Файл: Сыдыков, Ж. С. Гидрохимические классификации и графики.pdf

На г р а ф и к а х Г. А. В о с т р о к н у т о в а (1959)

иО. А. Б о з о я н а (1959), построенных аналогичным спо­ собом, но с учетом всех анионов (наносимых на оси ординат)

икатионов (на оси а'бсцисс), содержащихся в количестве не менее 20 %-экв, по составу выделяются соответственно 175

оси ординат) опускается до 1 0 %-экв (при условии, что сум­

ма положительных и отрицательных радикалов в отдель­ ности принимается за 100). В результате этого возможность определения по ней (рис. 1) более полного и точного наиме­

нования состава вод больше, чем по описанным выше анало­ гичным графикам.

«Решающая возможность» диаграмм для получения пол­ ного наименования химического состава подземных вод по сравнению с рассмотренными графиками существенно рас­ ширена на г р а ф и к е - к в а д р а т е О. С. Д ж и к и и (1963). Это достигнуто путем учета при его построении всех анионов (на оси ординат) и катионов (на оси абсцисс), имею­ щих содержание не менее 1 %-экв. Здесь уже выделяется 625 групп природных вод (рис. 3), охватывающих почти все их химические разности.

График-квадрат Н. И. Толстихина (1931, 1937) является одним из первых удобных диаграмм, примененных у нас для обработки и систематизации большого числа анализов подземных вод. Результат каждого анализа изображается здесь одной точкой в строго зафиксированном месте графи­ ка. Местоположение точки определяется процент-эквивалент- ным содержанием анионов (откладываемых по вертикали) и катионов (по горизонтали). Количество суммы Ca"+Mg" увеличивается слева направо при одновременном уменьше­ нии в том же направлении количества Na'+K'. Для анио­ нов содержание НСОз увеличивается снизу вверх с одновре­

менным уменьшением содержания суммы сильных кислот Cr+SO"4. Путем разделения общего квадрата на 100 мелких квадратиков со стороной, соответствующей 1 0 %-экв, и их

нумерации справа налево присваивается каждому анализу вод определенный номер по графику (рис. 6).

Квадрат Н. И. Толстихина может быть использован для графического нахождения основных характеристик и клас­ сов Ч. Пальмера. Так, если провести в квадрате диагональ из нижнего левого угла в правый верхний, то воды I класса (при отсутствии определения тяжелых металлов) располо­ жатся над диагональю, II класса — на самой диагонали,

100

Ill класса — под диагональю и IV класса — на нижней го­ ризонтальной стороне квадрата. С помощью проведения еще одной диагонали (из верхнего левого угла в правый верхний) и получения в квадрате четырех треугольников на графике можно находить основные пальмеровские характеристики — Si, S2, Ai и Аг. Таким образом, каждая точка в квадрате,

изображающая состав воды, одновременно показывает вели­ чину характеристик и классы, по Ч. Пальмеру.

Основной недостаток графика-квадрата Н. И. Толстихина состоит в том, что по нему нельзя определить порознь содер­ жание в воде анионов SO,)" и СГ, а также катионов Са" и Mg"'; здесь каждый номер воды отражает сумму сильных кислот и сумму щелочных земель. Для устранения этого недостатка предложены различные методы как самим авто­ ром, так и другими исследователями. Одним из таких мето­ дов является метод двойной нумерации анализов вод в квад­ рате, предложенный Н. И. Толстихиным.

Система двойной нумерации вод (Толстихин, 1964, 1967;

Губенко и Толстихин, 1965) основана на векторной диаграм­ ме-квадрате О. С. Джикии (1963) и Л. А. Шимановского (1963). Здесь, так же как и в прежнем варианте, квадрат разделяется на 10 горизонтальных и 10 вертикальных рядов

(через каждые 10%-экв). Полученные малые квадратики нумеруются слева направо и сверху вниз (рис. 7). Каждый анализ изображается вектором, соединяющим две точки: точку а на пересечении координат Na' и СГ и точку в по координатам Са и НСОз. Вектор, соединяющий эти точки, представляет собой гипотенузу прямоугольного треугольни­ ка, катеты которого в масштабе графика отвечают содержа­ нию ионов Mg" и SO4" в процент-эквивалентах. Сам же век­

тор показывает направление изменения состава воды от хлоридов натрия и гидрокарбонатов кальция. В данном слу­ чае номер воды состоит из двух чисел в соответствии с поло­ жением точек а и в в занумерованных малых квадратиках.

