Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование ресурсов подземных вод Алма-Атинской впадины

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Формирование ресурсов подземных вод Алма-Атинской впадины"

¿ИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии ВСЕГИНГЕО

На правах рукописи УДК 556.382(282,255.5)

ДМИТРОВСКИЙ Сергей Васильевич

ОТШРОШИЕ РЕСУРСОВ П0ДЗЕ.МН1К ЕОД АЛМА-АТИНСКОЛ ВПАДИНЫ

Специальность 04.00.06 - гидрогеология

АВТОР Е5ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогичесних наук

Москва 1989

Работа выполнена б Центральной гидрогеологической экспедиции ГлавКГУ "Казгеология".

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических

наук В.Н.Островский Официальные оппоненты: доюгор геолого-ыинералогических

над'к Б.В.Еоревский

кандидат геолого-минер'глогических наук Р.М.Никитин

Ведущее предприятие - Производственное геологическое объединение "¡Ожказгеология", ГлавКГУ "Казгеология", МГ СССР.

Защита диссертации состоится " ^ " Л^С^^и^ 1990г. в /О ч. на заседании специализированного совета К.071.11.01 по присуадению ученой степени кандидата геолого-ыинералоги-ческих наук при Всесоюзном научно-исследовательском институте гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО по адресу: 142452, Московская область, Ногинский р-н, пос.Зеленый, ВСЕГИНГЕО.).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в работе специализированного совета или прислать Ваши отзывы в 2-х экз., заверенные печатью, по указанному адресу ученому секретарю.

Автореферат разослан "

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-ыинералогических наук ц

Ъу!П <~/Н К.М.Цьшина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Р/БОТО

Актуальность работы. Территория, занимаемая Алма-Атинской впедккой, по своему народнохозяйственному потенциалу является одним из важнейших экономически развитых районов Казахстана. Здесь расположена столице республики г.Алма-Ата, ряд городов и поселков, где сосредоточены крупице промышленные предприятия, объекты науки и культуры. Широко развито орошаемое земледелие. Перспективы регионе во многом зависят от наличия - .одних ресурсов, тек кек он располагается в засушливой зоне.

Несмотря не сравнительно высокую обеспеченность подземными водами, ряд районов испытывает их дефицит, кроме того начинают проя&чяться негативные процесса техногенного влияния на подземные воды, что при сохранении существующих тенденций может отразиться не водообеспеченин региона.

По тому одной из актуальных задач остается изучение формирования ресурсов подземных вод с тем, чтобы на этой основе более полно и достоверно оценить их величину, наметить перспективы использования подземных вод для водоснабжения, орошения, создания здравниц и других нужд.

Цель и задачи работы заключаются в уточнении на безе новых данных и научных представлений закономерностей формирования ресурсов подземных вод и оценке их прогнозных величин.

Для реализации поставленной цпли решались следующие задачи:

- обобщение и анализ существующих представлений о формировании подземных вод предгорных и межгсрных бассейнов;

- выявление закономерное,.ей формирования подземных вод к их ресур.;ов на безе концепции о блокозом строении райомз;

- уточнение составляющих баланса подземных вод территории;

- переоценка прогнозных эксплуатационных ресурсов пресных подземных вод четвертичных отложений, оценка прогнозных ресурсов пресных подземных вод плиоценовых отложений, теркоминеральных вод миоцена;

- определение влияния хоэяйстьенной деятельности на гидрогеологические условия района.

Методика исследований включала сЗор и обобщение материалов по $орми;">ешшп ресурсов подземных вод Алма-Ат'.шсксР впадины и сходных с ней в гидрогеологическом 0Т"0ше:нт районов, выполнен;.^ поискорнх и ррзге.Ю"нчх работ на подзечнье ^оды, оцр*ку ресурсов

подземных вод методеми моделирования и аналитических р1счетов.

Кроме традиционных гидрогеологических методов, применяемых при поисках к резведко месторождений подземных вод, использовались текжо результаты изотопных исследований природных вод на

"С ,,80 . Б

Исходные материалы. Б основу диссертации положены материалы автора по региональной'оценке прогнозных ресурсов подземных вод Алма-Атинской впадины, результаты предварительной и детальной резведки подземных вод Иссык-Тургенского и Талгарского месторождений, данные ранее проведенных исследований (В.Ф.Шлыгша, В.Д. Малахов, В.М.Мирлас, Ф.Б.Шестекпв, Б.В.Буров, З.Б.Лндапева и др.).

Неучнря новизне работы:

- впервые доказано, что гидрогеологические условия Алма-Атинской впадина во многом определяются её блоковым строением. Выделено ^ тектонических блока, различающихся гидрогеологическими лгреметррми, условиями формирования подземных вод и их ресурсами;

- установлено, что в питании подземных вод впедины существенное значение имеет подземный приток из горного сооружения по еллюзиелькым отложен..ям речных долин;

- выязлены различия соотношений основных конов в химическом составе подземных вод плиоценовых и четвертичных отложений, что дала возможность уточнить критерии расчленения разреза " 0 ;

- определены закономерности формирования пресных подземных вод плиоценовых отложений и термоминеральных вод миоцеп Алма-Атинской впадины и впервые дана региональная оценке их прогнозных ресурсов;

- определена нкпревленность влияния хозяйственной деятельности не гидрогеологические условия.

