Очистка грунтовых вод, загрязненных промышленным предприятием

  Грунтовые воды — воды, не насыщающие полностью весь водопроницаемый пласт, их поверхность является свободной; напор на поверхности воды равен атмосферному давлению.

     Установившийся уровень грунтовых вод, показывающий положение кривой депрессии, обычно фиксируется на том же уровне, где он был встречен при бурении скважины (разница между глубиной появления и установления уровня для грунтовых вод может быть в ряде случаев за счет отбора воды с породой в процессе бурения). Глубина до грунтовых вод по разрезу определяется разностью отметок поверхности земли и кривой депрессии, мощность потока — разностью отметок кривой депрессии и водоупорной подошвы водоносного пласта.

     На отдельных участках грунтовые воды могут перекрываться линзами и прослоями водоупорных пород, и тогда здесь поток приобретает местный напор.

     2. По разрезу можно дать характеристику условий движения потоков подземных вод, определить направление потока, вычислить изменения уклона подземных вод на разных участках и определить расход потока, если известны коэффициенты фильтрации.

  Направление движения потока устанавливается от участков с большими отметками пьезометрической или депрессионной кривой, имеющимися на исследуемом разрезе, к участкам с меньшими отметками.

  Уклон потока, или напорный градиент, определяют по разности абсолютных или относительных отметок уровней в двух сечениях потока, отнесенных к расстоянию между этими сечениями: 

  I=H₁ –H₂/l_1-2,

  Где I-уклон

  Н₁ и Н₂-абсолютные или относительные величины,

  l₁ -₂ – расстояние между сечениями. 

    3. Условия    питания    и    разгрузки    подземных    вод устанавливаются для напорных вод из из анализа отметок пьезометрической кривой; » максиимальные отметки имеют место в области питания  подземных вод, минимальные — в области  разгрузки. Областью питания для напорных обычно являются участки выхода водосодержащих толщ на высоких отметках на поверхность участки фильтрации вод из вышележащих зонтов в местных выклиниваниях последних  или при уменьшении мощности разделяющих водоупоров. Наличие перетекания из одного водоносного  горизонта в другой устанавливается из сравнения положения пьезометрических кривых этих зонтов: из горизонта, пьезометрическая кривая которого располагается выше, возможно подпитывание другого горизонта, напорные уровни которого располагаются на меньших отметках.

  В некоторых случаях подпитывание подземных вод прослеживается на значительных площадях распространения горизонта, через  водоупорные толщи; такой тип питания  носит региональный характер и обусловлю разностью напоров водоносных горизонтов.

  Разгрузка напорных вод так же, как питание, может носить как местный, локальный характер, так и общий, региональный.

 АНАЛИЗ КАРТЫ ГИДРОИЗОГИПС

  Гидроизогипсы — это линии, соединяющие точки одинаковых абсолютных отметок уровня грунтовых вод.

Анализ карт гидроизогипс позволяет получить следующую информацию.

1. Направление движения ГВ в любой точке карты. 
   Движение подземных вод подчиняется законам гравитации и происходит от участков с более высокими абсолютными отметками к участкам с меньшими отметками по линии, перпендикулярной основному направлению гидроизогипс.
2. Характер взаимосвязи подземных вод с поверхностными.

  Грунтовые воды могут иметь тесную гидравлическую связь с поверхностными водами. Они могут разгружаться, например, в реку, могут питаться за счет поверхностных вод. Если грунтовый поток на карте гидроизогипс направлен к реке, это означает, что ГВ разгружаются в реку, в другом случае (речной паводок, оросительный канал, накопитель сточных вод) поверхностные воды расходуются на питание ГВ и их уровень поднят по отношению к последним. В природе может встречаться ситуация разгрузки и питания подземных вод одновременно.

3.Глубина залегания ГВ в любой точке участка. 
Параметр (h) определяют по разности между абсолютными отметками поверхности земли и уровнем грунтовых вод.

4.Гидравлический уклон (градиент) грунтового потока.

