Дренаж участка с высоким уровнем грунтовых вод своими руками видео: Дренаж участка своими руками. Как правильно сделать дренажную систему на участке

Дренаж участка с высоким уровнем грунтовых вод своими руками

Содержание ✓

• ✓ ПОВЕРХНОСТНЫЙ ДРЕНАЖ
• ✓ ТЕРРАСА
• ✓ ГЛУБОКИЙ ДРЕНАЖ
• ✓ ПРОСТОЙ ДРЕНАЖ УЧАСТКА ВОКРУГ ДОМА СВОИМИ РУКАМИ – ВИДЕО

ДЛЯ ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА КРАЙНЕ ВАЖЕН ВОДНЫЙ РЕЖИМ:

КАКОЙ ОБЪЁМ ВОДЫ ПОПАДАЕТ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ, СКОЛЬКО ЕЁ ЗАДЕРЖИВАЕТСЯ В ПАХОТНОМ СЛОЕ, КАК ДОЛГО ПОЧВА СОХРАНЯЕТ ВЛАЖНОСТЬ. СПЕЦИАЛИСТ В ОБЛАСТИ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ РАССКАЗЫВАЕТ О ДРЕНИРОВАНИИ УЧАСТКОВ.

Удаление избытка воды из почвы называют дренированием. При этом оговаривается, до какой глубины необходимо провести это мероприятие. Понятно, что глубины дренирования участка для плодового сада и строения на капитальном фундаменте разные. Но принцип расчёта и обустройства дренажных систем сходен.

По глубине обустройства дренажные системы можно разделить на поверхностные и глубокие (рис. 1).

ПОВЕРХНОСТНЫЙ ДРЕНАЖ

Обустройство поверхностных дренажных систем на тяжёлых грунтах обязательно в наших климатических условиях. Почему обязательно?

Садоводческие товарищества или отдельно стоящие коттеджные посёлки обычно состоят из набора небольших участков разных собственников. Но для природы это значения не имеет – талая вода везде будет стекать по мёрзлой земле по уклону. Это значит, что плодородный слой почвы будет постепенно сноситься в нижнюю точку склона. В нижней трети общей площади земля будет закисать, а верхняя треть – чрезмерно сохнуть. Мокрый грунт может не выдержать давления сооружений и сдвинуться. Ну и, конечно, во влажных условиях развивается патогенная микрофлора.

Обустройство простейших дренажных каналов, в которые будет собираться паводковая вода, позволяет избежать многих проблем. И здесь не нужно специальных проектов – всё решается на местности в рабочем порядке.

Участок окапывают по периметру. Траншею делают как минимум на ширину лопаты и на глубину штыка. Заглубляться больше 50 см не имеет смыс ла. Стенки траншей скашивают, чтобы подмытая земля не осыпалась. Со временем они порастут травой, которая закрепит грунт. Уклон траншей ведут в сторону основного (собирающего) канала, глубина и ширина которого должна быть больше, чем у траншей.

Раз в несколько лет дренажные траншеи надо поправлять: вынимать осыпавшуюся землю, растительный мусор, подравнивать стенки.

В канал собирается вода с нескольких участков и отводится по уклону рельефа за пределы коллективного хозяйства (рис. 2).

Подобная система поверхностного дренажа наименее затратна. При больших капитальных вложениях траншеи выкладывают дорожным геотекстилем плотностью 150-200 г/м² и засыпают крупным щебнем. Известняковый щебень для грунтовых работ не применяют, так как он быстро раскисает и защелачивает окружающую почву, но крупный доломитовый щебень зарекомендовал себя как недорогой и стойкий материал (рис. 3,4).

ИМЕЮЩИЕСЯ В ПРОДАЖЕ ДРЕНАЖНЫЕ ТРУБЫ В УСЛОВИЯХ ПОВЕРХНОСТНОГО ДРЕНАЖА НЕ СПРАВЛЯЮТСЯ С БОЛЬШИМ ОБЪЁМОМ ТАЛЫХ ВОД, ЗАПОЛНЯЮТСЯ, И ВОДА ТЕЧЁТ ПО ПОВЕРХНОСТИ.

Вопрос дренирования самой площади участка приходится решать индивидуально. Хорошо, если весь участок ровный с небольшим уклоном. Но часто встречаются неровности грунта. К тому же вынутая при строительстве фундаментов земля создаёт дополнительные проблемы.

В таких условиях приходится танцевать от печки, то есть от дома: на каком уровне он построен, какова высота цоколя, есть ли отмостка, направлен ли к дому основной уклон рельефа.

Читайте также:  Пластовый дренаж своими руками – зачем нужен, чертежи и схемы

При этом приусадебный участок приходится разбивать на зоны, проводить террасирование, обустраивать обратные уклоны и глиняные замки. Всё потому, что весной вода потечёт по мёрзлой земле и никакой дренаж, кроме поверхностного, с этим потоком не справится.

ТЕРРАСА

Террасируют обычно склоны. Причём уклон грунта на самой террасе сохраняют. Получается, что большую площадь склона (то есть большого водосбора) делят на несколько частей и вода отводится с каждой террасы отдельно. В результате плодородный грунт не смывается, а сам склон крепится за счёт подпорных стенок.

В случае террас наибольший эффект поверхностного дренажа достигается при обустройстве обратных склонов -когда уклон каждой нижней террасы формируют в сторону основания подпорной стенки верхней террасы. Здесь воду собирают в траншеи или лотки и отводят. При возведении террас с обратным уклоном возводят высокие подпорные стенки, из-за чего террасы выглядят живописно даже при относительно низких начальных уклонах.

Для растений обилие талой воды не всегда хорошо: при длительном паводке и замокании плохо себя чувствуют яблони, вымокают черешня и крупноплодная вишня, некоторые сорта сливы. Садовая земляника тоже не переносит застоя воды. Страдают розарии и многолетние цветники.

Приходится констатировать, что строительство зданий и обустройство приусадебных участков часто проходит либо без плана, либо по генплану, не рассчитанному на ведение аграрной деятельности. Поэтому территории под сад и огород выделяют по остаточному принципу и зачастую там, где растения испытывают дефицит солнца и тепла, поскольку самые освещённые после строительства дома участки отводят под зону отдыха, беседку, газон, барбекю.

Если садово-огородная зона занижена и нет возможности досыпать грунт, то приходится сооружать высокие грядки. Под плодовые деревья рекомендуют насыпать холмы, но на практике это и сделать трудно, так как рыхлая земля расползается под напором талых вод и деревья в ней не держатся, и смотрится неэстетично. Я практикую в таких условиях создание насыпей высотой до 0,5 м, укреплённых подпорными стенками, – здесь и землю можно уплотнить, и дренаж обеспечить, и плодовые деревья на полукарликовых подвоях великолепно себя чувствуют.

