С.А.Щукарев жіктемесі 1 страница

25%-дан жоғары экв құрайтын иондар	HCO^-3	HCO^-3+SO^-4	HCO^-3+SO^-4+CL^-	HCO^-3+CL^-	SO^-4	+SO^-4+CL^-	CL^-
Ca^++
Ca^++…Mg^++
Mg^++
Na^++ Ca^++
Na^++ Ca^+++
Mg^++
Na^++ Mg^++

Кесте бірінші сынып сулары гидрокарбонаттық, ал қырық бесінші хлоридті болып табылатынын көрсетеді.

Жалпы минералдануына байланысты әр сынып топтарға бөлінеді: I – тұз құрамы 1,5 г/л топ, ІІ – 1,5-тен 10 г/л -ге дейін; ІІІ – 10-нан 40 г/л -ге дейін; IV – 40 г/л -ден аса.

Қазіргі кезде жерасты суларының химиялық құрамын сипаттау үшін М.Г.Курлов формуласы қолданылады. Бұл формулада негізгі аниондар кемитін ретпен, алымында, ал катиондар – сондай ретпен бөлімінде орналастырылған. Формулада: жалпы минералдану, газдық құрам және су температурасы берілген.

Курлов формуласы мынадай түрде:

Мұндағы:

S_P – су құрамындағы спецификалық элемент;

М – жалпы минералдану, мг/л;

t – су температурасы, град.

Аниондар мен катиондар химиялық символдармен таңбаланады, оң жағында судағы ион құрамы беріледі, мг-экв. Судағы мөлшері 10%-дан асатын иондар Курлов формуласында көрсетілмейді.

Мысалы минералдық көздердің бірінің суларының химиялық құрамының Курлов бойынша формуласын келтіреміз:

Солтүстік-батыс Қазақстанның бірқатар аудандарында, сонымен қатар кейбір көмірлі кен орындарда тау жыныстарында пириттердің қышқылдануынан болатын қышқылды сулар жиі кездесуде. Мұндай сулар сульфидтік кенорын аудандарында да кездеседі. Бұл қышқыл сулар үстіңгі аумақтардан тереңге түсіп, адсорбталған натрий ионды құрамы бар сазды жыныстармен әрекетке түседі. Әрекеттесу нәтижесінде сульфатты-кальцийлі су сульфатты-натрийліге айналады. Ары қарай қалпына келтіру орта шарттарында және метан қатысуымен, сульфаттарды қалпына келтіруге және гидрокарбонатты-натрийлі сілтілік сулардың пайда болуына әкелетін десульфирлеуші бактериялар әрекетті дамытады.

Реакция келесі түрде жүреді:

Na₂SO₄ + 2C + 2H₂O = NaНСО₃+ H₂S

Терең аумақтарда жерасты сулары хлоридтермен байытылады және нәтижесінде хлоридті-гидрокарбонатты-натрийлікке ауысады.

4.6. Судың сапасына қойылатын талаптар

Су сапасына қойылатын талаптар түрлі халық шаруашылығының салаларына бірдей емес. Ішуге арналған сулар, техникалық мақсаттар үшін жарамсыз болуы да, және керісінше болуы да мүмкін. Жерасты суларының сол немесе басқа мақсаттар үшін жарамдылығын бағалау үшін нақты нормалар бар. Бірақ кей жағдайларда жекелеген аудандардың гидрологиялық ерекшеліктерін және жарамды су көздерінің болмауы жағдайын да ескеру қажет. Қоректік мақсатқа арналған суда төмендегідей негізгі химиялық құрамдас бөліктердің болуына рұқсат етілген:

Құрамдар	мг/л
Құрғақ қалдық	1000 - ға дейін
Хлоридтер
Азот қышқылы
Сулфаттар
KMnO4	10 - ға дейін
Темір
Жалпы кермектік	40^о
Тұрақты кермектік	15^о

Кенорындар аумағында жерасты суларындағы адам организміне зиянды әсерін тигізетін сирек элементтер мен ауыр металдардың құрамын анықтап алу қажет. Олардың мөлшері белгіленген нормадан сәйкес аспауы керек: қорғасын – 0,1;күшан – 0,05; фтор – 1;мыс – 3; мырыш – 15; фенол – 0,01мг/л

Қазақстан мен Орта Азияның құрғақ және шөлді аудандары үшін минералдану деңгейі бойынша жерасты суларының 20-кестеде көрсетілгендей жіктелімі жасалады.

