Экологическая гидрогеология (стр. 4 )

Наименьшей защищенностью характеризуются условия, соответствующие категории I, наибольшей — категории VI.

Степень защищенности подземных вод можно определять непосредственно по времени фильтрации загрязненных вод от поверхности земли до водоносного горизонта. Приближенная оценка времени достижения уровня грунтовых вод фильтрующимися с поверхности сточными водами для условий однородного разреза зоны аэрации и постоянства уровня в хранилище может быть выполнена по известной формуле Цункера:

t = (nH /k)[m/H - ln(1+m/H )],

где H — высота столба сточных вод в хранилище; k и m — соответственно, коэффициент фильтрации и мощность зоны аэрации; n — недостаток насыщения пород зоны аэрации.

При наличии в основании хранилища жидких отходов защитного экрана из слабопроницаемых пород время достижения уровня грунтовых вод фильтрующимися с поверхности сточными водами складывается из времени фильтрации через защитный экран (t1 ), определяемого по приведенной выше формуле, и времени фильтрации через собственно зону аэрации (t2 ). Время t2 можно определить по формуле, предложенной Веригиным:

t2 = (n2H /k2){m2 /H [1-(m1/H )(k2/k1–1)]ln[1+m2/(H +m1)]},

где k1 и m1 — коэффициент фильтрации и мощность защитного экрана; n2 , m2 , k2 — активная пористость, мощность и коэффициент фильтрации зоны аэрации; H — высота столба сточных вод в хранилище.

При фильтрации с поверхности земли сточных вод, сбрасываемых с постоянным расходом Q на площадь F, могут быть два случая. Если q<k (q = Q/F, k — коэффициент фильтрации зоны аэрации), то попадающие на поверхность земли сточные воды полностью уйдут на фильтрацию, не образовав на поверхности столба воды. В этом случае время достижения стоками уровня грунтовых вод может быть определено по формуле

,

где n и m — активная пористость и мощность зоны аэрации. Если q>k, то на поверхности земли образуется столб жидкости мощностью H, и расчеты необходимо проводить по приведенным ранее формулам.

III.2. Влияние на подземные воды горнодобывающей индустрии

Эксплуатация крупных горнодобывающих предприятий часто приводит к необратимым гидрогеологическим явлениям регионального масштаба. При осушении горных выработок откачиваются большие объемы воды, что вызывает формирование вокруг них депрессионных воронок радиусом в десятки километров. Часто добыча одной тонны полезного ископаемого сопровождается откачкой десятков, и даже сотен тонн воды. В результате ухудшается водный баланс крупных территорий. Снижают свою производительность или выходят из строя водозаборы, попавшие в зону депрессионной воронки, нарушаются условия питания поверхностных водоемов и водотоков, развиваются мощные техногенные зоны аэрации, приводящие к нарушению естественной влажности почв и грунтов, просадкам и изменению химического состава подземных вод. В табл. 5 приведены основные техногенные процессы, формирующиеся при осушении горных выработок, и негативные последствия, к которым они приводят [42].

Таблица 5

При осушении горных выработок можно выделить две фазы. В первую фазу понижение уровня происходит в пределах местного базиса эрозии. В эту фазу срабатываются естественные ресурсы водоносных горизонтов. Наибольшее влияние осушение горных выработок оказывает на изменение свойств геологической среды во вторую фазу, когда понижение уровня воды становится ниже абсолютной отметки местного базиса эрозии.

Помимо негативных последствий осушения горных выработок для предприятий горнодобывающей промышленности характерно большинство видов промышленного загрязнения подземных вод, описанных ниже. Более подробно с влиянием на подземные воды горнодобывающей промышленности можно познакомиться в работах [7, 34, 42].

III.3. Влияние промышленности на подземные воды

Промышленное загрязнение подземных вод. Среди промышленных отходов основное значение в загрязнении подземных вод имеют промстоки. Загрязнение происходит в процессе фильтрации сточных вод из накопителей, хвосто - и шламохранилищ или в результате их подземного захоронения [12]. В сточных водах находятся как компоненты общего химического состава вод, так и микрокомпоненты, газы, органические вещества. Конкретный состав сточных вод зависит и от отрасли промышленности, и от технологий, применяемых на данном предприятии.

