WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Классифицируя существующие взгляды на оценку устойчивости природных систем Ревзон А.Л., Камышев А.П. (2000), выделяют в качестве показателей устойчивости следующие: коэффициент поражённости территории проявлениями различных деградационных процессов, вероятность их возникновения или активизации; степень риска катастроф и чрезвычайных ситуаций; покомпонентный коэффициент; интегральный показатель устойчивости, качественный или полуколичественный.

Весьма эффективны количественные критерии, определяющие максимальные нагрузки (сейсмическая балльность, критические объёмы поступления из атмосферы, предельно допустимые воздействия), которые может выдержать геологическая среда без существенных изменений своего качества (Моисеенко Т.И., 2002, Китаев С.П., 2002, Айдаров И.П., Веницианов Е.В., Раткович Д.Я., 2002).

Оперативная оценка состояния геологической среды не может быть выполнена без изучения её гидрогеологической составляющей, что обосновывается следующими положениями (Куликов Г.В., 2002): подземная гидросфера как наиболее динамичный компонент геологической среды достаточно быстро реагирует на изменение природно-техногенных условий; реакция подземной гидросферы чётко фиксируется применяемыми в настоящее время средствами измерений; изменения гидрогеологических условий могут оказывать влияние на развитие многих экзогенных процессов, на поверхностные воды, почвы, растительность, многолетнюю мерзлоту. Таким образом, изменения в подземных водах, оцененные по их гидродинамическим, гидрохимическим и гидротермическим характеристикам, содержат обширную информацию об экологическом состоянии окружающей среды и могут служить основой для оценки её интегрального показателя. Важно также, что актуальность изучения подземной гидросферы вызвана тем, что развитие гидрогеологических процессов начинается на самой ранней стадии направленного техногенного воздействия. Появляется возможность предупредить или ослабить негативные процессы в других компонентах окружающей среды. Коль скоро гидрогеологическую (особенно гидродинамическую) обстановку возможно искусственно регулировать, то открывается возможность добиваться минимизации ущерба.

Глава 2. Природные и техногенные факторы формирования геоэкологических условий бассейна

По границам распространения отложений юрского возраста Рыбинский артезианский бассейн занимает площадь 6350 кв.км. Для центральной части впадины характерны степные ландшафты с выщелоченными и обыкновенными чернозёмами. Степи почти полностью распаханы. По окраинам впадины, а также по отдельным логам и долинам рек сохранилась островная лесостепь на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.

Климат с четко выраженной континентальностью. Амплитуда колебаний температуры воздуха за многолетний период 89 °С, норма осадков 398 мм, норма испарения 277 мм. Гидросеть изучаемой территории принадлежит бассейну реки Кан, правому притоку Енисея. Залесённость бассейна менее 20%, крупных озёр нет, мелкие обычно приурочены к пойме. Под пашню отведено более 50% площади, часть сельхозугодий мелиорирована. Естественный сток рек существенно изменён прудами.

Рыбинская впадина относится к наложенным предгорным структурам. Юрские отложения выполняют участки максимального прогибания фундамента, образуя мульды, соответствующие синклинальным структурам среднего этажа, наиболее крупные из них – Бородинская и Балайская.

Среди 12 выделенных водоносных горизонтов и комплексов наибольшее распространение и значение имеют горизонты переясловской и камалинской свиты. Водовмещающими породами являются слабо сцементированные песчаники и гравелиты, в меньшей степени трещиноватые алевролиты и угли. Основная доля скважин характеризуется удельными дебитами 0,1 – 0,5 л/с (42%), велико также количество скважин с удельным дебитом 0,01 – 0,1 л/с (31%) и более 0,5 л/с (24%). Воды пресные с минерализацией 0,4 – 0,8 г/л, гидрокарбонатные смешанные по катионному составу. Этот комплекс является одним из наиболее перспективных для питьевого и технического водоснабжения, что связывается (при общих достаточно близких фильтрационных свойствах и качестве воды для всех юрских горизонтов) с возможностью сработки значительных упругих запасов – в центральных частях впадины напоры достигают 300 м и более.

