Закономірності зміни коефіцієнта водної міграції у підземних водах Західного Донбасу

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

Закономірності зміни коефіцієнта водної міграції у підземних водах Західного Донбасу

А.Ю. Омельчук, аспірант

Анотація

підземний вода донбас міграція

У даній роботі проаналізовано зміни гідрогеохімічної ситуації підземних вод Західного Донбасу, на прикладі території, прилеглої до ставка-накопичувача скидних шахтних вод «Свідовок». Виконано оцінку міграційних властивостей хімічних елементів у підземних водах з використанням коефіцієнта водної міграції.

Ключові слова: коефіцієнт водної міграції, техногенез, ставок-накопичувач.

Аннотация

А.Ю. Омельчук. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВОДНОЙ МИГРАЦИИ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА. В данной работе проанализированы изменения гидрогеохимической ситуации подземных вод Западного Донбасса, на примере территории, прилегающей к пруду-накопителю сбросных шахтных вод «Свидовок». Выполнено оценку миграционных свойств химических элементов в подземных водах Западного Донбасса с использованием коэффициента водной миграции.

Ключевые слова: коэффициент водной миграции, техногенез, пруд-накопитель.

Постановка проблеми. В даний час практично на всій території України сформувалися або формуються в зоні техногенезу природно-техногенні і техногенні водоносні горизонти. Цей процес найчастіше є результатом інфільтрації стічних вод, що найбільш типово для промислових зон та міських агломерацій, районів розвитку гірничо-видобувної промисловості. Тут відбуваються найбільш глибокі перетворення хімічного складу підземних вод, зростання мінералізації, що супроводжується змінами їх хімічних типів. У зоні техногенезу формуються водоносні горизонти з аномальним хімічним складом або їх хімічний склад зазнав значних змін. Таке явище призводить до порушення природної гідрохімічної зональності, що виражається у формуванні солонуватих, солоних ґрунтових вод сульфатного і хлоридного типів [1].

Повна техногенна метаморфізація підземних вод у промислово розвинених регіонах протікає головним чином у напрямку заміщення гірокарбонат-іонів сульфат-і (або) хлоридіонами, що в свою чергу ставить гостре питання можливості використання підземних вод.

Міграційні властивості хімічних елементів у підземних водах залежать від багатьох чинників: хімічного складу підземних вод, кислотно-лужних та окисно-відновних умов, процесів комплексно-утворення та ін. Оскільки врахування усіх умов практично неможливо, то оцінка міграційних властивостей хімічних елементів у підземних водах може бути виконана з використанням коефіцієнта водної міграції.

Мета роботи полягала у оцінці міграційних властивостей хімічних елементів у підземних водах на території, прилеглої до ставка-накопичувача «Свідовок».

Аналіз попередніх досліджень та публікацій. Сукупність геохімічних та мінералогічних процесів, які викликаються діяльністю людини, академік А.Е. Ферсман назвав техногенезом [8]. В останнє десятиліття у рамках техногенезу активно розвивається ряд нових наукових напрямків, у тому числі і гідрогеохімія техногенезу. Задачею їх є вивчення поведінки хімічних елементів під впливом техногенних факторів, у різноманітних фізико-хімічних умовах гідролітосфери. Процеси міграції елементів, підкреслював А.Е. Ферсман, повинні розглядатися, як найважливіші явища природи, що визначають все різноманіття геохімічних реакцій

Американський вчений Сміт в 1917 р розробив метод кількісної оцінки інтенсивності водної міграції елементів, зіставивши середній склад річкових вод зі складом гірських порід. Таким шляхом була встановлена послідовність виносу окремих елементів при вивітрюванні [5]. Далі Б.Б. Полинов вивів широко відомі ряди міграції хімічних елементів у корі вивітрювання, які дозволили вченому розробити геохімію кори вивітрювання і геохімію ландшафтів. Розвиваючи ці ідеї, О.І. Перельман для характеристики інтенсивності водної міграції елементів запропонував коефіцієнт водної міграції (Кх), рівний відношенню змісту елемента х у мінеральному залишку води до його вмісту в гірських породах або ґрунтах. Шварцев С.Л. [6] пропонує оцінювати інтенсивність міграції хімічних елементів в природних водах за допомогою коефіцієнта геохімічної рухливості (Кр), який дорівнює відношенню вмісту елемента у розчині до його вмісту в продуктах, утворених в результаті руйнування водою первинних порід.