ГЛУБОКИЙ ДРЕНАЖ

Систему дренажа глубокого заложения сооружают целенаправленно для определённого участка – например, если нужно отвести воду от фундамента дома такого-то размера и с такой-то глубины.

Сначала надо отделить грунт вокруг фундамента от наружного грунта, разрушить водоносный пласт в конкретном месте. Для этого копают траншею. Потенциально она будет заполняться грунтовыми водами, поэтому слишком близко к фундаменту делать её не следует. Обычно за расстояние от фундамента до траншей берут удвоенную глубину залегания фундамента. Например, фундамент имеет глубину 1,20 м, а песчаная подушка под ним – 0,5 м. Следовательно, дренажную траншею копают на расстоянии примерно 3,5 м от фундамента.

Так как грунтовая вода не должна проникать в песчаную подушку, траншеи копают на такую глубину, чтобы линия, соединяющая нижнюю точку траншеи и нижнюю точку песчаной подушки, отходила на 30-45° от горизонта. То есть в нашем примере горизонтальные каналы дренажа должны находиться на глубине 4-5 м. На глубину менее 3 м дренаж закладывать нецелесообразно.

Если из дренажной системы не отводить воду, то она быстро заполнится и перестанет функционировать. Поэтому обеспечивают естественный отток с обустройством глубоких дренажных колодцев либо систему колодцев небольшого диаметра для откачивания воды насосом.

После укладки дренажных труб и возведения колодцев-каналов траншеи засыпают песком. Сверху целесообразно уложить слой тяжёлого суглинка для создания замка и уже на него – плодородный слой почвы для газона. Понятно, что никаких других растений, кроме травянистых, в проекцию дренажной системы высаживать нельзя. В местах, где её пересекают дорожки или площадки на бетонном основании, следует уложить легко демонтируемые плиты: через определённое время дренажная система потребует чистки и вскрытия.

Как показывает практика, системы дренажа глубокого заложения более успешно работают вкупе с системами поверхностного дренажа.

Следует сказать ещё об одном способе удаления избытка воды, не связанном непосредственно с дренированием, – это высаживание растений-насосов. Например, зелёная изгородь из туи западной сорта ‘Брабант’ или ‘Смарагд’ позволит осушить участок земли на ширину, примерно равную высоте этих хвойных деревьев. Хорошо всасывают воду ивовые, а также лох и облепиха.

Договорившись с соседями, участок которых ниже по уровню, можно устроить дренаж сразу двух территорий.

Читайте также:  Что делать если участок затопляет после дождя и таяния снега? Дренаж и растения

ПРОСТОЙ ДРЕНАЖ УЧАСТКА ВОКРУГ ДОМА СВОИМИ РУКАМИ – ВИДЕО

Простой дренаж участка вокруг дома

Watch this video on YouTube

© Автор: С. Батов, кандидат с/х наук, замечательный специалист, автор множества статей Фото: Ю.Смирнов, В. Тихомиров, В.Давыдов

ЗАКАЖИТЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ И ДЕШЕВЫЕ СЕМЕНА И ДРУГИЕ ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА И ДАЧИ. ЦЕНЫ КОПЕЕЧНЫЕ. ПРОВЕРЕНО! ПРОСТО ПОСМОТРИТЕ САМИ И УДИВИТЕСЬ.ЕСТЬ ОТЗЫВЫ. ПЕРЕЙТИ>>>

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!

Септик для высоких грунтовых вод своими руками

Если вам посчастливилось иметь участок на болотистой местности (то есть там, где уровень протекания грунтовых вод расположен близко к поверхности), то оборудование системы канализации станет для вас той задачей, которая требует тщательного подхода. Поскольку устроить септик для высоких грунтовых вод с дренажным дном невозможно.

Такой монтаж стандартного очистного накопителя грозит мини-экологической катастрофой как минимум для конкретного участка, а в большем масштабе — и для всех соседей. Поскольку сточные воды, попадая через камеру-дренаж в грунт, будут сливаться с грунтовыми водами, а оттуда отправляться в ближайшие колодцы, скважины, огородные культуры и пр.

Какой же путь решения проблемы есть у «счастливых» обладателей дачного или загородного участка на болотистой местности, разбираемся в нашем материале. А для наглядности прилагаем видео ниже.

Важно: при высоком УГВ (уровне грунтовых вод) на участке необходимо обязательно делать поправку на этот фактор в моменты проектирования и монтажа всех коммуникаций, связанных с водой.

Содержание

• Неприятности от болотистой местности
• Как правильно узнать уровень грунтовых вод на участке
• Важные принципы устройства септика при высоком УГВ
• Если вариант готового септика не подходит
• Септик монолитный бетонный

Неприятности от болотистой местности

Если вы поняли, что стандартная выгребная яма даже для сезонной дачи — не ваш случай, поскольку есть риск отравления всего периметра земельных владений, то предлагаем вам еще более досконально разобраться с особенностями болотистого участка и понять, какой он сложный в лане монтажа канализации.

• Итак, даже самая простая однокамерная конструкция септика потребует недюжинных сил на её монтаж. А дело все в подвижности влажной почвы. Поэтому придётся повозиться, чтобы надежно закрепить камеру очистного сооружения в грунте. Чаще всего для этого используют либо бетонную плиту (если ставят пластиковый септик), либо монтируют очистной колодец из бетонных колец. В любом случае процесс монтажа займёт больше времени, чем установка септика на стандартной почве с низким УГВ.
• Всплытие камеры септика в сезон таяния снегов или затяжных дождей. Особенно это касается резервуаров из пластика. Дело в том, что пластиковые накопители идентичны водяным поплавкам. Так, даже в наполненном состоянии такие камеры подвержены мощному напору грунта, сдобренного водой. В результате всплытия или крена септика будет нарушена герметичность всех стыков. Здесь есть риск просачивания как грязной воды в грунт, что опасно для окружающей среды, так и грунтовых вод в камеры септика, что потребует частого приглашения ассенизаторной техники. А это ударит по карману семьи.
• Полное затопление всех камер септика. Такое может случиться также в результате сдвигов резервуара и нарушение его герметичности вследствие нарушений правил монтажа. В результате вам придётся столкнуться с катастрофой местного масштаба. Все водные источники будут отравлены, пруды и водоёмы могут зацвести, а огородные и садовые культуры станут непригодными к употреблению.

Важно: септик для участка с высоким УГВ должен быть герметичным полностью во всех камерах. Никакого дренажа в почву быть не должно.

Как правильно узнать уровень грунтовых вод на участке

Для того чтобы удостовериться, что ваш участок расположен на болотистой местности, следует провести небольшие наблюдения. Как правило, УГВ на участке в полной мере проявляется в сезон схождения снега или осенних затяжных дождей.

Официальное приложение от букмекерской конторы 1xBet, абсолютно бесплатно и скачать 1хБет можно перейдя по ссылке и делать ставки на спорт.