20-кесте

			Иондық құрам
Жерасты суларының сапасы	Құрғақ қалдық, мг/л	Жалпы кеуектік	CL	SO4
Жақсы сіңуі	1000 - ға дейін	7(20)	150 - ге дейін	300 - дейін
Әлсіз тұздылау	1000 - 2500	14(40)	>>500	>>800
Тұздылау	2500 - 3500	20(55)	>>700	>>1200
Мол су алу үшін	3500 - 4000	25(70)	>>1000	-1400
Шекті тұзды	5000 - 6000	-	>>2500	>>2500

Техникалық мақсаттар үшін пайдаланатын (бу қазандарын коректендіру үшін, қозғалтқыштарды суыту, тоқыма және қағаз өнеркәсібі, моншалар) жерасты суларын бағалауда ең маңызды көңіл аударатын жайт – судың кермектігі.

Кермектік бұл судың құрамында кальций мен магний тұздарының болуынан туындайтын қасиеті. Кермек суды құрамына қарай былайша бөледі:

1) жалпы, құрамында кальций мен магнийдің болуына негізделген;

2) тұрақты, биокорбонаттар, кальций мен магнийдан басқа, барлық компоненттерімен анықталады;

3) уақытша, биокарбонанттар мен магнийге байланысты.

Жалпы және уақытша кермектікті анықтап, олардың айырымы арқылы тұрақты кермектікті анықтауға болады. Уақытша кермектіктің мәні су қайнау кезінде ондағы еріген кальций биокарбонаттар мен магний карбонатының қосылыстарына өтеді және шөгіндіге айналады. Сондықтан да кайнаған су тұрақты кермектікке ие болады. Жалпы кермектікті бағалау үшін оның Са⁺⁺ және Мg⁺⁺ құрамын анықтау керек, ал тұрақты кермекті анықтауда косымша НСО₃ және SO₄ құрамын анықтау жеткілікті. Біздің елімізде су кермектігі 1 дм³ судағы Са²⁺ мен Mg²⁺ иондарының миллиграм-эквиваленттік мөлшерімен (мг/ экв.) көрсетіледі.

Кермектікті тұжырымдауда 1° кермектікке 7,2 мг МgО сәйкес келеді.

Химиялық талдау мәліметтері бойынша судың кермектігін келесі формуламен анықтайды. Н = 0,1_а+ 0,14 б,

Мұндағы: Н – су кермектігі, а – СаО құрамы, град., мг/л., б – МgО құрамы, мг/л.

О.А Алекин табиғи суларды кермектік шамасы бойынша келесі түрлерге бөледі:

Градус мг/экв

1.Өте жұмсақ су 0-4,2 1,5

2.Жұмсақ су 4,2-8,4 1,5-3,0

3.Орташа кермек су 8,5-16,8 3-6

4.Кермек су 16,8-25,2 6-9

5. Өте кермек су 25,2-ден аса 9-дан көп

Өнеркәсіп салаларының кейбірінде кермек суларды алдын ала жұмсарту мақсатында химиялық өндеуден өткізеді. Көбіне содалы әктас қолданылады, онда жұмсарту реагенті ретінде әктасты Са(ОН)₂ және сусыз соданы Ма₂ СО₃ қолданады. Бұл әктастың әсері келесіден тұрады, ол кальций биокарбонаттары мен магнийді ерімейтін жағдайға ауыстырады және еркін көмір қышқылын байланыстырады. Сулар бетонға қатысты агрессивті болады. Судың агрессивті әсері оның құрамында жаңакосылыстардың кристалдану нәтижесінде бұзылуға көмектеседі. Судың еріткіш касиеті Са СО₃ қатысына су құрамындағы агресивтік көмірқышқыл құрамымен анықталады. Қарапайым жағдайда табиғи суларда бір уақытта еркін көмірқышқылы және НСО₃~- СО₃ иондары болады.

Судың бактериялық құрамы

Ашық су қоймалары мен су ағымдарында және жерасты суларында ластану деңгейіне байланысты әр түрлі микроорганизмдер, бактериялар болады. Олар 1 см³ суда миллиондап кездеседі. Жерасты суларындағы бактериялар тереңдеген сайын аз мөлшерде болады. Бактериялар қауіпті және ауыру тудырғыш, әр түрлі ішек ауруларын тудырушы болып келеді. Дегенмен бұлар ашық су қоймаларында, ашық ағындарда әр түрлі тасталған қалдықтар нәтижесінде пайда болады. Бактериялар мөлшері бірнеше микроннан бірлік микронға дейін барады. Мысалы, метанды қышқылдаушы бактериялар 2-3μ ұзындықта, ал қалыңдығы 1,5-2μ.

