Ландшафтна екологія

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Дорожньо-будівельний факультет
Кафедра екології
КУРСОВАРОБОТА
Ландшафтна екологія
Виконав: студент ДЕК- 31
Михайлик В.М.
Перевірила: асист. Коверсун С.О.
Харків – 2010

ЗМІСТ
ВСТУП
1. Прогноз впливу забрудненихатмосферних опадів на склад грунтових вод
1.1 Умови впливузабруднених атмосферних опадів на склад ґрунтових вод
1.2 Принципи розрахунку зміни складуґрунтових вод під впливом забруднюючихречовин у атмосферних опадах
1.2.1 Розрахунок зміни складуґрунтових вод під впливом забруднюючихречовин у атмосферних опадах
2. Оцінка ступеня захищеності грунтових вод відантропогенного забруднення
2.1 Кількіснаоцінка захищеності ґрунтових вод
2.1.1 Розрахуноккількісної оцінки захищеності грунтових вод
2.2 Якіснаоцінка захищеності ґрунтових вод
2.2.1 Розрахунокякісної оцінки захищеності ґрунтових вод
3. Забруднення підземних вод в результаті зміниландшафтів
3.1Регламентація місткості забруднюючих речовин у промислових накопичувачах
3.1.1 Розрахунок місткості забруднюючих речовин упромислових накопичувачах
ВИСНОВКИ
РЕКОМЕНДАЦІЇ       
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП
Ландшафтна екологія – наука про комплексні взаємовідносини в екосистемахз географічної та екологічної точки зору. Для позначення просторової взаємодіїприродних явищ в рамках визначеного етапу чи екосистеми був введений термін«ландшафтна екологія» у 1939 році німецьким географом К. Тролем. Основою наукиє вчення про географічний ландшафт, головними розділами якого є систематика(класифікація) ландшафтних комплексів, морфологія ландшафту, його динаміка,картування (ландшафтна зйомка), геохімія та геофізика ландшафту тощо.
Об`єктом дослідження ландшафтній екології є локальні, регіональні, зональніі глобальні системи, їх структура, динаміка, сучасні зміни й прогнозування розвиткуз використанням математичних моделей.
Предметом вивчення дисципліни є стан антропогенних та урбанізованихландшафтів, їх відновлення за допомогою сучасних засобів, а також прогнозуванняможливості забруднення ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин, щознаходяться в антропогенне навантажених ландшафтах.
Суттєвою рисою ландшафтної екології є центрованість напроблему взаємодії людини з природними системами. Значна частина ландшафтнихекологів взагалі вважають свою науку як основу регламентації раціональної зекологічного погляду поведінки людини в ландшафті. Центральні проблемиландшафтної екології (стійкість геосистем, прогнозування, нормуванняантропогенних навантажень тощо) мають безпосередню прикладну спрямованість.
В даній курсовій роботі була розглянута оцінка ступеня захищеностіатмосферних опадів та прогноз впливу забруднених атмосферних опадів на якістьґрунтових вод, забруднення підземних вод в результаті зміни ландшафтів.

1 ПРОГНОЗ ВПЛИВУ ЗАБРУДНЕНИХ ОПАДІВ НА ЯКІСТЬ ГРУНТОВИХ ВОД
1.1     Умови впливу забруднених атмосферних опадів на складґрунтових вод
Забруднення ґрунтових вод (ГВ) в умовах техногенноговпливу на оточуюче природне середовище тісно пов’язане з забрудненняматмосфери, поверхневих вод та ґрунтів.
Наближена кількісна оцінка впливу на якість ГВ,забруднених атмосферними опадами, може бути виконана при таких припущеннях:
1.Забруднюючі речовини (ЗР) не взаємодіють з ґрунтамиі не змінюються у процесі випадення та інфільтрації. Фактично, складатмосферних опадів змінюється в межах атмосфери після проходження крізь рослиниі ґрунти, але для наближеної оцінки і з урахуванням нейтральності ЗР типухлоридів, нітратів, фенолів по відношенню до ґрунтів таке припущення можливе.
2. Випадання атмосферних опадів із ЗР відбувається водин або два періоди протягом року. Аналіз матеріалів по різним регіонамдозволяє стверджувати, що це не має істотного значення для накопичення ЗР в ГВ.
3. Вся кількість атмосферних опадів із ЗР, що випали,досягає дзеркала (рівня) ГВ. Це припущення практично прийняте для зон знадлишковим зволоженням і неглибоким заляганням ГВ.
Якщо привнесення тієї або іншої ЗР у ГВ обумовленеатмосферними опадами, що інфільтруються, то концентрація цієї ЗР будеколиватися до концентрації речовини в атмосферних опадах. Особливо швидкозбільшується вміст у ГВ тих компонентів, які спершу в ГВ були відсутні. Взв’язку з цим під впливом атмосферного забруднення можуть накопичуватись уґрунтових водах пестициди, хром, феноли, синтетичні поверхнево-активні речовини(СПАР) та інші, не властиві для них інгредієнти. Можливо, що з атмосфернимиопадами пов’язана поява у ГВ техногенних ЗР при відсутності явних джерелзабруднення поверхні землі. Процес змінення якості ГВ може бути дуже тривалим(до 20 – 50 років і більше).
