Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Ресурсы подземных вод Смоленской области: рациональное использование и охрана

Содержание:

Введение. 2

Глава 1. Гидрогеологические условия Смоленской
области. 5

1.1. Условия формирования и залегания подземных
вод. 5

1.2. Гидрогеологическое районирование территории. 13

1.3. Гидрологический режим подземных вод. 18

Глава 2. Состояние и использование ресурсов
подземных вод Смоленской области  26

2.1. Эксплуатационные запасы подземных вод. 26

2.2. Использование подземных вод в системах
водоснабжения. 29

2.3. Техногенные изменения подземных вод. 33

Глава 3. Охрана и рациональное использование
подземных вод. 39

3.1. Оптимизация использования ресурсов подземных
вод. 39

3.2. Охрана подземных вод от загрязнения. 48

3.3. Охрана подземных вод от истощения. 53

Заключение. 56

Список
использованной литературы   57

Введение:

В качестве основного источника водоснабжения на территории
Смоленской области используются подземные воды. здесь питьевое водоснабжение
населения осуществляется с использованием подземных водных ресурсов.
Практически все целевые горизонты надежно защищены от поверхностного
загрязнения мощными пластами глинистых пород. Общие прогнозные ресурсы пресных
подземных вод, пригодных для питьевых целей, в пределах Смоленской области
оценены в количестве 7,7 млн. м3/сутки, из них 6,9 млн. м3/сутки (90,8%)
приходится на водоносные горизонты нижнекаменноугольных C1 и верхнедевонских D3
отложений, 0,8 млн. м3/сутки — на грунтовые воды четвертичных образований. При
существующей численности населения Смоленской области обеспеченность ресурсами
питьевых подземных вод составляет порядка 7,8 м3/сутки на 1 человека. Запасы
пресных подземных вод разведаны на 54 месторождениях и участках для
хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и технологического обеспечения
водой промышленных предприятий Смоленской области. В ходе проведения анализа
химического состава подземных вод, были выявлены участки природного повышенного
содержания в подземных водах таких элементов, как литий, барий, бор, никель и
мышьяк. Для всех централизованных водозаборов на территории Смоленской области
характерна устойчивая тенденция роста таких показателей состояния качественного
состава подземных вод, как общая жесткость, степень минерализации, содержание
железа, марганца и фтора.

Появление основной массы очагов и источников загрязнения
обусловлено неудовлетворительным техническим состоянием скважин и ветхостью
водопроводных сетей, а также отсутствием очистных сооружений. Загрязненные
сточные воды сбрасываются на рельеф и загрязняют водоемы и четвертичные
водоносные горизонты. Основными факторами, которые могут привести к ухудшению
качества и запасов ресурсов подземных вод является высокий уровень концентрации
промышленных объектов в наиболее крупных городах области, высокая ресурсо- и
энергоемкость устаревших технологий, несовершенство технологий очистки вод,
недостаточный учет природоохранных, мелиоративных и противоэрозионных факторов,
несовершенство правовых и экономических механизмов стимулирования развития
экологически безопасных технологий и водоохранных (и в целом природоохранных)
систем.

Проблемам использования и охраны подземных вод посвящены
многочисленные научные работы многих отечественных и зарубежных ученых. Вопросы
оценки запасов, эксплуатации, возобновления, охраны и рационального
использования ресурсов подземных вод подробно рассмотрены в трудах С.Б.
Байсалова (1966), Л.И. Дембо (1950, 1962), Г.А. Аксененок (1958, 1960, 1962,
1968, 1970, 1972, 1977, 1980), H.A. Сыродоева (1969), Д.Копонера (1978), К.
Мишлем (2016), Д.С. Боклан (2016), М.М. Карась (2008), Э.С. Теймурова (2016) и
др. Большой вклад в изучение подземных вод Смоленской области внесли Д.И.
Погуляев (1955, 1965), Е.Я. Шабловский (1963), В.А. Шкаликов (2001, 2002, 2004,
2009), Д.В. Ковалев (2011) и др.