Часто источником промышленного загрязнения подземных вод являются атмосферные осадки, насыщенные газодымовыми выбросами и продуктами испарения с поверхности полей фильтрации и накопителей сточных вод и отходов. Главными веществами, загрязняющими атмосферный воздух, являются взвешенные вещества (пыль), оксид углерода, сернистый ангидрид, оксиды азота, углеводороды, фенолы, различные ядохимикаты и тяжелые металлы. Выбросы больших количеств сернистого ангидрида, оксидов углерода и азота обусловливают образование кислотных дождей с рН<4. Такие осадки могут существенно изменить химический состав подземных вод за счет нарушения равновесия в системе вода - порода. Концентрация в атмосферных осадках промышленных районов As, Se, Sb, Cr, V, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg и ряда других компонентов может в десятки и сотни раз превышать их фоновые значения. Попадая в почву, большинство из них сорбируется в зоне аэрации и вначале не фиксируется в значительных количествах в подземных водах. Однако сорбционная емкость пород не безгранична, и в условиях ее наполнения или изменения Eh - рН условий в зоне аэрации может произойти повсеместное загрязнение грунтовых вод с последующим перетеканием загрязняющих веществ в более глубокие горизонты.

Достаточно крупным источником загрязнения подземных вод в настоящее время является автомобильный транспорт. Влияние других транспортных магистралей в основном сказывается при возникновении аварийных ситуаций на железной дороге и нефте - и газопроводах.

Еще одним источником загрязнения являются необорудованные хранилища твердых отходов. Здесь может иметь место ветровой разнос загрязняющих веществ с дальнейшим их проникновением вместе с атмосферными осадками в грунтовые воды, а также непосредственное выщелачивание на месте, в результате чего под хранилищами твердых отходов часто образуются значительные ореолы некондиционных подземных вод [15].

III.4. Изменение гидрогеохимических условий на урбанизированных территориях

В городах имеют место все возможные виды антропогенного воздействия на окружающую среду, встречаются все известные типы загрязнения подземных вод. На урбанизированных территориях помимо промышленного значительную роль играет загрязнение подземных вод коммунальными стоками. Кроме химического здесь часто присутствует радиоактивное, бактериальное, газовое и тепловое загрязнения. Специфической особенностью городских территорий является нарушенный гидрогеологический режим в связи с большой плотностью застройки, значительной площадью асфальтовых покрытий, густой сетью водонесущих коммуникаций и подземных инженерных сооружений. Для крупных городов характерно как значительное понижение уровней водоносных горизонтов, используемых для централизованного водоснабжения, так и повышение уровня грунтовых вод за счет утечек из водопроводной сети и уменьшения таких расходных статей водного баланса, как испарение и транспирация. Все это способствует усилению миграции загрязненных грунтовых вод в нижележащие водоносные горизонты. Во многих городах интенсивный отбор подземных вод сопровождается значительными проседаниями дневной поверхности. Например, в Токио площадь мульды проседания составляет 309 км2, а максимальная величина проседания превышает 7 м.

На урбанизированных территориях, как правило, присутствуют все факторы изменения химического состава подземных вод, связанные с понижением или повышением их уровня. Особое значение имеет процесс взаимодействия (в результате подъема уровня) подземных вод с техногенными отложениями. Также для городов характерно развитие электрохимических процессов. Этому способствует наличие под землей большого количества металлических конструкций и электрокабелей. Более подробно с эколого-гидрогеологическими проблемами, возникающими на урбанизированных территориях, можно познакомиться по материалам научных конференций и семинаров, посвященных данной проблеме [49].

