Реферат Подземные воды. Рефера Подземные воды. Месторождения подземных вод, их особенности, сходство и отличия от месторождений других полезных ископаемых
 Скачать 95 Kb.
|
|
РЕФЕРАТ на тему «Месторождения подземных вод, их особенности, сходство и отличия от месторождений других полезных ископаемых» Выполнил: студент группы Проверил: преподаватель каф. Город 2022 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1. Месторождение подземных вод 5 2. Особенности месторождения подземных вод 9 3. Сходства и отличия месторождения подземных вод от месторождения других полезных ископаемых 11 4. Классификация месторождений подземных вод 12 Заключение 15 Список использованной литературы 16 ВВЕДЕНИЕ Подземные воды являются полезным ископаемым, добыча которого обеспечивает хозяйственно-питьевое и производственно-техническое водоснабжение (пресные воды), санаторно-курортное лечение (минеральные воды), извлечение ценных компонентов (промышленные воды) и использование его, как теплоэнергетического сырья (термальные воды). Пресные подземные воды относятся к стратегическим видам полезных ископаемых, поскольку являются как приоритетными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, так и единственным источником питьевого водоснабжения на период чрезвычайных ситуаций. В соответствии с действующими законодательными актами Российской Федерации (закон «О недрах», Водный кодекс и др.) добыча подземных вод допускается только при оценке их эксплуатационных запасов (ЭЗПВ), которые должны пройти государственную геологическую экспертизу, а также наличии лицензии. Поэтому выявление и изучение месторождений подземных вод (МПВ) и оценка в их пределах эксплуатационных запасов является непременным условием использования подземных вод как полезного ископаемого. В этой связи весьма актуальна проблема повышения экономической эффективности поисково-разведочных работ, основанной на методологии изучения месторождений и оценке запасов подземных вод с использованием системного подхода, обеспечивающего позитивный характер взаимоотношений человека с окружающей средой. Объект исследования – месторождения подземных вод. Предмет исследования – Месторождения подземных вод, их особенности, сходство и отличия от месторождений других полезных ископаемых. Цель работы – исследовать вопросы месторождения подземных вод, их особенности, сходство и отличия от месторождений других полезных ископаемых. Основные задачи исследований: – рассмотреть месторождение подземных вод; – установить особенности месторождения подземных вод; – проанализировать сходства и отличия месторождения подземных вод от месторождения других полезных ископаемых; – осуществить классификацию месторождения подземных вод. 1. Месторождение подземных вод Подземные воды, пригодные для практического использования в народном хозяйстве, как и все другие полезные ископаемые, формируют месторождения подземных вод. Важнейшей составляющей частью водных ресурсов являются подземные воды, которые в благоприятных геолого-структурных условиях образуют скопления этого наиболее драгоценного полезного ископаемого. Участки геологических структур, где концентрируются значительные ресурсы подземных вод, пригодных для народнохозяйственного использования, Г. Н. Каменский предложил называть по аналогии с другими видами полезных ископаемых «водными месторождениями» [10, с. 24]. Применительно к минеральным и промышленным водам учение о месторождениях подземных вод развивали А. М. Овчинников и Н. А. Плотников. Дальнейшее развитие учения о месторождениях подземных вод осуществлено в работах Н. Н. Биндемана, С. С. Бондаренко, Н. И. Плотникова, Л. С. Язвина и других исследователей. Тем не менее, даже в трактовке такого основополагающего термина, как «месторождение подземных вод», у многих авторов нет единства, что свидетельствует о необходимости дальнейшего развития и совершенствования учения о месторождениях подземных вод. В настоящее время в гидрогеологии отмечается дифференцированное развитие учения о месторождениях подземных вод применительно к пресным, минеральным, промышленным и термальным подземным водам [9]. Обобщая определения термина «месторождение подземных вод», можно предложить следующую его формулировку: месторождения подземных вод – это участки верхней части земной коры, в пределах которых под влиянием естественных и искусственных факторов происходит накопление подземных вод, в количественном и качественном отношениях обеспечивающее экономически целесообразное их использование в народном хозяйстве. Близкая к этому определению формулировка приведена в работе Н. И. Плотникова [13]. Как следует из определения, месторождения подземных вод могут быть естественными (формирование их происходит под влиянием естественных природных факторов) и искусственными (накопление подземных вод происходит под влиянием искусственных мероприятий). Искусственные месторождения подземных вод могут быть созданы в благоприятных геолого-структурных и литологических условиях за счет искусственного перевода части поверхностного стока в подземный или же за счет утечек и фильтрационных потерь из систем водоснабжения, каналов, водохранилищ и т. д. [13]. Приведенное определение представляется справедливым для любых типов подземных вод (пресных, минеральных, промышленных и термальных), поскольку наряду с аспектами количественной оценки и экономической целесообразности народнохозяйственного использования подземных вод в нем содержится и аспект качественной оценки воды как полезного ископаемого (т.