Объект исследования – ресурсы подземных вод Смоленской
области.

Предмет исследования – рациональное использование и охрана
ресурсов подземных вод Смоленской области.

Цель работы –
выявление современного состояния ресурсов подземных вод Смоленской области и
определение возможных путей их рационального использования и охраны.

Задачи работы:

§ изучить условия формирования и
залегания подземных вод на территории Смоленской области;

§ рассмотреть гидрогеологическое
районирование территории области;

§ провести анализ гидрохимического
режима подземных вод Смоленской области;

§ оценить эксплуатационные запасы
подземных вод области;

§ провести анализ современных
особенностей использования подземных вод в системах водоснабжения области;

§ выявить техногенные изменения
подземных вод на территории области;

§ исследовать особенности охраны и
рационального использования подземных вод.

При выполнении работы использовались следующие методы исследования: метод
причинно-следственного анализа, исторический, статистический,
сравнительно-географический, картографический.

Заключение:

В ходе проделанной работы мы выявили
современное состояние ресурсов подземных вод Смоленской области и определили
возможные пути их рационального использования и охраны.

При изучении условий формирования
и залегания подземных вод на территории Смоленской области нами было
установлено несколько факторов на это влияющее, в частности – климат, рельеф,
геоморфология;

Рассматривая гидрогеологическое
районирование территории Смоленской области, были дифференцированы несколько
районов, в частности северо-западный, юго-западный, северный, центральный,
южный, юго-восточный, восточный и северо-восточный.

Нами дана оценка эксплуатационных
запасов подземных вод области, которая показала, что из общего годового
количества осадков (в среднем воды 600 мм/год) на грунтовое питание расходуется
не менее 200 — 250 мм.

Также был проведен анализ
современных особенностей использования подземных вод в системах водоснабжения
области, который показал, что централизованное хозяйственно-питьевое
водоснабжение населения Смоленской области полностью осуществляется из
подземных водоносных горизонтов.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Гидрогеологические условия
Смоленской области

1.1. Условия формирования и залегания
подземных вод Подземные воды — это пресная вода
в скальных и почвенных слоях под поверхностью Земли. Часть осадков (дождь,
снег, мокрый снег и град), выпадающих на землю, впитывается в ее поверхность и
превращается в грунтовые воды. Водоносные слои горных пород, называемые
водоносными горизонтами, насыщены (пропитаны) грунтовыми водами, которые
движутся, часто очень медленно, через небольшие отверстия и пространства. Эти
подземные воды затем возвращаются в озера, ручьи и болота (влажные, низменные
земли с травянистыми растениями) на поверхность земли через родники и
просачиваются (небольшие родники или бассейны, где грунтовые воды медленно
просачиваются на поверхность).

Подземные воды составляют более
одной пятой (22%) от общего запаса пресной воды Земли, и она играет ряд
важнейших гидрологических (связанных с водой), геологических и биологических
ролей на континентах. Слои почвы и горных пород в зонах подпитки подземных вод
(точка входа воды в водоносный горизонт) уменьшают наводнения, поглощая
избыточный сток после сильных дождей и весеннего таяния снега. Водоносные
горизонты хранят воду в течение сухих сезонов и сухой погоды, а подземные воды
несут воду под засушливыми (сухими) пустынями и полузасушливыми лугами. Сброс
грунтовых вод пополняет потоки, озера и водно-болотные угодья на поверхности
суши и особенно важен в засушливых регионах, где количество осадков ограничено.
Текущие подземные воды взаимодействуют с породами и минералами в водоносных
горизонтах и несут растворенные химические вещества для строительства горных
пород и биологические питательные вещества. Живые сообщества растений и
животных (экосистемы) живут в подземных источниках и вокруг них.

