CC BY
12Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №2/2021
ОЦЕНКА СТАБИЛЬНОСТИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РЕКЕ ХЭЙХЭ
ASSESSMENT OF THE STABILITY AND CHARACTERISTICS OF THE DISTRIBUTION OF GROUNDWATER QUALITY IN THE HEIHE RIVER
УДК 556.5
DOI: 10.24411/2658-4964-2021-10322 Сунь Янь, Студент магистратуры, Факультет Геологический, Московский государственный университет, Россия, г. Москва
Sun Yan, Master's students, Faculty of Geology, Moscow State University Russia, Moscow, msksunyan@gmail.com
Аннотация
Низовья реки Хэйхэ являются зоной серьезного дефицита воды, стабильность качества подземных вод связана со здоровьем питьевой воды и стабильностью насосного оборудования для передачи воды. Изучение химической стабильности качества воды подземных вод является важным содержанием оценки качества воды, рассчитываемой по индексу Лангера 37 # подземных вод и кальцита для достижения равновесия; остальные подземные воды легко масштабируются по качеству воды, стабильность качества воды плохая. Согласно Индексу устойчивости Ризны, рассчитанному на северо-западе реки Хэйхэ, качество подземных вод легко поддается коррозии, а на юго-востоке-масштабированию. Грунтовые воды коррозионных зон должны хорошо справляться с антикоррозийной обработкой водопроводов и насосного оборудования, чтобы избежать повреждения его оборудования.
Annotation
The lower reaches of the Heihe River are an area of severe water scarcity, the
stability of groundwater quality is related to the health of drinking water and the stability of pumping equipment for water transmission. The study of the chemical stability of groundwater water quality is an important content of the water quality assessment calculated by the Langer index 37 # of groundwater and calcite to achieve equilibrium; the rest of the groundwater is easily scaled by water quality; the stability of water quality is poor. According to the Rizna Sustainability Index, calculated in the northwest of the Heihe River, the quality of underground water is easily corrodible, and in the southeast, it is scalable. The ground water of the corrosion zones should be able to cope well with the anti-corrosion treatment of water pipes and pumping equipment to avoid damage to its equipment. Ключевые слова: нижняя черная река, качество подземных вод, индекс Лангера, Индекс стабильности Рейтцнера
Keywords: lower black river, groundwater quality, Langer index,reitzner Stability Index
Обзор исследуемой области
Бассейн реки Хэйхэ расположен в центре Евразии, тип климата-континентальный муссонный климат,сухой климат региона, умеренно-континентальный засушливый климат на северо-западе Китая,меньшая годовая интенсивность испарения осадков, дневная и ночная разница температур очевидна,достаточный солнечный свет, ясный климат.Основной источник подземных вод в исследуемом районе.В этом году экологическая обстановка в низовьях реки Хэйхэ серьезно ухудшилась, уровень грунтовых вод серьезно упал, качество воды постепенно ухудшилось, поверхностная растительность находится на грани гибели, а процесс опустынивания усилился. Источники данных
В данной работе пробы грунтовых вод были взяты из набора данных тестирования качества воды 2012 года научного центра данных о ледниковой вечной мерзлоте нижнего бассейна реки Хэйхэ в Китае.Автоматический
контроль глубины залегания грунтовых вод: с помощью мини-водолазного зонда нидерландской компании Еуке1катр частота наблюдений составляет 30 минут один раз. Анализ воды химический ионный: образцы воды были измерены РН, ЕС, сопротивления, жесткость, минерализацию и температуру с помощью Н198188 Ханна портативный водонепроницаемый ИК/сопротивление/ТДС/анализатор солесодержания и СуЬегёсап землечерпалки рс300 портативный рН/ЕС анализатора в полевых условиях.Простой анализ химии внутренней воды проб воды был завершен в физико-химическом аналитическом центре Института географических наук и ресурсов Китайской академии наук, карбонат и бикарбонат были проанализированы титрованием (0.01NH2SO4) эксперимента, а другие анионы и катионы были измерены масс-спектрометром с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) и спектрометром с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES).[1]
Всего 49 точек данных, расположение выборки показано на рис. 1.