  Гидравлический уклон (градиент) грунтового потока (I) равен разности абсолютных отметок уровней поверхности в двух точках, выбранных по направлению потока, поделенной на расстояние между этими точками в масштабе карты:

  I=H₁ –H₂/l_1-2,

  Где I-уклон

  Н₁ и Н₂-абсолютные или относительные величины,

  l₁ -₂ – расстояние между сечениями.

        БАЛАНС ПОДЗЕМНЫХ ВОД.

  Водный баланс подземных вод—это количественное соотношение между их поступлением (приходная часть) и расходованием (расходная часть)(в миллиметрах слоя или кубических метрах на гектар) за определенный период (декаду, месяц, год), рассматриваемое относительно выделенного балансового участка. Участок выделяется на карте гидроизогипс. Для этого проводят граничные линии тока перпендикулярно граничным изогипсам напора. Вертикальные сечения, совмещенные в плане с этими границами, выделяют балансовый объем. Балансовый участок должен быть типовым, репрезентативным (отражать все особенности ГГС в целом).

      Водный баланс тесно связан с режимом подземных вод и выражает количественное соотношение между режимообразующими факторами (РОФ), которые характеризуют данную гидрогеологическую обстановку и проявляются в колебаниях уровня грунтовых вод (УГВ). Колебания УГВ есть результат взаимодействия РОФ как естественных, так и техногенных.

Одни из них характеризуют горизонтальный водообмен в балансовом районе (участке), другие — вертикальный водообмен. Одни элементы характеризуют связь рассматриваемой ГГС с атмосферой и наземной гидросферой, другие — с соседними ГГС. Таким образом, элементы баланса являются режимооб-разующими факторами. В условиях стационарного движения количество поступающей воды равно количеству расходуемой. При нестационарном движении это равенство не соблюдается. Превышение поступления над расходом грунтовых вод вызывает подъем УГВ и увеличение запасов, а превышение расходных элементов ведет к снижению уровня и уменьшению их запасов.

      Уравнение водного баланса составляют в следующем

порядке:

• задают интервал времени, за который рассматривается баланс;
• все элементы баланса (в соответствии с действующими факторами) записывают в буквенном выражении в виде алгебраической суммы приходных и расходных статей;
• определяют числовые значения всех элементов баланса;
• оценивают результат баланса, т. е. те изменения в запасах подземных вод, которые происходят на участке в результате взаимодействия элементов баланса.

    Уравнение водного баланса подземных вод используют для общей оценки влияния инженерных сооружений и водохозяйственных мероприятий (в том числе и проектируемых) на режим подземных вод и общую природную обстановку в геотехнической системе. Эта оценка, приближенная и для конкретных решений, иногда недостаточна. Это вызывает необходимость использования более сложных методов гидрогеологических исследований. К ним относятся изучение режима уровней и баланса грунтовых вод, изменений как качественных, так и количественных на протяжении года под воздействием естественных и искусственных факторов.

ХИМИЧЕСКИЙ  СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

     Анализ  химического состава подземных  вод открывает пути для изучения генезиса, пригодности для различных потребителей, определения уровня их агрессивности для бетонных и металлических конструкций. Результаты химических анализов воды могут быть выражены в весовой, эквивалентной и процент-эквивалентной формах.

Весовая форма — представление ионно-солевого состава воды в миллиграммах (граммах) в 1 дм³ или 1 кг воды. В зарубежной литературе результаты анализа могут быть приведены в частях на миллион (ррm), что соответствует концентрации мг/дм³. Эквивалентная форма записи состава вод позволяет определить соотношение между ионами с точки зрения их способности участвовать в химических реакциях, оценить качество анализа, установить uенезис вод. В расчетах используется форма записи: мг/дм³.