Отдельным фактором воздействия на подземные воды в районе населенных пунктов является их эксплуатация в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения. В процессе откачки воды из скважин могут возникать те же отрицательные техногенные процессы, что и при осушении горных выработок. Отличие заключается в том, что при эксплуатации подземных вод особое внимание должно уделяться прогнозу их качества. Состояние подземных вод в районе водозаборного сооружения определяется многими факторами: типом водозабора, граничными условиями водоносного горизонта, характером естественного движения подземных вод, фильтрационной неоднородностью пород (плановой и слоистой). Для водозаборов, эксплуатирующих напорные водоносные горизонты, особое значение имеет конструкция буровых скважин. Это связано с тем, что при наличии выдержанного верхнего водоупора наиболее уязвимым местом для попадания в водоносный пласт загрязнения является затрубное пространство водозаборных скважин. В случае некачественной цементации обсадных труб возникают искусственные гидрогеологические окна, по которым загрязненные грунтовые воды могут беспрепятственно попадать в эксплуатируемый водоносный горизонт. Прогнозу качества подземных вод на участках водозаборов посвящены разделы в монографиях [10,11].

В целях предотвращения загрязнения подземных вод вокруг действующих водозаборов устанавливается зона санитарной охраны, которая обычно включает два пояса: I - пояс строгого режима и II - пояс ограничений. Первый пояс представляет собой участок вокруг водозабора с радиусом не менее 30 м при эксплуатации напорных вод и не менее 50 м при использовании грунтовых вод. Эта площадь ограждается и обеспечивается охраной, чтобы исключить возможность случайного загрязнения подземных вод непосредственно через водозаборные сооружения. Пояс ограничений (собственно зона санитарной охраны) охватывает территорию, использование которой ограничивается для устранения возможности появления источника загрязнения в той части водоносного горизонта, которая будет использоваться в течениелет (расчетный срок эксплуатации водозабора), т. е. контур зоны санитарной охраны — это замкнутая линия, от любой точки которой вода будет двигаться до водозабора за время не менее расчетного срока эксплуатации водозабора. Размеры и конфигурация зоны санитарной охраны в плане определяются гидрогеологическими условиями и характером самого водозабора. Методы нахождения зоны санитарной охраны различны, однако в основе большинства из них лежит определение времени подтягивания воды из заданной точки водоносного горизонта к водозабору. Например, время движения воды к водозабору в условиях неограниченного однородного водоносного горизонта может быть определено по формуле:

,

где X1 и Y1 — координаты начального положения частицы жидкости, водозабор находится в начале координат, направление естественного потока подземных вод совпадает с направлением оси X; Ха определяется по следующей формуле Ха = Q/(2pmkI); n, k, m — соответственно, активная пористость, коэффициент фильтрации и мощность водовмещающих пород; I — градиент уклона поверхности естественного потока; Q — дебит водозабора.

Формулы для расчета времени движения воды к водозабору в других граничных условиях приведены в работе [11]. В случае неоднородных водоносных горизонтов со сложными граничными условиями для определения конфигурации зоны санитарной охраны необходимо составление гидродинамической модели водозаборного участка, однако в большинстве случаев на практике удается схематизировать гидрогеологические условия и воспользоваться одной из имеющихся формул.

III.5. Влияние на подземные воды сельскохозяйственного производства и гидротехнических сооружений

Сельскохозяйственное загрязнение подземных вод связано с выносом из почвы с дождевой или ирригационной водой ядохимикатов и удобрений. Также источником загрязнения являются стоки от животноводческих
комплексов птице - и звероферм. Сельскохозяйственное загрязнение носит площадной, и даже региональный характер. Среди многочисленных удобрений, применяемых в сельском хозяйстве, наиболее распространенными являются азотные, фосфорные и калийные, при этом особое значение имеют азотистые соединения. Помимо удобрений их источником могут быть сточные воды животноводческих комплексов птице - и звероферм, силосные ямы, хозяйственно-бытовые стоки деревень и поселков.

При попадании соединений азота в почву аммонийная их форма (NH4+ ) хорошо сорбируется породами и не вымывается из почв так быстро, как нитратная. Та часть солей аммония, которая не усваивается растениями и не сорбируется породами, окисляется сначала до нитритов, а затем до нитратов. По своим миграционным свойствам нитраты являются аналогом хлора, они отличаются высокой растворимостью и отсутствием гидрохимических барьеров. В связи с этим в сельскохозяйственных районах нитраты являются самым масштабным загрязнителем подземных вод. Грунтовые воды многих стран содержат нитраты в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые. Максимальные концентрации могут превышать 1000 мг/л.

