Введение к работе
Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время прогноз распространения загрязнителей в подземных водах сдерживается отсутствием параметров миграции этих загрязнителей, непосредственное определение которых требует проведения специальных опытно-миграционных исследований и больших затрат труда, времени и средств. Такие исследования обычно проводят на поздних стадиях работ или при возникновении реальной угрозы загрязнений подземных вод. Поэтому назрела необходимость разработки недорогих косвенных методов определения параметров миграции загрязнителей в подземных водах на основе определения фильтрационных свойств водоносных пород, представления о которых обычно получают на ранних стадиях гидрогеологических исследований.
В настоящее время методика лабораторных определений миграционных параметров нуждается в совершенствовании; особенно важно найти методику более рационального проведения аналитических работ, сопровождающих эти определения, учитывая большое количество проб воды и быстрое их накапливание; важно также использовать методику, требующую минимальный объем воды.
Как показывает анализ имеющихся материалов, территория города Гельмим и окружающие районы чрезвычайно подвержены нитратному загрязнению (в городе - наличие бойни, несовершенство и неисправность канализационной системы, в сельской местности - широкое использование азотных удобрений и т.д.). В этих условиях разработка быстрых и недорогих методов определения параметров миграции нитратных загрязнений является актуальной и необходимой.
Цель работы. Усовершенствовать методику гидрогеологических исследований, выявив возможности косвенного определения параметров миграции загрязнителей в подземных водах по коэффициенту фильтрации водовмещающих пород, что может существенно облегчить построение карты распределения параметров миграции нитратов в подземных водах района исследований.
Основные задачи работы:
-
Изучить и обобщить материалы по геолого-гидрогеологическим условиям равнины Гельмим применительно к поставленной цели. Составить карту распределения значений коэффициента фильтрации для основного водоносного горизонта равнины Гельмим, с последующим ее использованием для построения карты параметров миграции нитратных загрязнений.
-
Проработать основные положения по теории миграции загрязнений в подземных водах с целью выявления положений, требующих уточнения и развития.
-
Установить наиболее рациональный метод лабораторного определения параметров миграции (эффективной пористости и коэффициента гидродисперсии) и применить его в исследованиях для широкого диапазона горных пород, участвующих в строении плиоцен-четвертичного водоносного горизонта равнины Гельмим.
-
Провести комплексные лабораторные исследования параметров миграции и коэффициентов фильтрации в п є, пейчайЬ-ІУЩнистЩьгіЧя^рбонат х породах основного водоносного горизонта равнины ГелъмйЙГСКЛ |
5. Установить функциональные связи миграционных параметров нитратов с коэффициентом фильтрации различных водовмегцаюгцих пород плиоцен-четвертичного водоносного горизонта равнины Гельмим.
Исходными материалами для работы являются литературные данные по геологии и гидрогеологии района Гельмим и результаты собственных лабораторных определений миграционных параметров.
Методы исследований
Теоретические проработки основополагающих материалов по миграции загрязнителей с целью выявления положений, требующих уточнения и развития;
Экспериментальные лабораторные исследования, направленные на отработку методики определения миграционных параметров загрязнителей на модельных растворах: 70 определений;
Экспериментальные лабораторные определения параметров миграции нитратов с использованием отработанной методики в различных по проницаемости горных породах: 56 определений;
Анализ экспериментальных данных выполнялся с использованием методов корреляционного и регрессионного анализа.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые для данного района (равнины Гельмим, Марокко) предложена схема гидрогеологической стратификации разреза с выделением трех гидрогеологических единиц и разделяющих их водоупоров;
обоснована возможность косвенного определения параметров миграции различных компонентов в подземных водах по значениям коэффициента фильтрации водовмегцаюгцих пород;
впервые предложена методика построения карты параметров миграции на основе карты распределения значений коэффициента фильтрации;
для района Гельмим впервые" составлена карта параметров миграции нитратов в подземных водах основного водоносного горизонта;
показано, что параметры миграции загрязнителей можно определять на модельных растворах.
Защищаемые положения
-
Впервые для впадины Гельмим и ее горных обрамлений предложена схема гидрогеологической стратификации разреза с выделением трех гидрогеологических единиц (водоносных горизонтов) и разделяющих их водоупорных толщ.
-
Существует определенная функциональная связь между параметрами миграции загрязнителей (эффективная пористость и,, коэффициент гидродисперсии D) в подземных водах и коэффициентами фильтрации различных песчано-глинистых и карбонатных водовмегцаюгцих горных пород. Конкретный тип связи для данного химического компонента устанавливается в результате регрессионного анализа определений миграционных параметров этого компонента в различных водоносных породах и коэффициента фильтрации.
-
Разработана методика лабораторного определения миграционных параметров загрязнителей подземных вод в образцах водоносных пород с использованием модельных растворов (искусственные растворы загрязнителей в питьевых водах) и кондуктометрии.
-
Разработана методика построения карт распределения параметров миграции (л, и D) компонентов химического состава подземных вод в различных водоносных горизонтах на основе карты распределения коэффициента фильтрации в этих' горизонтах. По этой методике построена карта распределения параметров миграции нитратов в плиоцен-четвертичном водоносном горизонте равнины Гельмим (Марокко).
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная методика определения миграционных параметров на модельных растворах практически не требует использования природных вод. Для химико-аналитических определений становится возможным применение кондуктометрии, не требующей высокой квалификации аналитиков и большого количества воды.
Полученная функциональная зависимость основных параметров миграции от коэффициента фильтрации расширяет возможности гидрогеологических исследований и экспертной экологической оценки территории и позволяет количественно определить параметры миграции нитратов (эффективную пористость и коэффициент гидродисперсии) по значениям коэффициента фильтрации водовмещающих пород. Разработанные методики получили практическую реализацию на примере оценки экологических условий равнины Гельмим.
Аналогичные методы могут быть использованы и для расчета параметров миграции других загрязнителей, а разработанные методики применены и для других районов.
Апробация работы: основные положения диссертации доложены на научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГГРУ и инженерного факультета РУДН "Молодые - наукам о Земле".
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 90 страниц, включая 22 рисунка и 7 таблиц. Список использованной литературы содержит 55 наименований, в том числе 35 наименований на иностранном языке.
