Актуальные вопросы почвоведения, гидрологии и климатологии

Методы определения содержания в почве гигроскопической воды, карбонатов и гумуса. Анализ возможности одногодового регулирования стока водохранилищем путем балансовых расчетов между притоком и потерей воды. Вычисление атмосферного давления на уровне моря.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Уральский государственный лесотехнический университет

Кафедра физико-химической технологии защиты биосферы

Контрольная работа

По дисциплине «Наука о Земле»

Исполнитель: Кропотова В.А.

Екатеринбург 2011

Тема 1. Почвоведение

Задача. Исходя из условий, определите содержание в почве гигроскопической воды, карбонатов и гумуса.

· Определение гигроскопической воды.

Парообразная вода, поглощенная почвой из воздуха и прочно удерживаемая на поверхности твердых частиц, называется гигроскопической.

Перед определением тех или иных составных частей почвы необходимо определить количество гигроскопической воды. И все вычисления проводить на почву, не содержащую гигроскопической воды. Количество гигроскопической воды вычисляют в процентах по формуле:

,

где a - количество гигроскопической воды, взятой для анализа навески, г;

b - навеска почвы, г.

Для вычисления тех или иных веществ в сухой почве удобно пользоваться коэффициентом (поправкой на содержание гигроскопической воды), на который умножают количество данного вещества, полученного при анализе почвы. Коэффициент вычисляют по формуле:

К = ,

где х - содержание гигроскопической воды, %.

Решение:

= = 11,11%.

= 1,11.

Ответ: содержание гигроскопической воды = 11,11%.

· Определение карбонатов.

Методы определения содержания карбонатов в почве основаны на весовом и объемном определении СО₂, вытесненного при разрушении карбонатов. Объемный метод применим при высоком содержании карбонатов. Согласно этому методу количество СО₂ вычисляют по формуле:

,

количество СО₂, % к сухой почве;

количество миллиэквивалентов в 25 мл исходного раствора кислоты (т. е. количество миллилитров HCL, умноженное на нормальность раствора);

количество миллиэквивалентов в 25 мл вытяжки (т.е. количество миллилитров NaOH, умноженное на нормальность);

граммовое значение миллиэквивалента СО₂,;

100 -

К - коэффициент пересчета на сухую почву;

С - навеска почвы, соответствующая 25 мл вытяжки.

= = = 7,98%.

Ответ: количество СО₂ = 7,98%.

₂ карбонатов в процентное содержание СаСО₃ полученный результат умножают на коэффициент 2,274.

· Методы изучения гумуса.

1. В состав гумуса входят 3 группы органических соединений:

2. Вещества исходных органических остатков (белки, жиры, углеводы, лигнин и т. д.),

3. Гумусовые вещества.

Все методы изучения гумуса почвы можно разбить на 3 группы:

1) Методы определения общего количества органического вещества в почве;

2) Методы определения отдельных элементов, входящих в состав гумуса;

3) Методы определения отдельных групп гумусовых веществ.

Определение количества гумуса по методу И. В. Тюрина. Из образца почвы берут на аналитических весах навеску от 0,1 до 0,5 г. Навеску переносят в коническую колбу вместимостью 100 мл и приливают из бюретки 10 мл 0,4 н. раствора К₂Cr₂O_7, приготовленного в разведенной 1:1 серной кислоте. Содержимое колбы кипятят, часть двухромовокислого калия при этом затрачивается на окисление гумуса по схеме:

2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ = 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 8H₂O + 3O_2;

3O₂ + 3C (гумуса) = 3CO_2.

Затем содержимое колбы охлаждают, прибавляют 5-8 капель фенилантраниловой кислоты в качестве индикатора и титруют 0,2 н. раствором соли Мора FeSO₄•(NH₄)₂SO₄•6H₂O до изменения темно-бурой окраски раствора через фиолетовую и синюю в грязно-зеленоватую. Восстановление идет по уравнению:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄+ 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O.

Экспериментально установлено, что 1 мл 0,2 н. раствора соли Мора соответствует такому количеству хромовой кислоты, которое окисляет 0,0010362 г гумуса или 0,0006 г углерода. Поэтому количество гумуса вычисляют по формуле:



x - количество гумуса, % к сухой почве;

a - число миллилитров раствора соли Мора при холостом определении;

b - то же, при обратном титровании после окисления гумус;

k - поправка на нормальность раствора соли Мора, если он не точно равен 0,2 н.; 100 - коэффициент для перевода на 100 г почвы;

К - коэффициент для пересчета на сухую почву (поправка на содержание гигроскопической воды);

c - навеска почвы, взятая для анализа, г.

= = 6,288%.

Ответ: содержание гумуса в почве = 6,288%.

Тема 2. Гидрология и гидрометрия

почва гумус вода давление

Задача 1. Исходя из условий, определите возможность одногодового регулирования стока водохранилищем. Для определения возможности одногодового регулирования стока водохранилищем проводят балансовые расчеты между притоком воды в водохранилище и ее потерями в нем, после чего сравнивают разницу с необходимой потребностью за год.

Условия:

q - норма годового стока, 1,6 л/сек•км²;

р - необходимая обеспеченность: 40%;

F - площадь водосбора, 9 км²;

k_{исп. -} потери на испарение - 0,10;

k_ф. - потери на фильтрацию - 0,09;

V_потр. - необходимый объем потребления - 0,89 м³/год;

Район - Западная часть лесостепной зоны европ. части СНГ;

k - поправочный коэффициент на малую площадь водосбора, k = 0,70;

k_p - модульный коэфф-т при необходимой обеспеченности р;

31,5•10³ - коэффициент, учитывающий число секунд в году и перевод литров в кубические метры;

С_v - вариация годового стока.

Решение:

1. Находим вариацию годового стока по уравнению:

C_v = 0,78 - 0,29•lgq - 0,063•lg(F + 1) lg1,6 = 0,2041

С_v = 0,78-0,29•lg1,6 - 0,063•lg(9+1) lg10 = 1

C_v = 0,78-0,29•0,2041-0,063•1

C_v = 0,78-0,0592-0,063= 0,6578?0,7

2. Определяем модульный коэффициент k_p. Он находится в зависимости от необходимой обеспеченности р и вариации годового стока С_v. k_p = 1,014, так как р = 40% и С_v = 0,7.

3. Отсюда можно определить объем воды, поступающий за год в водохранилище:

V_прих. = 31,5•10³ F q k k_p (м³/год),

V_прих. = 31,5•10³•9•1,6•0,70•1,014 ? 322•10³м³.

4. Определив количество поступающей воды в водохранилище, можно найти её потери:

V_потерь = (k_исп.+k_ф.)•V_прих.

V_потерь = (0,10+0,09)•322•10³ = 61,18•10³•м³.

5. После определения притока и потерь воды возможно определение объема воды, который может быть накоплен в течение года в водохранилище:

V_прих. - V_потерь = 322•10³•61,18•10³ = 260,82•10³м³?0,26 млн. м³/год

6. После этого проводится сравнение полученного объема с необходимым объемом потребления V_{потреб.}

V_{потреб.} = 0,89 млн. м³/год V_{накоп.вода} = 0,26 млн м³/год.

Вывод: В данном регионе водопотребители испытывают дефицит, так как объем потребления больше, чем объем накопленной воды в водохранилище за год. Если в период превышения стока над используемым расходом водохранилище наполняется, то в период недостатка - срабатывается. Поэтому регулирование стока водохранилищем не может положительно решить проблему потребления воды. При заполнении полезного объема часть стока может быть сброшена вхолостую. Объемы превышения и дефицита стоков над потреблением в расчетном маловод...