Файл: Ковалевский В.С. Условия формирования и прогнозы естественного режима подземных вод.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.07.2024

Просмотров: 145

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

потока, начинается перераспределение солен в пределах всего потока под влиянием градиента концентрации солей и гравита­ ционных сил, определяющих нисходящую конвекцию более тя­ желых (с большим удельным весом) вод из верхней части грун­ товых вод. Процессы такой конвективной диффузии, имеющей место особенно в летнее время, являются более сильными, чем процессы испарения, приводящие к накоплению в это же время

солей

в верхней

части

потока

 

 

 

 

грунтовых вод. Поэтому в лет­

 

 

 

 

ний период

здесь

наблюдается

 

 

 

 

уменьшение

общей

минерализа­

 

 

 

 

ции

(рис.

39).

в

отличие от

 

 

 

 

Таким

образом,

 

 

 

 

предыдущего

типа

гидрохимиче­

 

 

 

 

ского режима максимальные зна­

 

 

 

 

чения

общей минерализации в

 

 

 

 

году

 

здесь приурочены к макси­

Рис. 39. Графики изменения об­

мальным уровням грунтовых вод,

щей минерализации грунтовых вод

а

минимальные — соответствен­

в условиях

преобладания

верти­

но к минимальным уровням.

кального солеобмена (скв. 5, ли­

Учитывая

тот факт, что вели­

ман Бегиш-Купа,

Прикаспийская

чина

испаряемости

в

степных

низменность). По данным Е. Н. Яр­

 

цевой.

 

районах в 1,3—3 раза, в полупу­

/ — сухоіі остаток;

2 — уровень

грунто-

стынных в 3—4,5

раза,

а в пу­

/

вых

вод

 

стынных— в

4,5— 15

раз

превы­

 

 

 

 

шает инфильтрацию, что приводит к общей тенденции увеличе­ ния в многолетнем разрезе концентрации солей в грунтовых водах.

В отдельных случаях, по данным А. В. Лебедева, увеличение минерализации грунтовых вод в периоды их питания может быть, встречено и в зонах умеренного увлажнения. Это имеет место лишь в начале осенней инфильтрации атмосферных осадков-- после жаркого лета и связывается также с накоплением в зоне аэрации легкорастворимых солей в результате испарения не­ глубоко залегающих грунтовых вод. Высокая температура инфильтрующейся осенней влаги усиливает, кроме того, раство­ рение солей из почвы и зоны аэрации, накопившихся в резуль­ тате физического и химического выветривания, а также биохи­ мического процесса в почве. Однако даже небольшие величины инфильтрующейся влаги «промывают» зону аэрации от этих солей, и последующая инфильтрация приводит к разбавлениюконцентрации их в грунтовых водах. Весной по этим скважи­ нам увеличения минерализации уже не наблюдается.

Изменения химического состава грунтовых вод при данном гидрохимическом типе режима в зависимости от типа засоле­

ния зоны аэрации (сульфатного,

хлоридно-сульфатного,

суль­

фатно-содового или хлоридного)

происходят

за счет

ионов

С1~, SO^“ , Na+, Mg+ и в значительно меньшей

степени за счет

иона Са2+. Тип воды при существенных колебаниях ее минера­ лизации обычно изменяется, например с сульфатно-хлоридного на сульфатный.

Четвертый тип гидрохимического режима грунтовых вод ха­ рактерен для сравнительно больших (свыше 10 м) глубин зале­ гания уровня, где не отмечаются не только колебания уровней

Амплитуда од'щей. минерализации ,г/л Амплитуда общей минерализации, %

Рис. 40. Зависимость годовых амплитуд сухого остатка грунто­ вых вод от минимальных, максимальных и среднегодовых значе­ ний общей минерализации в абсолютных значениях минерализа­ ции (а) и в процентах от общей минерализации (б, в)

I — максимальная годовая минерализация; 2 — среднегодовая минерализа­ ция; 3 — минимальная годовая минерализация; 4 — по материалам СевероКавказскоГі гидрогеологической станции; 5 — по материалам Северо-Укра­ инской гидрогеологической станции

грунтовых вод, но и изменения в их химическом составе на­ столько незначительны, что они не могут быть уловлены, наблю­ дениями, так как находятся в пределах точности химических анализов воды.

