Методическое пособие (обобщение опыта работы) На правах рукописи содержание
| Вид материала | Методическое пособие |
- Сухое голодание (методическое пособие), 231.33kb.
- На правах рукописи, 1045.79kb.
- Обобщение и распространение опыта работы, 48.31kb.
- На правах рукописи, 532.78kb.
- М. В. Ломоносова = Химическийфакульте т С. С. Бердоносов введение в химию методическое, 1551.63kb.
- М. В. Ломоносова = Химическийфакульте т С. С. Бердоносов введение в химию методическое, 1619.27kb.
- Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Комплексный, 276.48kb.
- Ганчерка Валентина Павловна Из опыта работы по коррекции звукопроизношения методическое, 74.28kb.
- Методическое пособие Саранск 2008 ббк 74. 100, 707.54kb.
- Методическое пособие Результаты апробации кейс-технологий в образовательном процессе, 270.38kb.
3.4. Примеры учебно-исследовательских работ учащихся
Представленные здесь работы получили высокие оценки на олимпиадах различного уровня – от муниципального до Всероссийского. Оформление и содержание их соответствует основным требованиям, предъявляемым к учебно-исследовательским работам школьников, поэтому они могут служить образцом для тех, кто только начинает учебно-исследовательскую деятельность.
3.4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕБИТА КОЛОДЦА МЕТОДОМ ОТКАЧКИ
Киселев Олег
Сосновская средняя школа, школьное лесничество, 8 класс.
Научный руководитель: Лаппова Ю.Л., учитель экологии, канд.биол.наук
Консультанты: Саммет Э.Ю., Насонова Л.Д., ФГУП ПКГЭ
Аннотация (тезисы для публикации в сборнике)
Подземная вода является полезным ископаемым, используемым в основном для водоснабжения предприятий и коммунально-бытового хозяйства. В поселке Сосново подземные воды – единственный источник водоснабжения. Вода добывается в 6 крупных скважинах, оборудованных насосами и водонапорными башнями, откуда подается потребителям по централизованным системам. Глубина скважин 20-100 м. Кроме того, в районах частной застройки, в дачных поселках и садоводствах имеется множество колодцев и скважин. Глубина колодцев различна (2-20 м), различно и качество воды в них.
Целью настоящей работы является определение дебита колодца, расположенного в поселке Сосново, в районе Зеленая горка. Полученные данные могут быть в дальнейшем использованы как исходные для мониторинга уровня грунтовых вод в данном районе.
Колодец представляет собой два железобетонных кольца, вкопанных в суглинистый грунт. Верхнее кольцо большей частью расположено над поверхностью земли. Диаметр колец – 1м. Колодец накрыт деревянными щитами. Вода в колодце чистая, прозрачная, бесцветная, без запаха, пригодная для питья. Дно колодца засыпано гравием и галькой. Окружающий грунт представлен слабопроницаемыми горными породами – супесью и суглинком.
В настоящее время колодец практически не используется местными жителями, т.к. во все дома проведено центральное водоснабжение. Однако 20-30 лет назад из него активно брали воду, причем считалось, что в этом колодце (среди 3-4 других, расположенных поблизости) вода самая чистая и вкусная. Зимой вода в колодце не замерзает, летом колодец никогда не пересыхает. Можно сделать вывод, что колодец питается грунтовыми водами.
Абсолютная отметка высоты устья колодца, определенная по атласу, составляет 50 м над уровнем моря.
Точные координаты колодца были определены с помощью GPS – навигатора, предоставленного сотрудниками Санкт-Петербургской геологической экспедиции. Эти координаты составляют 60о 33’ 05’’ с.ш. и 30o 14’33’’ в.д. Глубина колодца до уровня воды составляет 85 см, до дна – 200 см. Глубина воды – 135 см.
Дебит колодца, определенный методом откачки, составляет 21,4 л/час. Общий объем воды в колодце на день исследования составляет 1063 л или приблизительно 1 т.
ВЫВОДЫ
- Исследуемый колодец представляет собой источник питьевой воды с запасом около 1 т.
- Дебит колодца составляет 21,4 л/час.
- Колодец питается грунтовыми водами.
- Координаты колодца 60о 33’ 05’’ с.ш. и 30o 14’33’’ в.д.
Полный текст работы: 1.ВВЕДЕНИЕ
Питьевая вода является в мире одним из наиболее используемых и ценных полезных ископаемых. Качество питьевой воды напрямую связано со здоровьем населения. Выявление источников вод, определение их состава и запасов является важной задачей геоэкологии.
Изучение режима подземных вод является одной из важных задач гидрогеологии, так как те или иные изменения их уровня, состава и температуры могут существенно повлиять на условия обводненности культурных угодий, а также строительства и эксплуатации различных сооружений. С целью установления режима подземных вод измеряют положения их уровня в специальных режимных скважинах.