Судың органикалық ластану деңгейі колититрмен өлшенеді. Мұнда су көлемі, ол бір ішекті таяқшаны ендіреді. Адам мен жануарда болатын ішек таяқшасы қауіпсіз, әдетте ол басқа бактериялармен тиф, холера, іш ауыру тудыратын бактериялармен бірге жүреді.

Ішек таяқшасы бар суларды былайша ажыратады:

1) өте таза.................500-750 см ³ суда бір таяқша;

2) таза........................350-50 см ³ суда бір таяқша;

3) күмәнді...................200-300 см ³ суда бір таяқша;

4) денсаулыққа зиянды............180-200 см ³ бір таяқша;

5) жарамсыз..................25-50 см ³ суда бір таяқша;

Тәжірбиеде ірі су қоймаларында 300 колититрде су хлорланған, яғни осыдан кейін ғана оны қолдануға болады. Судағы ішек таяқшасы коли-тест бойынша анықталады, яғни ол үшін 1 л су алынады. Бактериялық қауіпті емес су коли-тест бойынша 2-3 шамасында болуы қажет. Суда басқа да бактериялар бар. Суда биохимиялық процестер болып тұрады. Сондықтан бактериялық құрам жерасты сулары мен оның құрамы анықталғанда бағалануы тиіс.

4.7. Жерасты сулары қозғалысының негізгі заңдары

Тау жыныстарына атмосфералық жауын-шашын әсерінен келген су қозғалыста болады. Судың осындай қозғалысын Т.Н.Каменский терминологиясы бойынша судың бос өтуі деп атайды. Судың бос өтуі гравитациялық күш арқылы іске асады. Тау жыныстарында судың бос өту қозғалысы немесе сіңірілуі (инфилтрация) кезінде атмосфералық жауын -шашындар жердің беткі қабатынан төменгі қабатқа, содан тау жыныстарының аэрация зонасынан грунт суына дейін жетеді. Сол жағдайда гидростатикалық қысыммен сумен қаныққан кезінде толығымен жерасты суының қалыпты жағдайда сүзілуі (фильтрация) жүреді.

Cудың қозғалуы екі түрге бөлінеді: ламинарлы және турбулентті. Ламинарлы жағдайда су ши түрінде параллель қозғалып, аз жылдамдықпен толықтай ағысты құрайды. Ал турбулентті жағдайда қозғалыс жоғарғы жылдамдықпен сипатталады:

1) жақсы өткізгіштер: малтатастар, карстанған жыныстар..........К_сүз.>100

2) су өткізгіштер: ірі дәнді құмдар, жарықшақты жыныстар К _сүз.>=40-100

3) әр түрлі өлшемдегі құмдар.................................................. К _сүз.>=15-20

4) орташа өлшемдегі.............................................................. К _сүз.>=10-15

5) әлсіз су өткізгіштер: ұсақ өлшемді құмдар, құмайттар,

құмдақтар.................................................................................... К _сүз.>=0.1-10

6) тым әлсіз су өткізгіштер: құмдақтар, саздар.................... К _сүз.>=0.001-0.1 (ұсақтау)

Дарси заңы немесе сүзудің сызықтық заңы, бұл заң жерасты суларының қозғалысында үлкен мәнге ие. Ұсақ өлшемді құмдарды, бір текті емес ірі өлшемді құмдарды, жарықшақты жыныстардағы судың ламинарлы қозғалысын бақылауда ерекше рөл атқарады. Сүзудің сызықтық заңында әдетте сүзудің қолайсыз жылдамдығы кезінде ауытқулар болуы мүмкін.

Академик Н.Н. Павловскийдің зерттеуі бойынша ламинарлы қозғалыстың турбулентті қозғалысқа ауысуы әдетте қолайсыз жылдамдық ағынының әсерінен болады. Бұл жылдамдық +10⁰ температурада мынадай формуламен өрнектеледі:

Мұндағы:

Re – Рейнольдс саны, ол 50-60 мәндеріне ие (орташа және ірі құмдар үшін)

de – грунттың қозғалыс диаметрі мм

р – кеуектіліктің өлшемі.

Тәжірбиеден көргеніміздей ірі өлшемді грунттарда сүзудің қолайсыз жылдамдығы 432 м/тәулікті құрайды, ал қабаттардағы судың жылдамдығы 1000 м/тәулікті құрайды. Табиғи жағдайда сүзудің жылдамдығы метрмен немесе ондаған метрмен өлшенеді. Сондықтан жерасты суларының қозғалысы туралы теория сүзудің сызықтық заңымен түсіндіріледі.

