Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Реферат на тему: История развития гидрогеологии

Содержание:

Введение

Вспомним определение науки гидрогеологии. Гидрогеология-наука о подземных водах, изучающая их происхождение, условия залегания и распространения, законы движения, взаимодействия с водоносными породами, формирования химического состава и др.

Рассмотрим вкратце историю развития этой науки.

Гидрогеология, этапы развития гидрогеологии

В истории изучения подземных вод в СССР выделяют 2 периода:

Дореволюционный;
Послереволюционный.

В дореволюционный период выделяют 3 этапа изучения подземных вод:

Накопление опыта использования подземных вод (X-XVII вв.)
Первые научные обобщенные сведения о подземных водах (XVII-середина XIX в.)
Становление гидрогеологии как науки (вторая половина XIX века и начало XX века)

В 1914 году на инженерном факультете Московского сельскохозяйственного института (ныне Московский гидрогеологический институт) была создана первая в России кафедра гидрогеологии.

Послереволюционный период можно разделить на 2 этапа:

Довоенный период (1917 - 1941)
Послевоенный период

Для подготовки инженеров-гидрогеологов гидрогеологическая специальность была создана в 1920 году в Московской горной академии, позже она была введена в других институтах и университетах. В институтах стали преподавать виднейшие ученые гидрогеологии, такие как Ф. П. Саваренский, Н. Ф. Погребов, А. Н. Семихатов, Б. С. Ильин и другие.

К началу первой пятилетки (1928 г.) и в последующие пять гидрогеологических исследований были проведены на Донбассе, в Восточном Закавказье, Средней Азии, на Севере Украины, в Казахстане, Туркмении и во многих других районах страны.

Большое значение для дальнейшего развития гидрогеологии имел Первый Всесоюзный гидрогеологический съезд, состоявшийся в Ленинграде в 1931 году.

В 30-е годы впервые были составлены сводные карты (гидрогеологические, минеральные воды, гидрогеологическое районирование), имевшие большое значение для планирования дальнейших гидрогеологических исследований. Тогда же под редакцией Н. И. Толстихина были изданы тома "Гидрогеология СССР". Перед Великой Отечественной войной вышло 12 номеров этого многотомного труда.

Послевоенный этап характеризуется накоплением материалов в глубоководных водах.

Для более глубокого научного анализа и широкого регионального обобщения материалов по подземным водам было решено подготовить к изданию 45 томов "Гидрогеологии СССР", а кроме того, составить 5 сводных томов.

Вода в природе. Круговорот воды в природе

На земном шаре вода находится в атмосфере, на поверхности земли и в земной коре.

В атмосфере вода находится в ее нижнем слое - тропосфере - в различных состояниях:

Парообразный;
Капельной жидкости;
Твердое тело.

Поверхностные воды находятся в жидком и твердом состоянии. В земной коре вода встречается в парообразном, жидком, твердом виде, а также в виде гигроскопичной и пленочной воды. Вместе поверхностные и подземные воды образуют водную оболочку-гидросферу.

Подземная гидросфера ограничена сверху земной поверхностью, ее нижняя граница достоверно не изучена.

Существуют большие, внутренние и малые циклы. При большой циркуляции влага, испаряясь с поверхности океанов, переносится в виде водяного пара воздушными потоками на сушу, здесь выпадает на поверхность в виде осадков, а затем возвращается в океаны поверхностным и подповерхностным стоком.

С небольшим циклом влага испаряется с поверхности океанов и морей. Он также выпадает в виде осадков.

Процесс циркуляции в природе в количественном выражении характеризуется водным балансом, уравнение которого на долю замкнутого речного бассейна имеет вид на длительный период:

Внутренняя циркуляция обеспечивается той частью воды, которая испаряется внутри континентов - с водной поверхности рек и озер, с суши и растительности, и там выпадает в виде осадков.

Типы воды в минералах и горных породах

Одна из самых ранних классификаций типов воды в горных породах была предложена в 1936 году А. Ф. Лебедевым. В последующие годы был предложен ряд других классификаций. Основываясь на классификации Лебедева, большинство ученых выделяют следующие типы воды:

Паровая вода.

Он в виде водяного пара в воздухе присутствует в порах и трещинах горных пород и в почве, перемещается вместе с воздушными потоками. При определенных условиях он может переходить в жидкую форму путем конденсации.