Почти вся пресная жидкая вода,
которая легко доступна для использования человеком, поступает из-под земли.
(Основная масса пресной воды Земли заморожена льдом в районах Северного и
Южного полюсов. Вода в ручьях, реках, озерах, водно-болотных угодьях, атмосфере
и внутри живых организмов составляет лишь крошечную часть пресной воды Земли.)
На протяжении тысячелетий люди использовали грунтовые воды из родников и
неглубоких колодцев для заполнения резервуаров питьевой водой, а также для
полива скота и сельскохозяйственных культур. Сегодня потребности человека в
воде намного превышают запасы поверхностных вод во многих регионах, и быстро
растущее население Земли в значительной степени зависит от грунтовых вод для
удовлетворения все большего спроса на чистую, пресную воду.

Водоносный горизонт — это массив
горных пород или почвы, который дает воду для использования человеком.
Большинство водоносных горизонтов представляют собой водонасыщенные слои горных
пород или рыхлых отложений. За исключением нескольких водоносных горизонтов, в
которых есть заполненные водой пещеры, водоносные горизонты — это не подземные
озера или резервуары, а скорее скальные «губки», которые удерживают грунтовые
воды в крошечных трещинах, полостях и порах (крошечные отверстия, через которые
может проходить жидкость) между минеральными зернами (горные породы состоят из
минералов). Общее количество пустого порового пространства в горном материале,
называемое его пористостью, определяет количество подземных вод, которые может
удерживать водоносный горизонт. Такие материалы, как песок и гравий, имеют
высокую пористость, что означает, что они могут поглощать большое количество
воды. Такие породы, как гранит, мрамор и известняк, имеют низкую пористость и
являются плохими резервуарами подземных вод.

Водоносные горизонты должны иметь
высокую проницаемость в дополнение к высокой пористости. Проницаемость — это
способность породы или другого материала пропускать через себя воду. Поровое
пространство в проницаемых материалах взаимосвязано по всей породе или осадке,
позволяя грунтовым водам свободно перемещаться через него. Некоторые
высокопористые материалы например глина, имеют очень низкую проницаемость. Они
впитывают и удерживают воду, но не выпускают ее легко в скважины или другие
точки сброса подземных вод, поэтому они не являются хорошими материалами
водоносного горизонта. Песчаник, известняк, трещиноватый гранит, ледниковые отложения,
рыхлый песок и гравий — вот примеры материалов, из которых получаются хорошие
водоносные горизонты.

Частично вода на Земле образуется
из потоков космических частиц. Содержащиеся в ней протоны улавливают электроны
в верхних слоях атмосферы и превращаются в водород, который вступает в реакцию
с атмосферным кислородом, образуя таким образом воду. По данным Л. С. Абрамова
[1], ежегодно на земную поверхность в виде осадков выпадает 1,5 км3 водных
форм.

Образование подземных вод
происходит в основном за счет процессов:

— Просачивание речной и речной
воды

— Прямое просачивание дождевой
воды.

Количество межмолекулярных
пространств между частицами почвы довольно велико, и вода просачивается вниз
через область, называемую ненасыщенной зоной.

Водоносный горизонт можно
определить как насыщенный геологический слой, который достаточно проницаем,
чтобы позволить воде протекать через него с осторожностью. Водоносный горизонт
находится на вершине менее проницаемого слоя, который значительно ограничивает
движение грунтовых вод. Этот менее проницаемый слой называется ограничивающим
слоем, или аквитардом, или аквиклюдом. Когда грунтовые воды зажаты между двумя
ограничивающими слоями, они называются замкнутыми водоносными горизонтами.

Породы, которые позволяют
просачиваться воде, называются проницаемыми породами, такими как песчаник.
Породы, которые не допускают просачивания воды, называются непроницаемыми
породами, как глинистая почва, сланец, мрамор, гранит не являются проницаемыми
породами, но вода просачивается в них через швы и трещины, присутствующие в
них. Просачивание воды под землю создает зону насыщения. Верхний предел зоны
насыщения известен как уровень грунтовых вод. При этом все поровые
пространства, стыки трещин насыщаются водой. Уровень грунтовых вод меняется от
места к месту и от сезона к сезону.

Подземные воды могут вновь
появляться в виде родников вдоль стыков или трещин. Эти источники могут быть
горячими или холодными, постоянными или временными.