Враховуючи можливість забруднення атмосферних опадівна значній площі, обумовлене ними забруднення ГВ може носити регіональнийхарактер (до граничне забруднення, або початковий ступінь над граничногозабруднення), хоча інтенсивність змінення якості ГВ буде значно менше, ніж принаявності наземних техногенних джерел забруднення ГВ.
Проведення подібних досліджень доцільне надослідно-виробничих полігонах, пристосованих до крупних промислових об’єктів,спільними зусиллями фахівців природоохоронних органів.
1.2     Принципирозрахунку змінення складу ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин уатмосферних опадах
При розрахунку вважається, що забруднені атмосферні опади випадаютьщороку після початку викиду ЗР у атмосферу: при цьому річна норма опадів іконцентрація в них ЗР залишаються постійними. При розрахунку враховуютьсягідрогеологічні особливості горизонтів ГВ, в які інфільтруються забрудненіатмосферні опади, а також швидкість руху ГВ в межах водонасиченних порід.
За умови, що забруднені атмосферні опади випадають один період часу напротязі року, відзначається така залежність [1]:
/> (1.1)
/> (1.2)
За умови, що забруднені атмосферні опади випадають два періоди часупротягом року, то після 1-го періоду випадення опадів у 1-му році залежністьмає той же вигляд, що і у формулі (1.1.):
/> (1.3)
Після другого періоду випадення забруднених опадів у першому роцікількість ЗР у ГВ />визначається заформулою:
/> (1.4)
Після першого періоду випадення забруднених опадів у другому роцікількість ЗР у ГВ />визначається заформулою:
/> (1.5)
Вміст ЗР у ГВ після другого періоду випадення опадів у другому році /> визначається за формулою(1.4), але замість значення /> підставляєтьсязначення />. Аналогічно послідовновизначаються концентрації у наступні роки (/>іт.д. до вишукуваного року).
У вищенаведених формулах:
/> - концентрація ЗР у ГВ у перший рікпісля випадення забруднених атмосферних опадів (якщо опади випадають одинперіод часу протягом року), мг/л;
/> — концентрація ЗР у ГВ у i — рік випадення забруднених атмосферних опадів (якщо опади випадають один періодчасу протягом року) мг/л;
/> — концентрація ЗР у ГВ у попереднійрік (i-1), мг /л;
/> — концентрація ЗР в ГВ після 1-гоперіоду випадення забруднених опадів (якщо опади випадають два періоди часупротягом року), мг/л;
/> — концентрації ЗР в ГВ після 2-гоперіоду випадення забруднених опадів (якщо опади випадають два періоди часупротягом року), мг/л;
/> — концентрація ЗР в атмосферних(дощових) опадах, мг/л;
/> — концентрація ЗР в ґрунтових водах,мг/л;
n — пористість водоносних ґрунтів (порід), у частках одиниці;
V — швидкість фільтрації ГВ, м/добу;
L — довжина ділянки за напрямкомприродного руху ҐВ, в межах якого відбувається випадання забрудненихатмосферних опадів, м;
m = r/M — відносна потужність шару атмосферних опадів, які інфільтруютьсядо рівня ГВ;
r — шари атмосферних опадів, що просочилися до рівня ГВ(r=0,001hK/>), де h -річна нормаатмосферних опадів у мм, а /> -коефіцієнт інфільтрації атмосферних опадів (
M – середня “товщина” горизонту ГВ, м;
/>'- відносна потужність шарузабруднених атмосферних опадів, що просочилися, у перший період їх випадення;
/> — відносна потужність шарузабруднених атмосферних опадів, що просочилися, у другий період їх випадення;
t – період від кінця попереднього випадення опадів до початку наступногоїх випадення ( опади з ЗР випадають один раз на рік), діб;
/> — час від кінця першого періодувипадення опадів в році до початку другого періоду випадення опадів цього жроку (опади випадають два періоди часу), діб;
/> — час від кінця другого періодувипадення опадів в році до початку першого періоду випадення опадів наступногороку (опади випадають два періоди часу), діб.

1.2.1  Розрахунокзміни складу ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин у атмосфернихопадах
Варіант 1
Забруднені атмосферні (дощові) опади випадають один періоду рік. Вихідні дані для розрахунку такі: L=11000 м, V=0,02 м/добу, M=20 м,n=0,3, />=0,8 мг/л, />=0,4 мг/л, m=0,5; 0,05;0,005, t=330 діб. Необхідно розрахувати концентрацію ЗР у ҐВ протягом семи роківпісля випадення забруднених атмосферних опадів.
