gidro_alf
.docТау жыныстарындағы су түрлері. Тау жыныстарындағы судың түрлеріЖер бетiндегi тау жыныстарында су келесі түрде болады: 1)қатты; 2) бу; 3)химиялық байланыста4)физикалық байланыста; 5)еркін.Қатты түрдегi су. Бұл сулар көпжылдықтоң белдемiндегі тау жыныстарында кристалл, қабатша, линза, мұз түрiнде болады. Мұздың құрылуы тау жыныстарының қуысындағы сулардың қатуынан пайда болады. Оның келесi түрлерi бар: 1)жер бетiнде пайда болған көмiлген мұздар, 2)жер астында құрылған қазынды мұздар; 3)тау жыныстарының құрамындағы мұздар. Бу түрiндегi сулар. Атмосферадағы, жер бетiндегi сулардың булануы кезiнде пар пайда болады. Олар тау жыныстарындағы қуыстарға толады. Температураның төмендеуiмен пар түрiндегi су шыққа айналады да, ол жерасты суын қоректендiредi. Химиялық байланыстағы су. Көптеген минералдардың құрамына судың, гидроксилдiң, сутегiнiң және оксанийдiң молекулалары кiредi. Сода, мирабилит және басқа минералдардың құрамында кристалданған су бар. Олар 3000 температураға қыздырғанда ғана шығады. Физикалық байланыстағы су. Тау жыныстары бөлшегiнiң бетiмен байланыстағы сулар берiк байланыстағы және еркін байланыстағы болып бөлiнедi. Тау жыныстарының бөлшектерi өзiнiң бетiне сұйық су немесе сулы парды сiңiрiп, оларды электростатикалық күштермен бөлек молекула (толық емес ылғалтартқыш) және бiрнеше молекула қалыңдығындағы қабыршақ ретiнде (максималды ылғалтартқыш) ұстап тұра алады. Осы қабыршақтың сыртынан, қабыршақтың қалыңдауымен әлсiрей беретiн, молекулалық күштердiң әсерiмен екiншi қабыршақ пайда болады (қабыршақтық су). Қабыршақтық су қалың қабыршақты бөлшектерден қабыршағы жұқалау бөлшектерге қарай қозғала алады. Қабыршағы максималды қалың болып келген тау жыныстарының ылғалдылығы максималды молекулалық ылғалсиымдылық деп аталынады. Еркін сулар. Жер қыртысындағы тау жыныстарында капиллярлық және гравитациялық сулар болады. Капиллярлық сулар қуыс бұрыштарында капиллярлық-түйiскен түрде, сулы қабаттың үстiнде капиллярлық-көтерiлген және жерасты суларының деңгейiне жетпей орналасқан капиллярлық-iлiнген түрде бола алады. Тау жыныстарының қуысында капиллярлық сулар капиллярлық қысым күшiмен ұсталынып тұрады және сол күшпен қозғалады. Гравитациялық су тау жыныстарының қуыстары мен жарықшаларында ауырлық күшi және арынды сүйем әсерiмен қозғалады.
Тау жыныстарының жарықшақтылығын зерттеу.Жарықшақты тау жыныстарының сулылығы зерттеуде жарықшақты зерттеуден, яғни жарықшақтық параметрлерін анықтаудан бастау қажет. Оларға кеңістіктегі олардың бағыты, ашылуы жарықшақтық еселеуші жатады. Үлкен үңірейген жарықшақтар олардың қабырғалары арасында орташа ара қашықтық көрсетеді. Осы мөлшерге байланысты тау жыныстаренда микрожарықшақтар 0,1 мм және одан аз) мен макрожарықшақтар 0,1 мм және одан көп болып бөлінеді. Олар тау жыныстарының су өткізетін қабілетін көрсетеді.
Тектоникалық бұзылым белдеміндегі сулар Тектоникалық жарықшақтар (жарылымдар, бұзылыстар) геологиялық құрылымдардың қалыптасуымен байланысты және жерасты суларының көп жиналатын қатпарлы аудандарында таралған. Экзогендік жарықшақтар жылулық, химиялық және механикалық мүжілудің әсерінен тау жыныстарының бұзылу процесінде пайда болады. Жарықшақтардың барлық түрлері, олар құмдақты-сазды, минералды түзілімдермен толған кезде, ашық және жабық бола алады. Тау жыныстарындағы жарықшақтардың әртүрлі болуы жерасты суларының қозғалуын, таралуын және жиналуын қиындатады. Ірі тектоникалық бұзылысты, жарылымды белдемдерге ұштасатын жерасты суларын жарықшақты - өзекті немесе өзексіз деп атайды. Олар өздігінен судың сызықты-созылыңқы ағындарын көрсетеді. Бұл сулар әдетте арынды, үлкен тереңдікте, циркуляция, химиялық, газдық құрамы мен температурасы бойынша әртүрлі және жер бетіне шығу дебиті жоғары су көздерін құрайды.