Чтобы проконтролировать уровень грунтовой воды, нужно в саду пробурить углубления в нужный период. Для работ используют простой шнековый садовый бур. Углубления делают до тех пор, пока не упрутся в воду.

Важно: необходимо делать сразу несколько контрольных углублений в разных концах участка. Делается это для того, чтобы сделать сверку полученных данных по всей территории.

Если возиться с бурением и отслеживанием не хочется, то можно просто пообщаться с соседями. Долгожители вашего посёлка однозначно обладают информацией насчёт УГВ, что облегчит впоследствии монтаж септика.

Важно: практически вся средняя полоса России находится на болотистой местности. Иногда УГВ может составлять всего 20-40 см от поверхности земли. Это еще раз свидетельствует о том, что частная канализация в виде септика должна быть исключительно герметичной и только под откачку.

Важные принципы устройства септика при высоком УГВ

Для того чтобы своими руками сделать частную канализацию для дачи или загородного дома при высоком УГВ, нужно строго следовать нескольким важным принципам:

• Во-первых, в качестве материала для очистной конструкции нужно использовать только пластик, и желательно стекловолоконный. Его прочность на сжатие гораздо выше, чем у других типов ПВХ материала. При этом пластичность такой ёмкости также лучше. Про септики из бетонных колец или кирпича лучше забыть сразу. Эти материалы имеют стыки и очень гигроскопичны, а поэтому при повышенной атаке воды с двух сторон вскоре сдадут свои позиции. Даже если на этапе монтажа сделать специальную обмазку мастикой-гидроизоляцией. Да и установить септик из бетона, а уж тем более кирпича на водянистом грунте будет слишком сложно.

Важно: герметичность камер септика в случае с высоким УГВ прежде всего! Поэтому выбор материала для накопителя стоков должен быть хорошо обдуманным.

• Идеальным вариантом станет септик, специально разработанный и созданный современными производителями. Конструкция таких изобретений имеет две или три камеры, соединенных между собой переливными трубками. Полностью готовый пластиковый септик необходимо только монтировать в грунт, и можно эксплуатировать его после подсоединения канализационной трубы. Работает такой септик очень эффективно, скапливая стоки со всего дома, отстаивая их и полностью очищая. В результате в третьей камере очистной системы будет лишь чистая вода, которую останется выкачать.

Важно: если ваш участок находится близко к водоёму, то можно будет сэкономить на услугах ассинизатора и просто сбрасывать воду в него. Согласно СНиП, бытовые стоки, прошедшие очистку через промышленный септик, считаются чистыми на 98%. А при условии использования аэробных бактерий в септике, можно сократить количество остаточного ила в камерах, и позже использовать его в качестве удобрения для сада или огорода.

Таким образом, сделав правильный выбор, снова удастся сэкономить на ассинизаторной технике.

• Стоит помнить, что надёжный герметичный септик для участка с высоким уровнем грунтовых вод нуждается в обязательной очистке по мере заполнения. В противном случае может случиться перелив стоков. Так что пренебрегать откачкой стоков не стоит.

Если вариант готового септика не подходит

Если вы решили сэкономить и построить септик своими руками, то здесь придётся использовать либо монолитную бетонную заливку, либо готовые пластиковые кубы. Рассмотрим оба варианта устройства.

Септик из кубов ПВХ. Для качественного монтажа камер необходимо подготовить котлован, который должен превышать параметры кубов на 20-30 см. Дно ямы хорошо уплотняют и засыпают туда слой песка толщиной 30 см. На песок кладут бетонную плиту, которая станет надежным якорем для пластика. При помощи анкеров и цепей септик надёжно якорят.

После этого необходимо сделать цементно-песчаную обсыпку ёмкостей. Камеру септика заполняют жидкостью на 30 см и начинают обсыпку снаружи на ту же высоту. Продолжая поэтапно заполнять камеру водой и расстояния между септиком и стенками ямы, продвигаются к верху. Такая технология позволяет застраховать очистные резервуары от давления почвы и последующей деформации.

После того как все кубы будут смонтированы, нужно обеспечить их переливную часть при помощи трубок. При этом обязательно заботьтесь о герметизации всех стыков. В последнюю очередь септик накрывают плитой для надёжной его фиксации. Наружу выводят вентиляционную трубу и обеспечивают доступ к люкам, как указано на видео ниже.

Септик монолитный бетонный

Для устройства частной канализации на болотистой местности своими руками можно сделать и монолитный септик из бетона. Такая выбор верен: конструкция не имеет стыков, а значит, будет надежным резервуаром для бытовых стоков.

• Итак, сначала копаем котлован. Стенки его укрепляем опалубкой и при этом формируем для бетонной заливки форму по размеру котлована. Сразу же стоит сделать и все перегородки с трубами для перелива в них.
• По центру опалубки и по всей её высоте устанавливают армирующую сетку. Она позволит сделать бетон крепче после высыхания.
• Раствор, усиленный гидрофобной присадкой для устойчивости к влаге, заливают в опалубку и оставляют на 2-3 дня. При условии хорошей погоды за это время раствор схватится. А на его полное высыхание уйдет от 7 до 10 дней.

Важно: в процессе заливки раствора для его качественного уплотнения лучше использовать строительный вибратор. Так готовый монолитный септик будет практически беспористым.

• После высыхания резервуара желательно обмазать его изнутри герметиком.
• Следующим этапом станет заливка дна. Сначала дно всех трех камер хорошо трамбуют. После этого насыпают слой песка, который также тщательно трамбуют.
• На песок укладывают армирующую сетку и льют раствор. Ждут полного его высыхания.
• В последнюю очередь делают бетонное перекрытие. Для этого стены септика накрывают металлическими уголками — ребрами жёсткости. Сверху укладывают доски перпендикулярно ширине камеры. Если она больше чем 1,5 м, то придётся установить снизу столбы опоры. Иначе готовая бетонная заливка попросту продавит своим весом стенки септика.
• На доски укладывают сетку для армирования, ставят опалубку и заливают раствор. Не забывают про люки и отверстия под вентиляционную трубу.

Осталось подсоединить канализационную трубу к септику и начать его эксплуатацию, как показано на видео ниже.

Если ваш участок на болотистой местности используется в качестве дачи для сезонных посещений, то здесь можно смонтировать просто накопительную ёмкость, в которой будут собираться стоки. Со временем их придётся откачивать при помощи ассенизатора.

Еще одним вариантом решения может стать выбор в сторону специального дренажного фекального насоса, который сможет поднять стоки на более высокий уровень и отправит их в накопитель, расположенный на поверхности без закапывания его в грунт. Но такой вариант устройства канализации своими руками также оптимален лишь для временной или сезонной дачи.