За формулою (1.1) визначається концентрація ЗР у ҐВ у перший рік післявипадення опадів – />:
/>
С/>=(0,5*0,8+0,3*0,4)/(0,5+0,3)=0,65 мг/л;
С/>=(0,05*0,8+0,3*0,4)/(0,05+0,3)=0,457 мг/л;
С/>=(0,005*0,8+0,3*0,4)/(0,005+0,3)=0,407 мг/л.
Одержане значення С1 підставляємо до формули (1.2) замість Сі-1і знаходимо концентрацію ЗР у другий рік після випадення забруднених опадів (С2):
/>
C/>={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,65+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,744мг/л;
С/>={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,457+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,506мг/л;
C/>={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,407+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,413мг/л.
C3={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,744+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,779мг/л;
С3={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,506+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,548мг/л;
C3={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,413+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,419мг/л.
C4={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,779+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,792мг/л;
С4={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,548+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,584мг/л;
C4={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,419+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,425мг/л.
C5={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,792+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,797мг/л;
С5={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,584+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,615мг/л;
C5={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,425+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,431мг/л.
C6={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,797+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799мг/л;
С6={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,615+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,641мг/л;
C6={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,431+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,437мг/л.
C7={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,799+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799мг/л;
С7={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,641+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,663мг/л;
C7={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,437+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,443мг/л.
Результати розрахунків подані в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ підвпливом забруднених атмосферних опадів№ п.ч. Концентрація При m=0,5 При m=0,05 При m=0,005
Сі у мг/л 1
С1 0,650 0,457 0,407 2
С2 0,744 0,506 0,413 3
С3 0,779 0,548 0,419
  4
С4 0,792 0,584 0,425
  5
С5 0,797 0,615 0,431
  6
С6 0,799 0,641 0,437
  7
С7 0,799 0,663 0,443
  /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Також отримані результати можна представити у вигляді діаграми (рисунок1.1).
/>
Рисунок 1.1 – Діаграма змінени концентрації ЗР у ГВ під впливом забруднених атмосферних опадів
Варіант 2
Забруднені атмосферні (дощові ) опади випадають два періоди на рік(початок першого періоду випадення опадів 1 квітня, їх тривалість 10 діб;початок другого періоду випадення опадів 1 жовтня, їх тривалість 20 діб).Вихідні дані для розрахунків такі: М=10 м, n=0,5, />=0,8мг/л, />=0,2 мг/л, t’=175 доби, t’’=164діб, m’=0,08, m’’=0,11. Необхідно розрахуватиконцентрацію ЗР у ҐВ протягом семи років після випадання забрудненихатмосферних опадів.
За формулою (1.3) визначаємо концентрацію ЗР у ҐВ у перший період часупісля випадання опадів у першому році (С’1):
/>,
C1’=(0,08*0,8+0,2*0,5)/(0,08+0,5)=0,283 мг/л.
Після другого періоду випадання забруднених опадів у першому роцікількість ЗР у ҐВ (С”1) визначається за формулою (1.4):
/>,
С”1=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,283+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,376 мг/л.
Після першого періоду випадення забруднених опадів у другому роцікількість ЗР у ҐВ (С2’) визначається за формулою (1.5):
/>,
C’2=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,376+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,434 мг/л.
С”2=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,434+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,500 мг/л.
C’3=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,500+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,541 мг/л.
С”3=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,541+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,588 мг/л.
C’4=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,588+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,617 мг/л.
С”4=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,617+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,650 мг/л.
’5=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,650+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,670 мг/л.
С”5=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,670+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,693 мг/л.
C’6=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,693+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,708 мг/л.
С”6=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,708+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,724 мг/л.
C’7=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,724+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,734 мг/л.
С”7=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,734+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,746 мг/л.
Результати розрахунків подані в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 – Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ підвпливом забруднених атмосферних опадів№ п.ч. Концентрація При m'=0,08 При m"=0,11
 
Сі у мг/л 1
С1 0,283 0,376 2
С2 0,434 0,500 3
С3 0,541 0,588 4
С4 0,617 0,650 5
С5 0,670 0,693 6
С6 0,708 0,724 7
С7 0,734 0,746

/>
Рисунок 1.2 — Діаграмазмінени концентрації ЗР у ГВ під впливом забруднених атмосферних опадів
Отримані данні можна представити у вигляді діаграми (рисунок 1.2).
Результати розрахунків, що подані у таблицях, дозволяють зробити деяківисновки щодо впливу забруднених опадів на якість ГВ. При значенні m=0,5 вже на сьомий рік післявипадення забруднених опадів концентрація ЗР у ГВ і атмосферних опадах майже незмінилося, тобто ГВ перенасичені ЗР, що інфільтруються разом з атмосфернимиопадами за порівняно невеликий відрізок часу. Зі зменшенням частки забрудненихатмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,05), концентрація ЗР у ГВ черезсім років досягне лише 0,663 мг/л, а при ще меншій частці забрудненихатмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,005), концентрація ЗР у ГВ черезсім років досягне всього 0,443 мг/л.