Практическая значимость реботы. Результаты ргбот способствуют более эффективному использовали» подземных вод района для народнохозяйственных целей. Определенные автором прогнозные ресурсы подземных вод превышают не 20,9 м3/с ресурсы, ранее принятые в водохозяйственных бсленсах. Предложены новые критерии для поисков пресных подземных вод, основывающихся не резработгнной в диссертации концепции гидрогеологических блоков. Пэкезена перспективность поисков подземных вод в предгорной, зоне конусов выноса, чему ренее не уделялось внимания. Определенные автором закономерности размещения ресурсов теркоминерелькых вед территории позволят целенгпраЕленно плпглровг.ть рг :<ведочнчг р|богы.

?еглизщ::я работы. Результаты исследований были использованы при региональной оценке прогнозных ресурсов подземных 'вод Ал-ыг-Лтинской впадины, прогнозах изменения гидрогеологической обстановки б результате эксплуатации водозаборов подземных вод, разведке месторождений подземных вод.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на расширенном заседании комиссии, при Президиуме АК К аз .ССР по комплексному использованию и охрани водных ресурсов бассейна Балхаша и Арвло (Алма-Ата, 1987), республиканской научной конференции "Научно-технические проблемы освоения природных ресурсов и комплексного развития производительных сил Прибалхашья" (Алма-Ата, 1988), Научно-практической конференции на тему: "Оптимизация использования водных и земельных ресурсов стрелы и оценка роли Срединного региона и Дальнего Востока в решени её продовольственной проблемы в блютайшу.' 20 лет" (Хабаровск, 1988), республиканском совещании "Проблемы техногенного загрязнения подземных вод и прогноз изменения ге>--огической среды" (Алма-Ата, 1989), неоднократно докладывались на г ;учно-технических советах ПГО "Казгидрогеология" (Алма-Ата, 1980,1983), НПО "Казрудгеологил" .(Алма-Ата, 1988).

По теме диссертации опубликовано 5 статей.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 128 с. машинописного текста состоит из введени ;, 5 глав и заключения, содержит рис., 19 табл, 3 табл. прил. Список использованной литературы включает 180 наименований.

Диссертационная работа выполнена под научным руководством д-ра геол.-мин. нгук Б.Н.Островского, которому автор выражает свою глубокую признательность.

Автор искренне благодарен канд. геол.-мин. наук В.Д.Малахову, канд. геол.-мин. наук Э.К.Киму, канд. геол.-мин. ноук В,К. Сидорову, Б.А.Краснову, Б.А.Смоляру, И.С.Дмитровской и сотрудникам Тематической партии гидрогеологической экспедиции НПО "КаЗ-рудгеолсгия" за консультации и помощь при подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глав г I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ АЛМА-АТИНСКОЙ ШАШШ

Алма-Атинская впадина занимает центральную часть НлиЯсчой тектонической депрессии, ограничивающей хребты Тянь-Паня от b::yt'~ гррсчого Алгтпу. Хребет У-гтлиИскпГС Алзтгу воэвкшастся ча и'с :ir.i

поверхностью впедины hf; 4-5 тыс.м, вдоль подножия которого протягивается четко выраженный предгорный шлейф, образовснный слившимися конусами выкоса рек и ручьев, наклоненный не север. Конусы выноса постепенно переходят в предгорную неклонную равнину, кото -рея является основным типом рельефа впедпны.

Климат района резко континентальный с высотной поясностью. На равнине засушливый, в горных районах влажный. Количество атмосферных осадков увеличивается от 200 до 1000 мм с севера на юг в связи с повышением абсолютных отметок местности и уменыигется с запада на восток с возрастанием в этом исправлении общей конти-нептальности и сухости воздухе, е главное в связи с местными особенностями циркуляции атмосферы.

Среднегодовые температуры воздуха б,7-б,9°С. Высокие температуры и сухость воздуха определяют значительную испаряемость, достигающую 1300 мм.

Все поверхностные водотоки, имеющиеся в пределах /лма-Атин-ской впадины, откосятся к бассейну оз.Балхаш. Наиболее крупная водная артерия - реке Или является базисом стока ряде её притоков, пересекающих впадину.

Реки горного обрамления Алма-Атинской впадины по характеру питания и режиму делятся не три типа: горные, предгорные, равнинные (типа "керасу").

Описываемый рейон является частью Урало-Сибирского складчатого пояса, превращенного в мезозое в платформу и вовлеченного в интенсивные орогенные движения в альпийское время. Вследствие альпийских движений возникли два основных структурных сооружения - Илийская впадина, в состав которой входит Алма-Атинская депрессия, и её горное обрамление. Оседконакоплекие во впадине началось в верхнем мелу и продолжается до настоящего времени. Разрез представлен верхнемеловыми кварцевыми песками, палеогеновыми кресно-цветными известковистыми аргиллитами и желтовато-белыми песчаниками, миоценовыми темно-зелеными, серыми и коричневыми аргиллитами с прослоями песков и песчаников, плиоценовыми серыми, зеленовато-серыми, голубоватыми и палевыми глинами с горизонтеми песков и песчаников. Четвертичные отложения отличаются разнообразием генезиса, литологии и мощностей, преобладает молессовая формация.

Наиболее мощные толщи четвертичных отложений (до 600 к и более) наблюдаются на конусах выноса Зеилийского Алатау.