Видео:

Повышение уровня грунтовых вод угрожает тысячам токсичных мест в районе залива

Исследовательская группа под руководством профессора Калифорнийского университета в Беркли Кристины Хилл составляет карту растущей «угрозы снизу» по мере того, как изменение климата повышает уровень прибрежных грунтовых вод. (Видео Калифорнийского университета в Беркли, снятое Роксаной Макасджиан и Аланом Тотом)

В то время как изменение климата приносит в Калифорнию разрушительные штормы и приливы, многие прибрежные сообщества сталкиваются с другой угрозой, скрытой и просачивающейся снизу.

Когда уровень моря повышается, плотная соленая вода перемещается вглубь суши под почву, выталкивая слой пресных грунтовых вод, плавающий над ней. Во многих прибрежных районах повышение уровня моря даже на несколько дюймов может поднять уровень грунтовых вод настолько, что затопить подвалы, просочиться через трещины в канализационных линиях и нарушить подземную инфраструктуру.

Он также может просачиваться в токсичные участки снизу, мобилизуя опасные материалы и распространяя загрязняющие вещества далеко за пределы первоначального загрязнения.

В новом отчете говорится, что в следующем столетии повышение уровня грунтовых вод в районе залива Сан-Франциско может затронуть в два раза большую площадь суши, чем только затопление прибрежных районов, поставив под угрозу более 5200 загрязненных участков, находящихся в ведении штатов и федеральных властей. Многие из этих мест находятся вблизи населенных пунктов, уже обремененных высоким уровнем загрязнения, включая Западный Окленд, набережную в Ричмонде и Хантерс-Пойнт в Сан-Франциско.

«Все эти объекты нуждаются в переоценке, потому что неясно, безопасны ли люди, и с каждым годом риск возрастает», — сказала ведущий автор исследования Кристина Хилл, доцент кафедры ландшафтной архитектуры и экологического планирования в университете. Калифорнии, Беркли. «Нам действительно необходимо переоценить эти участки в связи с подъемом грунтовых вод, потому что в стратегиях восстановления и планах управления эта угроза не учитывалась в прошлом».

Вода пузырится на бульваре Марина в Сан-Леандро во время прилива в январе 2022 года. (Изображение предоставлено Кристиной Хилл)

В то время как другие исследования выявили токсичные участки, подверженные риску затопления прибрежных районов, это первое исследование, в котором всесторонне рассматривается, где подъем грунтовых вод может мобилизовать загрязняющие вещества, и было обнаружено, что потенциально подверженных риску более чем в 10 раз больше. участков в районе залива, чем в предыдущих исследованиях. И эти подверженные риску участки непропорционально близки к сообществам с низким доходом и цветным сообществам, что усугубляет экологическую несправедливость, с которой уже приходится сталкиваться в этих районах.

По всей стране исследование выявило в общей сложности 326 загрязненных участков в списке национальных приоритетов Агентства по охране окружающей среды США, также известных как участки Суперфонда, которые могут быть уязвимы для повышения уровня грунтовых вод.

«На самом деле мы только поверхностно касаемся того, что может происходить в стране, потому что есть много, много других объектов, которые контролируются государственными или даже городскими органами, которые здесь не захвачены», — сказала соавтор исследования Даниэлла Хиршфельд, доцент кафедры ландшафтной архитектуры и экологического планирования в Университете штата Юта.

В Области залива количество находящихся под управлением государственных объектов, находящихся под угрозой, превышает число находящихся под угрозой объектов Superfund более чем в 350 раз. 115 000. Исследователи говорят, что эти управляемые государством сайты не обязательно менее загрязнены, чем сайты Superfund.

Исследование в настоящее время проходит рецензирование, а препринт доступен в открытом архиве наук о Земле и космосе. Исследователи надеются, что полученные результаты побудят государственные и местные агентства более внимательно изучить участки, подверженные риску, чтобы определить те, которые наиболее остро нуждаются в дальнейшем восстановлении.

«В последние годы мы уделяли много внимания повышению уровня моря, но не обязательно осознавали угрозу снизу», — сказала автор исследования Кэролайн Линдквист, которая недавно получила степень магистра в области ландшафтной архитектуры и ландшафтного дизайна. экологическое планирование в Калифорнийском университете в Беркли. «Наша цель в этом исследовании — действительно забить тревогу».

Профессор Калифорнийского университета в Беркли Кристина Хилл (слева) и менеджер по устойчивому развитию Аламеды Даниэль Миелер (справа) возле Суда ветеранов в Аламеде, который периодически затопляется во время прилива. (Фото из Калифорнийского университета в Беркли, сделанное Карой Манке)

Наследие загрязнения

Токсичные объекты включают все, от бывших военных баз и химических заводов до автозаправочных станций и химчисток. Утечки и разливы на этих предприятиях могут загрязнять почву различными опасными веществами, включая тяжелые металлы, летучие органические химические вещества, пестициды и гербициды, а также радиоизотопы.

Раскопки для удаления токсинов могут быть очень дорогостоящими. Вместо этого загрязненные участки часто восстанавливают путем добавления «шапки» из материала с низкой проницаемостью, который защищает зараженную почву от дождевой воды и, в идеале, сохраняет опасный материал сухим и неподвижным.

«Подход с укупоркой может быть полезен, если повышение уровня моря затапливает участок сверху, но он не учитывает проблему подъема грунтовых вод, мобилизующих загрязняющие вещества снизу», — сказал Линдквист. «Если эти загрязняющие вещества мобилизуются, самое страшное заключается в том, что поднимающиеся грунтовые воды также могут распространить их в подземную инфраструктуру».

Один из вероятных сценариев, говорят исследователи, заключается в том, что поднимающиеся грунтовые воды могут мобилизовать летучие органические соединения, захороненные под землей, и перенести их в близлежащие районы, где они могут просочиться в треснувшие канализационные трубы. Поскольку эти соединения легко испаряются, они могут затем подниматься по дренажным системам в газообразной форме, попадая и загрязняя воздух в помещениях домов, на рабочих местах и ​​в школах.

Участок Зенека, слева от забора, является одним из многих опасных участков в районе залива, где загрязненная почва была оставлена ​​на месте и покрыта барьером с низкой проницаемостью, чтобы загрязнители оставались сухими и обездвиженными. (Фото Калифорнийского университета в Беркли, сделанное Карой Манке)

В 2020 году в грунтовых водах под средней школой Макклимондс в Западном Окленде был обнаружен шлейф трихлорэтилена (ТХЭ), химического вещества, связанного с повреждением печени и повышенным риском рака, что вынудило школу закрыться. пока регулирующие органы не смогли доказать, что химическое вещество не проникло в систему подачи воздуха в школу. Хотя источник загрязнения подземных вод так и не был обнаружен, школа расположена рядом с предприятиями, использующими ТХЭ в качестве растворителя.

По словам Хилла, повышение уровня грунтовых вод может распространить подобные шлейфы под другими районами области залива.