Термалды(жылуэнергетикалық)сулар.Олардың қолданылуы Гидрогеотермалдық ресурстар термоэнергетикалық мақсаттарда қолданыла алады. Оларға термалды сулар, бусулық қоспа (парогидротермдер) және құрғақ бу. Ұңғыманың сағасындағы температура бойынша сулар келесідей бөлінеді: ыстық (35-75оС), жоғары термалды (75-100 оС) және ысытылған (100 оС-тан жоғары). Термалды сулардың жарамдылығын бағалаған кезде олардың минералдылығын, сутектік иондардың (рН) шоғырын, улы элементтердің болуын тексереді. Термалды сулар жылу жүйесінде, электр жүйесінде, парниктер мен бассейндерде қолданылады. Жерасты термалды сулары көптеген шет елдерде ауылдық жерлер мен қалаларда үйлерді, өндіріс орындарын жылытуға, мұнай кенін өндіруге, жылыжайларда қысы-жазы жеміс-жидектер өсіруге, электр қуатын алуға және басқа да бағыттарда көптен бері жиі пайдалануда. Мұндай сулар Қазақстанда да кең тараған, ертеректе әртүрлі бағытта қолданыла бастаған. Ыстық сулар көрсетілген бағыттарда пайдаланылуы үшін минералдылығы 5-10 г/л-ден артық, температурасы 40-60о-тан кем болмауы керек. Электр қуатын алуға жарамды термалды сулардың минералдылығы сондай, бірақ температурасы 100о-тан астам болуы қажет. Бұл көрсеткіштермен қатар әр бағытта пайдалануға қажетті термалды судың тәулік өнімділігі 80-100 м3 - ден аз болмауы қажет. Температурасы 40о – тан жоғары жерасты сулары Қазақстан аймағында Каспий бойындағы, Маңғыстау-Үстірт, Солтүстік және Оңтүстік-батыс Арал, Шу-Сарысу, Іле, Алакөл, Зайсан ойыстарының терең қойнауларында таралған. Бірақ жоғарыда аталған екі көрсеткішті (минералдылығы мен өнімділігі) еске алсақ, бұл аралардағы біраз жерасты суларын қазір пайдалану мүмкін емес.
Тж сулардың қозғалысы және сүзілудің негізгі заңыТау жыныстарында судыњ физика-механикалық қасиеттерi, судыњ орналасу жағдайлары, оныњ тау жыныстарымен өзара әрекеттесуi және басқа да факторларға қатысты әр түрлi су түрлерiн қ±райды. Тау жыныстарындағы судыњ сол немесе басқа да түрлерi жерасты суларыныњ қозғалу зањдылықтары мен жағдайларына бағынады. Гравитациялық су екi ағыс режимiмен сипатталады – ламинарлы және турбуленттi. Ламинарлы ағын турбуленттi ағынға тез ауыса қоймайтынын ашып көрсетейiк. Ағын режимiнiњ екi – ламинарлы және турбуленттi түрде болатын ағынныњ - өту облысы болуы мүмкiн. Тау жыныстарыныњ сумен толық қанығу кезiндегi судыњ қозғалыс процесiн сүзiлу процесi деп атайды. Сүзiлу деген сөзден қанығу белдемiндегi гравитациялық және әлсiз байланысқан сулардыњ қозғалысын түсiнуге болады. Жерасты суларыныњ ламинарлы қозғалысы 1856 жылғы француз гидрологы А.Дарси экспериментiмен анықталған сүзiлу зањдылығына бағынады. Дарси тәжiрибесiнде қ±ммен толтырылған трубкаға (қ±мды фильтр) кiру және шығу кезiнде барлық уақытта судыњ дењгейi Н1 және Н2 анықталған. Көптеген тәжiрибе нәтижесiнiњ арқасында келесi тәуелдiлiктер анықталады: Фильтрдiњ көлденењ қимасыныњ ауданына тура пропорционал бiрлiк уақыттағы қ±мды фильтр арқылы сұзiлетiн судыњ көлемi Q, және дењгейлердiң айырмасы болатын сүзiлу мен сүзiлу жолының керi пропорционалы:Мұндағы, К - пропорционалдық еселеуiш немесе сүзiлу еселеуiшi қатынасы өз алдына сүзiлу жолында дењгейдiњ өзгеруiн көрсетуi арынды градиент немесе гидравликалық ењiс деп аталып I –арқылы белгiленедi. Тењдеудiњ екi бөлiгiн бөлiп көлденењ қимасыныњ ауданына F және сүзiлу жылдамдығы түсiнiгiн қолданып V = Дарси зањыныњ басқа тењдеуiн шығарамыз: V= KI.Бұл теңдеу І арын градиентінің сүзілу жылдамдығына сызықты байланысты көрсетеді. Дарси заңы бойынша сүзілу жылдамдығы арын градиентке бірінші дәрежеде тура пропорционалды болып келген.Сүзілу еселеуіші К тау жыныстарының су өткізгіштігін сипаттайды. Ол анықталуы бойынша бірдей бірлік арынды градиент кезінде сүзілетін сұйықтың – тығыздығы мен жабысқақтығы, гидродинамикалық қасиетінен жєне кеуектік кеңістіктік құрылымына байланысты. Оның бірлігін өлшеу 1 м/тқу (СИ – м/с де) деп қабылданған.
