Распределение и особенности формирования ресурсов подземных вод верхней гидродинамической зоны Минусинского адартезианского бассейна

Актуальность работы. Работа связана с фундаментальной проблемой формирования ресурсов пресных и солоноватых подземных вод в зоне активного водообмена адартезианских бассейнов аридной области (на примере Минусинского бассейна). В связи с неблагоприятными условиями формирования ресурсов подземных вод, а также с их неравномерным распределением по площади, ряд степных районов Хакасии испытывает острый дефицит воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Решение задач водоснабжения этих районов связано прежде всего с использованием подземных вод. Оценка перспектив их дальнейшего применения может осуществляться различными путями: детальное изучение составляющих баланса подземных вод, выяснение закономерностей формирования вод различной минерализации, гидрогеологиеское районирование структур, количественная оценка прогнозных ресурсов и другие аспекты. В настоящей работе рассматривается прежде всего вопрос более детального районирования Минусинского адартезианского бассейна и оценки прогнозных ресурсов гидрогеологических подразделений низких порядков. В связи с этим предлагается выделить внутри крупных блоковых гидрогеологических структур 2-го порядка (Южно-Минусинского, Сыдо-Ербинского и Чебаково-Балахтинского) локальные бассейны пликативных структур, что позволяет более детально рассмотреть особенности движения подземных потоков и их роль в формировании ресурсов подземных вод различной минерализации, а также уточнить их ресурсы.

Объектом исследований является верхняя часть геологического разреза степных районов Хакасии.

Цель работы. Выяснение особенностей распределения и формирования естественных и прогнозных эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод в верхней гидродинамической зоне Минусинского адартезианского бассейна и их количественная оценка. 3.

Рис. 1. Обзорная карта района исследований. Масштаб 1:2 500 ООО 4.

Основные задачи исследований. 1) детализация условий распространения пресных подземных вод на территории Южно-Минусинского, Сыдо-Ербинского, Чебаково-Балахтинского адартезианских бассейнов, а также более мелких гидрогеологических подразделений- 2) исследование закономерностей распределения ресурсов пресных подземных вод по гидрогеологическим структурам региона- 3) выяснение условий восполнения и использования ресурсов пресных подземных вод в степной зоне Хакасии- 4) обоснование рекомендаций по постановке поисковых работ для обнаружения месторождений пресных подземных вод- 5) оценка естественных и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод гидрогеологических структур.

Методы исследований. Анализ фактического материала полученного из Комитета природных ресурсов по республике Хакасия и Минусинской гидрогеологической партии «Красноярскгидрогеология» и материалы собственных полевых исследованийобоснование принципов и особенностей районирования территории в связи с оценкой прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных водвыделение площадей, перспективных для формирования пресных водрасчет ресурсов применительно к отдельным гидрогеологическим структурам с использованием программы НуёгОео (автор М.Б.Букаты), а также составление соответствующих карт.

Фактический материал, положенный в основу работы, собран автором в фондах Комитета природных ресурсов по Республике Хакасия и Минусинской гидрогеологической партии ГП «Красноярскгидрогеология». Кроме этого в работе использованы инструктивные ведомственные материалы, а также материалы из отчетов, выполненных с участием автора (1997, 1999 г. г.) по данной территории, и опубликованные работы.

Научная новизна работы. 1) Проведено более детальное, по сравнению с существующим, районирование территории сложного Минусинского бассейна на основе выделения не только блоковых, но и локальных пликативных гидрогеологических структур. 2) Выделено два основных типа разгрузки подземных вод: 1 — в постоянно существующие водотоки на участках развития разрывных тектонических нарушений и зон региональной трещиноватости коренных пород, в результате чего на большей части площади блоковых структур развиты пре5 сные воды- 2 — в озера и временные водотоки в пределах замкнутых бассейнов грунтовых вод, находящихся в центральных частях бессточных мульдообразных пликативных стурктур, в пределах которых в силу замедленного стока и преобладания испарения над атмосферными осадками преимущественно развиты солоноватые и соленые воды. 3) Установлены региональные закономерности распределения и формирования эксплуатационных прогнозных ресурсов подземных вод.

Защищаемые положения. 1) При изучении распределения, формирования и оценке ресурсов подземных вод необходимо детальное гидрогеологическое районирование территории адартезианских бассейнов.

2) Формирование ресурсов пресных подземных вод в степной зоне Хакасии определяется главным образом их движением по дизъюнктивным и плика-тивным структурам, а не только фильтрационными свойствами и минеральным составом пород, количеством атмосферных осадков, испарением и уклонами поверхности земли.

3) Чередование площадей с пресными и солеными подземными водами степной зоны Хакасии обусловлено характером распространения по площади малых гидрогеологических структур.

Практическая значимость работы. Проведенное детальное гидрогеологическое районирование с выделением не только дизъюнктивных, как это делалось ранее, :ю и пликативных гидрогеологических структур, оценка эксплуатационных ресурсов таких структур, построенный комплект специальных картпозволили более объективно и детально рассмотреть условия распределения и дать количественную оценку ресурсов подземных вод различной минерализации. С учетом полученных данных выяснены особенности восполнения и использования ресурсов пресных подземных вод в степной зоне Хакасии, установлены возможности выявления пресных подземных вод в связи с решением вопросов водоснабжения ряда населенных пунктов степной зоны.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы вошли составной частью как в коллективные опубликованные работы, так и работы автора по исследованию условий формирования, распространения ресурсов пресных подземных вод степной зоны Республики Хакасия и по детализации 6 особенностей гидрогеологических условий площадей, перспективных для водоснабженияони отражены также в отчетах по хоз. договорным работам (1997, 2000 г. г.) и в отчетах кафедры гидрогеологии и инженерной геологии по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов. Данные научных исследований были введены в учебный процесс ТПУ по дисциплине «Гидрогеология».