Парообразная вода-единственный тип, который может двигаться в порах с небольшим количеством влаги.

Связанная вода.

Он присутствует в основном в глинистых породах и удерживается на поверхности частиц силами, значительно превышающими силу тяжести.

Различают сильно-и слабо-связанную воду.

Сильно связанная вода (гидроскапическая) находится в виде молекул в поглощенном состоянии, удерживаемых на поверхности частиц молекулярными и электростатическими силами. Он обладает высокой плотностью, вязкостью и эластичностью, характерен для мелкодисперсных горных пород, не способен растворять соли и недоступен для растений.

Слабо связанная (пленка) расположена выше сильно связанной воды, удерживается молекулярными силами, более подвижна, плотность близка к плотности свободной воды, способна перемещаться от частицы к частице под действием сорбционных сил, способность растворять соли снижается.

Содержание пленочной воды может достигать: в песках 1 ... 7%, супесях-9-13%, суглинках-15-23%, глинах-35-40%.

Капиллярная вода.

Он располагается в капиллярных порах горных пород, где удерживается и перемещается под действием капиллярных (менисковых) сил, действующих на границу воды и воздуха, расположенных в порах. Он делится на 3 типа:

Сама капиллярная вода располагается в порах в виде влаги капиллярной поймы над УГВ. В зависимости от гранулометрического состава зависит емкость капиллярной поймы. Она колеблется от нуля в гальке до 4-5 м в глинистых породах. Сама капиллярная вода доступна для растений.

Взвешенная капиллярная вода расположена преимущественно в верхнем горизонте породы или в почве и не находится в прямой связи с УГВ. Когда содержание влаги в горной породе увеличивается сверх самой низкой влагоемкости, вода течет в нижележащие слои. Эта вода доступна для растений.

Вода поровых углов удерживается капиллярными силами в порах песчаных и глинистых пород в местах соприкосновения их частиц. Эта вода не используется растениями, и когда влажность повышается, она может перейти во взвешенную воду или в саму капиллярную воду

Гравитационная вода.

Подчиняется силе притяжения. Движение воды происходит под действием этой силы и передает гидростатическое давление.

Он делится на 2 типа:

Просачивающаяся-свободная гравитационная вода, находящаяся в состоянии нисходящего движения в виде отдельных потоков в зоне аэрации. Движение воды происходит под действием силы тяжести.
Влага водоносных горизонтов, которая насыщает водоносные горизонты до ПВ. Влага удерживается в результате водонепроницаемости водостойкого слоя (дальнейшее изложение относится к теме "Гравитационная вода").

Кристаллизационная вода.

Он входит в состав кристаллической решетки минерала, такого как гипс (CaS04 2H2O), и сохраняет свою молекулярную форму

Твердая вода в виде льда.

Кроме вышеперечисленных шести типов выделяют химически связанную воду, которая участвует в структуре кристаллической решетки минералов в виде ионов Н+, ОН", т. е. не сохраняет своей молекулярной формы.

Понятие скважины и пористости

Одним из важнейших гидрогеологических показателей горных пород является их пористость. В песчаных породах выделяется парообразная пористость, а в прочных породах-трещиноватая.

Подземные воды заполняют поры и трещины в горных породах. Объем всех пустот в породе называется скважиной. Естественно, чем больше скважина, тем больше воды может вместить скала.

Для движения подземных вод в горных породах большое значение имеет размер пустот. В мелких порах и трещинах площадь контакта воды со стенками пустот больше. Эти стенки обладают значительным сопротивлением движению воды, поэтому ее движение в неглубоких песках, даже при значительных давлениях, затруднено.

Существует два типа горных скважин: капиллярные (пористые) и некапиллярные.

Капиллярные скважины включают неглубокие пустоты, где вода движется в основном под действием поверхностного натяжения и электрических сил.

К Некапиллярным скважинам относятся большие пустоты, лишенные капиллярных свойств, в которых вода движется только под действием силы тяжести и перепада давлений.

Небольшие пустоты в горных породах называются пористостью.

Существует 3 типа пористости:

Общие положения
Откройте
Динамичность

Общая пористость количественно определяется отношением объема всех мелких пустот (в том числе и тех, которые не сообщаются друг с другом) ко всему объему образца.

Некапиллярные скважины включают большие поры в крупнозернистых породах, трещины, каналы, пещеры и другие большие пустоты. Трещины и поры могут сообщаться друг с другом или разрываться.