Причины колебаний уровня, состава и температуры подземных, в частности грунтовых, вод весьма разнообразны. К главным из них относят: изменения метеорологических условий или факторов (атмосферные осадки, температура и давление воздуха и др.), колебания уровня воды поверхностных водоемов и рек, инженерную деятельность человека. Паводки на реках вызывают подпор гидравлически связанных с ними грунтовых вод, в результате которого повышается их уровень на всей прилегающей к речной долине территории. Вызывают изменение уровня грунтовых вод устройство искусственных водоемов, глубоких карьеров, дренирующих местность; возведение сооружений; асфальтирование обширных территорий; лесопосадки и т.д.
Подземная вода является полезным ископаемым, используемым в основном для водоснабжения предприятий и коммунально-бытового хозяйства. В поселке Сосново подземные воды – единственный источник водоснабжения. Вода добывается в 6 крупных скважинах, оборудованных насосами и водонапорными башнями, откуда подается потребителям по централизованным системам. Глубина скважин 20-100 м. Кроме того, в районах частной застройки, в дачных поселках и садоводствах имеется множество колодцев и скважин. Глубина колодцев различна (2-20 м), различно и качество воды в них.
Целью настоящей работы является определение дебита колодца, расположенного в поселке Сосново, в районе Зеленая горка и оценка химического состава воды в нем методом спектрального анализа. Полученные данные могут быть в дальнейшем использованы как исходные для мониторинга уровня грунтовых вод в данном районе.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
- Классификация подземных вод.
Большую геологическую работу производят подземные или грунтовые воды. К подземной воде относятся все воды, которые заполняют преимущественно поры, пустоты и трещины горных пород. В зависимости от давления и температуры вода может находиться в парообразной, жидкой или твердой (в виде льда) фазах. Интенсивная деятельность подземных вод определяется прежде всего их колоссальной массой. По оценке академика В.И.Вернадского, масса подземных вод примерно в 40 раз больше, чем во всех озерах, реках и болотах. По происхождению такие воды подразделяют на инфильтрационные, конденсационные, ювенильные и ископаемые. Основной источник пополнения подземной воды – атмосферные осадки, выпадающие в виде дождя или снега. Такие воды получили название инфильтрационных, т.е. это воды, которые просочились (инфильтровались) в глубь земли. Количество инфильтрирующейся с поверхности Земли воды зависит от многих факторов: характера рельефа, состава, фильтрационной способности и трещинноватости поверхностных отложений, климатических условий и др. Кроме того, подземные воды пополняются также за счет выделения ее при остывании магмы. Обычно в магме растворены различные газы; выделяясь из нее, они образуют в том числе пары воды. Поднимаясь вверх и конденсируясь в трещинах, такие воды составляют значительную часть подземных вод; в соответствии с таким происхождением, эти воды называются магматогенными или ювенильными. Это, как правило, горячие растворы настолько сильно минерализованные, что при изменении давления и температуры из этой воды могут осаждаться рудные минералы меди, свинца, цинка и др. Многие месторождения этих полезных ископаемых образовались именно таким путем.
Существование подземных вод не всегда можно объяснить инфильтрацией атмосферных осадков или выделением водяных паров из магмы. В частности, в районах пустынь или полупустынь количество выпадающих осадков очень мало, а те, которые выпадают, обычно быстро испаряются, да и магма в этих районах иногда залегает очень глубоко и не может служить источником пополнения запасов подземных вод. Вместе с тем, даже в пустынях на некоторой сравнительно небольшой глубине имеются подземные воды. Образование таких вод ученые объясняют конденсацией атмосферных паров в ночные часы, а воды этого типа получили название конденсационных.
Инфильтрационные и конденсационные подземные воды, перемещаясь внутри земной коры, пополняют запасы морей и рек. Испаряющаяся с поверхности морей и рек вода насыщает атмосферу. Влага атмосферы выпадает на землю в виде различного рода осадков, которые проникают в толщу земной коры. Таким образом инфильтрационные и конденсационные воды находятся в состоянии постоянного кругооборота, поэтому их называют вадозными, или блуждающими.
Но поскольку перечисленные типы подземных вод часто образуются в одних и тех же участках земной коры, они при миграции могут смешиваться и давать начало подземных вод смешанного происхождения.
В настоящее время единой классификации подземных вод не существует.
Обычно подземные воды, помимо происхождения, классифицируют по многим признакам, например по температуре, минеральному составу, направлению течения и т.д. В частности, по условиям залегания все подземные воды подразделяются на четыре типа: почвенные, верховодка, грунтовые и межпластовые. В свою очередь межпластовые воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими). По характеру водовмещающих пород подземные воды подразделяют на поровые, трещинные (заполняют не только поры, но и многочисленные трещины в массивных горных породах), жильные, карстовые (связаны с растворимыми водой горными породами – известняками, доломитами, гипсами и др.) и пластовые.