«Когда вы подвергаетесь воздействию таких химических веществ на этапе развития, например, в подростковом возрасте или во время беременности, это одни из самых опасных периодов», — сказал Хилл. «Итак, им действительно нужно посмотреть, как перья могут перемещаться под средней школой Макклимондс и вокруг нее, а также в других местах, где люди живут и работают».

Некоторые регулирующие органы Калифорнии уже начали осознавать растущую опасность. Совет по водным ресурсам района залива Сан-Франциско теперь требует, чтобы люди, управляющие свалками, учитывали возможность того, что грунтовые воды могут подняться под этими объектами. Калифорнийский департамент по контролю за токсичными веществами также выпустил проект руководства, согласно которому те, кто следит за загрязненными участками, должны учитывать потенциальную опасность, связанную с подъемом уровня грунтовых вод.

«С каждым шагом мы видим, как люди понимают, насколько важен этот вопрос, и начинают менять правила, — сказал Хилл.

На этой карте южной береговой линии Ричмонда черные линии показывают, как грунтовые воды текут с большей высоты на меньшую, часто пересекаясь с подземными канализационными линиями. (Изображение Джастина Томаса и Кристины Хилл)

Картирование риска

Подземные воды могут двигаться непредсказуемым образом, особенно в городских условиях, где фундаменты зданий, уплотненное дорожное полотно или канализационные стоки могут мешать подземным потокам. Кроме того, многие районы в районе залива и других прибрежных городах построены на искусственной насыпи, представляющей собой смесь почвы, камней и щебня, что может затруднить попытки смоделировать поведение грунтовых вод.

Ранее в этом году Хилл и его сотрудники из Института климата Pathways и Института эстуария Сан-Франциско опубликовали отчет и серию доступных для поиска карт, на которых отмечены регионы Bay Area, которые подвергаются наибольшему риску затопления из-за подъема уровня грунтовых вод. Эти карты были частично основаны на проведенном в 2019 году под руководством Хилла анализе более 11 000 измерений уровня грунтовых вод в районе залива.

«Измерения показали нам все места, где происходят странные вещи, которые модели не могли предсказать, например, обнаружение чрезмерно высокого уровня грунтовых вод на склоне утрамбованного дорожного полотна или места, где уровень грунтовых вод удивительно низок из-за протекающей канализационной трубы. позволяет грунтовым водам стекать», — сказал Хилл.

Эти и другие всесторонние прогнозы будущих уровней грунтовых вод вдоль побережья Калифорнии позволили Хиллу и его команде точно определить загрязненные участки в районе залива, которые могут подвергаться риску. Однако подробные прогнозы будущего подъема уровня грунтовых вод недоступны для большинства прибрежных городов США. Чтобы провести общенациональный анализ, исследователи искали сайты Superfund, расположенные на высоте 10 метров или меньше над уровнем моря.

«Вместо того, чтобы, скажем, искать участки, расположенные в трех милях от побережья, мы искали участки, расположенные на 10 метров выше текущего среднего уровня моря, исходя из предположения, что все, что подпадает под эту категорию, вероятно, будет иметь изменения в подъеме грунтовых вод, — сказал Хиршфельд, руководивший общенациональным анализом. «Учитывая очень неоднородную среду в прибрежных районах, мы подумали, что просмотр высоты будет одним из способов провести действительно большой анализ по всей территории США».

После обширных восстановительных работ по удалению ртути и других загрязняющих веществ из почвы этот участок земли на полевой станции Калифорнийского университета в Беркли в Ричмонде был преобразован в болото, и теперь здесь обитают находящиеся под угрозой исчезновения рельсы Риджуэя. Бетонные столбы на болоте — это станции мониторинга подземных вод. (Фото Кара Манке из Калифорнийского университета в Беркли)

Вместо того, чтобы отступать от побережья, города можно перестроить, чтобы они существовали рядом с поднимающимся уровнем моря, сказал Хилл. Новые формы архитектуры и городского дизайна, такие как районы плавучих домов, могут позволить городам адаптироваться к меняющимся течениям. Такие районы уже строятся в знаменитых подверженных наводнениям Нидерландах.

Реабилитация загрязненных прибрежных территорий также может создать новую среду обитания для людей и других животных. На Ричмондской полевой станции Калифорнийского университета в Беркли участок прибрежной земли, когда-то сильно загрязненный ртутью и другими загрязняющими веществами, был преобразован в болото, где теперь живет и размножается Риджуэйская железная дорога, находящийся под угрозой исчезновения вид птиц.

«Я думаю, что видение должно быть о том, как помочь сообществам оставаться на месте как можно дольше, особенно сообществам с низким доходом, потому что социальный капитал, сети между людьми, очень трудно заменить или воспроизвести, — сказал Хилл. «И когда мы будем готовы перейти к более инновационной архитектуре или городскому району, который готов к паводку, тогда нам нужно вложить капитал и выяснить, как это сделать так, чтобы помочь всем остаться».

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

• Подъем прибрежных грунтовых вод в результате повышения уровня моря повлияет на загрязненные прибрежные участки и подземную инфраструктуру (предварительная версия)
• Реакция мелководья на повышение уровня моря

Построить модель подземных вод

В 2015 году Агентство по охране окружающей среды проводило раскопки на исторической шахте «Золотой король», которая была местом захоронения токсичных отходов, чтобы начать длительный процесс очистки кислотных отходов, скопившихся в исторической шахте. Затем произошло немыслимое: произошел крупный разлив, в результате которого миллионы галлонов загрязненных металлами кислых шахтных стоков попали в близлежащую реку в результате загрязнения, которое в конечном итоге затронет три штата и несколько коренных племен в регионе.

Гидролог Карлетта Чиф вмешалась, настаивая на более тщательном анализе воды и отложений, чтобы убедиться, что вода в конечном итоге будет безопасной для сотен способов использования воды членами навахо, ее собственной коренной общины.

Посмотрите это видео, чтобы узнать о разливе на руднике «Золотой король» и усилиях одного ученого понять и смягчить его воздействие на регион.

Почему такие события, как утечка на руднике «Золотой король», влияют на столь многих людей и так по-разному? Как вода перемещается над и под землей, и как мы можем использовать эту информацию, чтобы предсказать, на кого повлияет загрязнение поверхностных и подземных вод? Чтобы выяснить это, вы создадите модель общего природного подземного источника воды — общего водоносного горизонта — и поэкспериментируете с перемещением смоделированных загрязняющих веществ через водоносный горизонт, проведя собственное тестирование воды.

Педагоги, не бойтесь: у нас есть инструкции по моделированию подземных вод своими руками, которые, приложив немного усилий и заплатив 60 долларов за детали, сделают 10 рабочих моделей подземных вод (для групп из трех учащихся), которые вы сможете использовать год за годом!