Предстевления о тектонике мекгорных и предгорных впгдин пре-

терпели резкие изменения в результате проведения новых исследований: дешифрирование космических снимков, сейсмического зондирования, глубокого структурного бурения. Било установлено, что большинство впадин, обрамляющих альпийские горные сооружения, имеют блоковое строение. Представления о блоковом строении Алма-Атинской впадины были сформулированы Н.М.Чьбдеровым (1976,1980). Неотектонические разломи являются одним из главных факторов, определяющих тектоническое строение исследуемой территории. Крупные неотектонические разломы являются границами блоков, на которые разделена Алма-Атинская впадина. Согласно тектонической схеме, разломами северо-восточного и северо-згпьдного направлений Алма-Атинская впадина дифференцирована но 4 крупных блока: I •-Каскеленский, П - Алма-Атинский, Ш - Каратурыкский, 1У - Чилийский, отличающихся особенностями разреза и мощностями мезозой-ско-кайнозойских отложений. Блоковое строение Алма-Атинской впадины во многом предопределяет условия формирования подземных вод и их ресурсов, на что ранее не обращалось должного внимания. Идея о блоковом строении Алма-Атинской впадины является осноеным "научным стержнем" данной работы.

Глава 2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВУ

Первые гидрогеологические исследования территории выполнялись Н.Г.Кассиным еще в 1915 г. Б дальнейшем ряд исследователей Г.М.Леонов, В.П.Дммтровский, В.Д.Малахов, ВЛ-.Шлыгине, У .К.Ахмед-сафин, А.И.Зубашев, Г.В.Малмыгин, З.Б.Андашева, Б.В.Буров, Ф.В. Шестаков, С.В.Лмитровский и др. проводили гидрогеологические ре-боты для решения различных народнохозяйственных задач. В результате проведенных исследований было установлено: распространение основных водоносных горизонтов и комплексов и их основные гидрогеологические параметры, общие закономерности формирования подземных вод и их баланс, гидрогеологическая зональность и её основные хергктеристики, ресурсы и запасы пресных подземных вод четвертичного водоносного комплекса, проявления термоминерельных вод и оценка их запасов.

Несмотря ну хорошую изученность Алма-Атинской впедины ряд вопросов остался неисследованным:

- в большинстве работ не учтены особенности гидрогеологических условие., определяемые блоковой тектоникой;

- недостаточно полно изучены некоторые элементы баланса под-

Зч.лних вод;

- cjiс5о изучены пресные подземные води плиоценовых отложений и термоминергльные води миоцене;

- недостаточно изучено влияние хозяйственной деятельности на подземные воды.

Гидрогеологические условия рассматриваемой территории весьма разнообразны. Здесь сформировалась мощная (до 35С0 и) система, в той или иной степени взаимосвязанных, водоносных, слабоводоносных и водоупорных комплексов и горизонтов.

Четвертичные гидрсегологичоские подразделения представлены мощной толщей валунно-галечников, галечников, гравийник.ов, песков, переслаивающихся с супесями и ;./глинками, преимущественно аллюви-ально-пролювиального генезиса. Характерна фациальная невидердан-аость отлекений, а такие широтная зональность коллекторов, выражающаяся в постепенной смене Еалунно-гелечннков н галечников песками и суглинками по мере приближения к центру впадины.

Эффективные мощности пород и гидрогеологические параметры дифференцируются по выделенным тектоническим блокам, что видно лз тсблицы I.

Воды четвертичных отломенпй преимущественно субнапорные. Дебиты с квакни достигают 150 л/с. Распределение глубин залегания, минерализации и химического состава подземных вод отличается площадной зональностью,. характерной для межгорных бассейнов. Воды в основном пресные с минерализацией преимущественно до 0,5 г/л гидрокарбонатного кальциевого состава.

Водоносные комплексы плиоценовых отлокений отличаются от четвертичных преимущественно песчано-суглннистым составом, повышенной минерализацией подземных вод от 0,5 до 1,0 г/л и менее интенсивным водообменом. Химический состав подземных вод гидрокар-бонатпо-сульфатный и сульфатно-гндл экарбонатный кальцпево-натрие-вый и натриево-кальциевыП.

Еще более низкими коллекторскими свойствами отличаются миоценовые отложения, предстивленные песчаниками переслаивающимися с аргиллитами, алевролитами, глинами. Минерализация подземных вод составляет от 1,2 до 21,5 г/л при хлоридно-сульфатном нстриево-кальциевом, хлоридно-гидрокарбонатном и хлорвдном преимущественно натриевом составе.

Водоносность палеогеновых отложений изучена лишь одиночными скваяинеми. Здесь преобладают породы с низкими фильтрационными

Таблице I

ИНТЕРВАЛИ ЗАЛЕГАНИЯ, МОШОСТЬ, ВОДОПРОЗСШОСТЬ К Х13.:ИЧЕСКТЛЙ СОСТАВ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВО^СНОСПНХ КОИ1ЛШСОЗ ПО БЛОКАМ

¡Водоносный Лнтервел Полная ¡Водопроводи- ¡Минерализация (г/л)