Рисунок 1 Карта расположения точки отбор
Таблица 1 условное содержание ионов в подземных водах
Образец серийного номера F Cl N SO Na K Mg Ca HCO CO pH
1# I 49.4 3^3 173 53.4 5.75 39 39.3 151 I s.13
2# 0.31 179 3.5s 320 iee 9.2 26.5 s3.9 119 I s.14
3# 0.49 1035 e2.4 2973 1207 50.5 465 126 643 I s.01
4# 1.36 13s 12.5 1429 174 13.7 96.4 3ss 196 I 7.77
5# 0.65 170 25.2 e95 244 ls.e iso 4s.s 535 4.51 s.33
e# I 335 e.4 924 3ie 2s 176 121 3s7 I s.15
7# 3.35 4533 241 4009 34s0 62 164 s45 163 I s.03
s# oes 279 0.79 i2es 3so 22.6 190 91.6 277 5.0s s.42
9# i 2619 31.5 2529 ie55 39 115 793 11s I 7.96
10# 3.2e 1164 1.4s 1356 1011 13.2 36.6 2s2 154 I s.is
11# 2.25 7s7 39 132s s20 22.5 49 220 163 I s.is
12# I s5.5 4.s2 369 13s 9.1 69.5 71.1 277 1.69 s.29
13# I 22099 55 1114s 20400 2250 210 2s5 1574 3293 9.5s
14# e.e7 ies 0.75 20s 179 ie.s 39.1 49.3 206 2s.s s.4
15# 1.3s 937 I 9s.5 s43 s3.s 51.2 7s.e sei 5s.7 s.49
ie# 4.4e iee 0.39 27.2 is3 9.1 14.9 65.9 40s I 7.99
17# 1.19 444 3e.s eoi 4ee 11.4 21.2 102 139 5.0s s.4
is# I 427 3.75 593 4ie 19.5 29.5 119 133 I s.09
19# 1.5e 200 33.3 354 2e7 7.4 is.s 70.s 202 6.21 s.55
20# I 13is l.si 175e 1124 52 102 326 295 I s.05
21# I 5s4s e.i 412e 461o 140 220 774 539 I s.os
22# I 1001 is.3 1144 se2 41 59 265 112 I s.17
23# 43.5 10s95 I ess7 soeo 105 30s 1056 154 I s.is
24# 1.4 573 3.e2 1222 705 13.4 4s.e 212 199 4.51 s.36
25# I 5se 5.s5 749 eis 24.5 3s 143 227 6.77 s.56
26# I s20 e.95 912 779 21 36 142 251 6.77 s.5s
27# I 3309 4.3 22s0 2460 I 74 540 135 I s.23
2s# 4.1 33se 7 2s49 25se 76 56 59s 4s I 7.4s
29# I e72 34.5 2029 1010 I 41 302 10s 15.5 s.37
30# 2.95 381 30.9 981 586 / 27.5 125 124 1.13 8.32
31# 2.9 296 4.35 428 396 10 16.6 38.1 239 2.82 8.51
32# 0.2 47.1 2.18 224 62.5 5.4 53.7 48 196 3.39 8.56
33# / 2049 4 1853 1607 38 88 352 181 1.13 8.29
34# / 2070 24 1837 1558 27.5 59 486 95 / 8.18
35# / 666 2.7 1605 906 23.5 62 205 222 21 8.55
36# / 679 31 1332 814 22.5 46 195 130 / 8.22
37# / 3954 / 3684 2978 94 200 734 20 / 7.04
38# 7.3 220 26.1 328 487 5 5 12.5 424 28.8 8.82
39# 0.85 207 1.07 180 187 9 18.2 77.5 235 23.4 8.64
40# 3.9 1386 / 1303 1032 53 30 349 42 / 7.52
41# 2.8 2535 61.6 3342 2466 108 162 534 662 / 7.78
42# 0.76 314 / 896 428 15.4 95.6 94.7 301 4.51 8.53
43# 0.64 383 / 545 282 11.6 86.6 94 173 / 8.17
44# / 671 / 1120 438 24.5 64.5 348 137 / 7.96
45# / 1191 1.4 746 919 35 171 210 893 / 7.79
46# / 659 1.3 1175 591 35 132 314 563 1.13 8.3
47# 0.76 328 18.3 614 362 9.4 34.4 130 113 / 7.98
48# 0.36 135 7.86 534 182 12 107 105 319 37.7 8.46
49# 2.31 119 21.5 127 176 15.3 16.7 16.9 187 11.7 8.51
Рис. 2 Пайпер трехпроводной схеме
В соответствии с классификацией Шукарева классификации подземных вод нижнего Хэйхэ и геотермальной температурой №-К результаты расчета геотермальной температуры №-К-Са приведены в таблице 2.