Классификационные графики К. В. Филатова. Для более полного показа состава подземных вод по сравнению с суще­ ствовавшими ранее графиками Дж. Ш. Роджерса (1917 г.), Н. И. Толстихина (1931, 1937) и др. в 1948 г. К. В. Филатов предложил несколько видов графиков. В двух из них два сопряженных ионных треугольника образуют квадрат и ромб. В обоих вариантах в левом треугольнике нанесены анионы, в правом — катионы в процентном содержании (рис. 23). По абсциссам и ординатам треугольников соответ­ ственно откладываются значения СГ и НСОз, Са" и Na'. Пересечение перпендикуляров к сторонам треугольников из точек, отмечающих содержание указанных ионов, дает точ-

101

Рис. 23. График-квадрат химического состава подземных вод, по К. В. Филатову. Поля распространения вод: 1 — гидрокарбонатных, 2 — суль­ фатных, 3 — хлоридных, 4 — смешанных, 5 — кальциевых, 6 — магние­ вых, 7 — натриевых; 8 — границы чистых типов вод; 9 — коэффициент по преобладающему аниону или катиону смешанного (0,5—1), переход­

ного (1—1,9) или чистого (более 1,9) типа вод.

ку анализа. Перпендикуляр из этой точки на высоту треу­ гольника отображает величины SO/' и Mg". «Чистые типы» вод по классификации К. В. Филатова ограничиваются в квадрате (или ромбе) линиями в точках, соответствующих 6 6 %, т. е. отвечают коэффициентам по преобладающим ани­ онам или катионам свыше 1,9. Между линиями 66 и 50%

размещаются анализы вод переходного типа с коэффициен­ том от 1 до 1,9, и точки смешанных типов вод находятся в

102

центральном треугольнике квадрата с коэффициентом по преобладающему аниону или катиону ниже 1 .

В отличие от аналогичного графика Н. И. Толстихина здесь раздельно отображаются SO4" от Cl' и Са" от Mg'.' и

показываются переходные и смешанные типы, но не отмеча­ ется минерализация вод. Поэтому указанные графики допол­ нены графиком-кругом, где учитывается и этот параметр.

Рис. 24. График-круг химического состава подземных вод, по К. В. Фи­ латову. Границы гидрохимических типов вод: 1 — чистых, 2 — смешан­ ных и переходных; 3 — коэффициенты по преобладающему аниону и ка­ тиону смешанного (0,5—1,0), переходного (1—1,9) и чистого (более 1, 9)

типа воды. Остальные знаки те же, что и- на рисунке 23.

График-круг К. В. Филатова (рис. 24) по радиусу разде­ ляется на равные части, отвечающие величинам сухого остатка. Через них вписываются окружности. Вся плоскость круга разбита на три сектора, а каждый сектор, в свою оче­

103

редь, — на три части. В центральной части сектора нанесе­ ны воды «чистого» типа, а в двух боковых — переходные типы по классификации автора. Окружности разделены на 100 равных частей, отвечающих сумме процент-эквивален­

тов анионов или катионов, принятых каждая в отдельности за 100%. Смешанные воды наносятся во внутреннем малом круге и выражаются в процентах от 34 до; 50. Наряду с поло­ жительной стороной графика есть и ряд недостатков. На нем нулевое значение минерализации отложено не в центре или на периферии круга, а на некоторой средней окружности, типы вод помещены вне ее.

Общим для всех графиков К. В. Филатова является то, что в них состав воды характеризуется только по одному превалирующему иону для главных и переходных типов, а содержание ионов откладывается с перерывами между 66

и 50 °/о -экв. Поэтому легко можно прийти к выводу, что прин­ цип непрерывности здесь не соблюдается. Не выдержан так­ же и принцип соответствия, поскольку для одних вод пока­ заны одни превалирующие ионы, а для других — другие, а остальные совсем не отображены.

Круг-диаграмма Ф. А. Макаренко (1949) автором при исследованиях был применен еще в 1939 г. для системати­ зации и сопоставления химического состава минеральных источников геолого-географическими, геотермическими дан­ ными и т. д. Для нанесения различных компонентов состава воды и других ее показателей круг разделяется на ряд секторов. Количественное их значение отмечается концентри­ ческими окружностями, проведенными в масштабе через равные промежутки. Точки на линии масштабной окружно­ сти размещаются произвольно. На рисунке 25 показаны три способа изображения химического состава подземных вод. На одном графике (рис. 25, А) все основные ионы подземных вод отображены (в процент-эквивалентах) самостоятельно на шести секторах диаграммы.

На другом графике (рис. 25, Б) изображен солевой состав основных четырех групп компонентов вод (Na и К, Са и Mg', Cl и S04, НСОз).

Химический состав их показывается уже не шестью точ­ ками, а только двумя, т. е. как на двойном графике Фере. Здесь не выделяются отдельные компоненты каждой группы. В этом варианте он ближе к графику-квадрату Н. И. Толсти-

хина (1937), где тоже не расчленены компоненты этих четы­ рех групп ионов, но наносятся еще проще — одной точкой. Здесь масштаб радиальный двухсторонний: от внешней окружности идет нарастание (%-экв) Сан-Mg' и НСОз, а от внешней — N a+K и CI+SO 4 . Каждая точка сектора являет­

104