Рассмотрим более подробно классификацию по условиям залегания. Итак, в зоне аэрации выделяют почвенные воды и верховодку, а в зоне насыщения – грунтовые и артезианские воды.
Почвенные воды располагаются у самой поверхности и заполняют пустоты и поры почвы. Они являются подвешенными, поскольку подстилающие почвенный слой горные породы обычно воздушно-сухие. Зимой они замерзают, а в разгар лета испаряются. В областях избыточного увлажнения они бывают обогащены органическими веществами и имеют желтовато-бурый оттенок и запах гниющих растений и бактерий. Почвенные воды являются одним из элементов плодородия почв.
Ниже зоны почвенных вод часто располагается толща практически сухих пород, содержащих в ничтожном количестве только пленочную воду. Но если в этой толще имеются прослои и линзы относительно водоупорных пород, то во влажные сезоны года на них очень долго задерживается некоторое количество воды, называемой верховодкой. Когда постоянные подземные воды лежат очень глубоко или непригодны для питья по своему составу, местное население нередко использует ее для водоснабжения. Но это ненадежный источник, так как верховодка легко загрязняется в результате просачивания сточных вод и, кроме того, ее объем непостоянен. Уровень воды верховодки подвержен значительным колебаниям, этим и объясняется обмеление неглубоких колодцев в летнее время. Верховодка имеет большое значение для питания растений, в частности древесных культур. Однако в зоне избыточного увлажнения она заболачивает местность, вызывая в почве нежелательные восстановительные процессы.
Грунтовые воды обычно располагаются ниже зоны аэрации на первом водоупорном горизонте. Атмосферная вода, просачиваясь сверху вниз вплоть до водоупора, а затем перемещаясь в горизонтальном направлении, постепенно заполняет пустоты и трещины горных пород. Так возникают водоносные горизонты. Глубина их залегания относительно невелика – 1-50 м. Грунтовые воды обладают свободной поверхностью – зеркалом, или уровнем. Водоносный горизонт ограничен сверху поверхностью грунтовых вод, на уровне которой устанавливается вода во вскрывающих этот горизонт колодцах. Поверхность грунтовых вод редко бывает строго горизонтальной, чаще она в сглаженном виде повторяет форму рельефа земной поверхности. Поэтому по направлению уклона местности образуются потоки подземных вод, движущиеся под действием собственного веса. Скорости движения грунтовых вод по сравнению со скоростью течения воды в реках невелики и не превышают: в галечниках и сильнотрещиноватых породах 100м/сут, в крупнозернистых песках 20 м/сут, в мелкозернистых – 5 м/сут. Режим грунтовых вод из-за сезонных климатических условий подвержен значительным колебаниям. Между выпадающими атмосферными осадками и уровнем, расходом (дебитом) и физико-химическими свойствами грунтовых вод существует прямая связь. Обычно в дождливое лето их уровень повышается, а в засушливое, наоборот, понижается. Они могут даже полностью исчезнуть. Грунтовые воды, хотя и в значительно меньшей степени, чем верховодка, загрязняются сверху. В сельской местности они обычно являются источником водоснабжения.
Помимо грунтовых вод, выделяют еще межпластовые воды; их отличие от первых состоит в том, что они заключены между двумя водоупорами и не заполняют весь водоносный горизонт. Областью питания их служат иногда очень удаленные районы, где питающий водоносный горизонт выходит на земную поверхность. Эти воды обычно не зависят от сезонных изменений количества осадков и испарения в данной местности и характеризуются постоянством режима. В отличие от грунтовых межпластовые воды защищены водоупорным горизонтом от поверхностного загрязнения и, таким образом, являются наиболее благоприятным источником водоснабжения.
Большая часть межпластовых вод – безнапорные, но если они залегают в синклинальных (вогнутых) структурах, то превращаются в напорные артезианские воды. В отличие от межпластовых артезианские воды насыщают весь водоносный горизонт. Большие их скопления приурочены к так называемым артезианским бассейнам, представляющим собой огромные (десятки и более тысяч километров в поперечнике и сотни и более тысяч метров в глубину) мульды или прогибы. Фонтанирование воды в артезианском бассейне возникает в результате разности гидростатического давления в разных частях этого водоносного горизонта. Обычно в синклинальных структурах вода, заключенная между двумя водоупорами, движется от области питания к области разгрузки. Поэтому, если в центре такого артезианского бассейна пробурить скважину или вырыть колодец, вода будет фонтанировать. Высота подъема воды зависит от положения скважины относительно областей питания и разгрузки и определяется пьезометрическим уровнем, под которым понимают воображаемую поверхность, проходящую через области питания и разгрузки и определяющую высоту напора воды в данном месте. Он обычно выражается в абсолютных отметках. Выше этого уровня вода подняться не может. В пределах нашей страны есть целый ряд тектонических впадин с идеальными условиями для возникновения артезианских бассейнов. Таковыми являются Подмосковный (имеет ряд напорных горизонтов, одни из которых содержат сильноминерализованные воды, а другие – пресные), Ангаро-Ленский, Прикубанский артезианские бассейны и много других. Для артезианских вод характерна малая загрязненность. Поэтому эти воды имеют ряд преимуществ по вкусовым качествам, температуре и гигиеническим свойствам перед поверхностными и грунтовыми. Народнохозяйственное значение артезианских вод велико. Они служат источником водоснабжения ряда городов, в том числе таких крупных промышленных центров, как Москва. Пресные артезианские воды широко используют для орошения и обводнения засушливых районов.