Значительно меньшая доля в загрязнении подземных вод принадлежит калийным и фосфорным удобрениям. Соединения калия и фосфора хорошо усваиваются растениями, а также сорбируются глинистыми компонентами пород, и лишь незначительная их часть, не зафиксированная на этих барьерах, выносится в подземные воды.

Одним из наиболее опасных видов сельскохозяйственного загрязнения являются пестициды. Большинство из них относится к хлор - и фосфорорганическим соединениям. Степень опасности пестицидов оценивается по их токсичности, летучести, кумулятивным свойствам и стойкости. Токсичность и стойкость оказывают наибольшее влияние при оценке возможности загрязнения подземных вод. Большинство хлорорганических пестицидов относится к среднетоксичным соединениям, однако обладает ярко выраженными кумулятивными свойствами (способностью накапливаться) и являются стойкими и очень стойкими соединениями. В результате разложения многие из них превращаются в еще более токсичные соединения, чем исходные. Фосфорорганические пестициды в большинстве своем относятся к группе высокотоксичных соединений, однако они, как правило, малоустойчивы во внешней среде. Более подробные сведения о пестицидах можно получить в работах [9,28].

Воздействие на окружающую среду крупных животноводческих комплексов, птице - и звероферм соизмеримо с рассмотренными выше промышленными объектами. Отходы животноводства являются источниками сильного химического и бактериального загрязнения природных вод. В первую очередь, это органические вещества (мочевина, органические кислоты, фенолы, медицинские препараты, добавляемые в корм, СПАВы и т. д.), неорганические вещества (соединения азота, фосфора и калия, Cu, Mn, Zn, Co, As, Fe и другие микроэлементы), патогенные микроорганизмы (сальмонеллы, бациллы Банга), бактерии фекального загрязнения и гетеротрофные сапрофитные микроорганизмы. Загрязнение подземных вод происходит как в результате фильтрации из навозохранилищ, так и в случае несоответственных доз внесенной в почву в качестве удобрения навозной жижи.

Значительное влияние на подземные воды оказывают мелиоративные работы. Орошение сельхозугодий почти всегда приводит к нарушению водного и солевого баланса грунтовых вод, изменению их уровня и минерализации. В условиях аридного климата эти процессы могут привести к засолению земель. Наиболее эффективным способом борьбы с засолением является искусственный дренаж. Однако его применение может нанести значительный экологический ущерб водоемам — приемникам дренажного стока.

Другим важным направлением в мелиорации земель является их осушение. В балансе грунтовых вод на осушенных участках значительно возрастает величина инфильтрационной составляющей за счет уменьшения поверхностного стока. Так, при осушении болот величина инфильтрационного питания может возрастать с 6 до 35 % от суммы выпадающих осадков, что приводит к усиленному вымыванию питательных веществ из почвы. При значительных понижениях уровня грунтовых вод капиллярная кайма может опуститься ниже корнеобитаемого слоя, что вызывает ухудшение условий развития растительного покрова, а иногда и полную его деградацию.

При строительстве гидротехнических сооружений основное влияние на подземные воды оказывают процессы, связанные с подъемом или понижением уровня. В естественных условиях речные долины, как правило, играют роль региональных дрен для подземных вод. Естественные фильтрационные потоки направлены от водоразделов речных долин к руслам рек. При образовании водохранилищ происходит подпор подземных вод, что может приводить к заболачиванию значительных территорий. Часто в сферу гидродинамического влияния равнинных водохранилищ попадают населенные пункты и промышленные предприятия. При этом возникает необходимость осуществлять довольно сложную систему защитных мер.

При значительных повышениях уровня поверхностные воды начинают питать гидравлически связанные с ними водоносные горизонты. Это часто приводит к химическому и бактериальному загрязнению последних и, как следствие, к необходимости строительства дополнительных очистных сооружений на водозаборных скважинах.

IV. ВИДЫ И МЕТОДЫ ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эколого-гидрогеологические исследования должны быть направлены на решение следующих основных задач: оценка естественного гидрохимического состава подземных вод с точки зрения их экологического качества, предупреждение и раннее выявление загрязнения подземных вод, прогноз изменения качества воды в естественных и техногенных условиях, оценка последствий различных работ, связанных с изменением уровня подземных вод, гидрогеологическое обоснование водоохранных мероприятий, осуществление контроля за охраной подземных вод и уровнем их загрязнения.

