк офсетний. Усл. печ. л.. Усл. кр.-отт. Уч.-изд. л.

Ізд.№ Тираж экз. Зак.№. Безкоштовно.

ХНУ, 310077, Харків, пл. Свободи, 4.

 

Харківське міжвузівське орендне поліграфічне підприємство.

310093, Харків, вул. Полтавський шлях, 115.

 

Зміст.

Стор.

 

Вступ...... 4

 

Практична робота № 1

Тема: “Представлення результатів хімічного аналізу підземних

вод у вигляді формули Курлова”......................................................... 5

 

Практична робота № 2

Тема: “Визначення напряму, швидкості фільтрації і дійсної

швидкості руху підземних вод”............................................................ 13

 

Практична робота № 3

Тема: “Визначення коефіцієнту фільтрації пухких порід за

даними гранулометричного аналізу за формулою Хазена”............... 17

 

Практична робота № 4

Тема: “Побудова карти гідроізогіпс”................................................... 22

 

Практична робота № 5

Тема “ Побудова карти гідроізоп’єз ”………………………….. 31

 

Практична робота № 6

Тема: “ Побудова та аналіз гідрогеологічних розрізів ”.................... 36

 

Висновки............................................................................................. 43

 

Список літератури................................................................................ 44

 

Вступ

Мета контрольних робіт – закріпити знання студентів з загальної гідрогеології. Для цього студентам рекомендується самостійно виконати такі роботи:

– обчислити загальну жорсткість підземних вод і визначити клас, групу і найменування підземних вод за хімічним складом;

– визначити швидкість фільтрації і дійсну швидкість руху підземних вод;

– визначити коефіцієнт фільтрації за формулою Хазена;

– побудувати карти гідроізогіпс і гідроізоп’єз, гідрогеологічний розріз і зробити їх аналіз.

У оформленні робіт слід дотримуватися наступної структури:

- чітко та стисло сформульована мета роботи;

- стисла теоретична частина – дає уявлення про предмет та об’єкт роботи;

- хід роботи – поетапно вказано кроки для досягнення мети;

- розрахунки;

- висновки, які відповідні меті і є чіткими та стислими.

Для побудови карт гідроізогіпс і гідроізоп‘єз, визначення коефіцієнту фільтрації за формулою Хазена, гідрогеологічних розрізів необхідні топографічний план родовища або населеного пункту і прилеглих територій з нанесенням на ньому свердловин, розвідувальних гірських виробок, ділянок виходу на поверхню підземних вод, міліметрівка для гідрогеологічних розрізів та напівлогарифмічного графіка гранулометричного складу, креслярські інструменти.

Всі завдання до практичних робіт зведені в таблиці за варіантами. Свій варіант студент вибирає за своїм номером у списку групи.

Практична робота № 1

Тема: “ Представлення результатів хімічного аналізу підземних вод у вигляді формули Курлова ”

 

Мета: ознайомитися із методами обробки аналізів хімічного складу підземних вод; скласти формулу Курлова, визначити тип підземних вод за хімічним складом та класифікувати підземні води за їх основними властивостями.

 

В природних умовах вода не зустрічається в хімічно чистому вигляді. В ній завжди присутня деяка кількість речовин, з якими вона стикається в процесі кругообігу. Тому природна вода, а тим паче підземна вода, завжди являє собою розчин дуже складного вмісту.

Під хімічним складом води розуміють весь комплекс газів, іонів, колоїдів мінерального та органічного походження, який в ній знаходиться в природних умовах. У підземних водах розчинена значна кількість різних речовин. У ній знайдені більше ніж 70% хімічних елементів із 104, які відомі на Землі. Більша їх частина присутня в такій незначній кількості, що не впливає на властивості води.

Хімічний склад води з деякою умовністю можна поділити на 7 груп: макрокомпоненти (головні компоненти), другорядні компоненти, мікромпоненти, радіоактивні елементи, органічні речовини та мікроорганізми, розчинені у воді гази, колоїди та механічні суміші.

Сума всіх виявлених у воді хімічних елементів та сполук при хімічному аналізі визначає її мінералізацію.

Макрокомпоненти або головні компоненти хімічного складу води представлені аніонами та катіонами, які складають розчинні сполуки. Вони завжди присутні у воді і є основною частиною мінерального складу води: у прісній воді їх – 90 – 95%, у у високомінералізований – більше 99%. – більше 99%. Макрокомпоненти визначають тип хімічного складу води і найголовніші її властивості. Представлені вони вісьмома іонами, з яких чотири – позитивно заряджені (катіони) – Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ і чотири негативно заряджені (аніони) – С1^-, SO₄^2-, HCO₃^-, CO₃^2-.

Форми виразу результатів хімічних аналізів

Вагова форма – є основною формою вираження результатів аналізу води. Вона є вихідною формою для отримання інших форм вираження хімічного складу води. Вміст макрокомпонентів подається в мг/дм³, г/дм³ для прісних та солонуватих вод, у г/кг або г/100 г води – для солоних вод та розсолів; розмірність г/кг часто позначається символом ‰ (проміле).

Міліграм-еквівалентна форма використовується, щоб мати уявлення про кількісні співвідношення між іонами, оскільки різні сполуки в розчині вступають в реакцію в чітко виражених еквівалентних співвідношеннях.

Еквівалентом (або еквівалентною вагою) іону називається окреме від ділення іонної ваги (див. табл. Мендєлєєва) на валентність іону. Наприклад: Na⁺ дорівнює 23:1=23; еквівалент SO₄^2- = 96/2=48. Для переходу від вагової іонної форми до еквівалентної необхідно вміст іону, виражений у міліграмах або грамах поділити на величину еквіваленту даного іону (або помножити на коефіцієнт реакції, який являє собою обернену величину еквіваленту іону. Наприклад: SO₄^2- = 2/96=0,02082) [8].