Курсовой проект по дисциплине «Наука о Земле»
по теме:
«Оценка воздействия подземного стока на поверхностные водотоки»
Вариант 3
Выполнила студентка гр.2440
Григорьева Н.В.
Проверил преподаватель
Бродская Н.А.
Санкт-Петербург, 2014
Содержание
Обозначения и сокращения…………………………………………………………………………3
Введение……………………………………………………………………………………………...4
Исходные данные………………………………………………………………………………..…..5
1 Гидрогеологический разрез…………………………………………………………………..…...7
1.1 Описание гидрогеологического разреза …………………………………………………….…7
1.2 Условные обозначения, используемые на разрезе ………………..……..……………………8
1.3 Гидродинамическая схема напорных вод…………………………………………………..….9
1.4 Определение расхода потока для напорных вод……………………………………………....10
1.5 Гидродинамическая схема грунтовых вод…………………………………………………….11
1.6 Определение расхода потока для безнапорных вод………………………………………......13
2 Гидрохимический состав подземных вод……...……………………………………………...…14
2.1 Методика расчета и анализа…………………………………………………………………….15
2.2 Данные для расчета и анализа гидрохимического состава подземных вод………………….18
2.3 Гидрохимический анализ подземных вод………………….………………………………......19
2.4 Оценка пригодности воды для питья…………………………………………………………...21
3 Оценка агрессивности подземных вод…………………………………………………………...22
3.1 Методика оценки агрессивности подземных вод………………………………………….......22
3.2 Расчет и оценка агрессивности подземных вод………………………………………………..24
4 Расчет ионного стока (для сетки тока)……………………………………………………….…...26
5 Расчет токсичности потока и токсичной массы (для сетки тока)…………………………...….27
Заключение…………………………………………………………………………………...……....28
Список используемых источников………………………………………………………………....30
Обозначения и сокращения
м – метр
Рис. – рисунок
J – гидравлический уклон
h – глубина залегания грунтовых вод
Q IV – четвертичный возраст
k - коэффициент фильтрации для крупнозернистых песков
m - мощность водонасыщенной части
В – ширина потока
L - длина, которую прошел поток от одной пьезоизогипсы к другой
𝛥Н - гидростатические напоры на расстоянии L
V - скорости фильтрации
q - расхода единичного потока
Сут – сутки
Э - химический эквивалент иона
кг – килограмм
г – грамм
дм – дециметр
ПДК – предельно допустимая концентрация
рН – водородный показатель
Ис – ионный сток
Qбезнап.вод – расход потока безнапорных вод
Qнап.вод – расход потока напорных вод
М – минерализация воды
Сi – концентрация вещества
Jтп – токсичность потока
Jтм – токсичность массы
Введение
Целью данной курсовой работы является оценка воздействия подземного стока на поверхностные водотоки. На данном участке находится техногенный объект – накопитель сточных вод, который представляет опасность загрязнения поверхностных и подземных вод.
Для оценки этого воздействия, прежде всего, необходимо установить наличие связей между подземным стоком и поверхностными водотоками путем построения гидрогеологического разреза. На основе гидрогеологического разреза мы сможем построить гидродинамические схемы напорных и грунтовых вод и по полученным данным произвести анализ гидрохимического состава подземных вод. Это позволит нам установить пригодность воды для питья и хозяйственных нужд.
Исходные данные
Таблица 1 - Данные для построения гидродинамической схемы напорных вод
| Скважина | Абсолютная отметка устья, м | Глубина залегания статического (пьезометрического) уровня, м |
| 88,3 | 11,7 | |
| 92,1 | 12,5 | |
| 90,8 | 12,0 | |
| 83,0 | 7,9 | |
| 76,1 | 6,3 | |
| 70,0 | 1,8 | |
| 68,5 | 3,3 | |
| 91,5 | 18,3 | |
| 91,0 | 16,2 | |
| 84,9 | 11,0 | |
| 74,6 | 4,5 | |
| 67,8 | 2,1 | |
| 65,0 | 2,2 | |
| 68,0 | 4,2 | |
| 90,8 | 16,8 | |
| 88,2 | 12,6 | |
| 83,1 | 9,8 | |
| 74,7 | 4,0 | |
| 68,0 | 1,1 | |
| 67,3 | 3,2 |
Таблица 2 - Данные для построения гидродинамической схемы безнапорных вод
| Номер скважины или шурфа | Абсолютная отметка устья, м | Глубина залегания статического уровня от устья, м |
| Скважины | ||
| 88,3 | 3,7 | |
| 92,1 | 5,5 | |
| 90,8 | 4,7 | |
| 83,0 | 1,6 | |
| 91,5 | 5,0 | |
| 91,0 | 4,4 | |
| 84,9 | 2,8 | |
| 88,2 | 4,6 | |
| 83,1 | 1,5 | |
| Шурфы | ||
| 87,3 | 3,2 | |
| 92,4 | 5,4 | |
| 87,0 | 4,4 | |
| 91,6 | 5,0 |
Таблица 3 - Данные для построения гидрогеологического разреза по линии скважин 8-14
| Породы | Мощность пород по скважинам, м | ||||||
| Песок мелкозернистый | 11,7 | 10,5 | 4,7 | - | - | - | - |
| Суглинок | 19,3 | 21,8 | 16,5 | 17,1 | 8,2 | - | 7,5 |
| Песок крупнозернистый | 4,7 | 5,0 | 4,5 | 4,6 | 4,8 | - | 4,7 |
| Разнозернистые пески с гравием и галькой | - | - | - | - | - | 12,3 | - |
| Глина (вскрытая мощность) | 2,5 | 3,0 | 4,5 | 2,0 | 3,5 | 5,0 | 2,5 |
Гидрогеологический разрез
Описание гидрогеологического разреза
Разрез построен в масштабе: вертикальный 1:200, горизонтальный 1:10000. Разрез построен на основании данных скважин № 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14.