Учащиеся:

• Моделирование того, как на общий водоносный горизонт влияют атмосферные осадки и кислые шахтные стоки
• Участники будут контролировать кислотность воды с течением времени, чтобы убедиться, что их моделируемое водоснабжение соответствует Национальным нормативам вторичной питьевой воды (NSDWR) с pH 6,5–8,5 9.0084
• Участники будут использовать свои данные для составления карты движения загрязняющих шлейфов с течением времени
• Расширение: создание и тестирование решения по исправлению

Знакомство с подземными водами

После сильного дождя вы, скорее всего, увидите стоячую воду и несколько луж, которые собираются на поверхности земли. Вы даже можете увидеть, как вода стекает по дорогам и тротуарам в ливневые стоки. Но чего вы, вероятно, не видите, так это невероятного количества воды, которая впитывается прямо в землю.

В большинстве мест, не покрытых камнем или асфальтом, между кусками камня и частицами глины и почвы есть промежутки, которые обеспечивают пути для движения воды после дождя. Благодаря всем этим небольшим пространствам земля может поглощать много воды. Под землей, по которой мы ходим, иногда на много миль ниже поверхности, может собираться большое количество воды в виде грунтовых вод. Колодцы, родники и насосы позволяют нам извлекать подземные воды для многих целей, включая питье и домашнее хозяйство, сельское хозяйство и производство.

Подземные воды не всегда остаются на одном месте, они могут рассеиваться, дрейфовать и перетекать с места на место под землей. Точно так же, когда загрязнение проливается на землю или просачивается из общего источника загрязнения (называемого точечным источником) в озера, ручьи, загрязненные грунтовые воды могут перемещать загрязнение с места на место.

Чтобы понять, как вода и водные загрязнения перемещаются по грунтовым водам, полезно освоить небольшой словарный запас:

Водоносный горизонт

Подземное тело из проницаемых горных пород или отложений, насыщенное грунтовыми водами, которые могут быть подняты на поверхность колодцем или родником. Вода может перемещаться с места на место в пределах водоносного горизонта. Водоносные горизонты могут быть очень большими, простираться на многие-многие мили и обеспечивать питьевой водой и водой для орошения несколько штатов.

Подзарядка

Когда идет дождь и вода проникает в почву, воду можно добавить обратно в водоносный горизонт. Это называется перезарядка. В местах, где вода периодически пересыхает и где водоносные горизонты истощаются в результате деятельности человека, пополнение запасов может иметь важное значение для обеспечения наличия воды для орошения и питья.

Пористость

Процент открытого пространства (порового пространства) в образце породы или отложений. Отложения, такие как песок, ил и глина, обычно очень пористые и могут хранить большое количество грунтовых вод в порах. Многие магматические и метаморфические породы имеют очень низкую пористость, если они не трещиноватые.

Проницаемость

Скорость, с которой вода может течь через пористые породы или отложения. Проницаемые породы и отложения позволяют колодезным насосам откачивать гораздо большие объемы воды в час, чем менее проницаемые породы или отложения, и быстрее пополняются за счет дождя.

Шлейф загрязнения

Водоем загрязненных грунтовых вод. Шлейф загрязнения может течь и распространяться в пределах водоносного горизонта, воздействуя со временем на различные области.

Ответьте на каждый из следующих вопросов, комментируя и добавляя диаграммы в свои ответы. Распечатайте эту версию рабочего листа, которая включает диаграммы, которые помогут вам (версия docx).

1. Почему загрязнение водоносного горизонта потенциально более серьезно (подвергает риску больше людей), чем загрязнение небольшого поверхностного пруда?
2. Как, по вашему мнению, пористость влияет на количество поверхностных вод, которые будут поглощаться и накапливаться в виде грунтовых вод после ливня? Почему?
3. Как событие перезарядки, такое как серия ливней, повлияет на направление, в котором может двигаться разлив загрязнения на поверхности, если почва обладает высокой проницаемостью? Что делать, если почва имеет низкую водопроницаемость?
4. Если на одной стороне водоносного горизонта есть шлейф загрязнения, а кто-то качает воду с противоположной стороны водоносного горизонта, как вы думаете, шлейф загрязнения будет двигаться к насосу, от него или останется на том же месте? Почему?
5. Объясните, как пористость почвы может влиять на ее проницаемость. Если это поможет, вы можете аннотировать диаграмму ниже как часть вашего объяснения.

Подземные воды и угольные шахты: дренаж кислотных шахт

Когда подземные воды и воздух вступают в контакт с серо- и железосодержащими породами (например, пиритом), обычно встречающимися при добыче угля, может произойти химическая реакция, в результате которой в воде образуются растворенные в воде серная кислота и железо. В результате этого старые участки добычи могут стать резервуарами высококислотных, богатых железом грунтовых вод, которые могут медленно просачиваться из шахты (или, в случае с шахтой Gold King, высвобождаться и быстро вымываться) и загрязнять близлежащие водоносные горизонты, озера, и потоки. Это загрязнение, называемое дренаж кислотных шахт , может окрашивать озера и ручьи в желтый или оранжевый цвет, как это произошло во время разлива на руднике Голд Кинг, описанного Карлеттой Чифом в видеоролике Science Friday выше.

Хотя кислотность воды сама по себе опасна для растений и диких животных, она представляет особую опасность для человека из-за своей способности растворять тяжелые металлы. Когда загрязненные кислые шахтные стоки вступают в контакт с горными породами и минералами, естественным образом содержащими тяжелые металлы, такие как свинец, медь, мышьяк и ртуть, эти металлы растворяются и попадают в воду, что приводит к высокотоксичному загрязнению, которое может загрязнить питьевую воду и нанести вред растения и живая природа.

• Демонстрация растворимости металлов в кислотах

  Хотите лично убедиться, как кислотность влияет на растворимость металлов? Начните с поиска двух очень грязных или тусклых монет, двух стеклянных банок и небольшого количества уксуса и соли.

• Шаг 1

  Поместите каждую из двух грязных монет в стеклянную банку. Покройте каждый пенни дюймом воды.

• Шаг 2

  Добавьте столовую ложку белого уксуса и щепотку соли в одну из банок, чтобы сделать воду кислой. Покрутите две банки в течение пары минут.

• Шаг 3

  Какой пенни выглядит более блестящим после вращения? Пятно на монете — это окись меди, по сути, медная ржавчина. Как и большинство природных соединений металлов, оксид меди лучше растворяется в кислой воде, чем в воде с нейтральным pH, поэтому пятно на монете в банке с уксусом растворилось, и монета стала более блестящей.

• Сделать вывод

  Представьте, что металлы растворяются с такой скоростью, но по всему ландшафту, когда кислая вода вступила в контакт с милями подземных и поверхностных пород, содержащих свинец, мышьяк, ртуть, железо и медь. Когда кислые шахтные стоки загрязняют водоносный горизонт, металлы растворяются в грунтовых водах и могут сделать воду опасной для питья.

