Основы гидрогеологии и инженерной геологии

Валентина Михайловна Кимкина

Учебное пособие «Основы гидрогеологии и инженерной геологии» ориентировано на студентов СУЗ. В нем раскрыты основные разделы гидрогеологии и инженерной геологии, а также описаны типы подземных вод и геологические процессы и явления.

I. Физические свойства подземных вод

1. Температура подземных вод колеблется в широких пределах и зависит от глубины залегания, геологического строения, климата и т. д. Питьевая вода имеет t⁰ = 5—15^oC. Классификация:

а) переохлажденные воды (t⁰ ниже 0⁰С)

б) холодные (ниже +20⁰С)

в) термальные (+20+100⁰С)

г) перегретые (от 100 до 375⁰С) — паровые гейзеры.

2. Цвет подземных вод — цвет зависит от содержания химических и органических веществ. Органические примеси придают воде бурую либо желтоватую окраску. H₂S и закислые соединения Fe — зеленовато-голубой цвет. Цвет оценивается по патиново-кобальтовой Pt-Co шкале в градусах.

3. Прозрачность — это способность воды, пропускать через себя цветовые лучи. Зависит от содержания механических примесей и органических веществ.

Выделяют: прозрачные, слегка мутные воды, мутные, очень мутные.

— Вкус — воде придают растворенные в ней минеральные вещества, газы и примеси.

— Запах — в подземных водах отсутствует. Однако при активной деятельности некоторых бактерий, вода может иметь H₂S-ный, болотный затхлый, и другие запахи.

— Плотность воды — зависит от минерализации. С увеличением ρ увелич. минерализации (сумма солей).

— Сжимаемость — незначительна, и характеризуется коэффициентом сжимаемости который равен β = [2,7 — 5] ∙ 10^—5 Па.

— Вязкость — характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению. Количественно выражается коэффициентами динамической и кинетической вязкости.

— Электропроводность — зависит от количества растворенных в ней солей.

Пресные воды обладают низкой электропроводностью, дистиллированная вода — изолятор.

II. Химический состав подземных вод (из 87—70 растворяет).

1. Неорганические минеральные вещества.

Свойства подземных вод определяются количеством и соотношением, содержащихся в них в растворенном виде солей, присутствующих в виде ионов-катионов и анионов. Наиболее широко распространены Cl, HCO₃, CO₃, SO₄, Na, H, Ca, Mg. Их называют главными, они определяют тип воды.

2. Органические вещества и микрофлора.

Органические примеси в подземных водах могут встречаться на небольших глубинах залегания. Их количество оценивается по окисляемости. В питьевой Н₂О окисляемость не должна превышать 10 мг/л HMnO₄.

Основные показатели химических свойств воды.

— Жесткость воды — обусловлена присутствием в воде, солей Ca и Mg. Различают:

общую жесткость — все соли Ca и Mg;

карбонатную — наличие в воде бикарбонатов Ca и Mg;

постоянная — остающаяся в воде после удаления бикарбонатов.

Классификация по ОЖ:

— очень мягкая вода (Ж <1,5 миллимоль/л)

— мягкая (Ж = 1,5—3 ммоль/л)

— умеренно жесткая (Ж = 3—6 ммоль/л)

— жесткая (Ж = 6—9 ммоль/л)

— очень жесткая (Ж> 9 ммоль/л).

2. Щелочность — определяется наличием в воде гидрата, бикарбоната, карбоната Na и других солей слабых кислот.

3. Окислительно-восстановительный потенциал Eh — характеризует интенсивность окисляющего и восстановительного действия элемента с переменной валентностью.

4. Водородный показатель pH — это (ℓgH⁺ = — ℓg) pH = — ℓg [H⁺] — десятичный ℓog концентрации Н, взятый с обратным знаком.

Классификация:

а) очень кислая Н₂О (pH <5)

б) кислая (pH = 5—7)

в) нейтральная (pH = 7)

г) щелочная (pH = 7—9)

д) высоко щелочная (pH> 9)

5.Минерализация — это сумма всех минеральных веществ, содержащихся в воде.

Классификация:

а) ультрапресная М <0,2 г/л

б) пресная М = 0,2—1 (питьевая) г/л

в) солоноватая М = 1—3 г/л

г) сильно солоноватая М = 3—10 г/л

д) соленая М = 10—15 г/л

е) слабые рассолы М = 50—100 г/л

ж) крепкие рассолы М> 100 г/л

6. Агрессивные свойства подземных вод — оцениваются по отношению к бетону и железобетонным конструкциям.

а) сульфатная SO₄ агрессивность — вода агрессивная при наличии в воде SO₄> 250 г/л, и одновременном содержанием С /> 1000 мг/л

б) углекислая — устанавливается по содержанию свободного диоксида С, агрессивна, если его <30 мг/л

в) агрессивность выщелачивания — зависит от бикарбонатной щелочности, если ее <1,5 мг-экв/л, происходит выливание извести из бетона

г) общекислотная агрессивность — обусловлена низким значением рН. При рН <7 и устранимой Ж <8,6 мг-экв/л, вода агрессивна.

д) магнезиальная — определяется наличием Mg, агрессивна, если Mg> 1000 мг/л

е) кислородная — определяется наличием в воде О₂, и проявляется по соотношению к металлическим предметам.

7. Бактериальные свойства — обусловлены наличием микроорганизмов в подземных водах, среди которых особое значение имеют бактерии — возбудители опасных болезней (брюшной тиф, холера). Присутствие бактерий в водах определяется специальным бактериологическим анализом. О бактериологическом загрязнении воды судят по колититру — объем воды в см³, в котором содержится 1 кишечная палочка и по количеству — числу кишечных палочек в 1 литре Н₂О.

8. Газовый состав — обусловлен наличием в воде в растворенном состоянии и в виде свободных (спонтанных) газов. При уменьшении плотности растворенные газы могут переходить в свободные.

В подземных водах присутствуют газы:

1) атмосферного генезиса

2) биогенного генезиса

3) радиогенного генезиса

Наиболее распространенные в подземных водах — О₂, СО₂, H₂S, H₂, CH₄, тяжелые углеводороды и инертные газы.

Контрольные вопросы:

— Что относится к физическим свойствам.

— химический состав подземных вод.

— Основные показатели химических свойств воды.

— Оценка качества воды.

— Бактериальные свойства подземных вод.

— Газовый состав подземных вод.

Грунтовые воды и воды зоны аэрации.

Верхняя часть земной коры, в зависимости от степени насыщения водой, делится на 2 зоны:

а) верхнюю зону аэрации — она расположена между поверхностью грунтовых вод и уровнем земли, содержит в порах воздух, через нее наблюдается просачивания атмосферных осадков;

б) нижнюю зону насыщения — где циркулируют подземные воды

Конец ознакомительного фрагмента.