Турбулентті және аралас режим кезіндегі сүзілу Гравитациялық су екi ағыс режимiмен сипатталады – ламинарлы және турбуленттi.Ламинарлы ағын турбуленттi ағынға тез ауыса қоймайтынын ашып көрсетейiк. Ағын режимiнiњ екi – ламинарлы және турбуленттi түрде болатын ағынныњ - өту облысы болуы мүмкiн.
Үгілу процестері дегеніміз не?Инженерлік геологиялық зерттеу жұмыстары үгілу қыртысының қалыңдығымен құрылымдық ерекшеліктерін анықтауды қажет етеді. Үгілу процесі деп- жер қыртысын құрайтын таужыныстардың табиғи жағдайда үздіксіз жатып жататын физикалық, химиялық және биологиялық әртүрлі әрекеттерінің нәтежесінде байқалатын өзгерістердің жиынтығын айтады.(ыстық ауа мен салқын ауаның кезек алмасуы, жауын-шашын, су мен жел, ауадағы оттегімен көмірқышқыл газының және әр түрлі қышқылдардың химиялыө әсері күн радиоциясы, тірі организимдермен өсимдіктердің әрекеті).
Химиялық анализ түрлері және олардың өрнектелуін көрсетіңіз Далалық химиялық анализ ауданныњ гидрогеологиялық жағдайын зерттеудiњ алғашқы кездерiндегi судыњ химиялық құрамын жаппай анықтау болып табылады. Анализдер далалық жағдайда жорық лабораториясы көмегiмен жасалады. Бұл анализ кезiнде физикалық қасиеттер, рН, Cl-, SO2-4(сульфат), NO-2(нитрит), NO-3(нитрат), HCO-3(гидрокарбонат), CO2-3(карбонат), Ca2+, Fe2+, Fe3+, CO2(көмiртегiнi” қос тотығы), H2S(күкiрттi сутек), жалпы кермектiктi анықтайды. Na+ + K+ , Mg2+ немесе Ca2+, уақытша кермектiктi, минералдық заттардыњ қосындысын есептеп шығарады.
Щукарев топтастыруы 1. С.А.Щукарев топтастыруы 1934 жылы жарияланған. Б±л топтастыру бойынша иондар: басым және болмашы болып бөлiнедi.Басым иондарға, мөлшерi 25% экв. Артық иондар жатады. Судыњ қ±рамында 2-6 басым иондар болады. Осыған сәйкес сулар 2еселi,3 еселi, 4 еселi, 5 еселi, 6 еселi болады. Алты басым иондардан, аниондар мен катиондарды топтастыру негiзiнде, әртүрлi 49 тiркес қ±растыруға болады. Осыған орай С.А.Щукарев 49 класс бөледi. Егер суда сульфат , натрий, кальций иондары басым болса, онда м±ндай сулар сульфатты-натрийлi кальцийлiк деп аталынады. Егер суда хлор, гидрокарбонат, натрий, магний көп болса, онда хлоридтi- гидрокарбонатты- натрийлi- магнийлiк су деп аталынады.Гидрокарбонатты-кальцийлiк, хлоридтi-натрийлiк және сульфатты-кальцийлiк кластарды С.А.Щукарев негiзгi деп санады. Өйткенi, б±л кластыњ сулары тiкелей тау жыныстарыныњ шаймалануыныњ нәтижесiнде қалыптасады. Барлық басқа сулар негiзгi сулардыњ өзгерiнiњ нәтижесiнде қалыптасқандықтан, туынды суларға жатады.С.А.Щукарев топтастыруыныњ кемшiлiктерi: 1қолайсыз ұлкен, 2топтастырудыњ математикалық принципi формалы түрде, 3үлкен генетикалық мәнi бар иондардыњ қатынасы ескерiлмеген.
Экзогендік және эндогенді сулар.Палеогидрогеологияда жерасты суларының генетикалық топтастыруы кеңiнен қолданылады. Ол топтастыру бойынша жерасты сулары экзогендiк (Жер қойнауына жоғарыдан кiретiн) және эндогендiк (литосфераға мантия мен магмадан жоғары келетiн) болып бөлiнедi. Экзогендiк суларға инфильтрогендiк (оның iшiнде конденсациялық та бар) және седиментогендiк, ал эндогендiкке – магматогендiк (ювенильдiк) және метаморфогендiк кiредi.
Ювенильдік сулар.Ювенильдiк сулардың рөлi Жер дамуының бастапқы кезiнде зор болған (Виноградовтың гипотезасы бойынша бастапқыда Жердегi барлық сулар ювенильдi болған). Қазiргi кезде ювенильдiк сулардың пайда болуы магмалық ошақтарда ғана мүмкiн.