У даний час при збільшеній увазі до проблем техногенезу, багато питань залишаються нерозв'язаними. Важливі, зокрема, для Західного Донбасу питання гідрогеохімічної міграції у підземних водах, що обумовлено комплексним впливом природних та техногенних факторів.

Коефіцієнт водної міграції, як показник міграційної здатності елемента ніколи раніше не був розрахований для підземних вод території, прилеглої до ставка-накопичувача «Свідовок».

Виклад основного матеріалу. Дослідження виконані для території, прилеглої до ставка-накопичувача «Свідовок» у Західному Донбасі, де ведуться багаторічні спостереження (з 1984 р.) за хімічним складом підземних і поверхневих вод Павлоградською геологорозвідувальною експедицією.

Ставок-накопичувач «Свідовок» введений в експлуатацію у 1983 році. Він розташований в 7,5 км від північно-східної шахти «Павлоградська», на полі шахти «Західно-Донбаська». Довжина ставка 1 000 м, ширина 600 м, глибина 8,8 м. Дно балки до 8,5 м представлено щільними жовто-сірими суглинками, а від 8,5 м до 20 м дрібнозернистим глинистим світно-сірим піском (рис. 1).

У геологічній будові беруть участь породи палеогенового, неогенового та четвертинного віку. Палеогенова система (р) складена дрібнозернистими глауконітовими пісками потужністю до 15 м, піски і алевроліти берекської світи загальною потужністю до 25 м. Відклади неогенової системи (новопетрівська світа Ninp) розповсюджені у межах вододільного плато, його схилів. Вони представлені тонкозернистими кварцевими пісками і щільними глинами, загальною потужністю 30м. Відклади четвертинної системи (Q) присутні повсюдно. На вододільних ділянках вони представлені суглинками і глинами [3].

Розглядались водоносні горизонти неогенових та палеогенових відкладів, для яких були визначені коефіцієнти водної міграції елементів і проаналізована відповідність їх рядам міграції, а також ступені розподілу їх за рухливістю.

З початку експлуатації у ставок-накопичувач скидались високомінералізовані шахтні води шахт Героїв Космосу, Благодатна та Тернівська. На даний час до нього потрапляють шахтні води з усіх шахт центральної групи: Героїв Космосу, Тернівської, Благодатної, Західно-Донбаської і Павлоградської та йде перекачка із ставка-накопичувача «Таранова». З початку експлуатації у ставок-накопичувач з вищевказаних шахт надійшло 95,7 млн.м3 шахтних вод. При переповненні ставка-накопичувача відбувається скидання води до р. Самара. Витрати р. Самара нижче б. Свідовок у період межені перевищують середньобагаторічні значення. Дно й укоси ставка мають колоїдно-хімічний екран, який розташовано на суглинках потужністю 8 м. За даними режимних спостережень захисний екран неефективний, відзначається постійне збільшення рівня підземних вод, яке залежить від фільтраційних втрат з накопичувача й кількості води, що до нього потрапляє.

Розрахункова формула коефіцієнта водної міграції за О.І. Перельманом має вигляд де тх вміст елемента Х у воді, мг/дм3; пх вміст того ж елемента в породах, відсотки; a сухий залишок, мг/дм3.

Рис. 1 Карта-схема розташування ставка-накопичувача «Свідовок».

Таблиця 1 Ряди міграції елементів в окисних умовах зони гіпергенезу (А.І. Перельман, С.Л. Шварцев)