Якщо принесення тієї або іншої ЗР у ГВ обумовлене атмосферними опадами,то концентрація цієї речовини у ГВ буде наближатися до концентрації ватмосферних опадах. Тому під впливом забруднених атмосферних опадів при їхпостійному випаданні у ГВ накопичуються невластиві їм речовини (СПАР,отрутохімікати, феноли та інше).

2. ОЦІНКА СТУПЕНЯ ЗАХИЩЕНОСТІ ГРУНТОВИХ ВОД ВІД АНТРОПОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ
При різних видах антропогенної діяльності відбувається забруднення водзони аерації (води родючого ґрунту й верховодка) та підгрунтових вод (ґрунтовихвод – ГВ). У зв’язку з цим при проектуванні різних інженерних споруд виникаєнеобхідність прогнозування їх можливого впливу на природний стан ГВ, що багатоу чому визначається ступенем їх ізольованості від даної поверхні.
2.1 Кількісна оцінка захищеності ґрунтових вод
В основу кількісної оцінки захищеності ГВ відзабруднення фільтратом покладене визначення часу(t), заякий забруднена вода, що фільтрується з поверхні землі (днища полігону),досягає рівня ГВ. Наближена оцінка величини t можебути виконана за відомою формулою Цункера, яку у спрощеному вигляді для умоводнорідного розрізу записують у такому вигляді:
t= (sH/Kф) [m/H-ln (1+m/H)], (2.1)
де Н – висота стовпа забруднених (стічних) вод у межах полігону, м,
Кф – коефіцієнт фільтрації порід зони аерації, м/добу;
m – потужність порід зони аерації, м;
S – нестача насичення порід зони аерації (s=n-nе, де n – пористість, nе – початкова вологість порід зониаерації; оскільки nе звичайно не відома, то прирозрахунку замість неї можна використати значення n, тобто формулу (2.1) можна записати увигляді:
t= (nH/Kф) [m/H-ln (l+m/H)]. (2.2)
Розрахунки за формулами (2.1) та (2.2) показують, що час проникненнястоків до ґрунтових вод істотно залежить від значення Кф, але вцілому цей час невеликий. Так, при Кф більше 0,5 м/добу час рухустоків не перевищує декількох діб навіть при відносно великій потужності зониаерації (m>10 м); при Кф менше 0,5 м/добу час фільтрації збільшується до декількох діб; при Кфменше 0,01 м/добу і m більше 20 м – час фільтрації досягає перших сотень діб.
При двошаровій будові зони аерації з малопроникним верхнім шаром(водоупором) час фільтрації стоків (фільтрату) до рівня ГВ складається із часуруху у верхньому (t1) та нижньому шарах (t2). Час t1 визначається за формулами (2.1) та (2.2) підстановкою в нихпараметрів К1, m1 для верхнього шару, а час t2 визначається за формулою (2.3):
t = n2H/Kф2 [m2/H – [1 – m1/H (Kф2/Kф1 – 1)] ln (1+m2/H+m1)], (2.3)
де n2, m2, K2 – відповідно пористість, потужністьі коефіцієнт фільтрації нижнього, відносно добре проникного шару.
Аналіз показав, що при К1/К2 менше за 0,1 часустоків у двошаровому розрізі, в основному визначається часом руху черезверхній, слабкопроникний шар. У випадку неоднорідності будови відкладень зониаерації можливий другий наближений підхід: приведення неоднорідного розрізу дооднорідного з середнім коефіцієнтом фільтрації, запропонованим Бочетвером:
Кср= m/(m1/Kф1+m2/Kф2+…+m1/Kф2), (2.4)
де m1, m2, …mi – потужності окремих шарів, м;
Кф1, Кф2,..., Кфі – коефіцієнтифільтрації цих же шарів, м/добу;
m – потужність зони аерації, м.
При фільтрації з поверхні землі стічних вод, що скидаються з постійноювитратою Q у приймач площею F, можуть бути два випадки. Якщо q
t =/>, (2.5)
Якщо ж q>Kф, то на поверхні землі утворюєтьсястовп стічних вод, що змінюється у часі Н=f(t), і час фільтрації до рівня ГВ можебути визначений за формулою:
t =/>, (2.6)
Якщо розріз неоднорідний і складається із декількох шарів з різнимифільтраційними властивостями, то час фільтрації можна оцінити таким чином. ЯкщоКф кожного шару більший q, то неоднорідний розріз приводиться до однорідного задопомогою формули (2.4) й розрахунок величин t виконується за формулою (2.5) припідстановці в неї замість Кф значення Кф(ср) Так самечинять, якщо Кф кожного шару менший q, але тільки у цьому випадку величинуt розраховують за формулою(2.6). Нарешті, якщо для одних шарів Кф>q, але для інших Кфq за формулою (3.5), а для шарів з Кф
Для розрахунку часу фільтрації за формулами (2.5), і (2.6) якрозрахункове значення q приймається 0,03 м/добу. За даними скид стічних вод складає: накомунальні поля зрошення 10-30, на землеробські поля зрошення не більше 5-20 іна поля фільтрації 100-300 м3/(га.доб.). У відповідності з цимиданими, приймаючи Q=300 м3/доб,F=1 га =10 000 м2, маємо q=0,03 м/доб.