  Фото: Разлив реки Анимас, 2015 г. (Wikimedia Commons)

Построить модель подземных вод

Хорошая система подземных вод должна выполнять несколько задач: она должна объединять пористые отложения (песок), пополняться водой сверху (для моделирования осадков) и включать одну или несколько скважин и/или насосов (для имитации извлечения человеком воды из водоносные горизонты). Вы можете приобрести комплекты моделей грунтовых вод у различных онлайн-провайдеров (200–900 долларов США за модель), однако собрать свои собственные, используя пластиковую коробку для обуви и насосы для приправы/шампуня, достаточно просто и значительно дешевле (70 долларов за набор из 10 штук, рассчитанный на 30 учащихся). ). Эти модели работают год за годом, поэтому они стоят того, чтобы вложить время в самостоятельную сборку.

Загрузите приведенные ниже руководства, впервые разработанные и усовершенствованные опытным преподавателем наук о Земле из Калифорнии Райаном Холлистером:

• Материалы и инструменты для вашей модели грунтовых вод
• Пошаговое руководство по созданию модели грунтовых вод
• Рецепт имитации дренажа кислотных шахт

Каждая готовая модель подземных вод должна работать и функционировать следующим образом:

Моделирование модели подземных вод: общий водоносный горизонт

В этом упражнении по моделированию участники испытают динамику использования общей системы водоносных горизонтов. Поскольку это задание моделирует общую систему водоносных горизонтов, учащиеся будут работать в группах по три человека, каждая из которых «живет» на смоделированном участке земли со своим собственным «колодцем» (насосом). Учащиеся будут откачивать воду из своих колодцев, чтобы смоделировать потребности водопользователей в водозаборе в данном месяце.

• Разделите учащихся на группы по три «владельца колодца» и дайте каждой группе установку модели подземных вод и три стакана емкостью не менее 100 мл.
• Заполните каждую модель грунтовых вод водой, пока вода не будет на 1–2 см выше поверхности песка.
• Распределите учеников каждой группы на один из трех участков земли (у каждого ученика должен быть свой насос).
• Составьте рецепт имитации кислого дренажа шахты для каждой группы учащихся, используя этот рецепт имитации кислотного дренажа шахты.
• Попросите каждую группу загрузить копию электронной таблицы данных мониторинга скважины, чтобы отслеживать данные о перекачке и загрязнении на протяжении всего моделирования. Примечание. В виртуальной электронной таблице предварительно заполнены расчеты ячеек для учета изменчивости количества осадков и получения итоговых значений количества осадков и откачки воды после каждого смоделированного месяца.
• Обеспечьте каждую группу датчиком pH ИЛИ набором из 30 (3 x 10) полосок-индикаторов pH для проверки pH каждой лунки в течение 10 циклов имитации откачки.
• Предоставьте копии Инструкций по моделированию подземных вод для печати, чтобы учащиеся проходили каждый «месяц» моделирования, как описано ниже.

В этом моделировании каждый месяц использования представлен 60 секундами активного сцеживания. Для поддержания качества жизни каждый владелец скважины должен откачивать от 90 до 100 мл воды из каждой скважины за 60 секунд в месяц. По истечении месяца откачка воды не допускается до тех пор, пока в следующем месяце не выпадут дожди.

1. Всем владельцам скважин: В начале таймера (60 секунд) начните качать равномерно (не фанатично!) Остановитесь, как только ваши 60 секунд истекут.
2. Измерьте и запишите объем закачанной подземной воды в «Месяц 1» столбца «ML Pumped» в электронной таблице данных мониторинга скважины.
3. Используйте бумагу для измерения pH или датчик pH для проверки pH воды в каждой скважине и запишите данные в «Месяц 1» таблицы данных «pH». Это будет ваш базовый уровень pH для системы.
4. Слейте перекачиваемую воду в раковину после регистрации pH.

Вы заметите, что когда вы добавляете объемы насосов в электронную таблицу данных мониторинга скважины, она автоматически рассчитывает « Количество поверхностных вод для пополнения », которое будет внесено в водоносный горизонт системы в следующем месяце. Пополнение водоносных горизонтов происходит, когда вода с поверхности земли проникает в поровые пространства почвы, отложений или горных пород. Поскольку месячное количество осадков в моделируемом регионе сильно варьируется, количество пополнения, рассчитываемое каждый месяц, будет отражать эту изменчивость. Количество поверхностных вод для пополнения также будет отражать объемы перекачки за предыдущий месяц, чтобы учесть изменчивость эффективности откачки каждого насоса и владельца скважины.

Владельцы скважин № 2 и № 3 :

1. Используйте водопроводную воду для заполнения мерных количество воды, необходимое для перезарядки, рассчитывается по таблица.
2. Медленно вылейте воду, чтобы «пролить дождь» на участок земли каждого колодца. Вода должна стекать через отверстия в крышке коробки.

Владелец скважины №1

1. О нет! Кислотные шахтные стоки загрязнили землю, и поверхностные воды просачиваются и пополняют водоносный горизонт под скважиной №1. Используя имитатор кислотного шахтного дренажа (лимонную кислоту), измерьте и заполните градуированный цилиндр рассчитанным количеством воды, необходимой для подпитки земли скважины № 1, указанной в вашей электронной таблице, стараясь не перекрестно загрязнить
.
2. Медленно вылейте кислую шахтную дренажную воду, чтобы «вызвать дождь» над участком земли.

Все владельцы скважин :
Предскажите, как кислотный дренаж шахты повлияет на общую систему водоносных горизонтов. Обязательно ответьте на следующие вопросы в своем прогнозе, сославшись на данные симуляции, видео, вашего исследования и приведенные ниже доказательства в поддержку вашего утверждения.

• Какое влияние может оказать дренаж кислых шахт на систему водоносных горизонтов и владельцев каждой из трех скважин в течение четырех месяцев?
• Какие участки земли пострадают больше всего?
• Как вы думаете, как изменятся эффекты дренажа кислотной шахты в течение четырех циклов откачки и перезарядки?

Некоторые данные, которые следует учитывать при обоснованных прогнозах :

• Национальные правила вторичной питьевой воды (NSDWR) считают, что pH безопасной питьевой воды составляет 6,5-8,5.
• Многие растения не могут выжить в слишком кислых почвах.
• Песок представляет собой очень пористый и проницаемый осадок.

1. Сообществам и фермам, использующим колодцы №1, №2 и №3, требуется 90–100 мл безопасной воды каждый месяц (60 секунд), чтобы поддерживать свой образ жизни. Запустите таймер и качайте воду в течение 60 секунд.
2. Запишите количество воды, откачанной из каждой скважины за 2-й месяц, в таблицу данных.
3. Измерьте и запишите уровень pH перекачиваемой воды в месяц 2 в таблицу данных.
4. Слейте перекачиваемую воду в раковину после регистрации pH.

Источник кислых шахтных стоков ликвидирован, поэтому вода для подпитки больше не кислая!