Весь комплекс эколого-гидрогеологических исследований можно разделить на две стадии полевую и камеральную. Во время полевой стадии анализируются гидрогеологические условия территории, состав, свойства и состояние подземных вод, а также процессы, их определяющие. Особое внимание необходимо уделять имеющимся взаимодействиям в системе геологическая среда — биосфера — техносфера. Во время камеральной обработки проводится анализ полученной информации, составление баз данных, эколого-гидрогеологических карт, компьютерных моделей исследуемых процессов. Вся полученная и обработанная информация должна служить базой для эколого-гидрогеологического обоснования природоохранных мероприятий и решения задач по рациональному использованию подземных вод и водных ресурсов в целом.

IV.1. Мониторинг состояния подземных вод

Среди эколого-гидрогеологических работ первостепенное значение имеют наблюдения за режимом подземных вод, в особенности за их качественным состоянием, т. е. мониторинг. Поскольку состояние подземных вод зависит от состояния других природных сред (атмосферный воздух, поверхностные воды, почвы), мониторинг подземных вод должен быть тесно увязан с метеорологическими наблюдениями, мониторингом состояния поверхностных вод и почв.

Первоочередным мероприятием при организации мониторинга подземных вод является создание режимной сети скважин, охватывающей как промышленные обьекты и водозаборы, так и участки с ненарушенными гидрогеологи-ческими условиями. Наблюдательными водопунктами могут быть не только скважины, но и родники, шахты, колодцы, другие каптажные сооружения. Они должны быть размещены в местах с наиболее типичными природными и техногенными условиями. В зависимости от решаемых задач можно выделить фоновый, региональный и специализированный мониторинг.

Фоновая наблюдательная сеть предназначена для изучения естественного (фонового) состояния подземных вод, выступающего в качестве исходного уровня, по отношению к которому оцениваются антропогенные изменения, наблюдаемые в подземных водах. Фоновые наблюдения представляют собой весьма сложную проблему, поскольку антропогенные эффекты в районах, не затронутых или слабо затронутых хозяйственной деятельностью, трудно различимы, но их выявление для своевременного принятия мер особенно необходимо.

По региональной наблюдательной сети изучают качество и уровенный режим подземных вод на крупных площадях, где их состояние в значительной степени определяется естественными гидрогеологическими условиями, качеством инфильтрующихся атмосферных осадков, состоянием поверхностных вод и почв. Точки наблюдений выбираются таким образом, чтобы охватить все водоносные горизонты, перспективные для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Специализированная сеть предназначена для выявления локального загрязнения подземных вод в районах крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов и централизованных водозаборов. Основная ее задача заключается в оценке особенностей режима подземных вод в условиях активной антропогенной деятельности.

Сбор информации о динамике изменения различных эколого-гидрогеологических параметров должен быть направлен на составление прогноза состояния подземных вод в будущем в зависимости от видов и интенсивности хозяйственной деятельности. Мониторингу состояния подземных вод посвящены разделы в монографиях [11, 19, 28]. Правила отбора, консервации и хранения проб воды, а также методики их анализа приведены в работах [4,29].

IV.2. Принципы эколого-гидрогеологического картографирования

Наряду с мониторингом часто проводятся региональные исследования по оценке и прогнозу последствий техногенного воздействия на подземные воды. При этом основным предметом исследования являются подземные воды и характер их взаимодействия с объектами хозяйственной деятельности человека.

Целью региональных эколого-гидрогеологических исследований является гидрогеологическое и социально-экономическое обеспечение охраны и рационального использования как подземных вод в частности, так и водных ресурсов и геологической среды в целом. При этом необходимо учитывать природные особенности исследуемого района, существующие хозяйственные структуры и перспективы освоения территории. Результаты таких исследований отображаются, как правило, в виде комплекта карт [21].

