Охрана грунтовых вод

Строительная деятельность человека оказывает негативное влияние на природную среду, в том числе на подземные воды. В связи с этим в гидрогеологии образовалось новое направление – техногенная гидрогеология. Важнейшими задачами этого направления являются охрана подземных вод от истощения и загрязнения.

Истощение запасов подземных вод – это сработка запасов в процессе водоотбора без восполнения. Признаком истощения является прогрессирующее снижение динамических уровней эксплуатируемого водоносного слоя. Причина истощения запасов подземных вод заключается в чрезмерном отборе воды крупными водозаборами в условиях недостаточной обеспеченности питанием эксплуатируемого водоносного слоя.

Под влиянием длительной эксплуатации водозаборов подземных вод вокруг них образуются огромные депрессионные воронки, так называемые районные депрессии с наибольшим понижением уровней в их центре, т.е. на участках самих водозаборов. В качестве примеров возникновения таких районных депрессий можно привести следующее. Так в г. Мехико (Мексика) за ряд десятилетий в результате Кафедральный собор опустился на 12,7 м. А сам город опускается в среднем на 25 см в год. Аналогичное явление наблюдалось в г. Бангкоке (Таиланд), где многие места города опускаются за год более чем на 10 см.

Загрязнение подземных вод – это изменения в их качестве, которые приводят к превышению допустимых норм концентраций отдельных компонентов и общей минерализации воды. Загрязнение может сделать воду непригодной для использования в питьевых целях.

Загрязнение подземных вод возникает за счёт бытовых и промышленных стоков, бытовых свалок, утечек из канализационных, систем и т.д.

Наиболее часто при эксплуатации водозаборов встречается химическое и бактериальное загрязнение подземных вод. Реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение – наиболее распространённое, стойкое и далеко распространяющееся. Оно бывает органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, ядохимикаты и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), а также токсичным (мышьяк, соли ртути, цинка, свинца и др.) и нетоксичным. Химическое загрязнение может иметь широкое распространение при хорошо проницаемых для воды грунтах и значительных уклонах грунтового потока.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в подземных водах паточных бактерий. Это загрязнение может носить временный характер. Его интенсивность зависит от водопроницаемости пород и времени выживания бактерий.

Радиоактивное загрязнение очень опасно, даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредным являются «долгоживущие» радиоактивные элементы (уран, радий и др.).

Механическое загрязнение – это попадание в подземные воды механических примесей (глинистые и песчаные частицы и пр.), при этом вода становится мутной.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры подземных вод в результате смешения с нагретыми водами. Чаще всего это бывают технологические сточные воды.

Меры борьбы с загрязнением. Для предотвращения загрязнения подземных вод разрабатывают инженерные мероприятия, включающие очистку сточных вод, создание безотходных технологий в промышленном производстве, оптимальное использование удобрений в сельском хозяйстве, строительство современных систем управления отходами производства и потребления и т.д. Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является создание зон санитарной охраны, т.е. территорий с особым режимом природопользования, при котором исключается любая возможность попадания загрязнителей в подземные воды.

Глава 11. Общие положения.

Глава 11. Общие положения.

Инженерная геология изучает такие процессы, как выветривание, эрозия, абразия, карст, оползни и др., которые могут оказывать влияние на сооружения и, в свою очередь, изучает, как эти сооружения повлияют на существующую геологическую обстановку, когда будут построены. Эти геодинамические процессы и деятельность человека, каждый в отдельности или в сочетании с другими порождает тот или иной процесс, видоизменяющий и преобразующий самую верхнюю часть земной коры, поэтому эти процессы принято называть геодинамическими, а их изучение является предметом науки – инженерной геодинамики, являющейся составной частью инженерной геологии.

Геодинамические процессы разделяются на собственногеологические процессы, вызванные природными силами, и техногенные, появление которых связано с производственной деятельностью человека, последние названы инженерно–геологическими процессами.