Среднемасштабное геоэкологическое картирование на изучаемой территории не проводилось, оценка геоэкологических условий базируется, главным образом, на результатах специализированных работ (Родионова А.М., Озёрский А.Ю., 1988, Кузьмин В.В., 1995, Семеняко В.В., 1999). Касаясь аспектов развития геохимического типа загрязнения, отметим, что для исследуемого района пути миграции токсикантов от основных объектов прослеживаются через их перенос по воздуху в виде аэрозолей и пыли с последующим выпадением на почвы, смыв в гидросеть и подземные воды, и результирующее поглощение растительностью и человеком. Стабильные зоны загрязнения проявляются через ассоциации элементов-токсикантов и в почвенном, и в снеговом покрове. Существенное воздействие оказывает также прямой сброс дренажных и сточных вод. Имеющиеся материалы позволяют в общих чертах для Рыбинской впадины и детально для отдельных, наиболее подверженных техногенному воздействию, участков количественно охарактеризовать антропогенную нагрузку на воздушный бассейн, почвы, водные ресурсы.

Анализ обширного фактического материала приводит к следующим заключениям. Рыбинский артезианский бассейн имеет естественное выделение по комплексу признаков: спокойное, мульдообразное залегание слагающих его пород, преобладающий поровый тип проницаемости геологической среды, отсутствие явного затухания проницаемости с глубиной и подчинение её литологическим свойствам разреза. Превышение величины атмосферных осадков над испарением благоприятно сказывается на формировании ресурсов пресных подземных вод по всей толще проницаемых пород, слагающих артезианский бассейн. Основная техногенная нагрузка связана с зонами городов Канск, Зеленогорск, Заозёрный, Бородино, угледобывающими разрезами Бородинский и Переясловский. В меньшей степени воздействие оказывают прочие селитебные зоны и линейные сооружения: автомобильные и железные дороги. Основная часть территории характеризуется слабым уровнем техногенного воздействия. Распространение влияния даже от крупных объектов ощутимо на расстоянии до 5 км. Опасность заключается в возможном перекрытии этих областей при дальнейшей интенсификации нагрузок и возможном превышении устойчивости элементов природной среды Рыбинской впадины.

Глава 3. Гидрогеологическая модель Рыбинского артезианского бассейна

Решение поставленных задач требует учёта многих природных и техногенных факторов, что наиболее эффективно достигается посредством создания и использования гидрогеологической модели изучаемого объекта. Моделирование произведено с помощью системы специального программного обеспечения MODFLOW-96 (Harbaugh, A.W., McDonald, M.G., 1996).

При схематизации гидрогеологических условий учитывались следующие факторы: гидрогеологическая изученность выделяемого слоя, в том числе наличие достаточного количества контрольных точек для калибровки; наличие естественных границ (водоупоры); гидродинамическая однородность в пределах слоя; гидродинамическая разнородность между соседними слоями; роль в водном балансе структуры; значение в сложившейся водохозяйственной обстановке. Результатом такой схематизации явилась четырёхслойная модель:

- слой 1 – водоносный горизонт четвертичных аллювиальных отложений в долинах рек Кан, Кунгус, Агул, Рыбная, Уярка, Конок. Изучен по 40 водопунктам, для калибровки использовались 25 контрольных точек. Его выделение основывалось практически по всем выше перечисленным критериям, прежде всего, по гидродинамической разнородности с нижележащими горизонтами и его роли в водном балансе (обеспечивает взаимосвязь поверхностных и подземных вод и площадную разгрузку из нижележащих слоёв);

- слой 2 – водоносные комплексы бородинской свиты и верхнекамалинской подсвиты. Изучен по 91 водопункту, для калибровки использовались 80 контрольных точек. Причины разделения юрских отложений на 2 слоя следующие: верхняя часть разреза менее водообильная, к нижней части приурочены основные продуктивные водоносные горизонты, эксплуатируемые рядом разведанных месторождений, к верхней части приурочены основные запасы бурого угля и связанный с их добычей водоотлив (Бородинский углеразрез);

- слой 3 – водоносный комплекс нижнекамалинской подсвиты и переясловской свиты. Изучен по 315 водопунктам, для калибровки использовались 259 контрольных точек. Граница между 2 и 3 слоями проведена в соответствии с принятой гидрогеологической стратификацией, согласно которой выделяется единый водоносный комплекс нижнекамалинской подсвиты и переясловской свиты;

- слой 4 – водоносные комплексы домезозойских отложений. Изучен по 586 водопунктам, для калибровки использовались 472 контрольные точки. Слой объединяет подземные воды в палеозойских и протерозой-архейских породах, слагающих фундамент Рыбинской впадины.

