ПроектФизические способы обнаружения грунтовых вод

Физические способы обнаружения грунтовых вод План1.Введение.2.Из истории залегания грунтовых вод.3.Пеленгация.4.Определение глубины залегания объекта.5.Современные способы определения глубины залегания грунтовых вод.6.Простейшие приспособления для определения глубины подземных вод.7.Изготовление прибора для определения глубины залегания воды и проверка работы прибора.8.Испытание прибора.9.Заключение.10.Литература. Гипотеза: Простейший физический прибор определяет глубину залегания воды Цель.Научиться определять глубину залегания грунтовых вод простейшими физическими способами Задачи. Изучить материал о роли грунтовых вод в жизнедеятельности человека. Провести опыт по определению глубины залегания грунтовых вод с помощью простейшего физического прибора. Проанализировать полученную информацию сделать вывод. Объект исследования.Подземные грунтовые воды Предмет исследования. Определение глубины залегания грунтовых вод. Методы исследования. Изучение литературных и других информационных источников; Проведение эксперимента; Анализ информации и результатов. 1.Введение. «Три пути ведут к знанию: путь размышления — это путь самый благородный, путь подражания — этот путь самый лёгкий, и путь опыта — этот путь самый горький» (Конфуций). Велика роль грунтовых вод в природе и в жизни людей. Они являются важным источником питания рек и озер. Грунтовые воды Средне - русской равнины представляют собою гигантский артезианский бассейн, в котором движение происходит в основном с севера. Грунтовые воды на равнине имеют свои особенности в расположении и происхождении. Они залегают несколькими горизонтами от 20 до 200 м глубиной. Верхние слои имеют пресную воду. Более глубокие горизонты засолены — эти грунтовые воды принимают участие в засолении озер. Межпластовые напорные, артезианские воды расположены на больших глубинах низменности. Пресные, грунтовые и межпластовые воды используются для водоснабжения населения, для коммунальных хозяйств и промышленности. Как отмечалось, подземные воды широко используются в народном хозяйстве нашей страны для водоснабжения городов и сел, промышленных предприятий, железнодорожных станций, совхозов и колхозов, для орошения совхозных и колхозных полей. В дальнейшем значение их будет увеличиваться в связи с растущими потребностями населения и промышленности в воде. Большинство сельских жителей пользуется водой из колонок и колодцев. Для того чтобы добывать такую воду, жителям села приходится на своих участках пробивать скважины и ставить насосы. Для того чтобы пробить скважину, необходимо определить глубину залегания вод. Сегодня для этого жители обращаются за помощью к специалистам, имеющие специальные приборы. Однако существуют и простые способы определения глубины залегания грунтовых вод. 2. Из истории залегания грунтовых вод. В старину, чтобы определить, на какой глубине располагаются грунтовые воды, пользовались следующими приёмами. Раздвоенная ветка дерева, как известно, — древнейший инструмент лозоходцев. В жизни не часто приходится пользоваться ею, но каждый уважающий себя практик должен знать способ изготовления лозы, да и уметь работать с ней не помешает. Сделать её несложно. Увы, подходит только свежесрезанная ветка, поскольку, подсыхая, тонкая древесина любой породы становится очень ломкой, особенно, если реакция индикатора окажется довольно сильной. Выбирая ветвь для лозы, старайтесь отыскать не очень кривые отростки. Вам требуется достаточно длинная ветка, каждый отросток которой имеет длину не менее 30 сантиметров. Толщина ветки в месте её разветвления может достигать 1-1,5 сантиметров. Аккуратно срежьте ветку на 2-3 сантиметра ниже места разветвления. Потом очистите её от сучков и лишних отростков. Иногда советуют полностью зачищать кору, но я считаю, что это не обязательно, поскольку такая ветка высыхает и становится непригодной для работы куда быстрее. С другой стороны, кора не всегда удобна, так как случается, лоза поворачивается с такой силой, что скручивается, словно бельё при выжимании, кора срывается, перекрученные древесные волокна лопаются, и инструмент опять же приходит в негодное состояние. 3.Пеленгация.