За часом досягнення рівня ГВ виділяються такі категорії захищеностіґрунтових вод:
І-t400 діб. Чим вища категорія, тимкраще природна захищеність ГВ від техногенного забруднення.
2.1.1 Розрахуноккількісної оцінки захищеності ҐВ
Варіант 1
Джерелом забруднення є накопичувач рідких відходів металургійного підприємства.Висота стовпа промислових стоків у накопичувачі (H) складає 1,8 м. Породи зони аерації мають наступніусереднені характеристики: потужність m=1 м, пористість n=15 %, Кф=0,012 м/добу. Датикількісну оцінку часу фільтрації з накопичувача рідких відходів металургійногопідприємства.
Для кількісної оцінки часу фільтрації з накопичувача рідких відходів можебути використана формула (2.2):
/>t=(n·H/Kф)[m/H-ln(1+m/H)],
/>(0,15*1,8/0,012)[1/1,8-ln*(1+1/1,8)]=2,7 доби.
Таке значення t відповідає низькому рівню (І категорії) захищеності ҐВ,що дозволяє припускати високий негативний вплив СВ, накопичених в приймачі рідкихвідходів.
Варіант 2
Джерелом забруднення є накопичувач рідких відходів металургійногопідприємства. СВ скидаються на поверхню землі та практично повністювитрачаються на інфільтрацію, не утворюючи стовпа рідини. Породи зони аераціїмають наступні усереднені характеристики: потужність m=1 м, пористість n=15 %, Кф=0,012 м/добу. Дати кількісну оцінку часуфільтрації накопичувача рідких відходів металургійного підприємства.
В цьому випадку розрахунок часу досягнення рівня ҐВ визначається формулою(2.5):
/>/>,
/>/>=0,0033 доби .
Таке значення t відповідає дуже низькому рівню (І категорії) захищеностіҐВ, що дозволяє припускати величезний негативний вплив СВ, накопичених в приймачірідких відходів.
2.2 Якісна оцінка захищеності ґрунтових вод
Якісна оцінка природних ґрунтових вод дається за такими показниками.
1)        глибиназалягання ґрунтових або потужність зони аерації;
2)        будова йлітологічні особливості порід зони аерації;
3)        потужностіслабкопроникнених порід у розрізі зони аерації;
4)        фільтраційнівластивості порід зони аерації і перш за все слабопроникнених різностей.
Найменше захищеними є ґрунтові води в умовах, коли зона аераціїпредставлена добре проникне ними відкладеннями і у їх розрізі відсутніслабкопроникнені літологічні різності. Збільшення глибини залягання ГВ хоча йпокращує їх захищеність, але вплив цього фактору менше істотний, ніж наявністьводоупорних порід у розрізі зони аерації.
Якісна оцінка природної захищеності ґрунтових вод може бути виконана наоснові визначення категорій захищеності ґрунтових вод I, II, III, IV, V, VI у балах. Більш високим категоріямвідповідає більша сума балів – сумарний показник захищеності ґрунтових вод.
Як вихідна оцінка для оцінки балів прийняте визначення за формулою (2.2)часу фільтрації її крізь зону аерації, складену з добре проникнених порід (Кф=2м/добу) потужністю 10 м. Час фільтрації t1 крізь зону аераціїпотужністю 20 м, яка складена такими породами, приблизно вдвоє більший (t2=2t1);крізь зону аерації потужністю 20 м утроє більший (t3=3ti)тощо.
Звичайно зона аерації (глибина залягання ГВ) коливається від 3 до 30 м, рідко перевищуючі 40 – 50 м. Тому виділяються 5 градацій глибин залягання: до 10, 10 – 20,20-30, 30-40, більш 40 м. Першій градації з мінімальною (до 10 м) глибиною залягання рівня ґрунтових вод, час фільтрації для якої дорівнює t1, відповідає 1 бал; другий – 2 бали,третій – 3 бали, четвертій – 4 бали, п’ятій (більш ніж 40 м) – 5 балів (таблиця 2.1).
Таблиця2.1 – Градації глибин залягання рівней ґрунтових вод та кількість балів, яка їмвідповідаєНомер градації 1 2 3 4 5 Глибина, м 40
Потужність слабопроникнених порід зони аерації поділяється на 11 градацій(до 2, 2-4, 4-6… понад 20 м) а серед них за літологічними та фільтраційнимиособливостями виділяються 3 групи: а – супіски, легкі суглинки з Кф=0.1- 0.01 м/ добу; — важкі суглинки й глини з Кф менш 0.001м/ добу;в – проміжна між а та с – суміш порід з значеннями Кф=0.01-0.001 м/добу (таблиця 2.2).