Годовые амплитуды общей минерализации грунтовых вод, залегающих на одной и той же глубине и в аналогичных поро­ дах, помимо климатических особенностей района зависят от ве­ личин общей минерализации воды. На рис. 40, а отражена за­ висимость годовых амплитуд сухого остатка грунтовых вод от максимальных, минимальных и среднегодовых значений об­ щей минерализации. Как видно на рисунке, эта зависимость почти прямая (при определенных.величинах общей минера­ лизации). Имеющийся разброс значений обусловлен здесь раз­ личиями в литологическом составе водовмещающих пород и по­ род зоны аэрации, в глубинах залегания и интенсивности дре-

іійрованности грунтовых вод. Довольно закономерной выгля­ дит и зависимость годовых амплитуд общей минерализации в

процентах от последней

(см. рис. 40, б). При увеличении

об­

щей минерализации до

определенных размеров (1,5—2,5

г/л)

амплитуда ее колебаний увеличивается и достигает 60—90%. Дальнейшее увеличение общей минерализации до 10—25 г/л со­ кращает процентное ее соотношение с амплитудой до 5— 10%. Характеризуемая закономерность позволяет оценивать по вели­ чине минерализации возможную величину ее годовой амплиту­ ды (в сходных гидрогеологических и климатических условиях).

Увеличение минерализации грунтовых вод в направлении с севера иа юг и увеличение в этом же направлении амплитуд сезонных колебаний их общей минерализации, а также законо­ мерное изменение доли участия отдельных компонентов хими­ ческого состава грунтовых вод в его колебаниях, еще раз под­ черкивают зональные черты грунтовых вод и их режима.

Одной из важных закономерностей режима химического

состава грунтовых вод является затухание

сезонных

колеба­

ний их общей минерализации в зависимости

от глубины

отбора

пробы воды на химический анализ. Эта закономерность наблю­ дается не только в пределах грунтовых вод, по и в межпласто­ вых водоносных горизонтах. Примером может служить график зависимости годовой амплитуды колебаний сухого остатка от глубины взятия пробы, составленный по материалам СевероКавказской гидрогеологической станции (рис. 41). Как видно из рисунка, с глубиной амплитуда общей минерализации при­ ближается к нулю.

В грунтовых водах, имеющих, как правило, небольшую мощность потока, редко превышающую 20—50 м, амплитуда колебаний сухого остатка в течение года в отличие от межпла­

стовых водоносных горизонтов стремится не к нулю,

а к ка­

кой-то величине,

определяющей средние

колебания

химиче­

ского состава грунтовых вод. На кривой 1 (рис. 42, а)

отраже­

на зависимость

годовой амплитуды сухого

остатка от

глубины

взятия пробы воды из скважины, оборудованной фильтром па всю мощность потока грунтовых вод. Здесь видно, что в преде­ лах 3—4 м ниже зеркала грунтовых вод колебания их химиче­ ского состава довольно значительные и подвержены отчетливой закономерности — уменьшению амплитуды сухого остатка с глу­ биной, а ниже этой глубины амплитуда сухого остатка вырав­ нивается и далее колебания химического состава в пределах потока грунтовых вод происходят практически одинаково.

На кривой 2 (см. рис. 42, а) отражена та же зависимость, но на основе данных по разным скважинам с разными мощ­ ностями зоны аэрации при заложении фильтра в верхней ча­ сти потока грунтовых вод. Как видно, амплитуды здесь боль­ шие, чем иа соответствующей глубине по кривой 1. Это объяс­ няется тем, что влияние климатических факторов через зону

і/д 4 В. С. Ковалевский

аэрации передается быстрее и интенсивнее, чем по столбу во­ ды, так как конвективная составляющая, определяющая пере­ движение солей по потоку, выше, чем диффузионная, обуслов­ ливающая перераспределение солей в пределах потока (особен­ но в условиях неоднородного строения водовмещающей толщи).