Пеленгация (от нидерл. Peiling) — угол между плоскостью меридиана наблюдателя и плоскостью, проходящей через точку наблюдения и наблюдаемый объект; отсюда пеленговать, устанавливать местонахождение чего-либо путём определения пеленга. Пеленгация - определение направления на какой-нибудь объект, применяемое в навигации для определения местоположения и траектории движения наземных, морских, воздушных и космических объектов — позволяет получать быстрые результаты при определении для точечных или небольших по площади объектов или при поиске ближайшего к вам участка поверхности земли, где находится искомый объект или аномалия. Метод заключается в определении направления на объект путём соответствующей настройки. Возьмите в руки индикатор и, поставив перед собою задачу среагировать в тот момент, когда вы окажетесь лицом к объекту, начните поворачиваться вокруг своей оси, стоя на одном месте. Увы, подходит только свежесрезанная ветка, поскольку, подсыхая, тонкая древесина любой породы становится очень ломкой, особенно, если реакция индикатора окажется довольно сильной. Возможно, вы предпочтёте, чтобы индикаторы просто повернулись в требуемом направлении, «указывая» на него. Схема пеленгации - взятия направления на искомый объект с разных точек. Определив направление на объект из точки, в которой вы находитесь, зафиксируйте азимут и нанесите точку съёмки и азимут на схему. После этого повторите операцию один или более раз из других пунктов. Место пересечения азимутов укажет на точное (или наиболее вероятное) нахождение объекта. Использование пеленгации в качестве единственного или основного метода целесообразно только, и исключительно в тех случаях, когда объект действительно имеет небольшие (точечные) относительно площади территории поиска размеры, а также для поиска удалённых объектов. Во всех остальных случаях он неудобен. 4.Определение глубины залегания объекта.Если мы ставим перед собой цель получить внятною и точную картину залегания на местности различных подземных, объектов, только оконтурить их проекцию на поверхность земли недостаточно, нужно уметь рассчитать глубину их залегания. Известно несколько способов сделать это. Первый способ достаточно древний. Его описания встречаются ещё в текстах XVIII столетия, но, надо думать, он куда старше. Русское название означает «правило Бишопа» или «правило епископа. Метод и основан на некоем правиле, которое заключается в следующем: если вы начнёте удаляться от произвольно выбранной точки в центре водной жилы и отойдёте на расстояние, равное глубине верхней границы залегания искомого объекта, рамки в ваших руках среагируют (сойдутся или разойдутся). Иными словами, дистанция удаления равна глубине залегания. Затем следует начать двигаться за пределы аномалии перпендикулярно линиям границы и продолжать движение до тех пор, пока рамки не повернутся так же, как если бы вы пересекли собственно границу аномалии, связанной с водой. При продолжении движения рамки поворачиваются вторично. Расстояние между двумя точками поворота рамок будет соответствовать глубине залегания нижней границы ручья. Поиски места для колодца – задача ответственная и отнюдь не простая. При этом приходится учитывать множество факторов, хотя, конечно, дойти до водоносной жилы можно в любом месте, но на какой глубине она окажется и сколько колец потребуется опустить – 8 или 21 – неизвестно. При тестировании участка в местах над близким к поверхности водоносным пластом рамки отклоняются на 90–180°, перекрещиваются или вращаются. Если поворот совершает только один из концов, то это указание на большой валун, лежащий под землей. Представленный способ называется биолокационным. Овладеть им вполне под силу каждому, даже не обладающему сверхъестественными способностями.Считается, что заниматься биолокацией нужно обязательно натощак, в хорошем психофизическом состоянии. Оптимальное время для поиска воды с помощью биолокатора – утро и вечер (5–6 ч, 16–17 ч, 20–21 ч и с полуночи до 1 ч). В период 18–19 ч и 22–23 ч высок риск получения недостоверных результатов. 1. Для рытья колодцев следует выбирать места низкие, например низину с лесочком и кустарником. Воду можно добыть не только в низинах, но и около них. Вода будет и в местах с небольшими бугорками и осокой, где раньше стояло болото, а затем высохло. В речных долинах условия для добывания подземных вод особенно благоприятны. 