г л о ! комплекс залегания, эффект! цщая; ! кость, .'и химический состав

1 м мощность , м М"/с£Г 1

^ .КаскелеяскиГ. арй„ О-бСО 57-600 (25-50) Й0-600 0,2-0,5; НС05,Са

арЦ 0гб70 150-670 (98-126) 6С0-4700 0,2-0,5; НС04,Са

350-1330 150-700 (40-220) 100-460 0,5-1,0; НСО^.Ка-Са

И, 595-1650 0-520 ( 0-1С0) 0-93 3,0-21,5 ;НСО^СЕ, се-ка

Г.. Ал ма-Атинский орЗ» 0-350 245-350 (50-150) 500-2000 0,1-0,5; НС05,Са

ар! 0-600 342-600 (150-500) 3000-17900 0,1-0,5; НС04-Са

410-2140 650-1550 (50-560) 160-1400 0,5-1,0; з^-нсо^-сг^а

Ц 1340-2600 450-745 (50-200) 25-100 3,6-12,8 ¡СЕ-ЗОцДНа Са,№х

■'.Каратурккский арРи С-29С 100-290 (50-100) 100-600 0,2-0,6; НС04,Сй

арЦ 0-460 298-471 (100-238) 600-3000 0,2-0,6; НС03,Са

м 100-550 140-700 (37-300) 90-650 0,6-1,0; НСО^О^Ь-Сй

Ъ 450-1000 0-100 (0-25) 0-10 2,5-7,5; 30ч-СЕ,Се,Яа

< „Чиликсхий срй« 0-190 90-190 (93-150) 200-1500 0,2-0,6; НС03,Са

арО. 0-470 225-470 (150-328) 3000-14000 0,2-0,6; НСОъ,Са

^ 75-840 330-750 (100-300) 180-750 0,6-1,0; НСО^Да-Са

Я, 408-1200 250-600 (20-100) 10-50 1,5-6,0; го^-адда

свойствами: дебиты 0,2-0,7 л/с при понижениях 50-176 м. Воды в основном соленые с минерелизецией до 54,б г/л хлорвдного натриевого состава. Гидрогеологические переметри неогеновых и пс.лео-геновых отложений также контролируются блоковой тектоникой (тебл.1)

Разломы, огрсничивеющие тектонические блоки, често выражены в рельефе понижениями. Гидрогеологическая роль их изучена недостаточно. На большей чести территории по рвзломсм контектируют породы резличного состеве, однскс тектонические нгрушения нельзя рассматривать квк абсолютные беррежи, так как по ним происходит латеральное движение подземных вод. В некоторых случаях разломы выводят на поверхность воды повышенной минерализации, что наблюдается, например, в Таргапском (Николаевском) разломе в районе с.Николаевка, где выклиниевются родники с минерализацией 0,261,09 г/л гидрокарбонетно-сульфатно-хлоридного, гидрокербонатного натриевого и сульфатно-хлоридного нвтриево-кельциевого составе.

Главе 3. ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Алма-Атинская впадина представляет собой типичный бассейн межгорного типа содержащий грунтовые, субнепорнне и напорные воды. Бассейн активно взаимодействует с поверхностными и подземными водами, формирующимися в горных сооружениях Заилийского Алатау. Этот перагенез горное сооружение - иежгорнея впадина во многом предопределяет условия залегания и формирования подземных вод рассматриваемой гидрогеологической структуры. На распределение коллектбров и водоупоров оказала влияние неотектоническая дифференциация в пределах впвдины, выразившаяся в образовании системы блоков, определяющих ряд гидрогеологических особенностей территории.

В изучении формировения подземных вод Алма-Атинской впадины большой вклед внесли В.Ф.Шлыгине, В.Д.Мелехов, В.М.Кирлас, Г.МЛеонов, З.К.Ким, В.И.Дмитровский, А.Г.Голубь, С.С.Каратлоу-ова, А.И.Зубашев, К.С.Кан, Ф.В.Шестаков, У.М.Ахмедесфин, С.М. Шапиро, Т.Н.Винникове, Г.В.Мелмыгин и другие авторы.

В-подавляющем большинстве случаев объектом исследований были водоносные горизонты и комплексы четвертичных.отложений. При атом, недостеточно учитывалось блоковое строение впедины. Хорошо изучены гидрогеодинамические закономерности формирования пох земных вод впвдины, в худшей степени гидрогеохимические. 1'идро-

геотермические закономерности исследовались лишь не локальных участках. Несмотря на то, что подземная гидросфера в пределах Алма-Атинской впедины подвергается'интенсивным техногенным воздействиям, результаты отого воздействия пока изучены слабо.

Опираясь не предшествующие исследования и новые материалы за последние 5-7 лет, в работе уточнены существующие представления о формировании подземных вод территории на основе, главным-обрезом, представлений о блоковом строении впадины.

Динамике подземных вод бессейна отличается исключительной сложностью. Выделены три зоны:

- свободного водообмена (в плиоцен-четвертичных гидрогеологических подразделениях). Водообмен горизонтально-вертикальный.

В этой зоне модно выделить двз подзоны: Ееоьма свободного (интенсивного) водообмене в четвертичных и относительно свободного водообмена в плиоценовом водоносных комплексах;

- земедленного водообмена (в гидрогеологических подразделениях миоцен-ЕерхнемелоЕых отложений). Водообмен вертикально-гори-зонтельный;

- весьме замедленного водообмена и» палеозойских отложениях центральной части впадины). Водообмен преимущественно вертикальный.

Для впедины, в зоне свободного водообмене, характерно распре деление областей штния, транзита и разгрузки подземных вод, типичное для предгорных и межгорних бассейнов. Выделены следующие области:

- транзита подземных вод, поступающих со стороны горных сооружений - приурочена к выходем не поверхность нижнечетвертичных, в верхней чести сл(бопроницаемых отложений;

- формирования подземных вод - совпадает с площадями распространения хорошо проницеемых валунно-галечниковнх отложений предгорного шлейфа, где происходит наиболее интенсивное питание подземных вод;

- интенсивной разгрузки подземных вод - приурочена к южной чести предгорной наклонной равнины, где происходит основная разгрузка подземных вод путем ьнклинныния и испарения;

- вторичного погружения подземных вод и накопления субнапорных вод - агнимсет большую часть площади предгорной равнины до

р.Или - основной регионельноГ дрени. Здесь происходит разгрузка подзгкних во я г. осчогног г 5 .'ом 1'.сп( реш'.л.