По представленным данным на разрезе можно видеть долину реки. Левый берег это терраса сложенная суглинками и мелкозернистым песком, где залегают грунтовые воды. Правый берег – пойменная часть, сложенная суглинками. Между суглинками и глинами присутствуют водонасыщенные крупнозернистые пески. Русло реки врезается в нижлежащие крупнозернистые пески. Так же у русла реки присутствуют аллювиальные отложения разнозернистых песков с галькой.
На разрезе скважины 8, 9, 10 вскрывают грунтовые воды в мелкозернистых песках четвертичного периода, которые на абсолютной отметке 80м между скважинами 10 и 11 разгружаются в виде родника, по кровле подстилающих их водонепроницаемых суглинков. Питание грунтовых вод обусловлено атмосферными осадками и фильтрацией сточных вод из накопителя. Между скважинами 8, 9 и 10 на поверхности расположен технический объект, представляющий собой накопитель сточных вод. Из данных по скважине №9 можно увидеть, что под накопителем сточных вод образуется водораздел. Это говорит о фильтрации сточных вод из накопителя и далее в грунтовые воды. Предположим, что вместе с поверхностным стоком воды из накопителя сточных вод попадают в аллювиальные отложения русла реки. Данное предположение позволяет считать, что река принимает загрязнения, которое несет поверхностный сток от накопителя. Необходимо произвести гидрохимический анализ и оценить степень загрязнение реки.
Нижний водоносный горизонт напорных вод залегает между водонепроницаемыми суглинками и глинами в крупнозернистых песках четвертичного периода. Область питания находится за пределами разреза слева, так как гидравлический уклон имеет положительную величину.
Гидравлический уклон между 8 и 13 скважинами равен:
J = (73,2-62,8)/1570=0,007.
Глубина залегания грунтовых вод в точке А: безнапорный горизонт h = 4,6 м. В точке В: безнапорный горизонт h = 3 м.
Русло реки вскрывает всю мощность водоносного горизонта, поэтому мы можем наблюдать взаимосвязь водонапорного горизонта и вод реки в виде повышения уровня реки. Поверхностный сток от грунтовых вод также попадает в аллювиальные отложения русловой части реки.
По имеющимся исходным данным строим гидрогеологический разрез (рис.1).
Данный гидрогеологический разрез вскрыт скважинами на глубину 92,4 м. Также видно, что левый берег реки высокий и крутой понижается к урезу реки, правый берег – низкий. На разрезе между скважинами 8 – 10 расположен техногенный объект – накопитель сточных вод. Скважина № 9 показывает абсолютную отметку уровня воды накопителя, под которым формируется водораздел высотой 0,2 м.
На данном гидрогеологическом разрезе выделяются 2 водоносных горизонта. Верхний водоносный горизонт – безнапорный, залегающий в мелкозернистых песках четвертичного возраста. Разгрузка верхнего водоносного горизонта происходит на абсолютной отметке рельефа 80 м. Разгрузка нисходящая, переходит в поверхностный сток. Область питания грунтовых вод совпадает с областью распространения. Источники питания - инфильтрация атмосферных осадков, включая талые воды, фильтрация из накопителя сточных вод, конденсация паров воды в зоне аэрации.
Второй водоносный горизонт – напорный, сложенный крупнозернистыми песками четвертичного возраста. Область питания напорных подземных вод находится за пределами разреза слева. Происходит частичная разгрузка в русло реки, так как русло реки врезается в глины и вскрывает всю мощность водоносного горизонта.
Гидравлический уклон между 8 и 13 скважинами равен:
J = (73,2-62,8)/1570=0,007.
Водоносные горизонты возможно гидравлически связаны в зоне развития речных аллювиальных отложений. Таким образом, ионный и водный стоки подземных вод, которые содержат загрязняющие вещества, поступают в русловую часть реки, тем самым загрязняя ее. Это обстоятельство подтверждается наблюдаемой фильтрацией из накопителя сточных вод, поскольку пьезометрическая поверхность депрессионной кривой снижается. Напорный горизонт, несмотря на разгрузку в реку, сохраняет напорность при снижении пьезометрической кривой.
Глубина залегания грунтовых вод в точке А: безнапорный горизонт h = 4,6 м. В точке В: безнапорный горизонт h = 3м.
1.2 Условные обозначения, используемые на разрезе
1 - Q IV песок мелкозернистый
2 - Q IV суглинок
3 - Q IV разнозернистые пески с гравием и галькой
4 - Q IV песок крупнозернистый
 |
5 - Q IV глина
 |
6 - граница слоя 1) установленная, 2) предполагаемая
7 - урез воды в реке
8 - направление движения грунтовых вод
 |
9 - атмосферные осадки
 |
10 - поверхностный сток
 |
11 - нисходящая разгрузка
 |
12 - восходящая разгрузка
 |
13 - накопитель сточных вод
14 - скважина, появившийся и установившийся уровень