Таблиця 2.2 – Градації потужностей слабопроникних порід зони аерації такількість балів, яка їм відповідаєНомер градації Потужність відкладень, м Група відкладень a в c 1 20 12 18 25
Примітка: а – супіски, легкі суглинки, с – важкі суглинки, глини; в –суміш порід груп а та с.
Сума балів, що залежить градації глибин, залягання ґрунтових вод,потужності слабопроникнених порід та їх літології, визначають захищеностю ГВ,яку виражено показником захищеності (ПЗ). За значенням ПЗ виділяється 6категорій захищеності ґрунтових вод (таблиця 2.3).
Таблиця 2.3 – Категорії захищеності ґрунтових вод ( за ПЗ )Категорії захищеності I II III IV V VI Показник захищеності (за ПЗ) 25
2.2.1 Розрахунок якісної оцінки захищеності ґрунтових вод
В межах ділянки зона аерації представлена піском мілкозернистим (середняпотужність 7,5 м), супісками (середняпотужність 12 м) та легкими суглинками(середня потужність 15 м), а водоносний горизонт(середньої потужності 16,5 м) складенийсередньозернистими пісками. Мінімальна глибина залягання ҐВ визначається длягрудня-лютого (час випадення мінімальної кількості опадів) і складає у середньому12,75 м.
Таблиця 2.3 – Вихідні дані для завдання№ п.ч. Літологічний склад зони аерації Потужність, м Коефіцієнт фільтрації, м/добу Пористість, в частках од. 1 Пісок мілкозернистий 0-2 0,009 0,25 2 Супісок 2-4 0,12 0,35 3 Суглинок легкий 4-8 0,005 0,28 4 Пісок мілкозернистий 8-12 1,11 0,40 5 Суглинок легкий 12-14 0,006 0,25 6 Супісок 14-16 0,20 0,40 7 Пісок середньозернистий 16-17 2,5 0,47 /> /> /> /> /> /> /> /> /> Згідно з таблицею 2.1глибина залягання ҐВ відповідає другій градації (10-20 м), тобто відповідає 2балам. За літологічними особливостями зони аерації (група а – таблиця 2.2)набирає ще 9 балів. Отже, сума складає11 балів, що відповідає значенню ПЗ, відповідному III категорії. Така природна захищеністьблизька до помірної, вона дозволяє припускати можливість незначноготехногенного впливу на ҐВ, що залягають в умовах досліджуваної ділянки.

3. ЗАБРУДНЕННЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД В РЕЗУЛЬТАТІ ЗМІНИ ЛАНДШАФТІВ
1.Забруднення підземних вод врезультаті антропогенної зміни ландшафтів. Накопичувачі рідких відходів.
2.Стадії забруднення підземних вод.
3.Потужність шарів водоноснихобріїв – фактор, що регламентує місткість забруднюючих речовин у промисловихнакопичувачах відходів.
Серед техногенних джерел, що ведуть до зміни ландшафтів, особливунебезпеку представляють поверхневі наземні ємності, призначені длянагромадження і складування рідких і твердих відходів.
Пристосовані вони до природних і штучних поглиблень рельєфу й обваловані(обнесені) дамбами.
Приймачі відходів входять у систему промислової каналізації підприємствхімічної, металургійної, гірничодобувної, нафтохімічної, целюлозно-паперової,фармацевтичної й інших промислових галузей.
Як приймачірідких відходів часто розглядаються поля фільтрації і поля зрошення стічними водами.
1. Ставки — накопичувачі, випарювачі, буферні ставки. Служать дляскидання в них і нагромадження з наступним частковим скиданням у водотоки(накопичувачі).
Якщо зі ставка йде постійне скидання у ріку чи водойму транзитом, тоставок називають буферним.
Площі їх складають від n*1 км2 до n*10км2. Глибина може складати від 3 до 40 м. Термін заповнення – 15 – 20 років. На днищах – рідкі слабопроникні екрани.
2. “Білі моря” — для складування рідких і твердих відходів (пульпи)содових і содово-цементних заводів (на поверхні утвориться біла кірка від солейхлоридів з мінералізацією 150–200г/л). Пульпа накопичується близько 10-12місяців, а скидання продовжується 1-2 місяця. Днище екранується глинистимипородами товщиною до 40 див і обваловується. Розташовують на терасах (площа n*104км2).
3. Хвостосховища. Можуть бути рівнинні, ярово – балкові. Тверда частинаосідає, а прояснена рідка частина йде в оборотне водопостачання. При розтіканніпульпи утворяться хвости (осідання твердих часток: великі – середні –маленькі). Можуть займати кілька км2.
Склад стічних вод може бути в залежності від виробництва (рудо-збагачуючікомбінати: НCl, H2SO4, цинковий і мідний купорос,феноли).
