Исследование глубины залегания грунтовых вод.
опыты и эксперименты по физике (9 класс) на тему

Определение глубины залегания грунтовых вод

Введение

Определение глубины залегания подземных грунтовых вод - важная практическая задача. Грунтовая вода под землей есть всюду, но она залегает на разной глубине.   Для добывания воды жителям сел и деревень приходится на своих участках рыть колодцы. Для этого необходимо определить глубину залегания вод.  Есть простые способы определения глубины залегания грунтовых вод.

Гипотеза: Барометр-анероид определяет глубину залегания воды.    

Самодельный физический прибор определяет глубину залегания воды.    

       Цель: научиться определять глубину залегания грунтовых вод физическими способами.

        Задачи:

1. Изучить теоретический материал о старинных способах определения   глубины грунтовых вод.
2. Провести опыт по определению глубины залегания грунтовых вод с помощью барометра
3. Провести опыт по определению глубины залегания грунтовых вод с помощью самодельного прибора
4. Проанализировать  полученную информацию, сделать вывод.

Объект исследования: подземные грунтовые воды  

Предмет исследования: определение глубины залегания грунтовых вод.

 Методы: изучение литературных и других информационных источников, проведение эксперимента, анализ информации и результатов.

2.Основная часть

2.1 Старинные способы определения   глубины грунтовых вод.

В старину, чтобы определить, на какой глубине располагаются грунтовые воды, пользовались следующими приёмами:

• 1. При поисках воды на участке большое значение придают  растительности, которая подсказывает  о близком расположении грунтовых вод. Наблюдения показывали, что сливы, яблони и вишни плохо растут в местах, где грунтовые воды близко подходят к поверхности земли. Они быстро засыхают, если вода находится ближе трёх метров от поверхности земли. В  местах, где обширные заросли мать-и-мачехи, существует большая вероятность неглубокого залегания воды.

• Дуб, ольха, верба, ива, крапива и папоротник хорошо  себя «чувствуют» над водоносными слоями. Если ольха, клен, ива, береза склонились в одну сторону, это признак того, что поблизости находится водяная жила. Поодиночке дубы произрастают там, где водяные жилы пересекаются. Для чувашей указателем близкого залегания воды всегда являлся щавель. Своим присутствием растения подсказывают нам на какой глубине находится вода:
• под тростником вода находится в 1,5-3 метрах;
• под камышом – 1-2,5 метра;
• под полынью – 3,5-5,5 метра;
• под могильником – 11-24 метра;
• под люцерной желтой – 1,5-2 метра;
• под  тополем – не глубже 3-х метров.

    2.В старину крестьяне замечали, что лошади и собаки, испытывая жажду, начинают копать землю там, где чувствуют воду. Над водяными жилами избегает лежать собака, а вот кошка делает наоборот. Курица не сядет и не станет нести яйца в том месте, где высоко стоят воды, гуси же, как раз несут яйца на пересечении водяных жил.

3. В старину комок обезжиренной сухой  шерсти укладывали на расчищенную от дёрна землю, сверху - свежеснесённое яйцо и накрывали глиняным горшком  и прикрывали. Утром  открывали и проверили: если шерсть и яйцо покрыты росой, значит вода близко. Если яйцо сухое, а шерсть влажная - вода глубоко. Если шерсть и яйцо сухие - воды нет или она очень глубоко. Этот способ  применяется  только в сухую погоду.

2.2 Современные способы определения глубины подземных вод.

Примерно определить глубину залегания грунтовых вод возможно с помощью находящихся неподалеку открытых природных водоемов или действующих колодцев. Если они находятся поблизости, то достаточно снять показания ватерпаса). Ватерпас - стеклянная трубка с водой, где пузырёк воздуха стоит посредине, если плоскость горизонтальна.  В народе ватерпас называют «уровень». Если же расстояние между вашим участком и открытым водоемом значительное, то нужно прибегнуть к помощи нивелира или барометра-анероида.  Нивели́р —прибор для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот

2.3. Способы определения глубины подземных вод

1.Определение глубины барометром-анероидом. Для определения глубины подземных вод   нужны барометр, соседний колодец,  который должен располагаться недалеко от вашего участка. Узнать глубину воды в соседнем  колодце.  Глубина залегания определяется по разнице атмосферного давления. Если вода находится ближе к поверхности, тогда давление на анероиде будет возрастать в пропорции 0,1 мм. рт. Ст. на 1 метр залегания воды.

