авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Гидрогеологические особенности и геоэкологические последствия многолетней эксплуатации северо-дагестанского артезианского бассейна

-- [ Страница 2 ] --

На территории СДАБ кровля бакинских отложений достаточно равномерно погружается с северо-запада на юго-восток от 50 до 275м в Терско-Сулакского прогибе. Общая мощность бакинских отложений возрастает в этом же направлении от 100 до 250 метров, лишь в зоне максимального погружения составляя 300-400 метров. На большей части бассейна средняя мощность бакинских отложений изменяется от 150 до 250 метров. Песчанистые фракции в разрезе бакинских отложений преобладают на западе бассейна; средние цифры по Ногайскому району – 47,1%, по Тарумовскому району – 43,3%, по Кизлярскому – 30%. Бакинские водоносные горизонты водообильны на всей территории Северо-Дагестанского артезианского бассейна. Средние дебиты 90% артезианских скважин Ногайского района в начальный момент эксплуатации изменялись в пределах от 2 до 10л/сек. В таких же границах по статистике находились дебиты 93% артезианских скважин Тарумовского района. Порядка 10% всех исследуемых в этих районах скважин имели более высокие дебиты, но не превышающие 30л/сек. В Кизлярском районе дебиты 32% артезианских скважин превышают 10л/сек, а средние дебиты 92% скважин укладываются в границы от 2 до 20л/сек. Избыточные напоры в артезианских скважинах западной части бассейна в начальный период эксплуатации не превышают 25 метров, в среднем изменяясь от 5 до 20м. На востоке, у побережья, почти 15% исследуемых скважин Тарумовского района имели избыточный напор более 20 метров (в отдельных скважинах до 45м). В Кизлярском районе уже более 23% скважин в начальной стадии разработки имели напоры большие 20м, максимальные напоры здесь достигали 50 метров. Таким образом, в направлении с севера-запада на юго-восток, увеличиваются мощность, водообильность и напоры бакинских водоносных горизонтов. По гидрохимическому составу воды представлены преимущественно двумя химическими типами вод: сульфатно-кальциевыми, натриевыми и гидрокарбонатно-натриевыми. В целом, артезианские воды бакинских водоносных горизонтов, как и апшеронских, пригодны для питьевого и хозяйственного водоснабжения по всей территории СДАБ.

В первом разделе третьей главы речь идет об областях питания плиоцен-четвертичных отложений Терско-Кумского артезианского бассейна. Они расположены вдоль его южной, юго-западной и западной границ – это Кабардинская наклонная предгорная равнина, сложенная аллювиальными отложениями; древнеаллювиальные, преимущественно песчано-галечниковые отложения широтной части долины Терека и многочисленных предгорных рек Дагестана, Ингушетии и Чечни и восточные склоны Ставропольской возвышенности. Основными источниками питания являются инфильтрующиеся атмосферные осадки, поверхностные воды и конденсационная атмосферная влага.

При коэффициентах фильтрации порядка n10 м/сут. и мощностях, изменяющихся в пределах от 50 до 200 метров, проводимость песчано-галечниковых отложений очень высокая. Кроме того, гипсометрические отметки в этих областях превышают 200-300м (а выходы плиоцен-четвертичных отложений в предгорьях Дагестана и на склонах передовых хребтов находятся на высоте 600-700м над уровнем моря). В этих условиях грунтовые воды аллювиальных отложений, аккумулирующие в себе атмосферные осадки и поверхностные воды, являются для бакинских и апшеронских отложений, примыкающих к основанию водоносной толщи, источником питания и областью, где формируется их напор.

Подземному стоку от областей питания к областям разгрузки посвящен второй раздел третьей главы. Постоянно возобновляемые запасы пресных вод в областях питания обеспечивают постоянную подпитку и гидростатический напор плиоцен-четвертичным отложениям, а географическое положение областей питания на юго-западном, западном и южном крыльях Терско-Кумской впадины обуславливает преимущественно северо-восточное направление движения пресных вод. Последнее подтверждается картами пьезометрических уровней, построенными для различных водоносных горизонтов (Курбанов М.К., 1964), где пьезометрические уровни плиоцен-четвертичных отложений уменьшаются по мере движения на северо-восток и восток. В этом же направлении снижается и величина гидравлического градиента: от 0,002 на юго-западе до 0,0001 в прибрежной части бассейна. Максимальный уклон (0,022) пьезометрической поверхности на территории Дагестана наблюдается в междуречье Сулак-Аксай.

