Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Геоэкология»
Скачать 0.62 Mb.
|
Гидрогеологические исследования и изыскания в районах выявленного загрязнения подземных вод: - выявление причины, характера и степени опасности в дальнейшем обнаруженного загрязнения подземных вод: для этого обследуются подземные и поверхностные воды, водозаборы и источники загрязнения в радиусе 6-8 км при песчаном водоносном пласте и в радиусе 15-25 км, если водоносный горизонт трещиноватый или закарстован. При анализах природных вод в них выявляются специфические компоненты, содержащиеся в сточных водах, отходах производства, ядохимикатах и удобрениях, применяемых в данном районе; - проектирование защитных мероприятий: на участках расположения намечаемых защитных сооружений проводят опытно-фильтрационные полевые работы, химические анализы воды и грунтов и пр.; - проведение дополнительных изысканий: проводятся в тех случаях, когда необходимо получить уточнения контура загрязнения подземных вод в плане и в разрезе водоносного горизонта, изучить состав и концентрации загрязняющих компонентов и др. (Гольдберг, Газда,1984). Тема 10. ПОДЗЕМНАЯ УТИЛИЗАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД И ОТХОДОВ. Утилизация наиболее вредных промышленных стоков в подземные горизонты – актуальная проблема современности. В настоящее время существует два способа утилизации: 1) выпаривание с последующим складированием твердых отходов в специальных «могильниках», располагающихся в водонепроницаемых глинах, соляных пластах; 2) сброс жидких отходов в недра Земли. Оба способа не гарантируют абсолютной санитарной безопасности, хотя по сравнению со сбросом в реки или складированием на поверхности земли значительно меньшее зло. Этот метод широко применим в России для захоронения жидких радиоактивных отходов, отходов производства красителей и органического синтеза; в США для захоронения отходов нефтехимической, фармацевтической, металлургической, энергетической отраслей и отходов предприятий коммунально-бытового обслуживания, образующихся на очистных сооружениях бытовых сточных вод; в Хорватии для утилизации отходов мясоперерабатывающих предприятий; в Канаде и Германии начали захоронение токсичных и агрессивных газовых выбросов, а также диоксида углерода для борьбы с «парниковым эффектом» (Поздняков, Рыбальченко,2004). Поиск мест для сброса стоков – сложная задача, так как закачиваемые отходы из глубоких горизонтов могут проникать в верхние и иногда даже разгружаться на поверхности. Выделяют следующие районы-подземные резервуары для захоронения сточных вод:
Для обоснования возможности использования подземного резервуара с целью утилизации стоков и отходов необходимо определить геолого-гидрогеологические показатели надежного захоронения, количественные характеристики пластов – коллекторов, совместимость и физико-химическое взаимодействие закачиваемых стоков с породой и водой. Далее важно провести технико-экономический анализ эффективности захоронения и работы поглощающего оборудования. После начала эксплуатации поглощающей скважины важно осуществлять контроль за перемещением утилизированных стоков. Однако методы определения путей их миграции пока еще недостаточно разработаны и поэтому важно правильно выбрать зоны санитарно-защитной охраны, в которых выделяют три пояса: 1 пояс – в его пределах находятся все поглощающие и вспомогательные сооружения, которые как правило располагаются вблизи объекта образования отходов; 2 пояс – он охватывает территорию, на которой могут распространяться сбрасываемые загрязняющие вещества; его граница устанавливается расчетным путем и уточняется по данным наблюдений в процессе сброса; 3 пояс – его назначение сводится к тому, чтобы в его пределах не допустить подтока загрязнителей в действующие водозаборы пресных подземных вод; водозаборы должны находиться вне этого пояса, чем и определяются его границы (Пиннекер,1999). Так как сброс сточных вод и захоронение отходов в недра Земли чреваты негативными последствиями, общество должно направить усилия на то, чтобы разрабатывать технологические системы, которые дают минимальное их количество. Тема 11. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ Для дальнейшего устойчивого развития общества в условиях интенсивного техногенного воздействия на природную среду в целом и подземные воды в частности как отдельного компонента этой среды становится необходимым управление режимом подземной гидросферы. Человек издавна стремился к регулированию качественного и количественного состояния подземной гидросферы. Наиболее остро эта проблема встала в эпоху научно-технической революции. В настоящее время перед гидрогеологами стоит задача поиска модели оптимального взаимодействия подземной гидросферы с оказываемой на нее техногенной нагрузкой. Создание такой модели позволит получать достоверные прогнозы состояния подземных вод в условиях того или иного вида хозяйственной деятельности. В настоящее время разработаны и применяются следующие методы прогноза состояния подземных вод: - воднобалансовый: применяется для прогноза режима грунтовых вод; метод основан на количественном сопоставлении приходных и расходных элементов баланса, определяющих изменение содержания воды и солей в рассматриваемом объеме водовмещающих пород. Этот метод используется как приближенный, особенно при недостаточном количестве информации о гидрогеологических условиях объекта исследований; - гидрогеологическая аналогия: метод также приближенный и основан на использовании генетических факторов, определяющих формирование гидрогеологических и инженерно-геологических процессов. Закономерности режима подземных вод, установленные в районе-аналоге, могут быть с определенной достоверностью распространены на новые районы со сходными гидрогеологическими условиями; - метод анализа потенциальных полей: это перспективный метод прогноза режима подземных вод при отсутствии экспериментальных данных об инфильтрационном питании. Потенциальные поля создаются путем моделирования водообменных систем, границами которых в разрезе являются, с одной стороны, поверхность земли с соответствующими климатическими условиями и режимом орошения, а с другой,- региональный водоупор. В зависимости от сложности и размеров объекта прогноз режима подземных вод выполняют в несколько этапов. На первом этапе определяют возможные изменения режима подземных вод в целом на рассматриваемой территории, т.е. дают региональный прогноз. На следующем этапе выполняется локальный прогноз (например, режим подземных вод между двумя дренами в пределах небольшого водораздела и т.п.); - аналитические расчеты и математическое моделирование: для прогнозной оценки режима уровня подземных вод эти методы более достоверны и основаны на использовании расчетных зависимостей. Со сложностью гидрогеологических условий возрастает сложность расчетов, поэтому лучше всего их применять к однородным по строению пластам с границами, описываемыми простейшими геометрическими фигурами. Наиболее эффективно применение этих методов в комплексе с математическим моделированием. При этом на электрической модели воспроизводится фильтрационный поток в пределах рассматриваемой территории, учитываются граничные условия, фильтрационная неоднородность водовмещающей толщи пород, режим питания подземных вод и т.д.; - аналоговое моделирование: основано на формальном соответствии электрических и фильтрационных законов. В связи с этим исследуемая область фильтрации заменяется сплошным электропроводным полем или сеткой электрических сопротивлений , на которых при заданных начальных и граничных условиях определяются во времени и в пространстве распределения электрических потенциалов, являющихся аналогами фильтрационных потенциалов; - численное моделирование: в этом случае гидрогеологическая модель района представляет собой систему уравнений фильтрации, определяющих исследуемый процесс, которые решаются численными методами; - многомерное функциональное моделирование: объединяет в себе графический и математический способы моделирования и используется для изучения гидрогеохимического режима подземных вод и его изменений (Фрид,1981; Лисенков, Лиманцева,2004). К сожалению, чтобы человек научился управлять режимом подземных вод и другими природными процессами недостаточно только знания закономерностей и совершенствования технической базы. Прежде всего, необходимо формирование в обществе в целом принципиально нового отношения человека к природе, которое основано на принципах экологической гармонии. Обострив противоречия между человеком как продуктом биосферы и результатами его техногенной деятельности, научно- техническая революция в то же время создала возможности для разрешения этих противоречий. Например, задача снижения загрязнения окружающей среды находит решение в освоении безотходных технологий и способов утилизации отходов. 