Реферат: Качество воды

Московско – подольский водоносный горизонт верхнего карбона мощностью около 45 м представлен доломитами и известняками с многочисленными прослойками известковых глин. В зоне, прилегающей к южной границе его распространения, встречаются участки, где он состоит, в основном, из глин, являясь практически безводным. В местах, где водоносный горизонт покрыт гжельскими отложениями, удельные дебиты трубчатых колодцев не превышают 15 м³ / час, а там, где гжельские отложения отсутствуют и водоносный горизонт располагается на небольшой глубине, удельные дебиты достигают 60 м³ / час ( например город Щелково ).

Гжельский водоносный горизонт верхнего карбона мощностью около 75 м состоит из доломитов и известняков с очень редкими и маломощными прослойками мергеля и известняковой глины. Горизонт имеет хорошо развитую трещиноватостъ и большое водообилие. Удельные дебиты трубчатых колодцев иногда превышают 60 м³ / час. В пределах Клинско - Дмитровской гряды удельные дебиты уменьшаются до 10 – 20 м³ / час.

В северной, восточной и на большей центральной части области отложения карбон покрыты толщей верхнеюрских глин мощностью от 10 до 60 м ( район города Истры ). Верхнеюрские глины служат водоупорной кровлей для вод карбона и создает напорность этих вод. В значительной части распространения верхнеюрских глин на них лежат пески и глины волжского яруса верхней юры и нижнего мела мощностью до 30 м (110 м в пределах Клинско–Дмитровской гряды).

Нижне – и верхнемеловые пески волжского яруса содержат огромные запасы подземных вод. Однако использовать эти воды для централизованного водоснабжения крайне трудно, т.к. пески очень мелкозернистые и глинистые с плохой водоотдачей. Вопрос использования этих вод является очень актуальным. Особенно в северных районах области.

Качество меловых вод, как правило, удовлетворительное. Они относятся к гидрокарбонатному типу с плотным остатком 200–300 мг /л, но часто содержат большие количества железа (до 10 мг /л). В опоковидных песчаниках верхнего мела и трепелах встречаются воды, которые в Загорском районе питают родники и колодцы. Такие воды слабоминерализованные, гидрокарбонатного типа с плотным остатком в пределах 150-200 мг / л.

Анализируя водоносный комплекс Московской области можно сделать вывод, что условия захвата подземных вод каменноугольных отложений чрезвычайно разнообразны. Поэтому глубины трубчатых колодцев, конструкция фильтров и оборудование варьируется в широких пределах.

По условиям залегания водоносных горизонтов, по качеству вод территорию области можно разделить на семь гидрогеологических районов.

1. Южный район имеет трубчатые колодцы, питающиеся водами серпуховской и окской свит нижнего карбона, глубиной 40 – 120 м с удельным дебитом до 15 м³ / час. Статические уровни воды в колодцах располагаются на глубине от 10 до 70 м. Плотные остатки вод не превышают 600 мг / л, содержание фтора около 1 мг / л.

2. Водозаборные скважины Юго – западного региона питаются водами каширского водоносного горизонта среднего карбона и серпуховской и окской свит нижнего карбона, Каширский водоносный горизонт характеризуется, как правило, небольшим водообилием. Удельные дебиты скважин составляют 2 – 3 м³ /час. В верхних слоях горизонта плотный остаток вод не превышает 300 мг / л, а содержание фтора порядка 0,5 мг / л. В нижних слоях плотный остаток до 500 мг / л. а фтор до 3 мг /л.

Водоносный горизонт нижнего карбона более водообилен. Удельные дебиты здесь достигают 5 – 7 м³ / час. Характерно, что минерализация вод нижнего карбона уменьшается с юго – востока на северо – запад. В юго – восточных частях района плотный остаток достигает 900 мг / л, содержание фтора составляет 2,5 – 3 мг / л, значительно возрастает сульфатность вод. В северо – западных частях района плотный осадок не превышает 400 мг /л, а количество фтора в воде до 1 мг /л.

3. Большой центральный район занимает значительную часть территории области. Трубчатые колодцы района питаются главным образом водами мячковско – подольского водоносного горизонта, реже – каширского водоносного горизонта среднего карбона и горизонтов нижнего карбона. В этом районе колодцы следует закладывать на мячковско – подольский горизонт, который характеризуется большим водообилием, чем нижнележащие горизонты. Удельный дебит скважин рекомендуемого горизонта достигает 15 м³ /час.

Воды Мячковско – подольского водоносного горизонта характеризуются плотным остатком до 500 мг / час, содержанием фтора обычно до 1 мг / л и относятся к гидрокарбонатному или гидрокарбонатно-сульфатному типу. Участки территории, приуроченные к районам залегания мезозойский фосфоритных отложений характеризуются водами с содержанием фтора до 5 мг /л.

4. В малом центральном районе трубчатые колодцы питаются водами Касимовского горизонта верхнего карбона и Мячковско – Подольского горизонта среднего карбона. Касимовский горизонт у южной границы района имеет мощность 10 – 20 м, к северу мощность его увеличивается до 45 м. Водообилие горизонта возрастает с юга на север, где удельный дебит скважин достигает 20 м³ / час. Воды горизонта имеют слабую минерализацию, плотный остаток не выше 300 мг/л, количество фтора до 0,6 мг л.

Мячковско - Подольский горизонт характеризуется небольшим водообилием, удельные дебиты достигают 10 м³ / час. Воды характеризуются значительной сульфатностью и минерализацией. Плотный остаток достигает до 1650 мг / л, содержание фтора составляет 5,5 мг /л.

