Месторождения подземных вод в конусах выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин

Наибольшая  однородность в гранулометрическом составе присуща лессам водоразделов и высоких террас. По содержанию легкорастворимых солей лесс характеризуется от слабой до средней и изредка сильной степенью засоления с преобладанием хлоридно-сульфатного, натриево-кальциевого типа. Глинистые минералы представлены преимущественно гидрослюдами и хлоритом с примесью каолинита и монтмориллонита. Для лессов весьма характерна высокая пористость, достигающая в верхних частях разреза 55 % и более. С глубиной ее величина, как правило, уменьшается, однако интенсивность и характер изменения пористости меняются в зависимости от положения пород в рельефе. Постепенное и относительно плавное, спокойное уменьшение пористости с глубиной отмечается в пределах наиболее высоких уровней развития среднечетвертичных лессовых пород. На четвертой террасе и сопрягающимся с ней предгорным шлейфам падение величины пористости имеет неравномерный, скачкообразный характер. Здесь отмечается значительный разброс значений пористости и более быстрое уменьшение ее с глубиной.

 Геологические особенности формирования подземных вод конусов выноса. Таким образом, среди геологических особенностей, которые влияют на формирование подземных вод конусов выноса, можно отметить:

1) приуроченность  зоны максимального пригибания, начиная с олигоцена и кончая  современной эпохой, непосредственно  к полосе развития предгорного  шлейфа; 2) структурное различие отдельных частей полосы предгорного шлейфа—Алматинской впадины, Узун-Агачского грабена и Чилийского блока; 3) резкий контакт зон поднятий и глубоки» прогибов по системе разрывов; 4) существенные различия в фациях осадков доверхнеплиоценового и послеверхнеплиоценового возраста в вертикальном разрезе и в плане — по мере удаления от горного массива и в зависимости от распределения гидрографической сети; 5) унаследованное накопление грубообломочных формаций в зоне максимального прогибания с верхнего плиоцена до современной эпохи и вследствие этого обратное по отношению к поверхности (южное) падение ложа четвертичных отложений на предгорной наклонной равнине.

2.2.Особенности водозабора в бассейнах                                         межгорных впадин, на предгорных шлейфах и конусах выноса

Месторождения этой группы, несмотря на разнородность гидродинамических условий (напорных, напорно-безнапорных и безнапорных), достаточно однотипны по гидрогеологическому строению и условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод. Поэтому лишь условно эту группу месторождений подземных вод можно подразделить на: 1) предгорные бассейны, включая артезианские склоны, конусы выноса и пролювиальные шлейфы; 2) межгорные бассейны, включая замкнутые впадины или межгорные долины.

Предгорные бассейны содержат часто огромные запасы подземных  вод и поэтому имеют большое  практическое значение. Сложены они  щебнистым и галечниковым материалом, который по мере удаления от гор все более и более расчленяется прослоями глин и суглинков на несколько обычно хорошо гидравлически взаимосвязанных и невыдержанных по площади водоносных горизонтов. Безнапорные условия сменяются напорными с различными, чаще всего увеличивающимися с глубиной напорами. Мощность отложений увеличивается по мере удаления от гор и может составить несколько сотен метров. Минерализация воды возрастает с глубиной и по мере удаления от гор. Питание подземных вод предгорных бассейнов осуществляется непосредственно за счет атмосферных осадков, инфлюации поверхностных вод в верхних частях конусов выноса, где эти отложения выходят на поверхность, и подтока вод из подстилающих их коренных отложений. Разгрузка подземных вод происходит родниковым стоком, путем подземного оттока в сторону межгорных впадин и долин, а также за счет испарения.

Эксплуатационные запасы подземных вод в предгорных бассейнах  формируются за счет перехвата естественной разгрузки, фильтрационных потерь из оросительных каналов и на массивах орошения, перетекания и в меньшей степени  за счет инфильтрационного питания и осушения пласта.

Принимая во внимание, что водоносные прослои в указанных  многослойных толщах, как правило, не выдержаны ни в плане, ни в разрезе, чаще всего маломощны и гидравлически тесно взаимосвязаны, эксплуатационные скважины обычно закладывают сразу на несколько (от двух до пяти) водоносных горизонтов или прослоев. В единой колонне с фильтрами на разные водоносные горизонты (прослои) производятся опытные опробования в период поисков и разведки месторождений.