В последнее время в связи необходимостью противостояния глобальному экологическому кризису проявился значительный интерес экологов к изучению геодинамических процессов и явлений, как факторов формирования условий биотопов, что, в свою очередь, вызвало необходимость рассмотрения инженерно-геологических процессов как геоэкологических.

Геологический процесс – изменение геологической среды во времени, фиксируемое как изменение элементов среды, их структуры и свойств.

Инженерно-геологический процесс – изменение геологической среды во времени, фиксируемое как изменение элементов среды, их структуры и свойств, но обусловленное прямым или косвенным влиянием хозяйственной деятельности человека.

При проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений инженер-строитель должен знать следующее:

1) какие процессы имеют место на территории проектируемого или строящегося объекта?;

2) как они могут повлиять на его устойчивость и нормальную эксплуатацию?

По каждому процессу необходимо знать:

а) причину, породившую данный процесс;

б) развитие его во времени;

в) как оценивать процесс в цифровом изложении для последующих расчётов в проектах?;

г) какие следуют намечать меры борьбы с процессом на период строительства и эксплуатации объекта?;

д) какое влияние построенный объект может оказать на природную среду и как избежать негативных последствий?

В инженерной геологии большинство геодинамических процессов относят к числу опасных, т.е. приводящих или могущих привести к разрушению сооружений. Степень опасности процесса зависит от скорости его проявления и объёма. Важным является прогноз возможности проявления таких процессов и выработка профилактических защитных мероприятий и, при необходимости и аварийных способов защиты. В своей производственной деятельности инженер-строитель должен пользоваться специальными руководствами типа СНиП 22-02-2003 – «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов».

Глава 12. Процесс выветривания.

Глава 12. Процесс выветривания.

Поверхность земной коры находится под постоянным воздействием различных процессов, как созидательного, так и разрушительного характера. Разрушаются горные породы, искусственно созданные строительные материалы, изделия, конструкции и сооружения. Таким образом, в приповерхностной части земной коры в результате внешних воздействий непрерывно происходит механическая дезинтеграция и химическое разложение всех минеральных и неминеральных образований. Этот сложный, постоянно действующий разрушительный процесс получил название «выветривание».

Факторами процесса выветривания являются инсоляция, колебания температур, приводящие к замерзанию и оттаиванию поверхностных и подземных вод, воздействие кислот и щелочей, разрушающее влияние корней растений и т.д. Интенсивность и характер воздействия факторов выветривания связаны с их «мощью», составом минеральных веществ, геологическим строением местности, наличием воды и т.д. Характер выветривания в большой степени зависит от климата. Например, в аридных районах выветривание зависит в основном от температурных изменений в диапазоне положительных температур. В полярных и высокогорных областях главной разрушающей силой является попеременное промерзание и оттаивание. В умеренных и особенно в тропических районах с тёплым и влажным климатом основным фактором является глубокое химическое разложение минеральных тел.

Наиболее сильно выветривание проявляется у поверхности земной коры, до глубины, куда имеют доступ факторы выветривания. Проникновению в глубину факторов выветривания способствуют пористость и трещиноватость горных пород. Считают, что область современного выветривания достигает глубины 5-10 м. Проникновению в землю факторов выветривания способствует так же техногенная деятельность человека (проходка шахт, тоннелей, дорожных выемок, глубоких строительных котлованов, карьеров строительных материалов и т.д.)

В результате воздействия процесса выветривания у поверхности земли образуется кора выветривания. В её состав входят видоизменённые горные породы, продукты их разрушения и вновь образованные минеральные вещества. Вся эта масса продуктов выветривания, оставшаяся на месте своего образования, носит название «элювий». На рис. 47 схематично показано строение коры выветривания. Под корой выветривания (1) залегает коренная порода (2), т.е. порода на которой образовалась кора выветривания.

Рис. 47. Схема строения коры выветривания

Следует отметить, что в процессе многолетней эксплуатации незащищённые от выветривания строительные изделия (кирпич, бетон, асфальт и т.д.) также приобретают свою кору выветривания. На их поверхности образуются микрослои, состоящие из продуктов их выветривания.