е. предполагается соответствие качества подземных вод установленным кондиционным требованиям). Подземные воды как полезное ископаемое получили официальное признание лишь в 50-х годах текущего столетия, когда исследования по поискам и разведке подземных вод стали проводиться в государственном масштабе, а эксплуатационные запасы начали утверждаться в Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых (ГКЗ). Границы месторождений подземных вод сравнительно легко устанавливаются для минеральных, промышленных и термальных вод, когда контуры распространения полезного ископаемого определяются на основе учета кондиционных требований, предъявляемых к качеству соответственно минеральных, промышленных или термальных вод (по величине содержания промышленных или биологически активных компонентов или по температуре). Для пресных подземных вод вопрос о границах месторождений является дискуссионным. По-видимому, было бы правильным для большинства месторождений, за исключением тех, границы которых предопределяются распространением подземных вод соответствующего качества, считать контуры месторождения совпадающими с границами области фильтрации, так как именно границы области фильтрации, их характер и присущие им граничные условия определяют промышленную ценность любого месторождения подземных вод [5]. Участки месторождений подземных вод, обеспечивающие рациональные в технико-экономическом отношении условия эксплуатации размещаемых в их пределах водозаборных сооружений, называются эксплуатационными. B пределах месторождения может быть один или несколько эксплуатационных участков, перспективных для размещения водозаборных сооружений. Промышленная оценка месторождения всегда осуществляется применительно к его эксплуатации на разведанных конкретных перспективных площадях. Запасы и ресурсы подземных вод могут быть подразделены на: 1) естественные запасы и ресурсы; 2) искусственные запасы и ресурсы; 3) привлекаемые ресурсы; 4) эксплуатационные запасы и ресурсы [6]. Естественные запасы – масса rpавитационной воды в пласте в естественных условиях. Ту часть этой массы, которую можно извлечь из пласта при снижении давления за счет упругого расширения воды и сжатия породы (уменьшения пористости), принято называть упругими запасами. При оценке запасов подземных вод для водоснабжения естественные запасы целесообразно выражать в единицах объема. Естественные ресурсы – количество воды, поступающей в водоносный горизонт в естественных условиях в результате инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек и озер, перетекания из выше- и нижележащих горизонтов, притока со смежных территорий. Естественные ресурсы водоносного горизонта равны сумме всех приходных элементов баланса данного горизонта. Они выражаются в единицах расхода и могут быть также определены по сумме всех расходных элементов баланса (испарение, транспирация растительностью, родниковый сток, фильтрация в реки, озера и перетекание в смежные горизонты). Часто термину «естественные запасы» соответствуют в литературе термины «статические», «вековые», «геологические», «запасы», а «естественным ресурсам» – «динамические запасы», «расход подземного потока». Искусственные запасы – это объем подземных вод в пласте, накопившихся в результате орошения, подпора водохранилищами или фильтрации из них, искусственного восполнения подземных вод (магазинирование) [8]. Искусственные ресурсы – количество воды, поступающей в водоносный горизонт в результате фильтрации из каналов и водохранилищ, орошения, а также проведения мероприятий по искусственному питанию подземных вод. Привлекаемые ресурсы– увеличение питания подземных вод при эксплуатации водозаборов в связи с возникновением или усилением фильтрации из рек, озер, перетеканием из смежных обычно выше ррасположенных водоносных горизонтов. Понятия «эксплуатационные запасы» и «эксплуатационные ресурсы» подземных вод являются в сущности синонимами. Под ними понимается то «количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока потребления». Эта величина, таким образом, представляет собой производительность водозабора и выражается в единицах расхода (обычно в м'/сут). Поэтому более логичным было бы использование только термина «эксплуатационные ресурсы». В народном хозяйстве обычно применяется