С восточных склонов Ставропольской возвышенности значительно меньший поток подземных вод движется в восточном и далее в северо-восточном направлении, уклоны пьезометрических уровней составляют 0,0013 - 0,0025.

Большие гидравлические уклоны в плиоцен-четвертичных отложениях – от 0,005 до 0,01 – приурочены к юго-западной части Терско-Кумского артезианского бассейна, Кабардинской наклонной равнине, долинам предгорных рек Нальчика, Баксана, Чегема, широтной части Терека, южнее линии Моздок – Прохладный. Отсюда поток пресных подземных вод устремляется на северо-восток. Области питания и прилегающие к ним предгорные равнины, где водовмещающие породы залегают на глубинах до 300-500м и имеют хорошие фильтрационные свойства, относятся к зонам активного водообмена.

На территории Северо-Дагестанского артезианского бассейна пьезометрические уклоны изменяются в широких пределах: от 0,022 в междуречье Сулак-Аксай, до 0,0004 в прибрежной части Северного Дагестана. Высокие пьезометрические уровни и градиенты пьезометрических уровней характерны для юго-западной предгорной части СДАБ. Абсолютные пьезометрические уровни здесь колеблются от 300 до –20, соответственно и гидравлические уклоны изменяются от максимального – 0,02 – до минимального – 0,0003 – на побережье Каспия. Максимальные скорости фильтрации для гравелистых песков достигают 1м/сут, для песков – 0,2м/сут, для супесей – 0,03м/сут. Вектор горизонтальной скорости движения подземных вод в водоносных горизонтах бакинских и апшеронских отложений на равнине меняет свое направление с северного и северо-восточного на восточное.

На севере Дагестана абсолютные пьезометрические уровни меняются от 70 на западной границе, постепенно уменьшаясь при движении в восточном направлении, до –10 на побережье Кизлярского залива. Гидравлические уклоны меняются при этом от 0,002 до 0,0003. Направление подземного потока с запада, юго-запада – на северо-восток, восток. Средние скорости фильтрации в северной части Северо-Дагестанского артезианского бассейна варьируются в пределах от 0,4 см/сут до 0,06 см/сут. Таким образом, по мере приближения к береговой линии, наряду с ухудшением фильтрационных свойств пород, уменьшаются пьезометрические уклоны и скорости горизонтальной фильтрации.

Баланс горизонтальной и вертикальной составляющих скорости подземного потока при движении от областей питания к областям разгрузки постоянно меняется. Значительное уменьшение величины горизонтальной составляющей скорости фильтрации привело к тому, что в общем балансе возросла роль вертикальной составляющей: высокие градиенты напора между водоносными горизонтами заставляют дренироваться часть подземного потока вертикально вверх через глинистую толщу в вышележащие водоносные горизонты, а затем в грунтовые воды по всей территории бассейна. Карты абсолютных пьезометрических уровней для бакинского и апшеронского водоносных горизонтов, при построении которых использовались первоначальные замеры давлений на артезианских скважинах, пробуренных до 1960 года, показывают, что повсеместно на территории Северо-Дагестанского артезианского бассейна давления в апшероне выше давлений в бакинских отложениях, т.е. Рапш.> Рбак.

Западная часть Северо-Дагестанской равнины отличается более высокими вертикальными градиентами, что связано, по-видимому, с локальными неотектоническими структурами Прикумской зоны поднятий. Аналогичные участки с аномально высокими фильтрационными свойствами наблюдаются на юго-западе Терско-Кумской области [7]. При движении от западной границы Дагестана на севере к побережью Кизлярского залива, вертикальные градиенты напора постепенно снижаются до значения 0,03, соответственно, и скорости вертикальной фильтрации уменьшаются до минимальных – 3-410-5м/сут. Региональная выдержанность пластов, плавные, без резких скачков изменения рельефа, пьезометрических профилей и уклонов пьезометрических поверхностей позволяют интерполировать подобную картину в пределы акватории Каспийского моря: часть подземного потока, которая двигалась в восточном направлении, постепенно разгружаясь вертикально вверх по всей площади бассейна, продолжает движение и площадную разгрузку под акваторией, хотя интенсивность движения артезианских вод в пределах акватории значительно снижается.

Часть подземного потока, которая двигалась в северо-восточном направлении, также по мере движения разгружаясь в вышележащие водоносные горизонты и далее в грунтовые воды, пересекает русло Кумы и достигает областей естественной разгрузки – соленых озер, расположенных в районе северного борта Кумо-Маныческого прогиба от Чограйского водохранилища до побережья Каспия.