Опресняющее воздействие инфильтрации приводит также к увеличению среднегодовой величины сухого остатка грунтовых

ГоЗоОая

амплипп/Ои

пОщс/І

//и//пріи///зп.циі/., и г /л

О 400

/200

I

'

I__ I

20D0

I

Ш О

3000

°од_

-J__I

 

I I

-I....j__I I

I I ' I I

-------СГП------

О----------

 

 

 

 

?.п-

о

со -{ |Д

д

с /00-

4400

I

/40-

'І

I180-

1^ ' ^ 2Б0\

J - ш -

Ч 340-

38 0 \

Рис. 4І, График зависимости годовой амплитуды колебаний сухого остатка подземных вод от глубины отбора проб. По материалам Северо-Кавказ­ ской гидрогеологической станции.

Пробы из

водоносных горизонтов: 1 — хвалынгкнх отложении;

2 — дреішеаллювналь-

ных;

3 — бакинских; А — апшеронскнх; 5 — акчагыльских;

6 — сарматских

вод с глубиной. Изменяется по вертикали и компонентное со­ держание ионного состава: роль гндрокарбонатов с глубиной

возрастает, а сульфатов и хлоридов

падает

(см.

рис. 42, б).

Уменьшение амплитуд колебаний сухого остатка

с

глубиной

при увеличении

общей минерализации

грунтовых

вод

в

этом

направлении отмечается и в аридной

зоне.

Так,

по

данным

Е.

Н.

Ярцевой,

колебания сухого остатка на глубинах

1,3—

3,3

м

в лимане

Бегиш-Купа составляют от

26,2

до

42,4

г/л,

т. e. ДМ=16,2 г/л, a

на глубинах

6,8—8,9 м — от 56,1

до

62,5 г/л, АМ= 6,4 г/л.

 

 

 

Скорость затухания

амплитуд

минерализации зависит

от

климатических условий района, степени дренироваииостн грун­ товых вод, литологического состава водовмещающих пород и глубин залегания грунтовых вод. Поэтому для изучения про­ цессов формирования химического состава грунтовых вод маб-

Рис. 42. График зависимости

изменений в химическом составе грунтовых вод

 

 

 

от глубины.

 

 

 

« — изменение амплитуд сезонных

колебаний минерализации па различных

глубинах в

пределах одной

скважины (/) и в верхних частях потока грунтовых вод

при

различных

мощностях

зоны

аэрации (2); б — изменение сухого

остатка и ионного

состава грунто­

вых вод с

глубиной (по материалам Щемиловской партии ВСЕГИ НГЕО): / — НСОз; 2 —

SO j; 3 — CI; 4 — NO3; 5 — сухой остаток;

6 — содержание катионов

людеыия за

его изменениями должны

производиться

по верти-

кали в пределах всего потока грунтовых вод. Для детального изучения солевого баланса грунтовых вод помимо этого необ­

ходимо изучение изменений содержания солей

в

зоне аэрации

и особенно тщательно в зоне колебаний уровней

и капилляр­

ной каймы.

 

 

Влияние гидрологических факторов на режим химического

состава грунтовых вод ограничено небольшой

полосой в зоне

их подпора в пределах участков с обратным от реки уклоном

уровней грунтовых

вод. Изменения состава

грунтовых

вод

здесь обусловлены

фильтрацией паводковых

вод, и так

как

речные воды чаще всего являются более пресными, чем грун­ товые, такая фильтрация приводит к разбавлению последних. Одновременно с этим обычно наблюдается ухудшение колититра грунтовых вод, а также появление других признаков за­ грязнения (увеличение содержания ионов С1_, N0^", NO^.NHT").

Минимальная минерализация вод в зоне подпора наблюдается в момент максимума паводка. Значительные изменения в со-

Смотрите также файлы