Кроме того, в предгорьях, на возвышенностях сложенных'палеозойскими породами, выделяются области локального питания и разгрузки подземных еод.

Основной областью формирования поверхностного и подземного стока является горное сооружение Заилийского Алат.ау. Суммарная величина питания и разгрузки подземных вод по дишым, получении^ при разведке месторождений подземных вод с уточнением отдельных олементов баланса, складывается из следующих составляющих:

Питание:

- фильтрация поверхностных вод из русел рек; фильтрация оросительных вод; подземный приток со стороны горних сооружений; подрусловой сток по аллювию горных рек; инфильтрация атмосферных осадков.

Разгрузка:

- испарение и транспирация (овепотренспирация); выклинивание подземных вод в гидрографическую сеть; подземный отток; во-доотбор подземных вод для различных нужд народного хозяйства.

Оценке элементов баланса подземных вод выполнена на основании оксперкментальных денных, полученных при выполнении разведочных работ и гидрогеологических съемок крупного масштаба. Испарение подземных вод в основном определялось лизиметрическим методом.

Наиболее слебоизученной статьей баланса является подземный приток со стороны горных сооружений, который можно разделить не две части: подземный приток из трещиноватой зоны горного сооружения и подземный сток по аллювию горных рек. Количественное изучение последнего элементе водного беленса, как факторе питания подземных вод Алма-Атинской впадины, началось в последние годы в связи с необходимостью изыскания дополнительных ресурсов подземных вод для водоснабжения и орошения. Величины расходе грунтового потоке определялись по формуле Дарси в наиболее изученных частях долин рек при выходе из гор и суммарно составляют 3,9 м3/с.

Общая величина притоке со стороны горных сооружений достигает 14,5 м3/с или 24% от суммы приходной части беленса (60 м3/е). Приток со стороны горных сооружений в пределах межгорных впадии составляет довольно значительную величину и при её оценке необходимо учитывать ресход подруслового потока подземных вод не выходе из горной части долин рек. Составляющие баланса подземных вод дифференцируются по тектоническим блокам (тгбл. 2).

Б/ Л/ НС ПОДЗЕГЛЫХ ВОД АШ-АЯШСКОЙ ВПШНЫ

Блоки ! Кгскеленск:;;: /лма-Атинский! К арг тур икс кий ! Чиликский Всего по бес

-.ОС'ГЕ'ЕЛЯ- 1 1 I | | сейну

1 '" ' 1 лГно/ ! м2/с 1 м3/с Г- Т Г ! 1' ! к3/с ! ;.;3/ с к3/с ?

1 .¡"'.шьтиац'/я поверхностных 11 А 1 )

вод из русел рек 1,0 33,0 9,43 23,° 2,07 22,9 3,09 О ^ Т <-0, х 15,59 25,8

2.Фильтрация оросктельнкх 24,94 41,3

вод С, 34 27,7 13,98 38,^ 4,66 5-, 6 5 <46 46,2

3.Подземный приток со сто-

роны горных' сооружений 0,88 29,0 7,22 19,8 0,99 11,0 1,54 13,0 10,63 17,6

4 .нодруслоьой сток по аллю-

вию горных рек 0,19 6,3 2,04 5,6 0,57 6,3 1,1 9,4 3,9 6,6

5.Инфильтрация атмосферных

осадков 0,12 4,0 3,78 10,3 0,74 8,2 0,63 5,3 5,27 8,7

ВСЕГО: 3,03 100 36,45 100 9,03 100 11,82 100 60,33 100

Р А 3 Г ? У о К А

I .Выклинивание 17,51 26,7

З.Исперение и тргнопирация 19,43 29,8

З.Подзекьый отток 15,28 23,4

4.Всдоотбор 13,15 20,1

ВСЕГО: 65,37 100

р Плочадь зоны питания, км 170 836 752 292

Модуль питания, л/с км" 17,8 43,6 12,4 40,Ь

Процессы формирования химического состава подземных вод описываемого районе тесно зависят от условий их питания и разгрузки. Как правило, пресные и слабосолоноватые воды преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава приурочены к зоне свободного водообмене, более минерализованные сульфатно-хлоридные или хло-ридные натриевые - к зонам затрудненного и весьма затрудненного водообмена.

В гоне свободного водообмена химический состав и минерализация подземных вод в основном определяются гидрогеодинамическими факторами: условиями питания и разгрузки подземных вод.

Четко выражена площадная гидрогеохимическая зональность, проявляющаяся в постепенном изменении химического состава и увеличении минерализеции подземных вод от основания горного склоне к региональной дрене р.Или.