термин «эксплуатационные запасы». Он принят в официальных документах (классификация эксплуатационных запасов и инструкция ГКЗ по ее применению). В то же время при региональной оценке запасов и ресурсов подземных вод более точен термин «эксплуатационные ресурсы», так как в этом случае ресурсы подземных вод рассматриваются как часть общих водных ресурсов. Таким образом, месторождение подземных вод есть пространственно ограниченная часть водоносной системы, в пределах которой под влиянием комплекса геолого-экономических факторов создаются благоприятные условия для отбора подземных вод в количестве, достаточном для их целевого использования в народном хозяйстве 2. Особенности месторождения подземных вод Подземные воды являются весьма своеобразными полезными ископаемыми. Они обладают свойствами, которые не встречаются у других видов минерального сырья. Назовем их: подвижность; возобновновляемость запасов; наличие внешних источников питания (атмосферные осадки и поверхностные воды); возможность изменения состава и свойств в процессе эксплуатации; существенно (во много раз) меньшая, чем площадь эксплуатируемой водоносной системы, площадь водозабора; весьма частая зависимость режима эксплуатации от антропогенных условий; зависимость величины запаса подземных вод от применяемых для их извлечения технических средств [1]. Отличительной и главной особенностью запасов подземных вод по сравнению с запасами других полезных ископаемых является их возобновляемость. Подземные воды – единственное полезное ископаемое, в процессе эксплуатации которого во многих случаях происходит не только его расходование, но и дополнительное формирование, вызванное усилением питания подземных вод. Источниками такого дополнительного питания могут служить и поверхностные воды, и подземные воды смежных с эксплуатируемым водоносных горизонтов, и уменьшение испарения подземных вод при понижении их уровня. Формирование запасов подземных вод может происходить также в результате проведения различных водохозяйственных мероприятий (гидротехнического строительства, орошения), при создании специальных «фабрик» подземных вод. Другая существенная особенность подземных вод связана с их подвижностью и тесной взаимосвязью с окружающей средой. Эта взаимосвязь находит отражение в граничных условиях (взаимосвязь подземных и поверхностных вод, условия питания и разгрузки подземных вод). Граничные условия проявляются в процессе эксплуатации водозаборов и во многом определяют возможность использования подземных вод, в то время как влияние внешней среды на месторождения твердых полезных ископаемых проявляется в течение геологического времени [8]. Следует отметить еще одну важную особенность подземных вод, связанную с оценкой перспектив их использования. Она заключается в том, что рациональный отбор подземных вод в определенных условиях зависит не столько от количества воды, находящейся в пласте, и от количества воды, поступающей в пласт в естественных условиях, сколько от фильтрационных свойств водовмещающих пород, определяющих сопротивление движению подземных вод к водозаборным сооружениям [3]. Перечисленные основные особенности подземных вод, отличающие их от других полезных ископаемых, предопределили необходимость выделения нескольких понятий, характеризующих: а) количество воды, находящейся в водоносном горизонте; б) количество воды, поступающей в водоносный горизонт в естественных условиях при проведении водохозяйственных мероприятий, а также в связи с эксплуатацией; в) количество воды, которое может быть отобрано рациональными водозаборами для народного хозяйства [11]. Таким образом, познавательный подход к месторождениям подземных вод, направленный на его изучение как некоторой целостности допустим только на начальной стадии изучения. При выходе же на уровень практического освоения оно должно изучаться как некоторая достаточно обширная совокупность подсистем. В начальный период целью является изучение естественного состояния системы, имеющей форму природно-естественной целесообразности; в последующем цель – это конечный заранее запрограммированный результат (оценка запасов промышленных категорий). С позиций принципа блокировки изучение системы в начальном (естественном) состоянии, есть ни что иное, как получение знаний о ней на более низком уровне системной иерархии. Но согласно тому же принципу, для полного познания системы еще необходимы сведения о более высоком уровне иерархии, т.е. знание о той большой системе, которая возникает при вовлечении месторождения в эксплуатацию. При изучении месторождения подземных вод на нижнем уровне иерархии получаемое знание будет характеризовать его преимущественно в статике, в то время как изучение с позиций более высокого уровня (составление модели месторождений подземных вод) характеризует его преимущественно в динамике. 