Таблица 2 типы подземных вод и геотермальная температура в низовьях реки Хэйхэ
Образец серийного номера Классификация Шукарева Na-K геотермальная температура ^-К-Са геотермальная температура
1# М§-Б04 223.41°С 60.026°С
2# Ка-Б04 171.12°С 70.355°С
3# Ка-Б04 152.16°С 153.75°С
4# Са-Б04 197.31°С 52.431°С
5# Мв-Б04 194.77°С 164.88°С
6# Мв-Б04 206.83°С 169.23°С
7# №-С1 <150°С 117.72°С
8# Ка-Б04 176.15°С 154.72°С
9# №-С1 <150°С 93.962°С
10# №-С1 <150°С 75.198°С
11# Ка-Б04 <150°С 96.571°С
12# Ка-Б04 183.71°С 71.535°С
13# №-С1 225.53°С 259.95°С
14# №-С1 211.61°С 170.16°С
15# №-С1 216.47°С 197.45°С
16# Ка-ИС03 163.61°С 76.131°С
17# №-С1 <150°С 84.202°С
18# Ка-Б04 159.63°С 98.062°С
19# Na-SO4 <150°С 72.036°С
20# Na-a 158.75°С 149.87°С
21# Na-a <150°С 145.39°С
22# Na-a 160.61°С 148.65°С
23# Na-a <150°С 114.85°С
24# <150°С 77.959°С
25# Na-a <150°С 139.91°С
26# Na-a <150°С 126.53°С
27# Na-a <150°С
28# Na-a <150°С 137.16°С
29# < 150°С
30# Na-SO4 < 150°С
31# Na-SO4 < 150°С 123.54°С
32# Mg-SO4 204.76°С 55.871°С
33# Na-a < 150°С 124.79°С
34# ш-а < 150°С 92.467°С
35# Na-SO4 < 150°С 124.46°С
36# Na-SO4 < 150°С 99.406°С
37# Na-a < 150°С 140.93°С
38# Na-HCO3 < 150°С 98.46°С
39# ш-а 161.4°С 72.567°С
40# Na-а 165.82°С 152.95°С
41# Na-a 155.13°С 155.81°С
42# Na-SO4 < 150°С 95.375°С
43# Na-SO4 151.07°С 81.016°С
44# 171.77°С 81.719°С
45# Na-a < 150°С 141.17°С
46# Na-SO4 175.84°С 151.72°С
47# Na-SO4 < 150°С 70.017°С
48# Mg-SO4 183.7°С 74.977°С
49# ш-а 205.26°С 175.2°С
Таким образом, основным химическим типом воды в нижнем течении реки
Хэйхэ является №-С1 тип воды, за которым следуют №^04 тип воды, НСОЗ тип воды, Mg-S04 тип воды и Са^04 тип воды.По данным №-К геотермальная температура для расчета средней геотермальной температуры нижнего течения реки Хэйхэ составляет 165,84°С, по данным №-К-Са геотермальная температура для расчета средней геотермальной температуры нижнего течения реки Хэйхэ составляет 111,17°.