2.2. Гидрогеологические свойства горных пород.
Важнейшими гидрогеологическими свойствами горных пород являются их водопроницаемость и влагоемкость. Водопроницаемость – это способность породы пропускать через себя гравитационную воду. Она определяется наличием пустот, то есть пористостью зернистых пород и скважистостью массивных. Степень водопроницаемости пород характеризуется коэффициентом водопроницаемости, или коэффициентом фильтрации, показывающим, с какой скоростью гравитационная вода фильтруется через водоносные породы при уклоне подземного потока 45˚. Коэффициент фильтрации обычно выражают в литрах за сутки.
По степени водопроницаемости все горные породы подразделяют на пять категорий:
Таблица № 1.
Классификация горных пород по степени водопроницаемости
| Категория водопроницаемости | Характеристика горных пород | Коэффициент фильтрации, л/сут |
| I | Хорошо водопроницаемые – галечники, крупнозернистые пески, массивные сильнотрещиноватые и пещеристые породы | >10 |
| II | Водопроницаемые – пески, трещиноватые породы | 10…1 |
| III | Слабоводопроницаемые – мергели, песчаники, супеси | 1…0,01 |
| IV | Весьма слабопроницаемые или полупроницаемые – глинистые песчаники, супеси, суглинки | 0,01…0,001 |
| V | Непроницаемые (практически водоупорные) – глины, нетрещиноватые скальные породы | <0,001 |
Породы V категории пропускают гравитационные воды в ничтожно малых количествах. В действительности их можно характеризовать как водоупорные. Породы IV и III категорий, залегающие среди более водопроницаемых слоев, также могут играть роль водоупоров. Относительность понятий «Водопроницаемая» и «водоупорная» надо всегда иметь в виду при изучении условий залегания и движения подземных вод.
Влагоемкость – это способность горных пород вмещать и удерживать определенное количество воды при данной температуре и давлении. Различают максимальную и молекулярную влагоемкость. Максимальная влагоемкость определяется количеством воды, содержащейся в породе при условии полного заполнения ею пор, молекулярная – количеством воды, которое удерживается в породе силами молекулярного сцепления. Разность между полной и молекулярной влагоемкостью называют водоотдачей породы. Она отражает количество свободной гравитационной воды, которое можно извлечь из породы. Водоотдачу 1 м³ породы называют удельной.
2.3.Источники подземных вод.
Большая часть подземных грунтовых и межпластовых вод движется. В местах пересечения водоносного горизонта оврагами и речными долинами или разрыва водоупорной кровли трещинами подземные воды вытекают в виде ключей, родников или других источников на поверхность Земли. В зависимости от распределения количества атмосферных осадков по сезонам года, режима питания и разгрузки водоносных горизонтов источники подземных вод подразделяют на постоянные или пересыхающие. По способу истечения воды различают источники нисходящие и восходящие. В нисходящих источниках вода, высачивающаяся на склоне или у его основания, спокойно стекает вниз по уклону. В восходящих источниках вода выходит под напором, так что в лужице, образующейся обычно над местом ее выхода, она как бы бурлит, «бьет ключом» (это явление носит название грифона). Классический пример восходящих источников – фонтанирующие через трещины в водоупорной кровле артезианские воды. Восходящие источники могут возникнуть и в случае местного напора, а также под действием давления газов и паров. Поэтому судить о напорном или безнапорном режиме подземных вод только по одному факту появления восходящих источников нельзя. Расход, или дебит, источников, также как и колодцев, зависит от водообильности водоносного горизонта и скорости водоотдачи горных пород. В песчано-глинистых и сланцевых породах дебит источников обычно не превышает 1 л/с, а в галечниках и трещиноватых – иногда может составлять более 10 л/с.
2.4.Температура и химический состав подземных вод.
Неглубокозалегающие грунтовые воды испытывают такие же сезонные колебания температуры, что и земная поверхность, но лишь с некоторым запаздыванием во времени. Ниже идет пояс постоянных температур. Воды, залегающие в этом поясе, характеризуются неизменной температурой в течение всего года, равной среднегодовой температуре данной местности. В областях, где среднегодовые температуры выше нуля, подземные воды не замерзают. Воды, расположенные ниже пояса постоянных температур, имеют температуру выше среднегодовой температуры местности, причем температура их тем выше, чем глубже они залегают. На глубокозалегающие воды воздействует тепло, поднимающееся из глубоких недр Земли. В зависимости от температурного режима различают холодные (температура до 20˚С), теплые (20-42˚С) и горячие (более 42˚С), или термальные, воды. Различные их источники имеют разную температуру. Так, температура термальных источников Пятигорска составляет 27-51˚С, Баргузинского заповедника – 43-76˚С.