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на XV Всероссийском совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Тюмень, 1997), научной конференции «Актуальные вопросы геологии и географии Сибири» (Томск, 1998), региональной научно-практической конференции молодежи «Проблемы региональной экологии» (Томск, 1998), научной сессии ТПУ (Томск, 1998), Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 1998г), Третьем Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 1999), IV Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2000), НТС Хакасприродоресурсы (1997г.), на заседаниях кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, а также в 11 опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 88 наименованийтекст изложен на 137 страницах машинописного текста, содержит 12 рисунков, 23 таблицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Рассмотрение проблемы формирования ресурсов в верхней зоне адартезианских бассейнов показало что они более обосновано могут быть охарактеризованы на основе выделения различных типов гидрогеологических структур. В частности, в Минусинском адартезианском бассейне проведено более детальное гидрогеологическое районирование с выделением не только дизъюнктивных, как это делалось ранее, но и пликативных структур. С учетом последних более целенаправленно были оценены эксплуатационные ресурсы верхней гидродинамической зоны, т. е. ресурсы блоковых и пликативных гидрогеологических структур. Это позволило также объективно рассмотреть особенности условий формирования ресурсов подземных вод различной минерализации и сформулировать следующие основные выводы:

1. Наибольшее количество ресурсов подземных вод приурочено к ЮжноМинусинскому адартезианскому бассейну.

2. Установлено неравномерное распределение ресурсов подземных вод по площади — модули подземного стока увеличиваются в направлении к периферийным зонам, особенно в сторону Кузнецкого Алатау и уменьшаются с приближением к центральным частям впадин. Установлено также их возрастание на участках развития зон дробления.

3. Минимальными ресурсами обладают структуры расположенные в центральной части степной зоны, максимальными — в горнои лесо-степной зонах.

4. Наибольшими ресурсами обладают переходные территории, особенно в местах развития обводненных разрывных нарушений.

5. Модули подземного стока уменьшается от периферии к центру (от низкогорья до центральных впадин) от 0.9 до 0.1 л/с с км. в соответствии с уменьшением в этом направлении количества выпадающих атмосферных осадков и увеличением испаряемости.

6. В пределах предгорных равнин наиболее перспективны подземные воды четвертичных отложений. Основные ресурсы пресных вод приурочены к аллювиальным отложениям долин рек и составляют 80% от общего значения ресурсов подземных вод степной зоны.

7. Распределение пресных и солоноватых грунтовых вод на водоразделах зависит от форм рельефа и от гидравлической взаимосвязи с реками и озерами. Ресурсы пресных и солоноватых подземных вод распространены в соотношении 12:1 (93 и 7%% соответственно), а по площади их соотношение составляет 3: 1 (75 и 25% соответственно). Наибольшее количество среди соленых вод (60%) сосредоточено в Чебаково-Балахтинском адартезианском бассейне.

8. Формирование минерализации подземных вод связано с такими факторами, как: природная зона, климат, рельеф и тип гидрогеологической структуры.

9. Основной источник формирования подземных вод — приток грунтовых вод по речным долинам из верховий рек, где осадки в горной местности преобладают над испарением, приток вод по зонам нарушений, поступление вод в осенний и весенний периоды. Качество подземных вод здесь быстро ухудшается по мере движения к бессточным впадинам. Подземные воды в больших количествах расходуются на испарение в бессточных впадинах.

10. Формирование ресурсов напрямую связано с интенсивностью водообмена. В блоках, сильно разбитых трещинами, в зонах разрывных нарушений, на склонах гидрогеологических массивов идет более интенсивный водообмен в связи с движением вод от областей питания к областям разгрузки. В пликативных отрицательных структурах (мульды, впадины) по направлению к центральным частям интенсивность водообмена постепенно уменьшается и при довольно значительном испарении, которое становится основным фактором разгрузки. Минерализация воды начинает расти, что приводит к накоплению в этих отрицательных структурах грунтовых вод повышенной минерализации.

11. Имеются населенные пункты, расположенные в степной зоне, где водоносные горизонты содержат необходимые запасы пресной воды, но т.к. нет гидравлической связи с рекой, восполнение осуществляется только за счет атмосферных осадков и ресурсы уменьшаются, не успевая восполняться. Здесь со временем может произойти замещение пресных вод солеными.

Согласно подсчету ресурсов пресных подземных вод предлагаем разместить на площади степной части Хакасии прогнозную сеть водозаборов различной производительности. Необходимо согласно прогнозным ресурсам провести гидрогеологические работы с подсчетом запасов подземных вод.

Для обоснования конкретных участков расположения водозаборов, эксплуатирующих пресные подземные воды, необходимо проведение дополнительных детализационных исследований. Основной их задачей должна быть оценка прогнозных ресурсов с использованием уточненных значений модулей подземного стока, параметров водоносных комплексов, зон и горизонтов, а также путем выполнения математического моделирования. На основе применения последнего необходимо более детально оценить прогнозные ресурсы междуречных территорий, а также прогнозировать их восполнение на ряде конкретных водозаборов в степной зоне Хакасии.