3. Сходства и отличия месторождения подземных вод от месторождения других полезных ископаемых Месторождения подземных вод, особенно минеральных, промышленных и термальных, имеют много общего с месторождениями любых других полезных ископаемых (как нефтяных и газовых, так и твердых), но вместе с тем обладают некоторыми специфическими характеристиками, которые связаны с особенностями подземных вод как полезного ископаемого. Месторождения подземных вод, также как и месторождения других видов полезных ископаемых, имеют свои контуры в плане и в разрезе (границы), определенные объемы скоплений полезного ископаемого, специфические закономерности их формирования и распространения, общность понятий запасов полезного ископаемого и т. д. Имеющая место общность месторождений подземных вод с месторождениями других полезных ископаемых дает основание для использования при их поисках и разведке общих принципов геологоразведочного дела. Тем не менее, даже применение этих общих принципов требует творческого подхода и учета всех специфических особенностей подземных вод как своеобразного полезного ископаемого. 4. Классификация месторождений подземных вод В основе классификации месторождений подземных вод лежат те же принципы, что и для других месторождений полезных ископаемых: по целевому назначению воды, структурно-геологическим и гидрогеологическим условиям месторождений. По целевому назначению можно выделить шесть типов месторождений подземных вод. 1. Месторождения подземных вод для питьевого и хозяйственного водоснабжения. С каждым годом растет потребность в использовании подземных вод для питьевого водоснабжения. Люди всегда стремились селиться по берегам рек или озер, которые и служили основным источником пресной питьевой воды. Ho постепенно все больше появлялась необходимость строить населенные пункты вдали от водотоков и водоемов, например, вблизи месторождений полезных ископаемых, при лесоразработках, при большой перенаселенности местности. Кроме того, в результате интенсивного развития промышленности многие реки и озера оказались настолько загрязненными, что их вода либо требует дорогостоящей очистки, либо вообще не может быть использована для питья. Наконец, существует еще одна сторона этой проблемы: в случае радиоактивного или химического загрязнения поверхностных вод города и поселки должны быть готовы к переходу на снабжение, подземными водами. Из сказанного ясно, насколько актуальной является разведка и оценка эксплуатационных запасов месторождений пресных питьевых подземных вод даже для территорий, обеспеченных чистой поверхностной питьевой водой [15]. 2. Месторождения подземных вод для технического водоснабжения. С развитием промышленности все более и более разнообразные и часто жесткие требования предъявляются для воды, используемой в промышленности. Так, для паровых котлов требуется мягкая вода, содержащая минимальные количества солей кальция и магния (иначе образуется накипь на стенках котлов), а также несодержащая излишнего количества соды (иначе происходит быстрое вспенивание воды); для охладительных установок требуется вода с постоянной температурой; в лесообрабатывающей промышленности могут использоваться подземные хлоридные натриевые рассолы и т. д. Задача поисков и разведки технических подземных вод с необходимыми физико-химическими параметрами все чаще ставится промышленностью перед гидрогеологами. 3. Месторождения подземных вод для сельскохозяйственного водоснабжения. Наиболее остро вопрос об организации водопоя скота и получении воды для полива земель стоит для засушливых районов. Требования к качеству этой воды значительно менее жесткие, чем для питьевой. Часто могут использоваться солоноватые воды с минерализацией до 2—3, а иногда и до 8—10 г/л. Эксплуатационные запасы таких вод во многих районах бывают большими, чем пресных вод, но и их поиски и разведка требуют постановки специальных поисково-разведочных гидрогеологических работ. 4. Месторождения подземных вод для лечебного водоснабжения. Современная медицина насчитывает несколько десятков типов лечебных минеральных вод, каждый из которых может формироваться только в определенных гидрогеологических условиях и определенной физико-химической обстановке. Формирование месторождений лечебных минеральных вод является отдельным разделом современной гидрогеологии, а поиски и разведка каждого из таких типов минеральных вод имеет свою интересную гидрогеологическую специфику. 5. Месторождения промышленных подземных вод. Так называют воды, из которых можно извлекать промышленно ценные компоненты; такие воды можно назвать жидкими рудами. В настоящее время из подземных вод извлекают большую часть мировых запасов брома и иода. Кроме того, из подземных вод можно извлекать каменную соль, мирабилит, соду, бор, литий, цезий, рубидий, стронций, радий и ряд других компонентов. Извлечение из подземных вод каменной соли известно с глубокой древности. В России соляные промыслы на подземных соленых водах и рассолах существовали уже в XII в. Теперь имеются более дешевые источники соли, но зато из подземных вод научились извлекать другие полезные ископаемые (прежде всего иод и бром) и поиски и разведка подземных вод, содержащих достаточные концентрации этих компонентов, стали важным видом гидрогеологических исследований. На оценке содержания в водах рудных и других компонентов основано проведение гидрогеохимических поисков месторождений полезных ископаемых [5]. 