Геологическая деятельность, совершаемая подземными водами, заключается прежде всего в растворении минералов и горных пород, по которым они движутся. Наиболее легко растворимы каменная соль, кальцит, доломит, гипс. С повышением температуры и давления в земных недрах растворимость пород значительно усиливается. Таким образом, подземные воды всегда содержат в том или ином количестве растворенные газы и соли. В виде примесей в их состав могут входить углекислый газ, сероводород, метан и другие газы, а также органические вещества.
По степени минерализации В.И.Вернадский разделил все воды на пресные, солоноватые, соленые и рассолы.
Жесткость подземных вод определяется наличием солей.
Состав грунтовых и сравнительно неглубокозалегающих межпластовых вод сильно зависит от климата. В областях с влажным климатом они обычно пресные или слабоминерализованные. Среди растворенных солей в них преобладают карбонаты кальция и магния. В засушливых областях, где в водоносные горизонты поступает мало атмосферной воды и ее запасы обновляются медленно, эти воды более минерализованные, солоноватые, а иногда и соленые. Они содержат наряду с карбонатами сульфаты натрия, калия, кальция, хлористые соли.
Для глубокозалегающих пластовых и трещинных вод характерно медленное возобновление запасов или почти полная застойность. Поэтому они обычно бывают сильноминерализованными. Иногда эти воды представляют собой концентрированные рассолы, пригодные для промышленного выпаривания солей (поваренной и калийной) и извлечения таких ценных элементов, как йод и бром.
Состав растворенных в воде веществ часто определяет ее целебные свойства. В местах выхода подземных вод с лечебными свойствами – бальнеологических созданы и создаются курорты. Особенно много источников лечебных минеральных вод выходит на поверхность Земли в молодых горных областях, изобилующих тектоническими разломами. В пределах нашей страны углекислые, сильногазированные воды выходят на поверхность Земли в районе Кисловодска. Высокими лечебными качествами обладают минеральные воды курортов Восточной Сибири: Аршана, Дарасуна, Горячинска, Ильинки, Ниловой Пустыни и др.
2.5.Разрушительная деятельность подземных вод.
В отличие от поверхностных текучих вод разрушительная работа подземных вод проявляется больше в химическом разрушении и выщелачивании горных пород, чем в их механическом размыве. Особенно большой разлагающей и растворяющей силой обладают воды, обогащенные кислородом, углекислотой, различными органическими и неорганическими веществами.
Наряду с растворением, одновременно происходит и вынос нерастворимых частиц пород. Этот процесс носит название механической суффозии. Весьма интенсивно карстовые явления развиваются в породах карбонатного состава – известняках, доломитах, гипсах и ангидридах. Эти породы выщелачиваются как на поверхности, так и на глубине. Одна из форм карстового рельефа – карры. Они представляют собой углубления, напоминающие борозды, небольшие канавки, щели и дыры. Их глубина изменяется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Покрывая поверхность растворимых горных пород, в совокупности карры образуют карровые поля. В результате размывающей и разлагающей деятельности подземных вод в известняках нередко возникают карстовые колодцы – воронкообразные углубления. Наиболее распространенная форма карстового рельефа – карстовые воронки. Множество карстовых воронок обнаружено в Архангельской, Вологодской, Тульской, Горьковской областях, в бассейнах рек Ангары, Енисея и в других местах.
В карстовых областях могут исчезать реки и периодически озера. Например, река Яман-ема в Башкирии на протяжении 40 км течет под землей и лишь в 17 км от устья выходит на поверхность Земли.
Характерная особенность подземных водотоков в карстовых областях – подчинение не только действию силы тяжести, но и закону сообщающихся сосудов. Вода, протекающая вдоль трещин в толще известкового массива, постепенно размывает их, пока во вмещающих породах не образуется целая система пустот и каналов, а в конечном счете карстовые пещеры, которые иногда достигают огромных размеров. Такие пещеры имеются во многих странах мира.
Самая большая карстовая пещера – Мамонтовая (США, штат Кентукки), которая состоит из пяти ярусов, каналов и гротов общей протяженностью свыше 300 км. Длина карстовой пещеры Агтелик в Венгрии составляет 22 км. Крупные пещеры имеются в Швейцарии, Австрии, Чехословакии. К крупнейшим карстовым пещерам в нашей стране относят Барнукову пещеру в Горьковской области, Нижнеудинскую пещеру в Сибири и многие другие. Особой известностью пользуется Кунгурская пещера в Приуралье. Она расположена на правом скалистом берегу р. Сылвы, вблизи г. Кунгура. Длина ее изученных ходов 5 км (остальные ходы пещеры завалены). В ней более 100 переходов и гротов, имеются озера глубиной до 6 м. Площадь самого большого озера достигает 200 кв.м. В пещере довольно прохладно и на протяжении всего лета в этой пещере держится минусовая температура (-2˚С).