Шамадан тыс жылдамдықтағы судың сүзілуі әдетте ірі жарықшақтарда көп болады. Дегенмен карсты бос кеңістіктерден немесе жасанды үңгірлерден (шахта, шурф, скважина)де байқауға болады.

Осындай жағдайларда жерасты суларының қозғалысы турбулентті сипатта болады. Дарси заңынан айырмашылығы, осы кезде жылдамдық тамырдың гидравликалық еңкіштігіне пропорционал болады. Жерасты ағындарында судың тоқ желілері майысқан, сонымен қатар иректелген және ажыраулар болып тұрады. Ағынның мұндай түрі мынадай формуламен өрнектеледі:

немесе

Мұндай өрнекті Шези-Краснопольск заңы деп атаймыз. Мұндағы K –жыныстың су өткізгіштік коэффициенті. Дарси заңы бойынша сүзудің жылдамдығы бірге тең.

Дарси және Шези-Краснопольск заңдары жерасты суларының қозғалу режимін реттейді. Яғни ламинарлы және турбулентті. Су өткізгіштігі әр түрлі жыныстарда аралас немесе алмасу режимі орын алған. Мұндай режимді математикалық формула арқылы былайша жазуға болады:

немесе

Мұндағы:

m – мөлшер, топырақ пен ағын режиміне тәуелді. Ол 1-2 шамалар арасында өзгереді.

К_өтк. – су өткізгіштік коэффициенті

Сонымен қатар аралас немесе ауыспалы режим екі еселенген сипатта болады:

I=av+bv²

Мұндағы:

I – ағын градиенті

v – сүзу жылдамдығы

a және b – топыраққа, температураға, судың тұтқырлығына байланысты мөлшер, коэффициент.

4.8. Жерасты суларының шығындары және қисық депрессия тұрғызу

Сүзу заңының формуласын қолдана отырып, қалыпты жағдайдағы жерасты суларының шығындарын есептеуге болады. Ағын шығыны – бұл белгілі бір су мөлшері, белгілі бір уақытта көлденең аумақпен ағатын сулы қабат. Су қысымы түспеген топырақ ағымын елестетейік. Ол біртекті жыныстармен өзенге қарай бағытталған.(18,а-сурет). Судың қозғалысы бұл жерде де Дарси заңына бағынады. Яғни ол аз жылдамдықпен қозғалып келеді. Осындай жағдайда судың шығынын анықтау үшін сүзу коэффициентін білу қажет. Сонымен қатар еңіс айнасы мен ағынның ағу аймағын білген жөн.

Сүзілу коэффициентін К деп алайық. Суретте көрінгендей топырақтың еңістеу айнасы қозғалыс бойынша өзгеріске ұшырап келеді.

а)

б)

18-сурет. Су шығынының сызбасы:

а- қысым берілмеген, б-қысым берілген

Өзенге жақын маңда ол көбірек түседі (жерасты суының айнасы өзенге жақсы түседі), өзеннен алыстаған сайын ол кішірейе береді. Орташа еңістеу, өзенмен скважина арасында, яғни белгілі бір L қашықтықта орналасқанда ол келесідей өрнектеледі:

I_ср=h₁-h₂/L

Мұндағы h₁, h₂ – қысым түскен қабаттың суының тереңдігі.

Жерасты су ағындарының қуаты ағыс бағыты бойынша да өзгереді. Орташа қуаттылық өзен мен скважина арасындағы L қима келесідей формуламен өрнектеледі:

h_ср=h₁-h₂/2

Дарси заңына сәйкес ені 1 м тең белдеуде қысымы жоқ жерасты суының шығыны q_бн келесідей формуламен өрнектеледі:

q_бн=KI_срh_срl=K h₁²-h₂²/2L

мұндағы К – сүзілу коэффициенті

Егер су тұтқыш пласт екі қабаттан құралса, коэффициенттері К₁ және К₂ болса онда бір ретті ағын шығыны келесідей формуламен есептеледі:

Жерасты суының шығыны еңіс қысым түскенде мынадай формуламен шығарылады:

Мұндағы H₁, H₂ – пьезометриялық қысым, ол горизонтальды жазықтықтан есептелген.

Енді қысым түскен суды қарастырайық. Ол өзенге бағытталған (18,б сурет). Сүзілу коэффииценті К-ға тең болсын. Ағын қуаты m мұнда тұрақты, ол L учаскесінде еш өзгеріске түспейді. Пьезометриялық қабаты дегеніміз – бұл жазықтық. Осындай жағдайда сүзу кезінде өзгермейтін гидравликалық еңістік болады:

I = H₁-H₂/L

1 м ені бар ағын шығыны мынаған тең:

Мұндағы H₁, H₂ скважина мен өзеннің тоғысқан жеріндегі пьезометриялық белгілер.