В третьем разделе третьей главы дается оценка площадной разгрузки и подземного стока напорных вод плиоцен-четвертичного комплекса в Каспий.

Площадная разгрузка, которая составляет на западной границе Терско-Кумской области (средний модуль стока) 2л/скм2, в центральной части северного Дагестана - 1л/скм2, снижается в прибрежной полосе до 0,3л/скм2. На большей части Терско-Сулакского междуречья средняя величина модуля подземного стока принимает значение 1л/скм2. Уменьшение модуля подземного стока здесь наблюдается в предгорьях, по мере приближения к областям питания, где скорости вертикальной фильтрации имеют обратную направленность.

Суммарная величина подземного стока из водоносных горизонтов бакинского и апшеронского отложений в Каспий составляет 0,02км3/год: 0,008км3/год – суммарный подземный сток из зоны Терско-Кумского междуречья, 0,012 км3/год - из зоны Терско-Сулакского междуречья. Неравномерность распределения подземного стока связана, прежде всего, с близостью областей питания, большими гидравлическими уклонами в водоносных комплексах плиоцен-четвертичных отложений на Терско-Сулакской площади, наряду с увеличением их мощностей в юго-восточном направлении. Граница области субмаринной разгрузки плиоцен-четвертичного водоносного комплекса на протяжении от устья Кумы до устья Терека условно проводится на расстоянии от 35км (на севере) до 10-15км (на юге области). В Терско-Сулакской зоне максимальная удаленность границы области субмаринной разгрузки не превышает 25км.

Первая часть четвертой главы посвящена анализу роста добычи артезианских вод за весь период эксплуатации СДАБ и сравнению общих объемов добытой воды с величиной упругих запасов, рассчитанных для каждого водоносного комплекса. Установлено, что в трех районах Дагестана - Ногайском, Тарумовском и Хасавюртовском - природный упругий запас апшеронской воды уже выработан полностью. В Бабаюртовском, Кизилюртовском и Кизлярском районах упругие запасы выработаны соответственно на 40, 15 и 9%.

Во второй части четвертой главы предлагается в условиях отсутствия мониторинга график зависимости изменения напора от времени привязать не к отдельной скважине, где зачастую имеется в наличии лишь единичный замер при бурении, а к населенному пункту, в котором могут находиться несколько артезианских скважин, пробуренных в разное время на один и тот же водоносный горизонт. Проанализировав, исходя из этих позиций, более 2000 скважин на территории Северо-Дагестанской равнины, были выявлены 78 пунктов, по которым были построены кривые зависимости изменения напора от времени. Графики зависимости уровня подземных вод от времени эксплуатации напорного пласта имеют характерную для многих месторождений Северного Дагестана закономерность: основное, максимальное снижение уровня происходит в первые 2-3 года эксплуатации месторождения, за это время срабатывается большая часть упругого запаса, далее темпы падения снижаются и редко где превышают значение 1м/год. Отдельно рассматривается изменение уровня подземных вод на больших водозаборах, приуроченных к крупным населенным пунктам: Кизляру и Хасавюрту.

Третья часть четвертой главы посвящена построению математических моделей апшеронского водоносного комплекса на территории Терско-Кумского междуречья и бакинского водоносного комплекса на Кумско-Сулакской площади. После упрощений структуры потока, схематизации основных источников формирования водного баланса, схематизации фильтрационной неоднородности, начальных и граничных условий, дается математическая формулировка задачи, сводящаяся к решению планового нестационарного уравнения упругого режима фильтрации

, (1)

где - коэффициент упругоемкости пласта, kx,ky - составляющие коэффициента фильтрации, h - эффективная мощность пласта.

В качестве начального распределения напоров Н0 (x,y) берется схематическая карта подземного стока апшеронского водоносного комплекса для естественных, не нарушенных эксплуатацией условий:

H ( x,y,t ) / t=0 = H0 ( x,y ) (2)

Граничные условия для внешних контуров L1, L2 и L3 будем считать постоянными:

H ( x,y,t ) / L, L, L = const (3)

Для южной границы L4 :

H ( x,y,t ) / L = (t) (4)

Каждая скважина внутри оконтуренной таким образом территории, для которой имеется достоверная информация по динамике пластовых давлений, рассматривается как внутренняя граница области ( l ). Граничные условия для них записываются следующим образом:

H (x,y,t ) / l = f (t). (5)

Функции (t) и f (t) суть линейные интерполяции, построенные на основе фактического материала по динамике пластовых давлений.

Решение задачи (1) - (5) ведется численным методом, по результатам расчётов строится карта современных абсолютных пьезометрических уровней апшеронского водоносного комплекса (рис. 1).