Характерны для карстовых пещер – натечные формы, также связанные с геологической деятельностью подземных вод, но не с растворением, а с отложением осадков. Обычно различают сталактиты, спускающиеся с кровли пещеры, и сталагмиты, растущие вверх от пола. Отложение осадков является, наряду с растворением и суффозией, одной из важнейших форм геологической деятельности, совершаемой подземными водами.
В лессах и лессовидных суглинках также наблюдаются карстовые явления, называемые глиняным, или малым, карстом. Типичные формы такого типа карста – воронки, западинки и просадочные террасы, вдоль каналов, проложенных в неорошаемых ранее районах.
При возведении гидротехнических сооружений, строительстве железных и шоссейных дорог и других объектов необходимо учитывать закарстованность и интенсивность протекающих на тех или иных участках карстовых явлений. Особенно тщательно следует изучать районы закрытого карста.
Разрушительная деятельность подземных вод выражается также в образовании оплывин, оползней по склонам рек, озер и морей.
Оплывины представляют собой мелкие смещения (оползания), захватывающие только верхнюю, выветрелую часть склонов, возвышенностей, бортов долин и т.п. Оползают обычно суглинки и супеси по глинам и тяжелым суглинкам, пески по глинам и супесям. Нередко оплывины приводят к гибели травяного покрова, культурных насаждений, к образованию так называемого пьяного леса и т.д.
Оползни – это смещения более крупных по сравнению с оплывинами масштабов. Они возникают на склонах возвышенностей, по берегам рек, озер и морей.
2.6.Подземные воды Ленинградской области.
Недра Ленинградской области богаты пресной водой, но ее запасы все же исчерпаемы.
Нахождение воды в недрах, особенности ее состава и распределения подчинено геологическому строению территории. В гидрогеологическом отношении Ленинградская область расположена в пределах трех гидрогеологических структур: 1) Балтийского бассейна трещинных и трещинно-жильных вод, охватывающего северную часть Карельского перешейка и небольшой участок на севере Подпорожского района; 2) Московского бассейна пластовых напорных вод, расположенного в восточных частях Тихвинского и Бокситогорского районов; 3) Ленинградского бассейна пластовых напорных вод, занимающего всю остальную часть области.
Нижняя граница распространения пресных подземных вод в Ленинградской области находится на глубинах 100-200м, увеличиваясь до 300 и более метров на участках развития хорошо проницаемых пород (возвышенные участки на Карельском перешейке, юго-западная часть области) и сокращаясь до 0-50 м в долине реки Волхов, на Предглинтовой и Приневской низменностях.
Максимальные величины минерализации подземных вод отмечены в поселке Песочное, где в скважине на глубине 735 метров в кристаллических породах фундамента она составила 138 г/л.
Близ поверхности широко развиты грунтовые безнапорные воды. Уровень грунтовых вод располагается на глубинах 2-3 м, редко – до 10 м. На отдельных участках Карельского перешейка, Предглинтовой низменности и Валдайской возвышенности водоносные горизонты четвертичных отложений содержат напорные воды, которые фонтанируют с превышением над поверхностью земли на 3-10 м. Это так называемые межморенные водоносные горизонты. Выделяются два межморенных горизонта: верхний – московско-валдайский и нижний – днепровско-московский. В районе Санкт-Петербурга верхний горизонт носит местное название – «полюстровский» - с ним связано известное месторождение железистых вод «Полюстрово».
Воды межморенных горизонтов обычно питьевого качества и имеют минерализацию 0,1-0,8 г/л, лишь на отдельных участках у них отмечается минерализация от 1,0 до 3,0 г/л Подземные воды в районе Полюстрово содержат повышенные концентрации железа – 20-45 мг/л.
Подземные воды добываются с помощью более чем 3000 водозаборных скважин, каптажей родников и многочисленных колодцев, расположенных практически повсеместно.
Всего на территории Ленинградской области и Санкт-Петербурга разведано 34 месторождений и участков пресных подземных вод. Из разведанных месторождений в полную или чпстичную эксплуатацию вовлечено 27 с суммарным водоотбором около 200 тыс. куб. м/сут. Наряду с использованием подземных вод на разведанных месторождениях, они широко используются для водоснабжения более мелких водопотребителей посредством децентрализованных водозаборов, действующих за пределами изученных участков. Значительные объемы подземных вод вовлекаются в оборот при шахтном и карьерном водоотливах, при добыче твердых полезных ископаемых.