4. Шлаконагромадження (шлакосховища) – великі земляні спорудження, щозаймають значні площі, глибиною до 50 м і терміном експлуатації більш 25 років.Служить для прийняття твердих відходів металургійної промисловості – шламів, щоподаються гідравлічним способом. Разом зі шламом подається багато стічних вод,що освітлюються, прохолоджують і перемішуються.
Шлам – суспензія дрібних (до 10 – 40 мм) часток у воді; порошки й осадки, що утворяться вчасно електролізу Cu, Zn і т.д.
5. Поля зрошення. Служать для очищення стічних вод фільтрацією йодночасно утилізацією шляхом зрошення і вирощування с/г культур. На комунальнихполях зрошення – очищення, на землепашних – очищення значення не має,використовуються стічні води.
6. Поля фільтрації. Тільки на піщаних ґрунтах. Для очищення стічних вод навантаженняскладає 80 – 300 м3 на га в добу.
7. Полігони твердих побутових відходів. Утворюються фільтрати, що забруднюютьпідземні води.
8. Золовідвали (шламовідвали) – займають великі площі земляних ємностей,де складуються відходи від електростанцій; характерним елементом є Са. У великихкількостях у них: Si, Al2O3, Fe2O3.
Процесизабруднення підземних вод відбуваються в 3 стадії:
1.        прохіднафільтрація зі сховища РВ (приймача відходів ). СВ інфільтруються крізь зонуаерації, у результаті чого на поверхні ґрунтових вод починається процесутворення “ бугра” забруднених вод. Вільна фільтрація продовжується доти, поки потікзі сховища відходів не зімкнеться з обрієм підземних вод. Тривалість вільноїфільтрації близько 1-2 років. Разом з ростом “бугра” забруднених вод відбуваєтьсяїхнє розтікання по обрії ґрунтових вод;
2.        змішуваннязмінених із ґрунтовими;
3.        рухзабруднених вод і розподіл забруднюючих речовин по водоносному обрії. У цей часвідбувається формування ділянки забруднення водоносного обрію.
Формування зони забруднення підземних вод – це складні гідродинамічні іфізико – хімічні процеси, що залежать від багатьох факторів.
3.1 Регламентація місткості забруднюючих речовин у промисловихнакопичувачах
Стічніводи, що фільтруються з накопичувача, забруднюють у першу чергу, верхню частинуводоносного обрію, потом забруднення поширюється в глибину. У малопотужних обріяхзабруднюється весь обрій, а в обріях значної потужності — верхня і середнячастини. Тому приймається, що змішування стічних вод, що фільтруються знакопичувачів у підземні води, відбувається цілком при потужності шару менш 20 м; на 80 % при 20- 40 м; на 70 % при потужності шару більш 40 м.
Відстань у м (хо), що проходять забруднені води протягом року(365 днів) униз по потоці підземних вод.
/>, (3.1)
де Кф – коефіцієнт фільтрації, м/добу;
і — гідравлічний ухил;
n- пористість ґрунтів.
Якщо відома відстань (L) від краю полігона до ріки, у яку розподіляютьсяґрунтові води, то можна визначити, через скількох років забруднення досягаєріки
/> (3.2)
Відстань розподілу забруднюючих речовин нагору по потоці приблизно можнаприйняти рівним 100 м, а в бічні сторони 20-200 м, тобто границя розподілу забруднюючих речовин по потоці обмежується нагору за течією і з боківі не обмежується вниз по потоці ґрунтових вод.
Граничний зміст токсичних речовин у промислових рідких відходах унакопичувачі розраховується по формулі
/>, (3.3)
де Сr–гранична місткість токсичні речовини в промислових рідких відходах унакопичувачі, мг/л;
Смах– максимальна задана концентрація токсичної речовини впідземних водах під нагромаджувачем (10 ГДК ), мг/л;
Со– кількістьтоксичної речовини в ґрунтових водах у природних умовах, мг/л;
m –потужність водоносного обрію, м;
Кm — безрозмірний коефіцієнт,що відображає процес змішування стічних вод з підземними в залежності відпотужності водоносного обрію;
L – довжина блоку накопичувача,м;
n –пористість водоносних порід;
W – річний обсяг стічних вод,що скидаються в нагромаджувач, м3;
0,2W – річний обсяг стічних вод,що фільтрується з накопичувача, м3.
Х0= 365*і*Кф,
де Кф – коефіцієнт фільтрації водоносних порід, м/добу;
і – гідравлічний ухил.
Т = tе +5 – розрахунковий час, по закінченні якогоконцентрація токсичної речовини в підземних водах не повинна перевищуватизначення Сmax
tе – час експлуатації накопичувача (15 – 20 рокiв).
5 – середня кількість років інфільтрації стічних вод після припинення чиексплуатації скидання в сховище рідких відходів.
Якщо />=0, чи якщо змістзабруднюючої речовини в природних умовах дуже маленький, то формула (3.3) будемати вид:
/>
Для визначення абсолютно припустимої маси токсичної забруднюючої речовинив накопичувачі
/>, (3.4)
де G – маса токсичної речовини в накопичувачі, кг;
/> - граничний вміст токсичної речовини в промислових рідкихвідходах, мг/л;
W – річний обсяг стічних вод, що скидаються в накопичувач, м3.