  При выражении содержания какого-либо иона в эквивалентной форме перед символом иона ставится знак г, например, гСа²⁺, гНСО^3- и т. д. На основе эквивалентной формы выражения состава можно определить погрешность анализа воды. Эта оценка основана на принципе электронейтральности раствора: сумма концентраций катионов (мг-экв/дм³) равна сумме концентраций анионов. Анализ воды считается удовлетворительным, если погрешность определения менее 5%.

  Процент-эквивалентная  форма показывает относительную долю участия того или иного иона в формировании ионно-солевого состава воды. Для вычисления процентного содержания анионов (катионов) их сумму принимают за 100% и рассчитывают процент содержания каждого аниона (катиона) по отношению к их сумме. Процент-эквивалентная форма позволяет устанавливать черты сходства вод, различающихся по минерализации.

  Минерализация воды (М) — это сумма минеральных веществ в граммах или миллиграммах, содержащихся в 1 дм³ воды. Для определения М суммируют содержание всех ионов, определенных химическим анализом и выраженных в весовой форме.

  Жесткость воды определяется содержанием в ней солей Са²⁺ и .Mg²*. Различают: общую, карбонатную, временную (устранимую), некарбонатную, неустранимую (постоянную) жесткости.

  Общая жесткость Ж_О определяется как сумма мг-экв ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в 1 дм³ воды и слагается из карбонатной Ж_К и некарбонатной Ж_НК жесткости:

         Ж_О = Ж_К + Ж_НК ,

         Ж_О = Ca²⁺ + Mg²⁺ .

Оценка  агрессивности подземных  вод. Агрессивность воды связана с присутствием в ней ионов водорода, свободного диоксида углерода, сульфатов и магния. Агрессивные свойства воды проявляются по отношению к бетону и металлам.

  Агрессивность воды по отношению к бетону выражается в разрушительном воздействии подземных вод определенного состава на бетонные сооружения. Оценка качества воды по отношению к бетону производится по нормам и техническим условиям Н 114-54 «Бетон гидротехнический. Признаки и нормы агрессивности воды-среды». Эти нормы учитывают воздействие на бетон следующих видов агрессивности: выщелачивающую, углекислую, общекислотную, сульфатную и магнезиальную.

1.Выщелачивающая  агрессивность  связана с выщелачиванием карбонатов, главным образом кальция. Если вода, контактирующая с бетоном, содержит низкие концентрации Са²⁺, а также (HCO₃)^- и (СOз)^2-, то карбонат кальция бетона переходит в раствор. В зависимости от типа цемента в составе бетона вода считается агрессивной при карбонатной жесткости меньшей 0,54 -2,14 мг-экв/дм³  .

2.Углекислотная  агрессивность  обусловлена высокими концентрациями растворенной в воде углекислоты CO₂. Эта агрессивность проявляется как в отношении металла (коррозия), так и бетона. Разрушение бетона, как и при выщелачивающей агрессивности, сводится к растворению карбоната кальция. Воды, обладающие  карбонатной жесткостью менее 1,4 мг-экв/дм³, следует считать агрессивными, независимо от всех других показателей.

3.Общекислотная  агрессивность  воды связана с повышенной концентрацией водорода (пониженная величина рН). При этом бетон разрушается из-за растворения в кислой среде защитной карбонатной корки. Вода считается агрессивной для всех типов цементов: при рН < 7, если карбонатная жесткость меньше 8,6 мг-экв/дм³; при рН < 6,7, если карбонатная жесткость больше 8,6 мг-экв/дм³ (в пластах высокой проводимости). Для слабопроницаемых пластов вода считается агрессивной при рН<5.

4.Сульфатная агрессивность обусловлена присутствием в воде иона (SO₄)^2-. Этот вид агрессивности проявляется в кристаллизации в бетоне новых соединений и выщелачивании бетона. По сульфатной агрессивности для обычных цементов воду относят к слабоагрессивной при содержании иона (SO₄)^2- от 250 до 800 мг/дм³ и к агрессивной при содержании более 800 мг/дм³ . В породах высокой проводимости для бетона на портландцементе вода считается агрессивной при следующих попарных содержаниях ионов (в мг/дм³_):