Изменение химического состава в нижней подзоне зоны свободного водообмене позволяет использовать гидрогеохимические показатели для уточнения границ четвертичных и плиоценовых подразделений. В качестве гидрогеохимического признаке использовались типичные гидрогеохимические коэффициенты. Обработке данных осущестг лена путем расчетов парных коэффициентов корреляции между основными компонентами и кх сочетаниями в экв-#, а те уме между основными компонентами, их парными сочетаниями и общей минерализацией в мг/л. Кроме того,•проведен анализ изменения гидрогеохимических коэффициентов по тем гидрогеохимическим компонентам, для которых характерны высокие коэффициенты корреляции. Для вод четвертичных отложений, устанавливается весьма устойчивая связь между анионами НС0} и БОц , а для вод неогеновых отложений - между анионами С6 и суммой анионов НС0&иЭОц . Прослеживаются также различия средних Значений гидрогеохимических коэффициентов вод четвертичных и неогеновых отложений по указанным компонентам. Следомтельно, с полным основанием, можно считать, что эти показатели индицируют стратиграфическую принадлежность водовмещаюлих отложен«'.

Гидрогеодинамические и гидрогеохимическиэ процессы в зонах замедленного и весьма замедленного водообмена изучены недостаточно. Согласно данным о распределении имюров преобладает восходящий водообмен, однако в некоторых случаях напоры в верхних горизонтах выше, чем в нижних, что свидетельствует о возможности существования на локальных участках нисходящего водообмена. В формировании шпоров оиределепш я роль пр.:ш длежит элигглошшм

процессами.

Вертикальная циркуляция подземных вод, по-видимому, наиболее интенсивно происходит по неотектоническим нарушениям. Наблюдается также латеральный водообмен, интенсивность которого уменьшается сверху вниз. В зоне Езсьма 'замедленного водообмена, приуроченной к породам фундамента, основными путями циркуляции подземных вод, вероятно, являются разломы.

Вертикальная гидрогеохимическая зональность нижних зон слож-18 и в целом отмечается увеличение минерализации подземных вод с глубиной, хотя локально наблюдаются гидрогеохимические инверсии.

Исходя из общих соображений можно говорить о развитии в толпах палеогена и неогена элизионннх процессов, однако их влияние 1а химический состав подземных вод проследить трудно. Потоки эли-эионных высокоминерализованных вод, движущихся от центральной части впадины к её периферии в настоящее время почти полностью раз-!авлены пресными инфильтреционными водами. Инверсионную зональ-юсть в глубоких горизонтах вероятнее гсего можно объяснить во-*ообменом по пластам с повышенной проницаемостью.

Алма-Атинская впадина, несмотря на приуроченность к зоне аль-1ийской тектонической активизации, относится к "холодным" бассей-!ам, тек как температура осадочного чехла понижена за счет пос-'упления больших объемов инфильтрационных вод. Средние геотерми-:еские градиенты изменяются от 1,85 до 4,1°С/Ю0 м, при этом их течения увеличиваются от облести формирования подземных вод к >бластям интенсивной разгрузки и вторичного погружения подземных >од. Наибольших значений геотермические градиенты достигают на частках скрытой ргзгрузки подземных вод по зонам тектонических рушений.

Глава 4. РЕСУРСЫ ПОДЗЕЖХ ВОД

На территории Алма-Атинской епгдкны разведан ряд кесторожде-ий пресных псдзег.нну. вод: Кеск.еленское, Алма-Атинское, Талгер-кое, Игсык-Тургенское, Каратурыкско?, Чиликск^е, Еетыгеисксе, окровокос, Николеевское и ЕоролдаПское с суммгрннми оксплуато-иончыми зсппсаги, уперждепнь'ми по промышленным категориям в оличестко '¡3,2 и3/с (с учетом дополнительно представленных па тверадение згпюов по Алма-Атинскому месторождению).

Для определения перспектив использования ресурсов подземных од в рг.зличннг го.:^ птюгедеп ряд обобщающих работ по рогиониль-

ног, оценке эксплуатационных запасов подземных вод (К.Малишич, 1977, 1980; Т./,.Андрееве, 5'.К.Кии, 1977; У .М.Ахыедсафин, В.Ф.Шл гино, Ф.В.Шестаков, В.М.Нирлас, 1973,1980).

Поскольку оценке прогонозных ресурсов подземных вод четвер тпчных отложений выполнялась различными методами не различные сроки эксплуатации и расчетные понижения, то естественно величи ны подсчитанных в различные годы прогнозных ресурсов не сопоста вимы между собой. Причем при оценке прогнозных ресурсоз не учит велось блоковое строение впадины. В ранее выполненных рг.ботах прогнозные ресурсы плиоценовых отложений не оценивались.

На основе использования .всех имеющихся материалов с примен нием методов моделирования и аналитических расчетов нами сделен новея оценка естественных ресурсов и запасов, а также прогнозны оксплуатационных ресурсов подземных вод впадина.

Естественные ресурсы для всех перспективных водоносных ком лексов определены в наиболее.изученной чести впадины в пределах профиля, проходящего по периферийной части конусов выноса путек расчете расхода потоке подземных вод по формуле Дарси. Суммернг величине естественных ресурсов составила 65,2 м3/с, 60$ всех ее тественных ресурсов впадины приурочены к Алма-Атинскому блоку. Естественные зепесы подземных вод четвертичного водоносного кок лекса в пределех конусов выноса определены по результатам моде/ рования и составили 28,м3/с в расчете не 50-летний срок эксплу* теции.

Для региональной оценки прогнозных эксплуатационных ресурс подземных вод нами с учетом блокового строения впадипы построе* карты основных гидрогеологических параметров перспективных вод< носных комплексов. Наиболее благоприятными гидрогеологическими условиями характеризуется Алма-Атинский блок, где отмечаются б< лее высокие значения общей и эффективной мощностей, а также во-допроводимости отложений перспективных водоносных комплексов.

Прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод четверт: ного водоносного комплекса, учитывая сложность гидрегеидинамич« ких условий, неличие большого количества месторождений подземш вод, расположенных в различной обстановке, оксплустируемых в у> ловиях взаимодействия, а также сложное влияние на ресурсы подз< них вод других видов хозяйственной деятельности (орошение, пер-броска вод по крупным кгналсм и т.п.), оценены с применением тоде математического моделирования. Гто позгелило на региомгль

ровне учесть основные факторы формирования ресурсов подает их од и с достаточной достоверностью дать прогноз изменений гидро-еологнческих условий псд влиянк и эксплуатации водозеборов не. 0-летний период.

Прогнозные эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод лиоценового и термоминерелышх вод миоценового водоносных комп-ексов подсчитсни по методике >;СЕПШГЕ0 гидродинамическим методом учетом-блокового строения территории к применительно к условной хеме размещения водозеборов на площади водоносного комплекса по евномерной сетке.' Результаты оценки ресурсов подземных вод раЛ-на приведени в теблицо 3.

Таблица 3.

Распределение эксплуатацкон"их запасов и прогнозных ресурсов подзенн' ;; вод перспективна водоносных комплексов , по блокам

'Водонос- Шлсщед-ШрогнозФНодули '.Утеевждеч-Блоки !шгй комп-!блока, !ные ре-!прогноз-!иы© Ьчспл.у-¡лекс ! о ¡сутзси, !ных со- !отацнонныо : ку.с ! * !сурсов? !згп;;сн, ________ I_____>____1 м3/с_ 1-1 ¿с^кгУ"_! _м_/ с_____

I .Каскеленский Ц 1400 10,08 7,2- 4,8В

1150 1,9 1.6 - -

^ 1150 0,22 0,19 0,01

Итого: 12,2 8,7 4,89

П.Алма-Атинский а 2100 17.06 г?.,ц 41,66

^ 1650 3,7 2,2 -

1500 0,37 0,25 0,03

Итого: 51,1 24,3 и, 69

ш.Каратурикский а 1450 9,33 5,5 а, зв

1375 1,6 1.2

Итого: 11,0 7,6 3,38

ХУ.Чилихский ■ а 1200 10,65 8,9 10,45

1200 1.3 1.5 -

я, ЮСО 0,02 0,02 -

Итого: • 12,5 10,'» 10,45

Всего: 6150 06, я 1*1.1 65,41

Для четвертичного и плиоценового водоносных комплексов, содержащих пресные подземные води построены кврты обеспеченности территории подземными водами для различных народнохозяйственных целей.

Пригодность подземных вод для орошения оценивались по величине ирригационного коэффициента и коэффициента потенциального поглощения натрия ( SAR ), определяющих возможность осолонцевания почв. Подземные воды четвертичных отложений полностью пригодны для орошения. На некоторых участках пресные подземные воды плиоценового водоносного комплекса являются ограниченно пригодными для орошения.

Прогнозные ресурсы термоминерельных вод определены в количестве 0,6 м3/с. Показана бесперспективность их поисков в Каре-турыкском блоке и незначительные перспективы Чиликского блока.

К термоминеральным отнесены подземные воды.с различным ионным составом; хлоридные натриево-кальциевые и натриевые,, хлорид-но-гвдрокербонатные, сульфатные натриевые с минерализацией 1,221,5 г/л с повышенным содержанием брома и кремнекислоты. Газовый состав в осноеном азотный, темепература более 40°С.

Характерной особенностью разведки пресных подземных вод является размещение-водозаборов в периферийных частях конусов выносе в наиболее благоприятных гидрогеологических условиях. Водозаборы представляют собой линейные ряды ярусных кустов скьажип, каптирующих, всю водоносную толщу. При проведении опытных работ, для получения суммарных значений водопроводимости, оборудование наблюдательных скважин проводится сразу во всех опробуемых интервалах, а во избежание кольматации ствола скважины песксп устанавливаются фильтры ФКО и ФЩО, что приводит к значительному сокращению количества наблюдательных скважин, а следовательно и к уменьшению затрат на проведение разведочных работ.

• Глава 5. ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИТ

Хозяйственная деятельность нимеле воздействовать па подземные воды района, уже в конце XIX начале XX г,ока в основном в результате развития ирригационного земледелия. До '30-х годов орошение земель осуществлялось за счет пог.с рхностш.'х вод, а для хозяйственно-питьевого водоснабжения l незначительном обьеме использовались подземный води. В последующее премя, вплоть до 60-;;

годов, намечается тенденция увеличения использования поверхностны); вод для орошения и подземных вод для водоснебжения.

С вводом в эксплуатацию крупных водозаборов на Алма-Лтинском и Талгерском месторождениях подземных вод наметилось увеличение деперссионных воронок под влиянием эксплуатации месторождений. В связи со строительством на р.Или Капчагейского водохранилища в середине 70-х годов начали происходить негативные процессы - подпор потоков подземных еод, разгружавшихся в реку Или, повысились уровни подземных вод, началось интенсивное испарение и засоление почвы.

В 1985 году завершено строительство Большого Алма-Атинского пенале, который пересекает всю территорию Алма-Атинской впадины ,1мея протяженность 170 км и среднегодовой расход 15 н3/с. С вводом его в строй наблюдается подъем уровней в периферийной части конусов выноса.. При эксплуатации канала, по-видимому, будет происходить дальнейшее повышение уровней подземных вод. При достижении критических глубин будет развиваться испарение и связанное ; ним вторичное засоление земель.

