София Романова - Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

• Название: Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим
• Автор: София Романова
• Жанр: Образовательная литература

Настоящее учебное пособие – первая книга, в которой излагается материал по вопросам гидрохимии и гидроэкологии естественных (озеро Балкаш) и искусственных (водохранилища-охладители) бессточных водоемов Казахстана. На основе многолетних комплексных полевых и лабораторных исследований выявлены основные закономерности формирования их гидрохимического режима, а также факторы его определяющие. Показано влияние континентальности климата на гидрохимию водоемов, выявлены отличительные особенности водоемов аридной зоны по сравнению с таковыми гумидных областей, доказана исключительная самоочищающая способность природных вод Казахстана. Выяснена роль антропогенных факторов на протекание гидрохимических процессов в водоемах (карбонатообразование, карбонатонакопление, сорбция – десорбция, накипеобразование, катионный обмен, метаморфизация химического состава и др.). Приведены контрольные вопросы и упражнения для подготовки к рубежному контролю.

Рассчитана на научных сотрудников, работающих в области гидрохимии, гидроэкологии, гидробиологии, гидрологии и специалистов других областей народного хозяйства, связанных с изучением и использованием водных ресурсов. Книга будет полезной и для студентов, аспирантов и преподавателей ВУЗов химических, географических и экологических специальностей.

---

1.2 Геология и гидрогеология

В геологическом отношении Прибалкашье характеризуется большим разнообразием и сложностью. Если докембрийские отложения имеют ограниченное распространение в Шу – Илейских горах, Илейском и Терскей Алатау, то кембрийские – на значительных площадях этих территорий. Карбоновые отложения представлены спиллитами, диабазами, яшмами, известняками, эффузивами и песчаниками [1]. Отложения ордовика распространены на севере Прибалкашья, Тарбагатая, Чингиз-Тау, Шу – Илейских горах, Илейском и Жонгарском Алатау, Узынкаре и Кунгей Алатау. Девонские отложения широко распространены в северо-западном Прибалкашье и Шу-Илейских горах. Нижнекаменноугольные отложения в области каледонской консолидации образуют большой Илейский синклинорий на юге и широко распространены в Северном Прибалкашье, Тарбагатае, встречаются в пределах Терскей и Кунгей Алатау. На этих же территориях имеются и верхнепалеозойские отложения. Отложения триаса и юры, представленные в основном красноцветными континентальными осадочными формациями, развиты на востоке Илейской впадины. Общая мощность таких отложений достигает, соответственно, 450 и 290 м. Мощность меловых отложений здесь составляет 70 – 220 м. Отложения палеогена и нижнего неогена встречаются в Илейской, Балкашской и северной Жонгарской впадинах. В основном это глины, аргиллиты со слоями песчаников и мергелей. Четвертичные отложения имеют распространение во всех стратиграфических комплексах: нижние мощностью от 10 до 290 м; среднечетвертичные мощностью от нескольких метров до 250 м; верхнечетвертичные мощностью до 150 м и современные мощностью до нескольких метров.

Подземные воды распространены повсеместно, но условия их формирования, разгрузки, транзита, химический состав очень разнообразны [1]. В горной местности мелкосопочной равнины Северного Прибалкашья имеют преимущественное распространение трещинные воды, которые приурочены к различным литологическим комплексам жестких палеозойских пород [11].

В пределах межгорных и горных впадин с рыхлыми мезозойскими и кайнозойскими отложениями формируются поровые грунтовые и напорные воды. К впадинам приурочены наиболее крупные (Балкашский, Алакольский, Илейский) и мелкие (Текесский, Кегено – Каркаринский, Жаланашский и др.) артезианские бассейны. Расходование подземных вод в Южном Прибалкашье происходит за счет испарения, транспирации и разгрузки в речную сеть, а также непосредственно в конечный водоем – оз. Балкаш. Подземный поток с северного склона Илейского Алатау в Илейскую впадину, идущий на глубокую инфильтрацию и не дренируемый в горах реками, оценивается модулем не более 1,7 л с 1 км2. В пределах предгорных и межгорных впадин выделяется несколько расположенных друг под другом водоносных горизонтов, питание, транзит и разгрузка которых различны. Подземные воды низкогорных и мелкосопочных районов Северного Прибалкашья формируются в основном за счет инфильтрации зимне-весенних атмосферных осадков. В аллювиальных долинах этого региона распространены грунтовые воды и напорные воды древних долин, которые при движении к оз. Балкаш частично расходуются на испарение и транспирацию на участках выклинивания на дневную поверхность. Глубина залегания уровня подземных вод изменяется в очень широких пределах от 0 до 100 м и более.

Содержание солей в грунтовых и подземных водах бассейнов рек Каратал, Аксу, Лепсы не превышает 1 г/л, а у оз. Балкаш – достигает 50 г/л. По составу воды изменяются от гидрокарбонатно-натриевых, сульфатно-натриевых до хлоридно-натриевых или смешанных.

В бассейне р. Иле выделяются 5 водоносных горизонтов по условиям залегания, циркуляции и формирования химического состава. Водоносный комплекс четвертичных озерных песчано-глинистых отложений находится вблизи оз. Балкаш с глубиной залегания не более 2 м и дебитом водопунктов 0,11 – 0,26 л/с [1; 11]. Химический состав их отличается пестротой в силу особого положения побережья оз. Балкаш в наиболее пониженной, слабодренированной части впадины, близкого залегания уровня подземных вод и высокого испарения, что в конечном итоге способствует протеканию процессов континентального солеобразования. Содержание солей здесь колеблется в пределах 7 – 15 г/л и более.