По аналогичной схеме строится математическая модель для бакинского водоносного комплекса на территории Кумско-Сулакской низменности и современная карта абсолютных пьезометрических уровней для Кумско-Сулакского междуречья (рис.2).

В четвертой части четвертой главы карты абсолютных пьезометрических уровней апшеронского и бакинского водоносных комплексов, построенные для естественных, не нарушенных эксплуатацией условий, совмещаются с современными картами подземного стока. Показывается, что максимальной депрессии в апшероне подвержена центральная часть рассматриваемой области и побережье Кизлярского залива: в отдельных точках градиент напора здесь составляет 60 и более метров. В направлении восток-запад происходит сдвиг всех пьезоизогипс: это говорит о том, что вся область фильтрации вовлечена в зону депрессии в той или иной степени. Изменяется и конфигурация пьезоизогипс: если при естественном режиме фильтрации линии тока имели явно выраженную северо-восточную направленность, то теперь на северо-западной, северной границах области, а также на востоке, где граница проходит по акватории Каспия, они меняют своё направление, разворачиваясь в сторону депрессионной воронки. Таким образом, в апшеронском водоносном комплексе налицо изменение вектора горизонтальной составляющей естественного фильтрационного потока.

Аналогичное смещение пьезоизогипс наблюдается и в бакинских отложениях на всей территории междуречья Кума-Сулак, но конфигурация пьезоизогипс изменяется, в основном, в Терско-Кумской области: как и в апшероне, линии тока разворачиваются в сторону образовавшейся депрессии. Следовательно, в бакинских отложениях на площади Кума-Терек также имеет место изменение горизонтальной составляющей естественного фильтрационного потока. Иная ситуация в Терско-Сулакском междуречье: хотя смещение пьезоизогипс здесь также имеет место, однако депрессионная воронка не образуется. Одними из основных факторов, способствовавших этому, являются: близость областей питания, наличие поверхностного стока и хорошая гидродинамическая связь с нижележащим водообильным апшеронским водоносным комплексом, обладающим в этой части бассейна наибольшей мощностью.

Совмещение двух современных карт абсолютных пьезометрических уровней для водоносных комплексов бакинских и апшеронских отложений показал, что для всех точек оконтуренной области уровень в бакинском водоносном горизонте не ниже уровня артезианских вод в апшеронских пластах, а на большей части площади намного выше. Это говорит о том, что движение происходит в направлении сверху-вниз, из бакинских горизонтов в апшеронские. Наибольшие градиенты напора приходятся на центральную часть и побережье Кизлярского залива ( 20 и более метров). Таким образом, можно сделать вывод об изменении направленности вертикальной составляющей фильтрационного потока подземных вод на территории Терско-Кумского междуречья: если до начала разработки артезианского бассейна основная часть апшеронских напорных вод разгружалась в грунтовые воды на всей рассматриваемой площади, то в настоящее время разгрузка осуществляется в полном объёме через открытые артезианские скважины, а направление вертикальной фильтрации изменилось на противоположное.

Рис. 1. Схематическая карта абсолютных пьезометрических уровней

апшеронского водоносного комплекса. 1- 1964год, 2- 2002год.

Рис. 2. Схематическая карта абсолютных пьезометрических уровней

бакинского водоносного комплекса. 1 1964 год, 2 2002 год.

В первом разделе пятой главы производится оценка величин деформации эксплуатирующихся песчаниковых пластов водоносного комплекса плиоцен-четвертичных отложений, которые, несмотря на существенные депрессии, характеризуются незначительными размерами. Однако частое переслаивание глинистых пород с водовмещающими песчаниковыми пластами создает хорошие предпосылки для дренирования вод из глинистых прослоек и, соответственно, уплотнения глинистых и суглинистых пород. Оценка величины оседания глинистой толщи бакинских и апшеронских отложений позволила построить схематическую карту оседания дневной поверхности территории Северного Дагестана под воздействием многолетней эксплуатации подземных вод артезианского бассейна.

Рис. 3. Схематическая карта оседания дневной поверхности СДАБ.

1 изолинии оседания поверхности земли в см.

Далее определяются направления и размеры возможного подтопления прибрежных площадей при прогнозируемых оседаниях дневной поверхности на севере Дагестана. Показывается, что величина сдвига морской границы в западном направлении может изменяться от 180м на севере области до 2160м на отдельных участках прибрежной зоны. Величина площади предполагаемого затопления составляет примерно 240 тыс.км2.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.