Подземная вода является единственным полезным ископаемым, запасы которого восполняются естественным образом по мере эксплуатации месторождения. При этом может происходить даже увеличение объемов подземных бассейнов за счет увеличения питания из поверхностных водотоков и смежных водоносных горизонтов. Это позволяет, в отличие от других полезных ископаемых, осуществлять забор подземных вод весьма длительное время. Вместе с тем, подземные воды также единственное полезное ископаемое, меняющееся по качеству в короткие временные интервалы. В настоящее время остро стоят проблемы, связанные с защитой подземных вод от загрязнения.
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
3.1. Необходимое оборудование и материалы.
Карта местности, ведро, измерительная рулетка, мерный шест для измерения глубины, секундомер, фотоаппарат, лопата для определения характера грунта.
3.2. Описание колодца.
Описывают местоположение колодца, наносят его положение на карту. Определяют по карте абсолютную отметку высоты устья. Колодец фотографируют. Описывают окружающий ландшафт, водовмещающие породы, устройство сруба колодца.
3.3. Определение дебита колодца методом откачки воды
(методика предоставлена ФГУП Санкт-Петербургская геологическая экспедиция)
1. Измеряются диаметр колодца, глубина колодца до дна, глубина воды, глубина колодца до воды (см. рис. 1).
Рис. 1. Размеры колодца (d – диаметр, Н – глубина до дна, h1 – глубина до воды, h2 – глубина воды).
2. Производится откачка воды (ведром). Количество вынутых ведер подсчитывается. Время откачки замеряется секундомером. Измеряется величина понижения уровня воды. Для получения достоверных результатов необходимо откачать не менее 20 см воды от исходного уровня.
3. Наблюдают за восстановлением уровня воды в колодце. Каждые 20-30 мин измеряют глубину колодца до воды.
3.4 . Расчет дебита колодца.
Дебит колодца рассчитывается по формуле: Q = H·S / t (л/час),
где Н – величина восстановления уровня воды (дм)
S – площадь сечения колодца (дм2) t - время восстановления (часы)
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для исследования был выбран колодец, расположенный в поселке Сосново Приозерского района Ленинградской области в районе улицы Зеленая горка (рис. 2).
Рис. 2. Местоположение колодца (●К) в поселке Сосново.
Р
ис.3. Общий вид колодца (в направлении на юго-восток).
Рис. 4. Вид от колодца в направлении на северо-запад. Видна заболоченная низина с ручьем. На противоположном склоне – улица Зеленая Горка.
Рис.5. Координаты колодца ( ● К )
60о 33’ 05’’ с.ш. и 30o 14’33’’ в.д.
Колодец находится на северо-западном склоне. Наверху находятся частные жилые деревянные дома. (см. рис. 3 и 4). В низине протекает ручей шириной 50-100 см. Низина заболочена. На противоположном берегу ручья располагается микрорайон Зеленая горка с частными домами. К колодцу ведет слабо утоптанная тропинка. Склон густо порос травой, древесная растительность представлена березой, ольхой, сосной, черемухой, рябиной.
Колодец представляет собой два железобетонных кольца, вкопанных в суглинистый грунт. Верхнее кольцо большей частью расположено над поверхностью земли. Диаметр колец – 1м. Колодец накрыт деревянными щитами. Вода в колодце чистая, прозрачная, бесцветная, без запаха, пригодная для питья. Дно колодца засыпано гравием и галькой. Окружающий грунт представлен слабопроницаемыми горными породами – супесью и суглинком.
В настоящее время колодец практически не используется местными жителями, т.к. во все дома проведено центральное водоснабжение. Однако 20-30 лет назад из него активно брали воду, причем считалось, что в этом колодце (среди 3-4 других, расположенных поблизости) вода самая чистая и вкусная. Зимой вода в колодце не замерзает, летом колодец никогда не пересыхает. Можно сделать вывод, что колодец питается грунтовыми водами.
Абсолютная отметка высоты устья колодца, определенная по атласу [ ], составляет
50 м над уровнем моря.
Точные координаты колодца были определены с помощью GPS – навигатора, предоставленного сотрудниками Санкт-Петербургской геологической экспедиции. Эти координаты составляют 60о 33’ 05’’ с.ш. и 30o 14’33’’ в.д. (рис.5).
Глубина колодца до уровня воды составляет 85 см, до дна – 200 см. Глубина воды – 135 см.
Результаты опыта по откачке воды из колодца представлены на рис. 6 и 7.
Рис. 6. Динамика понижения уровня воды в колодце при откачке
Рис. 7. Динамика восстановления уровня воды в колодце.
Расчет дебита колодца:
Площадь поперечного сечения: S = π· R2 = 3,14 · 52 = 78,5 (дм2)
Дебит Q = H·S / t = 2,5 · 78,5 / 9,17 = 21,4 (л/час)
Таким образом, скорость заполнения колодца водой составляет 21,4 л в час или 0,36 л/мин.
Общий объем воды в колодце на день исследования составляет
V = H·S = 13,5 · 78,75 = 1063 (л) или приблизительно 1 т.