2. Народом же подмечено, что яблони и вишни плохо растут в местах, где грунтовые воды близко подходят к поверхности земли. В то же время, дуб, ольха, верба, ива, крапива и папоротник, наоборот, превосходно себя «чувствуют» в этих местах. Если ольха, клен, плакучая ива, береза - все склонились в одну сторону, это признак того, что поблизости находится водяная жила. В местах высокого стояния вод могут попадаться одиночные дубы. Они растут как бы на пересечении водяных жил. 3. В старину крестьяне замечали, что лошади и собаки, испытывая жажду, начинают копать землю там, где чувствуют воду. Над водяными жилами избегает лежать собака, а вот кошка делает наоборот. Курица не сядет и не станет нести яйца в том месте, где высоко стоят воды, гуси же, как раз несут яйца на пересечении водяных жил. 4. В старину комок обезжиренной, промытой в мыльном растворе и высушенной шерсти укладывали на расчищенную от дёрна землю, сверху - свежеснесённое яйцо и накрывали глиняным горшком или сковородой, а потом прикрывали пластинами из дерна. Утром, после восхода солнца, открывали и смотрели: если шерсть и яйцо покрыты росой, значит вода близко. Если яйцо сухое, а шерсть влажная - вода глубоко. Если шерсть и яйцо сухие - воды нет или она очень глубоко. Этот прием можно использовать только в устойчивую сухую погоду.5. Равные части серы, негашёной извести и медного купороса (всего 800-900 г) смешивали и помещали в неглазированный глиняный горшок, который закрывали неглазированной крышкой или тканью в два слоя и зарывали в землю на глубину 0,5 - 0,7 м. Через сутки горшок доставали и взвешивали, Если масса содержимого на 10% увеличивалась, значит вода в этом месте неглубоко. Чем больше смесь прибавляла в массе, тем ближе вода. 5. Современные способы определения глубины залегания грунтовых вод. В настоящее время существует огромное множество способов определения глубины залегания подземных вод. Из современных инструментальных методов гидрогеологической разведки можно назвать следующие:• геофизический, или метод электрического сопротивления, основанный на том, что удельное сопротивление различных пород и водоносного горизонта неодинаковы, разница бывает от 50 до 200 Ом/м. Суть метода состоит в электрозондировании подземных горизонтов, после чего чертят вертикальный разрез с указанием удельных сопротивлений разных слоев. К этому методу прибегают, когда требуется установить место для водозабора средней или высокой производительности. Однако он может давать погрешности на участках, находящихся рядом с железнодорожными путями, там, где проложена густая сеть инженерных коммуникаций или залегают железорудные месторождения. метод разницы потенциалов, при котором фиксируют естественную разницу потенциалов в отдельных точках. На местонахождение водяного пласта указывают изменение знака и величины разницы потенциалов. Точность метода страдает из-за неровности рельефа. Достаточно точно определить глубину залегания подземной воды помогают имеющиеся в округе открытые водоемы и действующие колодцы. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно визуальных показаний, если же расстояние значительно, то понадобится прибор измеритель давления – барометр-анероид. Барометр-анероид Рассмотрим на примере: При цене деления барометра, равной 0,1 мм разница в высоте составляет 1,2 м. Если на уровне существующего колодца давление, показываемое барометром, будет равняться 545,5 мм, а в месте, которое вы определили под будущий колодец — 545,1 мм, тогда прибегнем к уравнению: 545,5−545,1=0,4 мм. Это значит, что шахту колодца вам придется вырыть на 4 метра глубже, чем предыдущая. Н=(545,5-545.1)/0,1*1,2=4,8(м)То есть имеет место быть формула:H= (p1-p2)/0,1 *1,2 6.Простейшие приспособления для определения глубины подземных вод. Примерно определить глубину залегания грунтовых вод возможно с помощью находящихся неподалеку открытых природных водоемов или действующих колодцев. Если они находятся поблизости, то достаточно снять показания ватерпаса. Ватерпас - стеклянная трубка с водой, где пузырёк воздуха стоит посредине, если плоскость горизонтальна. В народе ватерпас называют «уровень». Если же расстояние между вашим участком и открытым водоемом значительное, то нужно прибегнуть к помощи нивелира . Нивели́р (от фр. niveau — уровень, нивелир) — оптико-механический геодезический инструмент для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками. 7. Изготовление прибора для определения глубины залегания воды и проверка работы прибора.