Рис. 2 Диаграмма геотермальной
Рис. 3 ^-к-Ка-геотермальная график температуры
Методы исследования
Стабильность качества воды относится к тому,что при определенных условиях вода может быть осажденным материалом для достижения равновесного состояния осадконакопления и растворения,химически стабильная вода-это
бескислородная неагрессивная вода,в данной работе используется индекс насыщения Лангера и индекс стабильности Рейзнера для прогнозирования стабильности карбоната кальция в водном растворе подземных вод. Индекс Лангера указывает, выпадет ли карбонат кальция в осадок из раствора, растворится ли он или сохранит равновесие с раствором, при этом можно говорить о коррозионной природе раствора.Значение индекса Лангера-это разница между значением рН измеряемой воды при той же температуре и значением рН, соответствующим равновесному насыщению воды карбонатом кальция.
LSI=pH-pHs (1)
Где значение рН-это значение рН измеренной пробы воды,а рН-это рН
раствора пробы воды, находящегося в равновесии, рассчитанное в
соответствии с температурой, щелочностью, жесткостью и значениями общего
растворения.
pHs=(9.3+a+b)-(c+d)
a =log(TDS-1)/10
b =-13.12*log(temp+273.15)+34.55 c =log10(Ca as CaCO3)-0.4 d =log(Alkalinity)
Классификационный индекс Лангер : LSI-0 вода находится в равновесии с кальцитом. LSI <-0.03 вода легко поддается коррозии. LSI> 0.03 вода имеет тенденцию к накипи.
В 1944 году. Рейтцнер указывает, что слой окалины на поверхности металла может препятствовать коррозии. Основываясь на коэффициентах, используемых для расчета индекса Лангера, Рейцнер предложил свою собственную формулу для расчета устойчивости решения. Формула для расчета индекса устойчивости Ризны: 2pHs-pH (2)
Отображается его значение:
2phs-pH> 6 раствор легко поддается коррозии
2phs-pH = 6 стабильный раствор
2phs-pH <6, раствор легко масштабируется
Анализ стабильности качества подземных вод
Рассчитанный с помощью программного обеспечения water chemistry aqion индекс насыщения Лангера получен в таблице 3.
Таблица 3 Подземные воды Черной реки Индекс Ланге и индекс Резнера Таблица результатов
энергетической остановки
Образец серийного номера pH pHS Индекс Лангере Индекс Рейзнера SI-кальцит
1# 8.13 7.92 0.21 0.33 7.71
2# 8.14 7.31 0.83 1.09 6.48
3# 8.01 7.49 0.52 1.59 6.97
4# 7.77 6.67 1.1 1.49 5.57
5# 8.33 8.04 0.29 1.45 7.75
6# 8.15 7.37 0.78 1.56 6.59
7# 8.03 6.61 1.42 1.72 5.19
8# 8.42 7.57 0.85 1.66 6.72
9# 7.96 6.64 1.32 1.58 5.32
10# 8.18 6.88 1.3 1.61 5.58
11# 8.18 6.96 1.22 1.54 5.74
12# 8.29 7.55 0.74 1.44 6.81
13# 9.58 9.56 0.02 2.91 9.54
14# 8.4 7.68 0.72 1.32 6.96
15# 8.49 8.32 0.27 1.94 8.15
16# 7.99 7.53 0.46 1.31 7.07
17# 8.4 7.26 1.14 1.5 6.12
18# 8.09 7.15 0.94 1.24 6.21
19# 8.55 7.57 0.98 1.57 6.59
20# 8.05 6.79 1.26 1.79 5.53
21# 8.08 6.51 1.57 2.21 4.94
22# 8.17 6.99 1.18 1.4 5.81
23# 8.18 6.61 1.57 1.82 5.04
24# 8.36 6.99 1.37 1.8 5.62
25# 8.56 7.23 1.33 1.94 5.9
26# 8.58 7.31 1.27 1.85 6.04
27# 8.23 6.76 1.47 1.74 5.29
28# 7.48 7.01 0.47 0.55 6.54
29# 8.37 6.99 1.38 1.59 5.61
30# 8.32 7.27 1.05 1.29 6.22
31# 8.51 7.96 0.55 0.62 7.41
32# 8.56 7.81 0.75 1.44 7.06
33# 8.29 6.83 1.46 1.8 5.37
34# 8.18 6.85 1.33 1.54 5.52