Открытая пористость характеризуется отношением объема сообщающихся открытых пор ко всему объему образца.

Для зернистых нецементированных пород открытая пористость близка к общей пористости.

Динамическая пористость выражается отношением ко всему объему образца только той части объема пор, через которую может перемещаться жидкость (вода).

Исследования показали, что не весь объем открытых пор является движением воды. Часть открытых пор (особенно на стыке частиц) часто занята тонкой пленкой воды, которая прочно удерживается капиллярными и молекулярными силами и не участвует в движении.

Динамическая пористость, в отличие от открытой пористости, не учитывает объем пор, занятых капиллярно связанной водой. Как правило, динамическая пористость меньше открытой пористости.

Таким образом, принципиальное различие между охарактеризованными типами пористости состоит (количественно) в том, что в цементированных породах общая пористость более открытая, а открытая пористость более динамичная.

Заключение

Тепловое загрязнение подземных вод происходит в районах водоемов-охладителей нагретых промышленных вод, когда нагретая вода сбрасывается в скважины из систем кондиционирования воздуха, а также в районах, где прибрежные водозаборы используют речную воду с повышенной температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.

Загрязнение подземных вод не является локальным процессом, оно тесно связано с загрязнением природной среды в целом. Загрязнение, содержащееся в подземных водах зон активного водообмена, в конечном итоге попадает в реки и озера (зоны сброса).

Загрязнение пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, не только сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды, но и приводит к необходимости колоссальных затрат на очистку воды, ремонт и реконструкцию очистных сооружений, а также дополнительных затрат на здравоохранение. Это происходит на фоне недостаточных знаний о состоянии загрязнения, влиянии многих вредных компонентов на здоровье людей и животных, а также отсутствия разработки методов исследования многих новых видов загрязнения.

Список литературы

Ажгирей, Г. Д. Общая геология / Г. Д. Ажгирей [и др.] - М.: Просвещение, 1974.
Ананьев, В. П. Основы геологии, минералогии и петрографии / В. П. Ананьев.
Барская, В. Ф. Практические работы по общей геологии: учеб. пособие для студентов пед. наук / В. Ф. Барская, Г. И. Рычагов. - М.: Про свещение, 1970. - 158 с.
Высоцкий, Е. А. Геология и минеральные ресурсы Республики Белая Русь: учебник, пособие / Е. А. Высоцкий. - Минск: Ушверсгетскае, 1996. - 184 с.
Геология СССР, Т. III Белорусская ССР / М.: Недра, 1971. - 456 с.
Левков Е. А., Матвеев А. В., Махнач Н. А. [и др.] - Минск: Наука и техника, 1973, 152 с.
Геология Беларуси / А. С. Махнач, Р. Г. Гарецкий, А. В. Матвеев и др. - Минск: ИГН НАЛ Беларусь, 2001. - 815 с.
Гурский, Б. Н. Общая геология / Б. Н.Гурский, Г. В. Гурский. - Минск: Высшая школа, 1976.
Иванова, М. Ф. Общая геология с основами исторической геологии / М. Ф. Иванова. - М.: Высшая школа, 1980.
Карлович, И. А. Геология / И. А. Карлович. - М.: Академический проспект, 2005.
Короновский, Н. В. Основы геологии / Н. В. Короновский, А. Ф. Якушева.- М.: Высшая школа экономики, 1991.
Короновский, Н.В. Общая геология / Н. В. Короновский. - М.: МГУ, 2002.
Короновский, Н. В. Геология / Н. В. Короновский, Н. А.Ясаманов. - М.: Академия, 2003. - 448 с.
Короновский, Н. В. Практическое руководство по общей геологии: учебник, пособие / Н. В. Короновский. - М.: Академия, 2004. - 160 с.
Корулин, Д. М. Геология и минеральные ресурсы Беларуси: учебное пособие / Д. М. Корулин. - 2-е изд. - Минск: Выш. школа, 1976. - 159 с.
Лабораторные работы по структурной геологии, геокартингу и дистанционным методам: учебник, пособие для вузов / А. Е. Михайлов, В. В. Шершуков, Е. П. Успенский и др. - М.: Недра, 1988. - 196 с.
Ноймайр, М. История Земли. В 2-х томах. Т. 1 / М. Неймайр. - М.: ТЕРРА, 1994. -753 с.