5. ВЫВОДЫ
1.Исследуемый колодец представляет собой источник питьевой воды с запасом около 1 т.
2.Дебит колодца составляет 21,4 л/час.
3.Колодец питается грунтовыми водами.
4.Координаты колодца 60о 33’ 05’’ с.ш. и 30o 14’33’’ в.д.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Киселев И.И., Проскуряков В.В., Саванин В.В. Геология и полезные ископаемые Ленинградской области. СПб, ПКГЭ, 2002.
- Реки и озера Карельского перешейка. Атлас. Военно-картографическая фабрика 444. СПб.
- Саммет Э.Ю., Насонова Л.Д. Пособие для руководителей кружков юных геологов. СПб, ФГУП ПКГЭ, 2006.
3.4.2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ СОСНОВСКОГО ЛЕСХОЗА
Алексеева Екатерина, Сосновская СОШ, 10 кл.
Руководитель – Лаппова Ю.Л.
1. ВВЕДЕНИЕ.
Лес – наше огромное национальное богатство. Лес - один из основных типов растительности, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых и других растений, включающий животных и микроорганизмы, биологически взаимосвязанных в своем развитии и влияющие друг на друга и на внешнюю среду. Лес - составная и очень важная часть биосферы; элемент географического ландшафта. В то же время лес - сырьевой ресурс, природное сырье или даже материал – лесоматериал. Это главный объект целой отрасли экономики - лесного хозяйства. 2
За последние 10 тыс лет ареал лесных экосистем на планете сократился на одну треть, и площадь лесов продолжает сокращаться со скоростью 1,5-2% в год. 3 В Западной Европе лесов практически не осталось. Человек частично осознал, что его существование на планете связано с состоянием лесных формаций. С 1985 г. (Международный год леса) во многих странах мира, в том числе и в России, начаты лесовосстановительные работы по линии ООН, ЮНЕСКО, ФАО, МСОП.В России в 1990 г лесовозобновление было проведено на территории около 2 млн га. Все это позволит увеличить площадь лесных массивов и создать более здоровые условия для существования человеческой цивилизации. 8
Вместе с тем сложная современная социально-экономическая ситуация в России во многом препятствует рациональному лесопользованию. Имеются тенденции к увеличению объемов рубок на экспорт при отсутствии капиталовложений на развитие собственной лесной промышленности.
Целью данной работы было проанализировать структуру и динамику лесных ресурсов на территории Сосновского лесхоза и дать оценку состоянию лесных ресурсов в нашем районе с точки зрения экологии. Для этого мы исследовали документацию Сосновского лесхоза и сделали собственные выводы. Экологическая оценка состояния лесов проводилась также методами биоиндикации и глазомерной оценки.
2. ЛЕСНЫЕ РЕСУРСЫ СОСНОВСКОГО ЛЕСХОЗА.
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Сосновская волость находится на Карельском перешейке. Лес является важнейшим и неотъемлемым компонентом уникального природного комплекса Карельского перешейка. Чистота и прозрачность воды многочисленных рек и озер, здоровый воздух и привлекательность разнообразных природных ландшафтов сохраняется прежде всего благодаря лесной растительности.
Карельский перешеек является районом ближних пригородов крупнейшего техногенного мегаполиса СПб. Этим обуславливается интенсивность лесопользования, как промышленного, так и рекреационного. Густая сеть дорог и транспортная доступность территории, близость границы Финляндии повышают интерес лесопромышленников и способствуют развитию различных рекреационных форм.
На территории Сосновской волости расположен лесхоз. 6 Он организован в 1940 году, площадь его составляла тогда 151,4 тыс. га. С 1941 по 1944 гг. район расположения лесхоза был временно оккупирован Финляндией. В результате изменения границ лесхозов Карельского перешейка площадь Сосновского лесхоза составила 108.7 тыс. га. И он был разделен на 6 лесничеств. При лесоустройстве 1959 г площадь Сосновского лесхоза составляла 86.3 тыс. га. Он был разделен на два лесхоза - Сосновский и Мичуринский.
В 1976 году в связи с укрупнением лесхозов Карельского перешейка Мичуринский лесхоз был ликвидирован, и большая его часть перешла в состав Сосновского лесхоза. В 1991 году из состава Сосновского лесхоза выделено Сосновское производственное лесопромышленное предприятие.
Сосновский лесхоз Комитета по лесу Ленинградской области Федеральной службы лесного хозяйства России граничит: на севере - с Приозерским лесхозом, на западе- с Рощинским опытным лесхозом, на востоке - с Сосновским лесоохотничьим хозяйством, на юге - с Васекеловским парклесхозом.
Наибольшая протяженность территории лесхоза с севера на юг составляет 30 км, с запада на восток - 50 км. Общая площадь лесхоза составляет 73672 га.
В административно- хозяйственном отношении лесхоз делится на 5 лесничеств. (ТАБЛ.1)