35# 8.55 7.08 1.47 1.95 5.61
36# 8.22 7.06 1.16 1.42 5.9
37# 7.04 7.27 -0.23 -0.27 7.5
38# 8.82 8.77 0.05 1.23 8.72
39# 8.64 7.63 1.01 1.77 6.62
40# 7.52 7.14 0.38 0.45 6.76
41# 7.78 6.7 1.08 1.94 5.62
42# 8.53 7.61 0.92 1.71 6.69
43# 8.17 7.31 0.86 1.24 6.45
44# 7.96 6.77 1.19 1.48 5.58
45# 7.79 7.26 0.53 1.7 6.73
46# 8.3 7.07 1.23 2.19 5.84
47# 7.98 7.13 0.85 1.09 6.28
48# 8.46 7.52 0.94 1.77 6.58
49# 8.51 8.21 0.3 0.96 7.91
Результаты показывают,что подземные воды и кальцит достигают равновесия по индексу Лангера 37#; подземные воды в остальном месте легко масштабируются по качеству воды, стабильность качества воды оставляет желать лучшего.И на основе индекса стабильности Рейтцнера, 1#> 2#> 3#> 5#> 6#> 8#> 12#> 13#> 14#> 15#> 16#> 17#> 18#> 19#> 26#> 28#> 30#> 31#> 32#> 37#> 38#> 39#> 40#> 42#> 43#> 45#> 47#> 48#> 49#это легко разъедает качество воды,а остальная часть территории легко масштабируется по качеству воды.Пространственное распределение, как показано на рис.
Рис. 4 Распределение индекса SI
В северо-западном направлении нижнего течения реки Хэйхэ подземные воды являются коррозионным качеством воды, постепенно изменяющимся в юго-восточном направлении, юго-восточное направление качества воды легко
масштабируется качеством воды. Вывод
Таким образом, основным химическим типом воды в нижнем течении реки Хэйхэ является №-С1 тип воды, за которым следуют №^04 тип воды, №-НС03 тип воды, Mg-S04 тип воды и Са^04 тип воды.По данным №-К геотермальная температура для расчета средней геотермальной температуры нижнего течения реки Хэйхэ составляет 165,84°С, по данным Na-K-Ca геотермальная температура для расчета средней геотермальной температуры нижнего течения реки Хэйхэ составляет 111,17°.
Результаты показывают, что подземные воды и кальцит достигают равновесия по индексу Лангера 37#; подземные воды в остальном месте легко масштабируются по качеству воды, стабильность качества воды оставляет желать лучшего.И на основе индекса стабильности Рейтцнера, 1#> 2#> 3#> 5#> 6#> 8#> 12#> 13#> 14#> 15#> 16#> 17#> 18#> 19#> 26#> 28#> 30#> 31#> 32#> 37#> 38#> 39#> 40#> 42#> 43#> 45#> 47#> 48#> 49#это легко разъедает качество воды,а остальная часть территории легко масштабируется по качеству воды. Легко масштабируемые по качеству воды подземные воды в основном распространены в юго-восточной части нижнего течения реки Хэйхэ. Сильные участки грунтовых вод должны хорошо справляться с противообрастающим насосным оборудованием, коррозионные участки грунтовых вод должны хорошо справляться с водопроводами и насосным оборудованием, чтобы избежать коррозионного повреждения его оборудования.
Литература
1. Ван Пин.Набор данных для мониторинга глубины залегания подземных вод и анализа качества воды в бассейне нижнего Хэйхэ (2009-2013 гг.). Национальный центр научных данных по ледниковой пустыне вечной
мерзлоты // 2020. Дои: 10.12072/KPCK.973Desert.db0043.2020
Literature
1. Wang Ping.Data set for monitoring the depth of groundwater occurrence and water quality analysis in the Lower Heihe basin (2009-2013). National Center for Scientific Data on the Glacial Permafrost Desert//2020. DPI: 10.12072/KRSK.973Desert.db0043.2020