Особенности и трудности эколого-гидрогеологического картирования заключаются в многообразии взаимоотношений и взаимосвязи современных техногенных и геологических процессов, по-разному проявляющихся в конкретных гидрогеологических условиях. В настоящее время существует много методик составления карт. В одних случаях отображается информация только по первому от поверхности земли водоносному горизонту, в других основное внимание уделяется горизонтам, эксплуатируемым на данной территории. Однако во всех случаях, как правило, отображается набор одних и тех же параметров. В связи с этим основные принципы эколого-гидрогеологического картографирования можно рассмотреть на конкретном примере — методике составления комплекта экогидрогеологических карт масштаба 1: разработанной на кафедре гидрогеологии Санкт-Петербургского государственного университета.

Основной целью составления комплекта карт является обеспечение водопользователей обзором информации о состоянии и степени защищенности подземных вод основных эксплуатируемых водоносных горизонтов, характере их использования, видах и количестве техногенной нагрузки, перспективности хозяйственного использования подземных вод. При этом карты должны быть наглядными и составляться без привлечения значительных капиталовложений, т. е. полевые работы сводятся к минимуму, а основная информация берется из имеющихся топографических и специальных геологических и гидрогеологических карт. По хозяйственным объектам получение основной информации предусматривается по результатам анализа экологических паспортов предприятий, составляемых на основании ГОСТа 17.0.0.04-90.

Исходя из поставленных задач в комплект включены четыре сопряженные карты, которые позволяют сделать выбор оптимальных вариантов промышленного и сельскохозяйственного освоения территории, оценить изменения качества подземных вод под воздействием техногенеза и т. д.

Лист I. Виды хозяйственной деятельности и потенциальные загрязнители подземных вод.

На карте в первую очередь сплошной закраской отображаются площади с отсутствием или наличием на них хозяйственной деятельности, что определяет возможность поступления в подземные воды загрязняющих компонентов антропогенного происхождения. Неосвоенные земли закрашиваются зеленым цветом, освоенные — серым или коричневым. На цветовые поля крапом наносится характер ландшафта в соответствии с условными знаками к топографическим картам масштаба 1:200000. Застроенные территории оконтуриваются линиями черного цвета, причем города и поселки городского типа — жирной линией, поселки и деревни — тонкой, для садоводств внутри контура наносится условный знак, отражающий сады.

Хозяйственные объекты показываются точечными знаками. Они подразделяются на предприятия различного типа, хранилища отходов и водозаборы.

Сельскохозяйственные предприятия (фермы) изображаются прямоугольником черного цвета. Внутри прямоугольника ставится аббревиатура ферм по их специализации; слева — количество голов скота, справа — основные потенциальные загрязнители (ОПЗ) подземных вод.

Предприятия по добыче (обогащению) полезных ископаемых обозначаются условными знаками, принятыми для карт полезных ископаемых.

Обрабатывающие и теплоэнергетические предприятия изображаются кружками. Тип предприятия отражается цветом кружка или символом внутри него. Слева от знака ставится дробь, в числителе которой пишется количество жидких отходов, в знаменателе — твердых. Справа указываются ОПЗ.

Хранилища отходов, среди которых выделяются оборудованные и необорудованные, наземные и подземные, жидких и твердых отходов, изображаются в виде опрокинутой трапеции с соответствующей закраской или контуром внутри. Слева от знака указывается количество накопленных отходов, справа — ОПЗ.

Водозаборы обозначаются двойным кружком черного цвета. У водозаборов, использующих подземные воды, внутренний кружок затушевывается. Справа от знака указывается расход водозабора.

В качестве источников возможного загрязнения указываются транспортные магистрали различного вида (авто - и железные дороги, нефте - и газопроводы). Поскольку подземные и поверхностные воды, как правило, имеют тесную взаимосвязь, на карту (общепринятыми условными обозначениями) наносятся озера, реки и другие водопроявления. Кроме того, прерывистой линией черного цвета показываются контуры выявленного загрязнения почв или грунтовых вод, направление движения грунтовых вод в этом случае указывается стрелкой.

На данной карте, как и на других, возможно применение дополнительных условных знаков, отражающих особенности картируемой территории.

Лист 2. Степень защищенности подземных вод основных эксплуатируемых водоносных горизонтов.