1. Используйте водопроводную воду для заполнения градуированных цилиндров рассчитанным количеством поверхностной воды для пополнения водоносного горизонта.
2. Медленно полейте водой назначенные участки земли. Подождите 45 секунд.
3. Запустите таймер на 60 секунд, чтобы начать следующий «месяц» и откачайте воду из колодцев №1, №2 и №3.
4. Запишите количество воды, откачанной из каждой скважины, в соответствующую строку месяца таблицы данных.
5. Измерьте и запишите уровень pH перекачиваемой воды в соответствующую строку месяца таблицы данных.
6. Слейте перекачиваемую воду в раковину после регистрации pH.
7. Повторяйте шаги 1–6, пока не завершите 10 симуляционных месяцев циклов подпитки-накачки.

Анализ данных

Создайте линейный график, отображающий уровни pH во всех трех лунках с течением времени.

Для построения графика:

1. Поместите «pH» на вертикальной оси, диапазон значений от 2 до 9.
2. «Месяцы» должны быть отложены по горизонтальной оси в диапазоне от 0 до 10
3. Используйте разные цвета для обозначения каждой лунки и укажите ключ (пример: лунка 1 = красная, лунка 2 = синяя, лунка 3 = зеленая).

Выводы моделирования:

1. Какие тенденции или закономерности вы заметили в данных pH и полученном графике?
2. Как изменялась со временем кислотность в каждой скважине?
3. Почему со временем менялась кислотность колодезной воды?
4. Как пористость и проницаемость отложений могут влиять на наблюдаемые закономерности?
5. Какие вопросы у вас возникли в результате просмотра данных и графика?

Визуализация шлейфа сквозь время

При наличии достаточного количества точек данных шлейф загрязненных грунтовых вод можно отслеживать с течением времени, чтобы определить размер региона, на который он влияет, и предсказать направления, в которых он может течь в будущем. В этом моделировании есть только три точки данных для каждого месяца, поэтому подробная карта шлейфа и его движения невозможна. Однако мы можем визуализировать, как кислотность в системе водоносного горизонта с тремя насосами меняется с течением времени.

Посмотрите рабочий лист «Визуализация данных о шлейфе загрязнения». Небольшие диаграммы представляют общую модель водоносного горизонта с высоты птичьего полета.

1. Для каждого месяца напишите мелким шрифтом соответствующий уровень pH в каждой лунке. (Скважины на схеме обозначены кружками.)
2. Используя цветовую шкалу, соответствующую используемому вами pH, нарисуйте небольшой образец цвета, представляющий pH, поверх чисел, которые вы написали на предыдущем шаге.
3. Окончательная визуализация данных должна представлять собой сплошной градиент цветов, меняющийся в зависимости от наблюдаемого pH в колодезной воде. Чтобы заполнить пустые области между образцами цветов, вам нужно будет сделать предположения о рН воды между лунками, которые вы не измеряли напрямую. Для этой модели можно предположить, что расстояние посередине между лунками будет средним значением рН в двух лунках. Например, если скважина №1 имеет рН 4,8, а скважина №2 имеет рН 6,8, будем считать, что рН воды между скважинами будет изменяться через равные промежутки времени от 4,8 (темно-оранжевый) до 5,0 (желтый). ) до 6,0 (светло-зеленый) до 6,8 (темно-зеленый, очень похожий на 7,0). Можно предположить, что точка «на полпути» между pH 4,8 и pH 6,8 представляет собой среднее значение скважины № 1 и скважины № 2, которое будет равно 5,8.
   (4,8+6,8)/2 = 5,8.
4. Используйте визуализации, чтобы ответить на вопросы рабочего листа визуализации данных о шлейфе загрязнения.

Заключительные вопросы

В этой симуляции кислый дренаж шахты был получен из давно заброшенной шахты, которая находилась в аварийном состоянии более 100 лет, сценарий, довольно типичный для случаев загрязнения шахты кислотой.

1. Кто пострадал от AMD в вашей модели системы водоносного горизонта? Как ваша симуляция соотносится с реальными эффектами, описанными в истории? Приведите конкретные данные из ваших исследований в поддержку вашего аргумента.
2. По мнению вашей группы, кто должен нести ответственность за обеспечение того, чтобы подземные воды в водоносном горизонте были пригодны для потребления человеком? Обязательно подкрепите свое утверждение аргументированным объяснением.
3. Вместе с группой перечислите и опишите как минимум две идеи, которые можно использовать для устранения загрязнения в реальной жизни. То есть, что можно сделать для очистки кислых шахтных стоков или защиты водоносного горизонта, чтобы откачиваемые подземные воды были безопасны для потребления человеком? Рассмотрите возможность поиска примеров успешного восстановления кислотных шахт.
4. Необязательно: запланируйте симуляцию восстановления для модели, используя рекомендации из №3, а затем реализуйте свой план восстановления с моделью подземных вод.

Научные стандарты следующего поколения

HS-ESS2-2. Проанализируйте геолого-геофизические данные, чтобы заявить, что одно изменение на поверхности Земли может вызвать обратную связь, вызывающую изменения в других системах Земли.

HS-ESS3-4. Оценить или доработать технологическое решение, снижающее воздействие деятельности человека на природные системы.

Кредиты:

Модель подземных вод, симуляция и материалы для учащихся Райана Холлистера
Ресурс и копеечная демонстрация, написанная Ариэлем Зихом
Производство: Сочитл Гарсия, Ариэль Зих
Редактирование и редактирование: Ариэль Зих, Брайан Соаш, Райан Холлистер

Набор инструментов для преподавателя

Инструкции для учащихся по моделированию грунтовых вод

Инструкции для учащихся по моделированию грунтовых вод

Модель подземных вод_ Материалы и оборудование

Модель подземных вод_ Материалы и оборудование

Словарь грунтовых вод Рабочий лист

Словарь грунтовых вод Рабочий лист

Рецепт имитации кислотной шахты

Рецепт имитации кислотной шахты

Стол для визуализации шлейфа

Таблица визуализации шлейфа. docx

Инструкции по построению модели общего водоносного горизонта с тремя насосами

Инструкции по построению модели общего водоносного горизонта с тремя насосами

Электронная таблица данных мониторинга скважин

Познакомьтесь с писателями

Об Ариэле Зихе

Ариэль Зих является директором аудитории Science Friday. Она бывший учитель и ученый, которая проводит свободное время за приготовлением еды, наблюдением за членистоногими и отдыхом на природе.

О Райане Холлистере

Райан Дж. Холлистер — ветеран геолого-геофизических исследований и преподаватель экологических наук в средней школе Терлок в Терлоке, Калифорния. Благодаря фирменному сочетанию энтузиазма и опыта, он воспитывает в своих учениках признательность за физические процессы, которые сформировали регион, который они называют домом: Великая центральная долина Калифорнии. Конечная цель Райана — помочь сформировать граждан, которые решат проблемы с качеством воздуха и воды, которые преследуют долину Сан-Хоакин.