Для определения глубины залегания грунтовых вод можно использовать самый простой метод. Он основан на методе разницы потенциалов, при котором фиксируют естественную разницу потенциалов в отдельных точках. На местонахождение водяного пласта указывают изменение знака и величины разницы потенциалов. Берут 4 гвоздя по 200 мм, батарейку для карманного фонаря, вольтметр и соединительные провода. На экспериментальном участке забивают два гвоздя в грунт на некотором расстоянии AB друг от друга. С помощью соединительных проводов к головкам гвоздей присоединяют батарейку. Между гвоздями, забитыми в грунт в точках А и В, забивают еще два гвоздя в точках M и N, к которым присоединяются вольтметр для определения напряжения. Схема прибора для определения глубины залегания воды. В этом месте, где содержится грунтовая вода, электропроводимость почвы больше, а сопротивление меньше. Раздвигая электроды АВ, можно как бы углубиться в землю, исследуя сопротивление пород по глубине. Глубина грунтовой воды равна одной трети расстояния АВ. Этим методом, в зависимости от положения крайних электродов, можно провести исследования залегания грунтовых вод на глубине от 5 до 100 м. Для проверки работы прибора воспользуемся ящиком с землей, политой водой. В грунт на расстоянии 5 см вставляем гвозди с подсоединенным к ним вольтметром, а на расстоянии 15 см друг от друга вставляем в грунт гвозди с подсоединенной к ним батарейкой (9В). На данном расстоянии вольтметр показал отклонение стрелки. Следовательно, рассчитываем глубину. Она оказалась равна 5 см. Проверка работы прибора.После проверки прибора убедились, что его можно использовать для определения глубины залегания воды. 8.Испытание прибора. Опыт №1. Определение глубины залегания грунтовых вод на территории школьного двора. Цель: определить глубину залегания воды на территории школьного двора. На территории школьного двора на расстоянии 20 см вставляем в грунт 2 гвоздя с подключенным к ним вольтметром, а на расстоянии 20 метров друг от друга вставляем 2 гвоздя с подключенной к ним батарейкой (9В). Именно на данном расстоянии начинает отклоняться стрелка вольтметра. Таким образом, мы определим глубину залегания грунтовых вод на территории школьного двора. Она оказывается равной ≈ 7м. Опыт №1. Определение глубины залегания грунтовых вод на территории школьного двора. Опыт №2. Определение глубины залегания грунтовых вод на даче.Цель: определить глубину залегания воды на территории участка. В ходе исследования я определил, что глубина залегания грунтовых вод на территории моей дачи составляет ≈ 9м. Исходя из данных, полученных в ходе экспериментов, можно сделать следующие выводы: существуют простейшие физические приборы для определения глубины залегания грунтовых вод; предположительно можно сказать, что глубина залегания грунтовых вод зависит от близости к водоему. Опыт №2. Определение глубины залегания грунтовых вод на даче.Цель:Определить глубину залегания воды на Цель:Определить глубину залегания воды на Выводы.Данным прибором можно определить глубину залегания воды. Можно сказать, что глубина залегания грунтовых вод зависит от близости к водоему.Существуют простейшие физические приборы для определения глубины залегания грунтовых вод. 9.Заключение. В заключении отметим, что определение глубины залегания грунтовых вод имеет важное практическое значение, особенно для жителей села. Ведь вода в сельском доме не бежит из – под крана, ее нужно «доставать» из земли. Поэтому в нашем селе у большинства жителей во дворах стоят специально вырытые скважины. Однако, глубина залегания воды в них неодинакова. Причиной этого мы предполагаем разное расстояние от водоема, разную высоту над уровнем водоема. В ход исследований нам удалось выявить следующее: 1.Грунтовые воды играют огромную роль в хозяйственной жизни человека. 2.Для определения глубины залегания воды необходимо прибегать к специальным приборам. 3.Определили с помощью простейшего физического прибора глубину участка. 10.Литература.1.Гавриленко Е. СГлубинная гидросфера Земли. Киев, 19712.Ланге O. K. Подземные воды СССР, ч. 1-2, М., 1959—19633.Личков Б. Л. Формирование подземных вод и единство природных вод.4.Небел Б. Наука об окружающей среде. 5.Протасова В.Ф. Экология, здоровье и природоиспользование в России. 6.Сатклифф Р.Глобальный водный баланс геофизическая проблема. 7.Фюрон Р. Проблема воды на земном шаре. Л., 1966. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