На карте в первую очередь цветом отображается степень защищенности подземных вод от потенциального загрязнения с поверхности земли. В качестве критерия для оценки степени защищенности выбрано время проникновения загрязнения через вышележащие отложения в самых экстремальных условиях, т. е. в условиях насыщенного потока и инертного загрязнителя. Время фильтрации (T) измеряется в сутках и определяется делением длины пути фильтрации на среднюю скорость движения воды. При этом, например, для напорного горизонта отдельно определяется время фильтрации воды с поверхности земли до уровня грунтовых вод и время перетекания из грунтового горизонта в напорный. Оценка защищенности производится по сумме полученных значений. Скорость фильтрации (V) определяется по формуле:

V = k/n(I - 4I0 /3),

где k — коэффицент фильтрации, n — активная пористость, I — напорный градиент, I0 — начальный градиент.

Под начальным градиентом понимается величина напорного градиента, необходимая для начала фильтрации воды в данной породе. I0 — может изменяться от 3·10-4 для песков до 1,2 для глин.

Временные рамки для различных степеней защищенности выбраны исходя из того, что 400 сут — максимальное время выживания в подземных водах болезнетворных бактерий, для развития которых нужен живой белок. 4000 сут ориентировочно соответствует времени инфильтрации через десятиметровую толщу слабопроницаемых пород (суглинков). Указанная мощность выбрана в качестве критерия в связи с тем, что является общепринятой большинством исследователей для оценки степени защищенности грунтовых вод. Защищенными считаются участки водоносных горизонтов, где фильтрация воды с поверхности земли невозможна, при этом различными оттенками зеленого цвета показываются причины (в эксплуатируемом водоносном горизонте напор выше, чем в вышележащем; наличие в разрезе водонепроницаемых отложений (глин); обе причины одновременно). Такая градация вводится в связи с тем, что, в отличие от литологического состава, соотношение напоров может быть изменено в процессе эксплуатации, и защищенность по этому признаку можно считать условной. В то же время защищенность, определяемая только по литологическим признакам, может не учесть наличие неизвестных гидрогеологических окон.

Штриховкой показывается такой косвенный признак защищенности водоносного горизонта, как его положение в гидрогеологическом разрезе от поверхности земли. Конкретная информация о мощности слабопроницаемых отложений, соотношении напоров и направлении возможного перетекания выносится в виде цифр и стрелки рядом с опорными скважинами.

Штриховкой крест на крест показываются площади, где отсутствуют пресные подземные воды, пригодные для централизованного водоснабжения. К ним относятся районы с минерализацией воды выше 3 г/л, очень низкой водообильностью водовмещающих пород или с локальным распространением водоносных горизонтов. Кроме того, на карте указываются границы месторождений пресных подземных вод и основные направления движения подземных вод.

Лист 3. Химический состав и качество подземных вод основных эксплуатируемых водоносных горизонтов.

Карта химического состава и качества подземных вод строится для основных эксплуатируемых в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения горизонтов, а следовательно, отражает состояние подземных вод, имеющих минерализацию, пригодную для питьевых целей.

Минерализация на карте показана штриховкой. Рекомендуемая ГОСТом предельная величина минерализации составляет 1,0 г/л, для аридных районов допускается сухой остаток в 1,5 г/л (на карте это соответствует границе в 1500 мг/л). В некоторых аридных, особенно бедных водой областях используются воды с минерализацией до 3 г/л, что и определяет верхнюю границу градации вод по минерализации. Многими исследователями в настоящее время рекомендуется нижний предел минерализации, благоприятный для здоровья человека, равный 0,2 г/л.

Основным результирующим параметром, по которому дифференцируются подземные воды и который показывается на карте цветом, является качество. Разделение вод по качеству производится на основании суммированного сопоставления трех наиболее важных химических параметров: минерализации, жесткости и содержания фтора, а также по степени соответствия воды нормам ГОСТа. Нормируемый ГОСТом предел жесткости составляет 7,0 мг-экв/л. Нижний оптимальный предел, как и для основной массы компонентов, не гостирован. Но современными исследованиями доказано, что очень низкое содержание, а также отсутствие ряда биологически активных компонентов не благоприятны для здоровья человека. Для величины общей жесткости (суммарное содержание Ca и Mg) такой минимум определен в 1,5 мг-экв/л. Аналогично по содержанию фтора оптимальным интервалом является 0,5-1,5 мг/л.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5