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 Определение инфильтрации на массиве орошения по данным режимных наблюдений Задание: выполнить расчетную схему и определить интенсивность инфильтрации на участке орошения, если орошаемая территория расположена в пределах террасы, примыкающей к цоколю, сложенному плотными глинами. В строении террасы принимают участие аллювиальные отложения, представленные песками и галечниками с коэффициентом фильтрации К=15 м/сут и общей мощностью m=10м. Пески подстилаются глинами, абсолютные отметки которых 82м. Сверху аллювиальные отложения перекрыты покровом делювиальных суглинков. Ширина террасы 500м. В летний период времени на участке шириной 300м, примыкающем к цоколю террасы, производится полив. Вследствие инфильтрации W на участке формируется поток подземных вод, который дренируется рекой. В скважине, пробуренной в 500м от реки в месте примыкания террасы к цоколю, уровень установился на абсолютной отметке Нг=95,75 м. Абсолютная отметка уровня воды в реке Нр=95,00м. Кривая депрессии целиком проходит в толще слабопроницаемых суглинков, поэтому можно считать, что мощность водоносного горизонта постоянна. При решении задачи принимается схема потока с постоянной проводимостью Т=150 кв.м/сут. Режим фильтрации установившийся. Расчетная формула: интенсивность инфильтрации в пределах массива орошения определяется по формуле Т (Нг – Нр) W = ____________ (м/сут), где L2 ( L2 / 2 + L1 ) L1 – длина территории, на которой инфильтрация полностью отсутствует, (м); L2 – протяженность территории, на которой осуществляется орошение, (м). ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 Расчет производительности поглощающего колодца Задание: выполнить расчетную схему и определить производительность поглощающей скважины Q, предназначенной для сброса очищенных поверхностных ливневых вод в водоносный горизонт грунтовых вод с целью пополнения запасов. Расчетные формулы: производительность поглощающего колодца рассчитывается по формуле 1,366 К ( h² - Н² ) Q = _________________ ( м³/сут ), где ( lg R – lg r ) К – коэффициент фильтрации, равный 3,8 м/сут; Н – мощность водоносного пласта, равная 14,9 м; h – высота воды в скважине при наливе, достигшая 17,0 м; r – радиус скважины, равный 101,5 мм; R – радиус влияния пополнения запасов грунтовых вод, вычисляемый по формуле R = 10 S √К ( м ), где S – повышение уровня при наливе воды в скважину составило 2,1м. Задание: по приведенным данным постройте схему и определите производительность скважины, предназначенной для закачки технических очищенных вод в напорный водоносный горизонт залегающий под слоем водоупорных глин. Расчетные формулы: производительность поглощающего колодца или скважины в напорных подземных водах вычисляется по формуле 2,73 К m S Q = _____________ (м³/сут), где ( lg R – lg r ) К – коэффициент фильтрации, равный 5,2 м/сут; 8,8 м/сут; 7,1 м/сут; m – мощность водоносного слоя, составляющая 21,6м; 12,7м; 18,3м; S – повышение уровня воды в скважине при нагнетании воды составило 5,0м; 4,6м; 6,4м; r – радиус скважины, равный 152,5мм; 101,5мм; 127мм; R – радиус влияния налива на повышение напора в водонос- ном пласте, который вычисляется по формуле, приведен- ной в первом задании. Для составления рабочей схемы необходимо использовать следующие дополнительные данные: абсолютная отметка устья скважины – 83,6 м; 78,3 м; 91,4 м; абсолютная отметка подошвы верхнего водоупора – 35,7 м; 40,1 м; 70,4 м; абсолютная отметка кровли нижнего водоупора –14,1м; 27,4м; 52,1 м; абсолютная отметка пьезометрического уровня–60,3м; 61,5м; 80,9м; абсолютная отметка динамического уровня при наливе-65,3м; 66,1м; 87,3м; напор над кровлей нижнего водоупора – 46,2 м; 34,1 м; 28,8 м. На рабочей схеме показать высоту воды в скважине при наливе, учитывая, что она отсчитывается от кровли нижнего водоупора. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 Оценка влияния вязкости жидкости на коэффициент фильтрации При фильтрации в подземные горизонты разнородных по своему составу жидкостей целесообразно пользоваться коэффициентом проницаемости, который для данного грунта является постоянной величиной независимо от фильтрующейся жидкости. Задание: определить коэффициенты проницаемости для бензола, воды и 30%-ного раствора глицерина в воде. Расчетная формула: коэффициент проницаемости любой жидкости в подземные горизонты вычисляется по следующей формуле Кп = К ( ٧ / g ) ( см² ), где К–коэффициент фильтрации, равный для бензола 0,05 см/сек; для воды 0,04 см/сек; для 30%-ного раствора глицерина в воде 0,016 см/сек; ٧ – коэффициент кинематической вязкости, равный для бензола 0,0075 см²/сек; для воды 0,01 см²/сек; для 30%- ного раствора глицерина 0,023 см²/сек. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 Прогноз изменения минерализации подземной воды при подтягивании соленых вод снизу. Во многих случаях пресные подземные воды залегают на соленых водах. Подтягивание соленых вод снизу происходит во много раз быстрее, чем по пласту. Наиболее радикальным способом предотвра- щения подтягивания соленых вод снизу является одновременный и раз- дельный отбор пресных и соленых вод – метод спаренных откачек. На эту возможность борьбы с засолением водозабора впервые указал Н. К. Гиринский (1952г.). Детальные исследования этого вопроса были осуществлены В.Д. Бабушкиным. Подтягивание соленых вод ухудшает качество воды на водозаборе, но если при этом общая минерализация воды и содержание отдельных компонентов не превышает допустимой нормы, водозабор может работать в условиях подтягивания соленых вод. Задание: дать прогноз изменения минерализации воды на момент времени t, равном 20, 50, 100, 500, 2100, 7300 суток, если водозаборная скважина работает с дебитом Q в 200 м³/сут (3000 м³/сут); мощность слоя пресных вод, залегающих на соленых водах h0 составляет 20м, а минерализация Со - 0,5 г/л. Под пресными водами залегают слабо солоноватые воды, с минерализацией С1, равной 2 г/л и мощностью h1 – 20м. Ниже переходной зоны залегают соленые воды с минерализацией С2 в 3,5 г/л. Пористость водовмещающих пород n0= 0,1. Расчетные формулы: в пласте большой мощности в условиях бассейна время подтягивания солоноватых вод к колодцу, работающему с постоянным дебитом, определяется по формуле 2π n0 h0³ Т1 = _________ ( сут ) . 3Q Время начала подтягивания соленых вод определяется по формуле 2π n0 ( h0 + h1)³ Т2 = ____________ ( сут ). 3Q Минерализация воды на любой момент времени после начала подсоса солоноватых вод вычисляется по формуле С = С1 – ( С1 - Со ) ( Т1/ t )⅓ (г/л). Минерализация воды на любой момент времени после начала подсоса соленых вод рассчитывается по формуле С = С2 – ( С2 - С1) ( Т2/ t )⅓ - ( С1 - Со ) ( Т1/ t )⅓ (г/л). |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности... В. А. Ермолаева. География (часть – 2): Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 020804. 65 «Геоэкология»... |  | Геоэкология Л. В. Переладова. Речной сток и гидрологические расчеты: Учебно-методический комплекс для студентов эколого-географического факультета,... |
| Геоэкология нефти и газа Т. А. Барнёва Технология добычи, транспортировки и хранения нефти и газа. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов... | | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Рабочая программа предназначена для студентов 3, 4 курсов эколого-географического факультета, обучающихся на очном отделении по специальности... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы экологической геологии» Дополнение к учебно-методическому комплексу «Основы экологической геологии». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для... | | Учебно-методический комплекс для студентов очной формы обучения специальностей... Учебно-методический комплекс предназначен для инзем тюмгу и направлен на формирование базовой гуманитарной компетентности студентов,... |
| Тюменский государственный университет Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения специальности 020804. 65 Геоэкология | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Хорошавин В. Ю., Пашнева М. В. Экология почв. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов одо специальность 020804.... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Геология месторождений нефти и газа» Дополнение к учебно-методическому комплексу «Геология месторождений нефти и газа». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности... Рассмотрено на заседании умк именит отделения географии, экологии, природопользования и туризма от 21. 04. 2011 №01 |
| Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 7 Геоэкология и природопользование... В соответствии с требованиями Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности «География... | | Вопросы к экзамену по курсу «геоэкология» 15 Геоэкология. Учебно-методический комплекс. Ставрополь: Ставропольский государственный аграрный университет, 2010. – с |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо по специальности | | Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 18 Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Гидрогеология» для специальности «Геоэкология» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 03 Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Учение об атмосфере» для специальности «Геоэкология» | | Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Гидрология» Л. В. Переладова. Речной сток и гидрологические расчеты: Учебно-методический комплекс для студентов, обучающихся по специальности... |