Екі формуланы салыстыра отырып, қысым түспеген ағынның судың тереңдігіне байланысты пропорционал екені анықталды, ал қысымы бар ағында пьезометриялық деңгейлер бірінші дәрежеден алынған.

Екі жағдайда да берілген формулалар жерасты суларының тегіс ағындарына арналған, яғни судың бағыты бір-біріне паралель.

19-сурет. Қисық депрессияны тұрғызу.

Әдетте өзеннің иректелген жағалауларында, көл мен шалшықтарда, жерасты суын дренаждау кезінде жазық болып келмейді. Себебі кеңістіктік сипат алған. Жерасты ағындарында тоқ желісі мен қысым сызықтарын ажыратып алу қажет. Тоқ желілері мен қысым түскен сызықтар жерасты суларының қозғалыс торын құрайды.

20-сурет. Еңістелген су қысымындағы депрессиялық қисық.

Қисық депрессиялық сызықты тұрғызу үшін екі ағыстағы сулы қат-қабаттың қуаттылығын білу қажет. Олардың ара қашықтығы l-ге тең. Дарси теңдеуін қолдана отырып, жерасты суы шығындарының екі теңдеуін жазуға болады. Яғни мұнда екі ағыс болған.

1-х ағысы бойынша өтетін ағынға да осындай теңдеу қолданылады:

q_1-x=K

Дегенмен ағын шығындары бір-бірімен тең. H_x қатысты келесідей теңдеу жазуға болады.

H_x= ₁-

Пьезометриялық қысымды анықтау үшін Г.Н. Каменский формуласын қолдануға болады.

(h₁+h₂) (h₁+H_x-z)

Тікқазбалар мен құдықтар, тік геологиялық өнімдер тік бұрышты, дөңгелек қиылысады. Тереңдігі 10-12 м, кейде 30 м қазады. Тік қазбаларда суреттеменің түсіндірмесі сыналып, грунттың тікелей көрсеткіштері анықталады, геологиялық қима құрастырылады.

4.9. Cу тартқыш құрылымдарына құйылатын су ағындары

Су тартқыш құрылымдарына арналар, галереялар, түрлі ұңғыма мен шахталар жатады. Ұңғыма өтпе тәсіліне байланысты қазылған, бұрғылауыш және соққылауыш болып, ал сипатына байланысты – грунттық және арынды (артезиандық) болып бөлінеді.

Шоғырлану тереңдіктеріне қарай жетілдірілген суқоршау құрылымдары, яғни сулы горизонтқа толығымен таянышқа дейін өткендер, және жетілдірілмеген, яғни сулы қат-қабатты бөлшектеп қана ашушы болып жіктеледі. Жетілдірілмеген ұнғымаға судың түсуі біруақытта қабырғалар мен түптері арқылы және қабырғалар өткізбейтін жағдайда тек түбі арқылы жүзеге асады. Ал жетілдірілген ұнғығымаға су тек қабырғалары арқылы енеді. Бұрғылауыш және соққылауыш ұнғымалардың негізгі жауапкершілікті бөлігі суқабылдауыш бөлігі болып табылады – сүзгіш (сүзгілеуші), сулы қабатты толығымен немесе бөлшектеп жабады.

Ұңғымалардың сүзгі (фильтр) қаңқалары әр түрлі: ағаштан жасалған, керамикадан, пластмассадан, әйнек пен металдан жасалған болып келеді. Сүзгі өлшемі ұңғымалардың нақты диаметрімен анықталады. Құрылысы жағынан ол жоғарғы бетінде дөңгелек немесе тікбұрышты қималы (21-сурет) тесіктері жасалған құбыр тәрізді келеді. Дөңгелек тесіктерінің өлшемі саңылаулардың 2-4 см қашықтығында 1-ден 2 см -ге дейін болады. Тікбұрышты тесіктері ені 0,8-1,5см және ұзындығы 2,5-4 см өлшемді етіп орындалады. 1 қума метр құбырдағы тесіктер саны 500-800-ге жуық, яғни оның диаметрлеріне байланысты болады. сүзгідегі тесіктердің ауданы 20-22 % (сүзгі қуыстылығы). Сүзгілердің қуыстылығын оның беріктігін төмендетпеу үшін тесіктіде 25%-дан және саңылаулыда 30-40%-дан асырмауға кеңес беріледі.

Дата добавления: 2015-08-31