Техногенные воздействия привели к изменениям гидрогеологи-¡еских условий в пределах впадины, но на большей части территории ши не повлекли существенных изменений процессов формирования ре-:урсов подземных вод. Наибольшие изменения гидрогеологической об-:тановкп произошли в районах действующих водозаборов. Максималь-;не понижения уровней на Алма-Лтинском и Галгерском месторожде-;г.ях наблюдается в периферийных частях конусов выноса до Зб-чС м. рокзошло резкое уменьшение суммарной величины выклинивания, пес-■оположение истоков рек "карасу" сместилось на север на расстоя-ие до 2,5 км.

На территории города Алма-Ата при общем повышении минерали-ации подземных вод и содержания сульфатов и хлоридов отмечены частки их загрязнения нитратами, нефтепродуктами и фенолами, На рошаемых землях в области интенсивной разгрузки и вторичного огружения подземных вед происходит подъем уровня грунтовых вод вегетационный период и активизация процессов вторичного засоле-ия. Среднегодовой уровень подземных вод на отдельных участках овысился нс 2,7 м.

Зона максимального подпора грунтовнх вод под влиянием Кап-гггйского водохранилища в настоящее время распространилась па -7 км. Однако, г.гк. показали экстреполяция существующих тенден-

ций к денные моделирования, в дальнейшем влияние хозяйственной деятельности может изменить гидрогеологические процесс!» регионе.! но, е связи с чем потребуется разработка природоохранных меропри ятий на основе системы управления водными ресурсами,

3 А К Л В ч Е Н И Е

Основные результаты исследований, определяющие научную и практическую ценность диссертационной работы, сводятся к следующему.,

I, Закономерности распределение к формирования подавших во, Алма-Атинской впадины во ююгск определяются новейшей блоковой тектоникой. В пределах впадины выделено ••: блока; Каскеленский, Алма-Атинский, Карвтурыксккй и Чидияский, различающиеся гидрогео логическими особенностями, в частности мощностями и фильтрационными свойствами еодоносных пород. Бассейн характеризуется сложны латеральио-вергикальнкм водообмене;.:, интенсивность которого умен шается сверху вниз и к. центру бассейна. Выделено' три гидродннами чеекпх зоны, параметры которых, частично контролируются блоковой тектоникой. Для впадины характерна прямая гидрохимическая оональ ность нарушенная на отдельных участках инверсиями, вчзвапникк гидродинамическими факторами. .

Z, На основе новых денных определены составляющие баланса г: од земных вод. Установлено, что в формировании подземных вод впо дины существенную роль играет подземным приток из горноЕ области по еллаииа 'рок л трещиноватой зени горного сооружения суммарно составляющие 1^,5 м3/с, что лает возможность. рекомендовать резне исние водозаборов подземных вод в верхних частях конусов выноса.

3. Формирование к распределение ресурсов подземных вод впа-дшш в значительной степени определяется блоковой тектоникой. Модули прогнозных эксплуатационных рзсурсоЕ подземных вод четве^ тичиих оглежиний наибольших значений достигают в Алма-Атинском блоке до-70 Ji/c-r.K¿ (в средней наименьших в Каротурыкскоь

- до 20 л/с*км^ (в среднем 6,5).'Особую ценность имеют впервые оцзненнче вихорок ресурсы прсскых подземных еод плиоцена, не по/ ьчрденные поверхностному загрязнении, прогнозная величина kotojh составляет с',0 м3/с. Определены условия формирования тормомине-ррльннх вод, прогнозные penypct которых составчяют 0,£ м3/с,

к. В настоящее время влиянио хозяйственной деятельности на гидрсгеологпчи&кчп условия осуществляется за gvst аксплуетщия

водозаборов подземных вод, орошения, водохранилищ в осноеном'на локальных территориях. Однако, влияние хозяйственной деятельности на гидрогеологические условия может приобрести региональный характер.

5. Основные задачи дальнейших исследований заключаются а изучении влияния техногенеза на гидрогеологические условия бассейне, в частности загрязнения подземных вод; более детальной оценке ресурсов пресных подземных вод плиоценовых отложений н термоминерельных вод миоцена; уточнении закономерностей влияния Злоковой тектоники на формирование подземных вод, разработке постоянно действующих моделей бассейна. 1

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Оборудование наблюдательных скввлин фильтрами. М. Разведись и охрена недр, 1984, I, с.50-52 (соавторы В.Д.Малахов, Э.К. {им).

2. Способ получения дополнительного прироста эксплуатационных запасов подземных вод, Алма-Ата, Каз.НИКНИ, инф- вып. ^ 176, Е985, 3 с. (соавторы В.Д.Мелехов, Э.К.Ким, Н.Л.Флеров, Б.А.Крес-юв).

3. Опыт оценки подземного стока со стороны горных сооружена. Алма-Ата, Каз.НИИНИ, 1986, К 67, 4с.

4. Химический состав подземчих вод, как. показатель относительной стратиграфической принадлежности предгорных ноласо Северного Тянь-Шаня. Вестник АН Каз.ССР. Сер. геол., 1988, № 8.

77-83 (соавторы В.Д.Малахов, Э.К.Ким, В.К.Сидоров).

5. Особенности оценки гидрогеологических тронэтров по опыту эксплуатации крупных водозаборов. М. Разведка и охрана недр, :989, К 8. с. 44-50 (соавторы Б.В.Буров, Э.К.Ким, Б.Д.Мэлехов).