3.1.1Розрахунок місткостізабруднюючих речовин у промислових накопичувачах
РозрахуватиСr та G токсичної речовини (Pb) у промислових рідких відходах унакопичувачі при наступних вихідних даних: ГДК (Pb) = 0,03 мг/дм3(ГОСТ 2874-82); Сmax=10·ГДК=0,3 мг/дм3; L=550 м; W=5*105м3; te=15 років; m=20 м; Кm=1; n=0,1; КФ=10м/добу; і=0,001; С0=0,001 мг/дм3 (мг/л).
Відстань,що проходять забруднені води протягом року (365 днів) вниз за потоком підземнихвод визначається за формулою (3.1):
x0=365·і·Кф,
x0=365*0,001*10=3,65 м/рік
Розрахунковийчас, по закінченні якого концентрація токсичної речовини в підземних водах неповинна перевищувати значення Сmax:
Т=tе+5,
Т=15+5=20 років
ВеличинаСr визначається за формулою (3.3):
/>,
/>{0,3(1*20*(550)20,1+0,2*5*105)-1*20*550[3,65*0,001+
+(550*0,1-3,65)(0,3-0,001)}/(1-1/20)]}/0,2*5*105=0,51мг/л.
/>,
/>0,51*5*105/103=255 кг
У цьому випадку гранична концентрація Pb, скинутого з рідкими відходами унакопичувач не повинна перевищувати 0,51 мг/дм/>;а маса токсичної ЗР в накопичувачі не повинна бути більше за 255 кг.

ВИСНОВКИ
В першому розділі курсової роботи ми оцінювали вплив забруднених опадівна якість ГВ. Результатирозрахунків, дозволяють зробити деякі висновки щодо впливу забруднених опадівна якість ГВ. При значенні m=0,5 вже на сьомий рік після випадення забруднених опадів концентрація ЗРу ГВ і атмосферних опадах майже не змінилося, тобто ГВ перенасичені ЗР, щоінфільтруються разом з атмосферними опадами за порівняно невеликий відрізокчасу. Зі зменшенням частки забруднених атмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,05), концентрація ЗР у ГВ черезсім років досягне лише 0,663 мг/л, а при ще меншій частці забрудненихатмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,005), концентрація ЗР у ГВ черезсім років досягне всього 0,443 мг/л.В другому розділі курсової роботи булла визначена кількісна та якісна оцінкаступеня захищеності ГВ. Така природна захищеність близька до помірної, вона дозволяєприпускати можливість незначного техногенного впливу на ҐВ, що залягають вумовах досліджуваної ділянки.
В третьому розділі курсової роботи ми розраховували граничний вмісттоксичної речовини в промислових рідких відходах та масу токсичної речовини впромисловому накопичувачі. Отримані результати дають змогу зробити висновок, щограничнаконцентрація Pb, скинутого з рідкими відходами у накопичувач не повиннаперевищувати 0,51 мг/дм/>; а масатоксичної ЗР в накопичувачі не повинна бути більше за 255 кг.

РЕКОМЕНДАЦІЇ
Відновлення порушених земель здійснюють в два етапи — гірничотехнічний ібіологічний.
На етапі гірничотехнічної рекультивації здійснюється підготовка територіїдля освоєння. При цьому планують відвали, укосам додають форми, що забезпечуютьїх використання, повернення пустої породи у відпрацьовані шахти.
На етапі біологічної рекультивації здійснюють заходи щодо відновлення родючостіґрунтів, шляхом посадки рослинності, нанесення шару родючого ґрунту, знятогораніше з площ відведених під забудову.
Протиерозійні гідротехнічні заходи, ті що задержують воду — це будівництвовалів-канав, валів-терас, перепадів, загат, засипка ярів, регулювання руселрік; лісомеліоративні: залісення і залуження схилів.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1.Гольдберг В.М.Взаимосвязь загрязнения подземных вод природной среды — Л.: Гидрометеоиздат,1987.-248 с.
2.Казенов С.М., АрбузовА.И., Ковалевский Ю.В. Воздействие объектов нефтепродуктообеспечения нагеологическую среду.- Л.: Химия, 1987. – 120с.
3.Бетелев Н.П. Методыопределения загрязнения грунтов углеводородами. – Обнинск, 1985. – 60с.
4.Журавлева М.Г. и др.Промышленные выбросы как источник загрязнения окружающей среды химическимиэлементами. — В кн.: Геохимия ландшафтов.- Ростов — на- Дону, 1982.-С.12-14.
5.Маханько Е.П. и др.Содержание тяжелых металлов растворимых осадками в формах в выпаденияхзависимости от расстояния от источника загрязнения. – В кн.: Миграциязагрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. – Обнинск, 1979. – С.53-58.