5. В восточном районе для водоснабжения используются воды гжельского и касимовского водоносных горизонтов верхнего карбона. Гжельский и касимовский горизонты характеризуются средним водообилием, удельные дебиты скважин превышают 20 м³ / час. Воды обоих водоносных горизонтов слабоминерализованные, гидрокарбонатные с плотным остатком до 300 мг / л, количество фтора до 0,6 мг /л. В наиболее низменных участках района встречаются скважины, воды которых имеют плотный остаток порядка 500 мг /л, повышенную сульфатность, а содержание фтора достигает 1,5 мг /л.

Воды среднего и нижнего карбона этого района непригодны для водоснабжения из – за высокой минерализации (плотный остаток свыше 3000 мг / л ).

6. В Клинско – Дмитровском районе водозаборные колодцы питаются водами гжельского и касимовского горизонтов верхнего карбона. Воды гжельского горизонта гидрокарбонатного типа характерны слабой минерализацией, плотный остаток до 350 мг /л, содержание фтора до 0,3 мг /л. Водообилие скважин очень переменно (10 – 20 м³ /час ).

Касимовский горизонт имеет воду гидрокарбонатного типа с несколько большей минерализацией, содержание фтора до 1,2 мг /л.

7. Для водоснабжения в приволжском гидрогеологическом районе используются воды гжельского водоносного горизонта верхнего карбона. Удельные дебиты скважин обычно равны 10 – 20 м³ / час, плотный остаток 400 – 700 мг /л, содержание фтора до 2 мг /л.

Из характеристик гидрогеологических районов области видно. Что наиболее трудные условия получения подземных вод наблюдается в юго – западном подземных вод наблюдаются в юго – западном и малом центральном районах, где касимовский горизонт верхнего карбона и мячковско – подольский горизонт среднего карбона характеризуются малым водообилием, вода отличается большей жесткостью ( до 30 мг – экв / л ) и значительным содержанием фтора (до 4 мг /л ).

В каждом гидрогеологическом районе наряду с общими условиями использования подземных вод имеются отклонения. Например, в благоприятном большом центральном районе вблизи города Кунцево отмечается отсутствие мячковско – подольского горизонта, а водоносные горизонты Каширский и Нижнего карбона характеризуются малым водообилием, а вода – большим содержанием фтора (до 5 мг /л ).

Другим выводом из анализа качества вод гидрогеологических районов области является следующее. Степень минерализации воды и содержание фтора увеличиваются по мере погружения горизонта, т.е. в направлении его падения, следовательно для получения более пресной воды с меньшим содержанием фтора водозаборные колодцы необходимо бурить на водоносный горизонт карбона, залегающий ближе к поверхности земли, если это возможно по санитарным условиям.

При использовании подземных вод большое значение имеет содержание в них железа. В подземных водах на территории Московской области железо содержится в грунтовых водах и в самом верхнем горизонте каменноугольных отложений. В грунтовые воды, приуроченные к четвертичным отложениям, железо попадает из железистых соединений преимущественно лимонитов, а в воды межпластовых и каменноугольных отложений – из пород континентальной толщи верхнегорских отложений, содержащих пириты.

На участках, где четвертичные отложения (или отложения пород континентальной толщи ) залегают на водоносном горизонте карбона при отсутствии юрских глин, воды этих отложений проникают в трещиноватыеизвестняки, вызывая ожелезивание глубоких вод до10 мг /л и более ( например Можайский район ).

В водах нижних водоносных горизонтов железо находится в небольших количествах, обычно не более 0,3 мг / л, что является вполне приемлемым.

Однако даже при отсутствии континентальных отложений и наличии юрских глин часты случаи получения воды со значительным содержанием железа из – за недостатков конструкции скважин, если глины пройдены насквозь колонной обсадных труб и ожелезенные воды четвертичных отложений проникают в скважину.

Различные соединения железа содержатся в коре выветривания карбона, поэтому верхние его слои толщиной 2–3 м надлежит надежно перекрывать обсадными трубами даже с подбашмачной цементацией. Соединения железа наблюдаются и в глинах, разделяющих, касимовский и гжельский горизонты верхнего карбона. Их также следует изолировать глухими участками труб. Наблюдаются случаи, когда трубчатые колодцы дают воду с большим содержанием железа в результате неправильного крепления их обсадными трубами. При неплотном соприкосновении стенок колодца с верхнеюрскими глинами по затрубным пространствам в него проникают воды четвертичных отложений, содержащие значительное количество железа.

Интересно отметить, что в подземных водах железо почти всегда встречается вместе с серо водородом. Сероводород переводит окисное, нерастворимое в воде железо, в закисное – растворимое. В водопроводных сооружениях сероводород улетучивается, закисное железо под действием кислорода воздуха переходит в окисное, а затем в выпадающий в осадок гидрат окиси железа. Появление сероводорода в подземных водах можно объяснить за счет гниения органических соединений. В связи с этим на территории, где в подземные воды проникают органические вещества в воде обнаруживается сероводород и железо (районы г.г. Люблино и Люберцы ). Воды с повышенным содержанием железа отличаются значительной окисляемостью. Это также справедливо для восточных районов области, где имеются большие площади, занятые торфяником.

В Московской области используют почти исключительно водоносные горизонты, достаточно хорошо защищенные водонепроницаемой кровлей глин. Несмотря на это известны несколько случаев ухудшения качества подземных вод из –за нарушения защищенности водоносного горизонта от интенсивных поверхностных загрязнений или по причине редкого возрастания водоотбора. Так в городе Люберцы и его окрестностях на части территории качество подземных вод значительно изменилось. Например, содержание хлоридов с 3–5 мг / л возросло до 70–120 мг / л содержание железа возросло в 6–10 раз и составляет порядка 4–5 мг / л.