Другой особенностью эксплуатации является линейное расположение эксплуатационных скважин, что определено стремлением перехватить либо поток, направленный от предгорий к долине по крупным или слившимся конусам выноса и предгорным шлейфам, либо фильтрационные потери из рек, выходящих из гор на предгорную равнину. В соответствии с этим водозаборы закладываются параллельно горам (вдоль основной долины), реже — поперек основной долины и вдоль ее притоков. Ввиду частой засоленности и загрязненности грунтовых вод основными эксплуатируемыми горизонтами являются напорные.

Граничные условия в  зависимости от размеров водозабора и его местоположения могут быть различными. При сравнительно малом водоот боре, а также в силу значительной водообильности отложений и обильном естественном и искусственном питании подземных под воронка депрессии развивается в пределах ограниченных площадей. В этих случаях наблюдательная сеть может создаваться так же, как и в артезианских бассейнах, по схеме неограниченного изолированного пласта или по схеме с перетеканием.

При расположении водозабора вблизи выклинивания водоносного горизонта (замещения его слабопроницаемыми  осадками, например, при сочленении аллювиально-пролювиальных и коренных отложений), наблюдательная сеть должна создаваться как для "полуограниченного" пласта с контуром постоянного напора на границах.

Наблюдательные скважины в многослойных толщах при эксплуатации сразу нескольких водоносных прослоев следует оборудовать на те же горизонты, которые эксплуатируются. Однако в  целях выявления доли участия отдельных слоев в формировании водоотбора, целесообразно заложить единичные скважины отдельно на основные водоносные прослои. Одновременно закладываются скважины и на горизонты, перетекание из которых определяет восполнение запасов подземных вод.

Створы скважин закладываются  также поперек и вдоль потока или вдоль и перпендикулярно  к границам пласта. Во всех случаях, помимо скважины в центре воронки  депрессии, одна-две скважины закладываются внутри "большого колодца" (в центре ряда и на его конце) и за пределами "большого колодца" на расстоянии г > 1,5/? или/>0,51 (где£  длина водозабора). При наличии гидравлической связи эксплуатируемого водоносного горизонта или комплекса с рекой наблюдательные скважины устанавливаются у реки за рекой.

При расположении водозабора вблизи границы частичного выклинивания предгорного потока подземных вод основной створ из двух-трех скважин оборудуется перпендикулярно к этой границе. Организуются наблюдения и за родниками в зоне выклинивания в целях оценки их инверсии, а также за расходами рек, за счет которых идет питание подземных вод. Минимум одна скважина закладывается в зоне возможного снятия испарения.

Межгорные артезианские бассейны, как правило, тесно связаны  с предгорными, являясь их продолжением. Подразделение на межгорные и предгорные бассейны условно и эти группы месторождений подземных вод часто изучаются и используются одновременно. Сложены они гравийно-галечниковыми отложениями, разделенными не выдержанными в плане и разрезе суглинистыми отложениями содержащими гравий и гальку и являющимися относительным водоупором. Поэтому все водоносные прослои, как правило, представляют собой единый водоносный комплекс. В отдельных случаях (например, Араратская долина) гравийно-галечниковые отложения подстилаются высокопроницаемыми коренными (лавовыми) отложениями, содержащими мощные водоносные горизонты, гидравлически взаимосвязанные с вышележащим гравийно-галечниковым водоносным комплексом. Благодаря значительным превышениям областей питания над областями разгрузки большинство скважин в таких бассейнах в естественных условиях дают самоизлив. Величины напоров падают от гор к долине и растут с глубиной. Питание бассейнов происходит на предгорных шлейфах за счет потерь речного стока, боковых притоков, а также за счет подтока подземных вод коренных отложений и потерь из оросительных каналов. Разгрузка осуществляется за счет перетекания в грунтовые воды и реку в центре впадины или долины, а также за счет эксплуатации подземных вод на водоснабжение и орошение, что в настоящее время в ряде районов страны (например, в Азербайджане) представляет собой основной расходный элемент баланса подземных вод.

В связи с тем, что  эксплуатационные скважины чаще всего  оборудуются фильтрами сразу на несколько водоносных горизонтов, наблюдательные скважины должны иметь одинаковую с ними конструкцию. Размещаются они по тем же принципам, что и для артезианских бассейнов платформенного типа в условиях перетекания, т. е. одна скважина в центре водозабора, вторая — на расстоянии 1/м, третья — на расстоянии 1,5/м при групповом расположении  и 0,5/м — при линейном. Лучи скважин закладываются в крест и вдоль потока. При наличии возможных границ песта питающих или непроницаемых) створ минимум из двух наблюдательных скважин направляется в сторону такой границы. В связи с тем, что основное питание идет за счет перетекания, главные створы скважин на эксплуатируемый горизонт дублируются единичными скважинами на горизонты, из которых идет перетекание.