6. Месторождения энергетических (термальных) подземных вод. В областях современного вулканизма издавна известны источники, температура воды которых достигает 80—100 °С. Первая электростанция на таких источниках была построена в Италии еще в 1914 г. В настоящее время такие электростанции существуют в Новой Зеландии, Японии, России (Паужетская на Камчатке). Широко используются термальные воды для обогрева небольших поселков, теплиц, в плавательных бассейнах. Совсем не обязательно, чтобы термальные воды выходили на поверхность. На территории многих артезианских бассейнов (Западно-Сибирский, Терско-Кумский и др.) такие воды могут быть подняты с глубин до 2—4 км буровыми скважинами. Пока еще подземные воды для получения тепловой энергии используются недостаточно. В ближайшие годы объем гидрогеологических работ по поискам и разведке месторождений таких вод будет возрастать. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, месторождение подземных вод пространственно ограниченная часть водоносной системы, в пределах которой под влиянием комплекса геолого-экономических факторов создаются благоприятные условия для отбора подземных вод, в количестве, достаточном для их целевого использования. Отличительной и главной особенностью месторождений подземных вод является возобновляемость их запасов. Подземные воды – единственное полезное ископаемое, в процессе эксплуатации которого происходит не только расходование, но, во многих случаях, и дополнительное формирование их, вызванное усилением питания подземных вод при их отборе (привлекаемые ресурсы). Другая существенная особенность связана с подвижностью и тесной взаимосвязью с окружающей средой. Эта взаимосвязь проявляется в граничных условиях месторождения в плане и разрезе. Эти условия, изучающиеся как естественные, могут изменяться в процессе эксплуатации месторождения подземных вод и во многом определяют возможность использования подземных вод. Еще одна важная особенность формирования запасов подземных вод заключается в том, что их рациональный отбор зависит не столько от количества находящихся на участке недр или поступающих в него в естественных условиях подземных вод, сколько от фильтрационных свойств водовмещающих пород, определяющих сопротивление движению воды к водозаборным сооружениям. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Авдонин, В. В. Геология полезных ископаемых / В.В. Авдонин, В.И. Старостин. - Москва: Академия, 2015. - 384 c. Алексеенко, В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. Учебник / В.А. Алексеенко. - Москва: Мир, 2015. - 360 c. Аликин, Э.А. Методология изучения месторождений подземных вод на основе системного подхода: дис. ... кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.07 / Э.А. Аликин. - Пермь, 2009. - 222 с. Борисова, Е. А. Водные и энергетические ресурсы "Большой" Центральной Азии. Дефицит воды и ресурсы по его преодолению / Е.А. Борисова. - Москва: Ленанд, 2015. - 236 c. Водные ресурсы и основы водного хозяйства / В.П. Корпачев и др. - Москва: Лань, 2017. - 320 c. Гледко, Ю. А. Гидрогеология / Ю.А. Гледко. - Москва: Вышэйшая школа, 2012. - 46 c. Де Уист Р. Гидрогеология. В двух томах (комплект из 2 книг) / Де Уист Р. - Москва: Огни, 2021. - 568 c. Зайцев, В. С. Геология. Часть III. Гидрогеология / В.С. Зайцев. - Москва: Горная книга, 2010. - 645 c. Зекцер, И.С. Основы гидрогеологии. Гидрогеодинамика / И.С. Зекцер. - Москва: Книга по Требованию, 2012. - 242 c. Каменский, Н. Г. Движение подземных вод в неоднородных пластах / Н.Г. Каменский. - Москва: ЁЁ Медиа, 1981. - 402 c. Ковалевский, В.С. Комбинированное использование ресурсов поверхностных и подземных вод / В.С. Ковалевский. - Москва: Научный мир, 2001. - 799 c. Малышев, И.И. Геология СССР. Том VI. Брянская, Орловская, Курская, Воронежская и Тамбовская области. Часть 2. Полезные ископаемые, подземные воды, инженерная геология и обзор геофизических исследований / И.И. Малышев. - Москва: СИНТЕГ, 2012. - 358 c. Плотников Н. И. Поиски и разведка пресных подземных вод для целей крупного водоснабжения. Ч. 1 и 2. – Москва: Изд-во МГУ, 1965 и 1968, 713 с. Шестаков, В. М. Методика оценки ресурсов подземных вод на участках береговых водозаборов: моногр. / В.М. Шестаков, И.К. Невечеря, И.В. Авилина. - Москва: КДУ, 2009. - 194 c. Яковлев, С. В. Комплексное использование водных ресурсов / С.В. Яковлев, И.Г. Губий, И.И. Павлинова. - Москва: Высшая школа, 2014. - 384 c. |