Водоносный комплекс четвертичных эолово-озерно-аллювиальных отложений наиболее распространен в Балкашской впадине с глубиной залегания 5 – 10 м и пестрым химическим составом. Водоносные горизонты в четвертичных эоловых песчаных отложениях находится в междуречье Иле – Каратал, левобережье р. Иле, плато Карой и в долине р. Иле с глубиной залегания от 5 до 30 м. Водоносность пород различная, от 0,1 до 3,0 л/с, минерализация вод до 3 г/л. Водоносный комплекс четвертичных делювиальнопролювиальных щебнистых и супесчано-суглинистых отложений находится у северо-восточного склона Шу – Илейских гор, на плато Карой и южных островов Жонгарского Алатау с глубиной залегания от 11 до 50 м (местами напорные), минерализацией воды до 3 г/л и смешанного химического состава. Водоносные горизонты четвертичных аллювиальных отложений имеют распространение в долине р. Иле и ее притоков с глубиной залегания менее 5 м, разной минерализацией воды (до 1 г/л и 3 – 15 г/л) и химическим составом.

В основании ложа водохранилища-охладителя ЭГРЭС-1 залегают скальные и полускальные породы, перекрытые крупнообломочным и глинистым аллювием этих же пород. Выше залегают рыхлые отложения кайнозойской группы, состоящие из суглинисто-супесчаных и, в меньшей степени, песчаногравийных отложений палеогена четвертичного возраста. По периферии оз. Жанкельды развиты озерно-аллювиальные и озерные отложения, представленные коричневатыми суглинками и супесями с включением различного количества щебня и гравия. Собственное ложе оз. Жанкельды наполнено озерными суглинками и супесями, покрытыми слоем илистых осадков мощностью от 0,2 до 1,5 м. Водовмещающими являются песчаные и песчано-гравийные породы палеогенных и четвертичных отложений и трещиноватые породы палеозоя [6; 12-17]. Движение подземных вод направлено в сторону оз. Жанкельды. В районе оз. Карасор имеет место палеогеновая и ордовикская система пород. По трассе КЕК распространены породы палеогеновой, четвертичной, ордовикской и девонской систем. Локально встречаются породы кембрийской системы и граниты.

В геологическом отношении верхний слой дна оз. Шандаксор (0,5 -2,0 м), а участками от 3,0 м и более сложен песчано-глинистыми грунтами четвертичного возраста. Обрамляют котловину (кроме южной стороны) аллювиальные отложения чагройской свиты палеогена, представленные песками различной крупности, часто с суглинистым и супесчаным наполнителем, а также супесями, суглинками и желтовато-серыми глинами; мощность этих отложений преимущественно 2-3 м, с запада они спускаются в котловину почти до озера.

На всей площади котловины, за исключением юго-запада, встречаются глины чеганской свиты палеогена, выстилающие и частично слагающие борта котловины и создающие водонепроницаемый экран (кроме восточной и северовосточной частей), где водораздел Шандаксор – Карасор сложен песками мощностью до 30 м. Породы четвертичного и палеогенового возрастов лежат на палеозойских порфиритах, их лавах и туфах. Последние в южной и югозападной частях котловины выходят на поверхность отдельными буграми.

Грунтовые воды в районе озера Жанкельды представлены двумя водоносными горизонтами. Глубина залегания уровня первого от поверхности водоносного горизонта колеблется от 0,5 до 1,5 м. Глубина вскрытия кровли водоносного горизонта фиксирована от 0,5 до 3 м ниже установленного уровня. Химический состав подземных вод разнообразен. Минерализация колеблется от 1 до 171 г/л, состав воды чаще хлоридно-натриевый, реже хлоридносульфатно-натриевый или хлоридно – сульфатно – натриево-кальциевый.

Высокоминерализованные грунтовые воды северной котловины оз. Жанкельды в бортовых её частях переходят в менее минерализованные (редко 3 г/л). Колебания уровня грунтовых вод прямо зависят от атмосферных осадков, являясь основным источником их питания. Грунтовые воды хлориднонатриевого состава с сухим остатком выше 5 г/л встречаются в северовосточной котловине на отметках 147-147,5 м. Амплитуда колебания грунтовых вод не превышает 1 м. В ионном составе грунтовых вод восточной котловины преобладают Cl − и Na+, сухой остаток колеблется в пределах 2,5-15 г/л. Воды обладают сульфатной агрессией по отношению к бетону.

Глубина залегания уровня грунтовых вод на участке глубинного водозабора колеблется от 0 до 8 м от поверхности. Амплитуда колебания уровня составляет 1м. Состав вод характеризуется преобладанием Cl − , SO 24− , Na+ – ионов и сухим остатком от 3 до 10 г/л. На участке водозаборного тракта восточного направления грунтовые воды залегают в отметках 151,0-148 м абс., западного направления – 151-151,5 м. Грунтовые воды по трассе золошлакопровода залегают на глубине 8-15 м и лишь на участке трассы в котловине оз. Карасор грунтовые воды залегают на глубине 2,5-4,0 м.