Исследуемая территория была вписана в прямоугольник размером 126 на 112 километров, стороны его ориентированы по границам планшетов. Шаг сетки принят равным 1 км в центральной, наиболее изученной части и 2 км на остальной территории. Размерность модели 93*73*4 = 27156 ячеек. Граничные условия I рода (постоянный напор) задавались только периметру слоя 4. Неизбежные ошибки при задании границ мало сказались на модели собственно Рыбинского артезианского бассейна как гидрогеологической структуры, поскольку были исправлены по контрольным точкам, лежащим между внешними границами модели и границами моделируемого объекта. Внутренние граничные условия схематизировались в виде границ III рода (гидросеть), II рода (водоотлив и водоотбор), учитывались также инфильтрация и испарение. Задача решалась в нестационарной постановке, условия фильтрации в аллювиальных отложениях заданы безнапорными, в остальных комплексах напорно-безнапорными.

Калибровка велась в две стадии: сначала по уровням, затем ещё и по расходам, для чего использовалась разгрузка подземных вод в гидросеть, полученная на основе натурных массовых замеров расходов воды в реках (134 створа, 110 контрольных бассейнов стока). На завершающем этапе калибровки использованы также имеющиеся сведения о воздействии сосредоточенного водоотбора. Построенная модель Рыбинского артезианского бассейна характеризуется достаточно высоким приближением к реальной обстановке (таблица 1).

Таблица 1. Числовая оценка калибровки

4 слой

3 слой

2 слой

1 слой

Среднее

ст. отклон.

Среднее

ст. отклон.

среднее

ст. отклон.

среднее

ст. отклон.

-6,32

12,28

-1,66

10,28

1,33

12,00

0,45

2,63

Относительная погрешность, рассчитанная как отношение стандартного отклонения к фактическому диапазону изменения показателя, составляет для уровней подземных вод 12,28/324 = 4%, для расходов 5,3/333 = 2%, т.е. модель адекватно воспроизводит режим уровней подземных вод, их разгрузку в гидросеть, влияние эксплуатации месторождений подземных вод, водоотлив из угольных разрезов. На уровне схемы конвективного массопереноса она позволяет оценить способность водоносных горизонтов противодействовать поверхностному загрязнению, т.е. является инструментом для оценки гидродинамической и гидрохимической устойчивости.

Глава 4. Водный баланс Рыбинского артезианского бассейна

В данной главе приведены результаты оценки ресурсов подземных вод методом моделирования на основе натурного определения разгрузки подземных вод в речные системы и с использованием других имеющихся материалов.

Моделирование гидрогеологических процессов, являясь естественным продолжением существующего традиционного ряда обработки информации, нацелено не только на решение конкретной задачи, но и поставляет сопряжённую с этой задачей дополнительную информацию, в частности, балансовые составляющие, как по моделируемому объекту в целом, так и по его отдельным участкам. Обобщённый вариант показан в таблице 2.

Водный баланс Рыбинского артезианского бассейна свидетельствует об обособленности этой структуры: боковой приток не достигает 10%, т.е. поступающее с окружающих частей Алтае-Саянской гидрогеологической складчатой области и Енисейского гидрогеологического массива питание не играет существенной роли. Подземные воды пополняются преимущественно за счёт инфильтрации в её пределах, здесь же происходит и их разгрузка в гидросеть и на испарение. Водоотбор составляет 13% от инфильтрации – основного источника формирования естественных ресурсов подземных вод. Примерно такое же количество перетекает через водоносные горизонты доюрских отложений за пределы структуры и разгружается в Кан. Ресурсы подземных вод Рыбинского артезианского бассейна оценены в 470 тыс. м3/сут (инфильтрация плюс боковой приток по таблице 2).

На рассматриваемой территории только численность городского населения превышает 200000 человек, обеспеченность подземными водами составляет менее 0,8 тыс. м3/год на человека, что свидетельствует о весьма ограниченных ресурсах подземных вод, в связи с чем проблемы рациональной их эксплуатации, контроля и охраны от загрязнения и истощения становятся весьма актуальными.

Практическим следствием детализации баланса является выделение перспективных для поисков и разведки участков, характеризуемых аномалиями на полученной карте разгрузки подземных вод в гидросеть. Всего выделено 9 таких участков, из них 6 – впервые. Суммарные эксплуатационные запасы и ресурсы по ним предварительно оценены как 43 тыс.м3/сут (С2) и 150 тыс.м3/сут (Р).

Таблица 2. Водный баланс Рыбинского артезианского бассейна

Составляющие баланса, м3/сут

Приход

Расход

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»