Литература

ГОСТ 20522-96 Грунты Методы статистической обработки результатов испытаний МНТКС, М.

Е.М. Сергеев. Инженерная геология. М.: МГУ, 1978

Е.М. Сергеев. Грунтоведение. М.: МГУ, 1983

Задание 4. Характеристика состава подземных вод

На основании приведенных данных (таблица 4.1) рассчитайте погрешность химического анализа, запишите результаты химического анализа воды в виде формулы Курлова. Определите виды жесткости воды. Воспользовавшись таблицей 4.4, дайте название воды по классификации С.А.Щукарева.

Таблица 4.1

Варианты	рН	Температура, °С	Содержание основных ионов, мг/л
			HCO3-	SO42-	Cl-	Na+	Ca2+	Mg2+
1	7,3	12	930	76	24	217	79	45
2	7,6	9	233	11	9	41	36	8
3	8,4	89	338	340	288	457	-	4
4	7,9	48	72	319	822	462	21	112
5	7,0	29	3904	6	387	1478	104	41
6	6,6	21	31	65	9771	3249	2306	202
7	3,1	6	-	6310	14	207	1008	816
8	7,8	18	195	17	21	31	26	17

Для выполнения задания необходимо выразить значения содержания анионов и катионов в мг-экв/л. Для перевода мг/л в мг-экв/л воспользуйтесь таблицей 4.2. Полученные данные выпишете по прилагаемой форме (таблица 4.3).

Таблица 4.2

Коэффициенты для пересчета содержания в воде главных ионов из мг/л в мг-экв/л

Ионы	HCO3-	SO42-	Cl-	Na+	Ca2+	Mg2+
Коэффициент	0,0164	0,0208	0,0282	0,0435	0,0499	0,0822

Таблица 4.3

Анионы	Содержание			Катионы	Содержание
	мг/л	мг-экв/л	%-экв		мг/л	мг-экв/л	%-экв
HCO3-				Na+
SO42-				Ca2+
Cl-				Mg2+
Итого				Итого

Вычисление относительной погрешности химического анализа. Теоретически суммы анионов и катионов, выраженные в мг-экв форме должны быть равны. Для вычисления погрешности отдельно суммируют содержание анионов и катионов, выраженное в мг-экв. Допустим, что суммарная величина для катионов составляет величину А, а суммарная величина для анионов – В. Относительная погрешность анализа рассчитывается по формуле: х = |(А-В)| / (А+В) ×100 %. Допустимая ошибка е должна превышать 5%.

Выражение результатов анализа в %-экв форме. Выражение результатов химического анализа воды в %-экв. форме позволяет дать название воды, так как показывает процентную долю каждого аниона и катиона. Расчет величины %-экв каждого иона производится при условии, что суммы анионов и катионов соответствуют 100% каждая. Полученные расчетные данные записывают в таблицу (форма 4.3).

Определение величины общей минерализации воды. Величина общей минерализации воды характеризуется величиной сухого остатка. В связи с тем, что при анализе воды сухой остаток не определяется, его вычисляют приближенно. При выпаривании все негазообразные вещества, кроме гидрокарбонат-иона, переходят в сухой остаток. Гидрокарбонат- ион распадается по уравнению: 2НСО₃→СО^2-₃+СО₂↑+Н₂О↑. При этом в виде диоксида углерода и поров воды теряется около 0,5 его массы, точно 0,508. Экспериментально определенный сухой остаток всегда больше вычисленного на 5-12%. Учитывая это, общую минерализацию (сухой остаток) приближенно вычисляют по формуле: М≈1,1(0,5 HCO₃^- + SO₄^2- + Cl^-+ Na⁺ + Ca²⁺+ Mg²⁺) мг/л. Проведенные расчеты позволяют дать название воды по составу ионов (классификация С.А.Щукарева) общей минерализации, температуре, величине рН.

По общей минерализации, г/л: Сверхпресные< 0,2; пресные 0,2-1,0; слабосолоноватые 1,0-3,0; сильносолоноватые 3,0-10,0; соленые 10,0-35,0; рассольные > 35.

По температуре, °С: переохлажденные<0; холодные 0-20; теплые 20-37; горячие 37-50; весьма горячие 50-100; перегретые> 100.

По величине рН: очень кислые рН < 5; кислые 5 ≤ рН < 7; нейтральные рН=7; щелочные 7 < рН ≤9; высокощелочные рН > 9.

Таблица 4.4

Химическая классификация состава воды С.А.Щукарева

Катионы или их сочетание, %-экв	Анионы или их сочетание, %-экв
	HCO3-	HCO3-SO42-	HCO3-SO42-Cl-	HCO3-Cl-	SO42-	SO42-Cl-	Cl-
Mg2+	1	8	15	22	29	36	43
Ca2+ Mg2+	2	9	16	23	30	37	44
Ca2+	3	10	17	24	31	38	45
Na+ Ca2+	4	11	18	25	32	39	46
Na+	5	12	19	26	33	40	47
Na+ Ca2+ Mg2+	6	13	20	27	34	41	48
Na+ Mg2+	7	14	21	28	35	42	49

Принадлежность воды к тому или иному классу в соответствии с таблицей определяется содержанием главных ионов в количестве более 25 %-экв. По преобладающим анионам воде присваивается название: хлоридная, сульфатная, гидрокарбонатная, хлоридно-сульфатная, хлоридно-гидрокарбонатная; по преобладающим катионам: натриевая, магниевая, кальциевая, натриево-магниевая, натриево-кальциевая, магниево-кальциевая, натриево-магниевая, натриево-кальциевая, магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая. По общей минерализации каждый класс подразделяется на группы: А – до 1,5 г/л; В – 1,5-10 г/л; С – более 10 г/л.

Выражение результатов химического анализа воды с помощью формулы Курлова. Формула Курлова представляет собой дробь (ложную дробь, так как операция деления не производится), в числителе которой записывают анионный состав воды (в %-экв.) в убывающем порядке, а в знаменателе – катионный. Перед дробью записывают содержание газов и специфических элементов, если они имеются в воде, и общую минерализацию М в г/л. После дроби указывают температуру воды и дебит источника или скважины, если эти данные имеются. Формула Курлова имеет вид:

HCO₃ 52 SO₄36 Cl 12

СО_20,0095 M_0,6 --------------------------- t° 12

Ca 41 Mg 33(Na+K)26

Определение жесткости воды. Жесткость воды подразделяется на общую жесткость, устранимую или временную жесткость и постоянную жесткость. Общую жесткость воды определяют как сумму катионов кальция и магния, выраженных в мг-экв/л. Устранимая жесткость определяется содержанием Са(HCO₃)₂ и снимается кипячением. Постоянная жесткость составляет разность общей и временной жесткости.

По степени общей жесткости, мг-экв/л воды подразделяются на: очень мягкие<1,5; мягкие 1,5-3,0; умеренно жесткие 3,0-6,0; жесткие 6,0-9,0; очень жесткие>9,0.

Полное название воды записывается в следующем порядке: общая минерализация; химический состав, содержание ионов водорода (рН), температура и вычисленная жесткость.