Принимая во внимание часто большие размеры водозаборов, длина которых достигает нескольких километров, что соизмеримо с шириной долины, а также интенсивную рассредоточенную по площади эксплуатацию подземных вод одиночными скважинами, заложенными на различные горизонты, наблюдательную сеть на отдельных водозаборах надо сочетать с наблюдениями за режимом подземных вод по всей межгорной впадине или долине в целом. В этом случае региональные створы наблюдательных скважин должны быть расположены поперек долины кустами на каждый из основных водоносных горизонтов зоны активного водообмена включая грунтовые воды.

Учитывая возможную  взаимосвязь пресных водоносных горизонтов с нижележащими минерализованными  водами, в тех случаях, когда это  имеет значение, одиночные наблюдательные скважины закладываются дополнительно на эти горизонты.

Заключение

Предгорные  бассейны содержат часто огромные запасы подземных вод и поэтому имеют  большое практическое значение.

Для нужд сельскохозяйственных объектов подземные воды в республиках  Средней Азии используются пока недостаточно. Значительная часть населенных пунктов снабжается за счет поверхностных источников, в том числе ирригационных каналов, вода которых имеет неудовлетворительные санитарные показатели. Обводнение пустынных пастбищ осуществляется главным образом за счет подземных вод с повышенной минерализацией (до 5 г/л), горных пастбища — родниковых и речных вод.

На территории среднеазиатских республик для  орошения эксплуатируются главным  образом родники (выклинивающиеся  подземные воды) и отдельные скважины, работающие, как правило, на самоизливе. Однако в последние годы, по данным специальных разведочных работ было сооружено несколько крупных скважинных водозаборов, общая производительность которых достигает нескольких кубических метров в секунду.

В пределах Казахской  ССР с целью водоснабжения  городского и сельского населения  отбирается около 30 м3/с (около 16 м3/с  для городов и 12 м3/с для сельскохозяйственных объектов). Кроме того, примерно 10 м3/с  расходуется для целей орошения.

Наиболее благоприятными гидрогеологическими условиями характеризуется Южный Казахстан, главным образом та его часть, что расположена в Тянь-Шаньско-Джунгаро-Памирской гидрогеологической складчатой области. Здесь формируются крупные месторождения подземных вод в конусах выноса и речных долинах. В большей части городов Южного Казахстана водоснабжение базируется на использовании подземных водоисточников (Джамбул, Чимкент, Талды-Курган и др.), либо на подземных и поверхностных совместно (Алма-Ата). Лишь отдельные города используют для водоснабжения только поверхностные воды (Кзыл-Орда, Ленинск). Дебиты отдельных водозаборов подземных вод достигают 500 — 1000 л/с. В перспективе потребность городов Южного Казахстана может быть удовлетворена за счет подземных вод.

Преимущественно подземными водами удовлетворяются нужды городов Восточного Казахстана (Зыряновск, Лениногорск, Семипалатинск, Усть-Каменогорск и др.), расположенных в пределах Саяно-Алтайско-Енисейской складчатой области. В этом районе Казахстана широко эксплуатируются подземные воды аллювиальных отложений речных долин Иртыша, Ульбы, Уды и других рек. Производительность водозаборов здесь достигает 1 м3/с и более. В будущем города Восточного Казахстана будут практически обеспечены подземными водами.

Несколько более сложные условия для водоснабжения в городах Центрального Казахстана, расположенных в Центрально-Казахстанской складчатой области. Однако и здесь разведаны крупные месторождения подземных вод речных долин и ограниченных структур, сложенных трещиноватыми и закарстованными породами. Большая часть городов рассматриваемого района (Караганда, Балхаш, Абай, Темиртау, Сарань и др.) удовлетворяет потребности в хозяйственно-питьевой воде за счет подземных источников. Джезказган и Каратау имеют смешанное водоснабжение. Дебиты водозаборов достигают 500 — 1000 л/с и более.

Водоснабжение городов Западного Казахстана базируется на использовании подземных вод  долин рек Илека, Урала и Алги (Актюбинск, Уральск, Алга), песчаных массивов (нефтепромыслы Мангышлака) и артезианских бассейнов платформенного типа (Шевченко, Узень и др.)Воды меловых отложений артезианских бассейнов солоноватые, поэтому для водоснабжения г. Шевченко они используются после смешения с дистиллятом опреснительной установки. Города, расположенные в долинах рек Урала, Алги и Илека, в будущем будут обеспечены пресными подземными водами, потребности районов Мангышлака могут быть удовлетворены только при условии опреснения сильно солоноватых вод.