     Опыт:  на какой глубине находится вода по барометру-анероиду на участке своего дома

• вода в колодце соседа залегает на глубине 5,5 м.;
• атмосферное давление у этого колодца составило 751,4 мм рт  ст. .;
• атмосферное давление на нашем предполагаемом месте для колодца равно 751,3 мм рт ст
• разница составила 751,3 мм рт ст – 751 мм рт ст = 0,3 мм. ртутного столба;
• если давление на нашем  участке оказалось ниже на 0,3 мм. рт. ст., то и вода здесь находится на 3 метра глубже.  Итак, глубина воды 8,5 м. (5,5 м. + 3 м. = 8,5м)

Этот способ определения уровня залегания грунтовых вод точен только в тех случаях, когда водоносные пласты имеют горизонтальное расположение

2.4  Изготовление прибора для определения глубины залегания и проверка работы прибора.

Для определения глубины залегания грунтовых воды можно использовать самый простой метод.

Берут 4 гвоздя по 200 мм, батарейку для карманного фонаря, вольтметр и соединительные провода. На экспериментальном участке забивают два гвоздя в грунт на некотором расстоянии AB друг от друга. С помощью соединительных проводов к головкам гвоздей присоединяют батарейку. Между гвоздями, забитыми в грунт в точках А и В, забивают еще два гвоздя в точках M и N, к которым присоединяются вольтметр для определения напряжения. (Приложение )

В этом месте, где содержится грунтовая вода, электропроводимость почвы больше, а сопротивление меньше. Раздвигая электроды АВ, можно как бы углубиться в землю, исследуя сопротивление пород по глубине. Глубина грунтовой воды равна одной трети расстояния АВ. Этим методом, в зависимости от положения крайних электродов, можно провести исследования залегания грунтовых вод на глубине от 5  до 100 м.  

2.5. Проверка работы  самодельного прибора

Для проверки работы прибора воспользуемся ящиком с землей, политой водой. В грунт на расстоянии 5 см вставляем гвозди с подсоединенным к ним вольтметром, а на расстоянии 15 см друг от друга вставляем в грунт гвозди с подсоединенной к ним батарейкой.  На данном расстоянии вольтметр показал отклонение стрелки. Следовательно, рассчитываем глубину. Она оказалась равна 5 см.

2.6. Определение глубины залегания воды на территории своего двора.

После проверки прибора убедились, что его можно использовать для определения глубины залегания воды

Опыт: Определение глубины залегания грунтовых вод на территории своего двора.

Цель: определить глубину залегания воды на территории приусадебного хозяйства своего дома

На территории своего дома на расстоянии 20 см вставляем в грунт 2 гвоздя с подключенным к ним вольтметром, а на расстоянии 24 метра друг от друга вставляем 2 гвоздя с подключенной к ним батарейкой (9В). Именно на данном расстоянии начинает отклоняться стрелка  вольтметра. Таким образом, мы определим глубину залегания грунтовых вод на территории своего дома. Она оказывается равной ≈ 8 м.  

Исходя из данных, полученных в ходе экспериментов, можно сделать следующие выводы:

• Существуют простейшие физические приборы для определения глубины залегания грунтовых вод;
• Предположительно можно сказать, что глубина залегания грунтовых вод зависит от близости к водоему.

3.Заключение

У большинства жителей во дворах стоят колодцы. Однако, глубина залегания воды в них неодинакова. Причиной этого мы предполагаем разное расстояние от водоема, разную высоту над уровнем водоема.

В ходе исследований удалось выявить следующее:

• Растения «сообщают» нам своим присутствием, на какой глубине вода.
• С помощью самодельного прибора барометра-анероида  можно определить  глубину залегания грунтовой воды.
• Зная глубину  воды соседнего колодца  с помощью барометра можно определить  место для колодца

   4.Литература

1. Петрянов И. В. Самое необыкновенное вещество в мире. – М.: Педагогика, 1981 – 96 с., ил.
2. Плотников Н. И. Подземные воды – наше богатство. – М.: Недра 1990.
3. Урожайная газета, 21 февраля, 7 марта 2007 года
4. Владимир Вакорин, «Поиск воды на приусадебном хозяйстве» //Бюллетень. «Строительный магазин», №21 /2000
5. Сайт «Как сделать своими руками» -http: kak – sdelat-samomu.ru
6. Поиск водоносного слоя-http:chernomorsk.narod.ru

Приложение