lV.РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

1. Результаты решения обратных задач

Обратные задачи решались с целью калибровки модели, а также изучения гидрогеологических условий региона, существовавших на ненарушенный период и на период 1989 г. В процессе решения обратной стационарной задачи подбирались фильтрационные параметры основных водоносных комплексов и разделяющих их слабопроницаемых слоев, питание подземных вод и их разгрузка. Качество решения обратной стационарной задачи оценивалось по совпадению гидроизогипс, построенных по фактическим данным с модельными.

Совмещенные карты гидроизогипс водоносных комплексов:

а - палеоген-неоген-четвертичного, b - верхнетурон-сенонского, c - верхнеальб-сеноманского, d - нижне-средне-альб-юрского. Гидроизогипсы, м: 1 - полученные по фактическим данным, 2 - полученные по результатам моделирования. 3 - области отсутствия водоносного комплекса. Береговая линия Аральского моря по состоянию на: 4 - 1961г., 5 - 1989г.

Результаты решения обратной стационарной задачи, полученные на модели, позволили количественно оценить инфильтрационное питание и разгрузку подземных вод. Так, модули питания палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса изменяются в пределах от 10 до 100 куб.м/сут * кв.км. Максимальные значения инфильтрационного питания приурочены к предгорьям хр.Каратау, минимальные - к песчаным массивам.

Схематическая карта модулей инфильтрационного питания и разгрузки подземных вод палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса Восточного Приаралья

Модули питания, куб.м/сут * кв.км: 1 – 0-10; 2 - 10-20; 3 – 20-50; 4 – 50-100. 5 – нулевой модуль (транзит). Модули разгрузки, куб.м/сут * кв.км: 6 – 0-10; 7 – 10-20; 8 – 20-50; 9 – 50-100; 10 – контур распространения верхнеэоценовых отложений; 11 – распространение спорадически обводненных неоген-четвертичных отложений; 12 – отсутствие водоносного комплекса неоген-четвертичных отложений. Выходы отложений на дневную поверхность: 13 – палеозойских, 14 – палеогеновых; 15 – взаимосвязь реки с подземными водами: а-питает, б-дренирует; 16 – граничные условия I рода; 17 – грничные условия II рода: а)-направленность взаимосвязи подземных вод с соседней территорией, б)-приток на контакте рыхлообломоч-ных отложений с палеозойским обрамлением

Интенсивность испарения изменяется от 20-50 куб.м/сут * кв.км в приречной зоне нижнего течения р.Сырдарьи и в Восточных Кызылкумах, до 50-100 куб.м/сут * кв.км в районе Арыскумской и Чушкакольской депрессий. Здесь подземные воды залегают близко к поверхности, либо выклиниваются. Схематическая карта формирования подземных вод палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса, построенная по данным решения обратной стационарной задачи на 1960-1965 г. показана на рисунке.

Схематическая карта формирования подземных вод палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса Восточного Приаралья

Области формирования подземного стока: 1 – глубокой инфильтрации (выход палеозойских отложений на дневную поверхность), 2 – поглощения поверхностных вод и атмосферных осадков (предгорная зона), 3-4 – инфильтрация атмосферных осадков в песчаных массивах (3 - формирование линз пресных подземных вод с минерализацией до 1 г/л, 4 - с минерализацией 1-3 г/л). Области разгрузки подземных вод: 5 – выход подземных вод на дневную поверхность, 6 – суммарного испарения с уровня грунтовых вод с глубиной залегания до 5 м, 7-8 – внутригрунтового испарения с уровня грунтовых вод с глубиной залегания (7 – 5-15 м, 8 - >15 м), 9 - путем десукции (заросли саксаула); 10 – области транзита подземных вод; 11 – а)контур питания неоген-четвертичного водоносного комплекса за счет перетекания из нижележащего мелового водоносного комплекса, б) – контур разгрузки водоносного комплекса путем перетекания в нижележащий комплекс; 12 - контур распространения верхнеэоценовых отложений; 13 - взаимосвязь поверхностных и подземных вод (река: а – питает, б – дренирует); 14 - граничные условия I рода; 15 – граничные условия II рода: а – направленность взаимосвязи подземных вод с соседней территорией, б – приток со стороны палеозойского обрамления; 16 - распространение спородически обводненных неоген-четвертичных отложений; 17 – отсутствие водоносного комплекса неоген-четвертичных отложений

Инфильтрационное питание подземных вод верхнетурон-сенонских отложений осуществляется на площадях выходов этих отложений на дневную поверхность. Модули питания на этих участках составляют 10-100 куб.м/сут * кв.км.

Схематическая карта формирования подземных вод водоносного комплекса верхнетурон-сенонских отложений (по состоянию на 1960 г.) Восточного Приаралья

Области питания водоносного комплекса. Области формирования подземного стока за счет поглощения поверхностных вод и атмосферных осадков на площадях выхода палеогена на дневную поверхность. Модули, куб.м/сут * кв.км: 1 – 0-10, 2 – 10-20, 3 – 20-50, 4 – 50-100. Питание водоносного комплекса за счет перетекания из водоносного комплекса неоген-четвертичных отложений. Модули, куб.м/сут * кв.км: 5 – 0-2, 6 – 2-4, 7 – 4-10, 8 – 10-20; Области транзита и разгрузки подземных вод. Области разгрузки испарением на площадях выхода отложений на дневную поверхность. Модули, куб.м/сут * кв.км: 9 – 0-10, 10 – 10-20, 11 – 20-50, 12 – 50-100. Разгрузка подземных вод водоносного комплекса верхнетурон-сенонских отложений перетеканием в неоген-четвертичные отложениия. Модули, куб.м/сут * кв.км: 13 – 0-2, 14 – 2-4, 15 – 4-10, 16 – 10-20, 17 – 20-50; 18 - внешние граничные условия: а - отток по разлому за пределы территории (границы II рода); б - приток по разлому с соседней территории (границы II рода); 19 - открытые границы (I род); 20 - граница между баланcовыми зонами; 21 - внутренние граничные условия (II род), разлом и разгрузка в него

Испарение с поверхности подземных вод отмечается на южном крыле Нижнесырдарьинского поднятия на незначительной площади выходов меловых отложений на дневную поверхность в районе Арыскумского бассейна. Интенсивность испарения здесь 20-50 куб.м/сут * кв.км. Формирование ресурсов подземных вод верхнетурон-сенонских отложений осуществляется в основном за счет перетекания через слабопроницаемые толщи относительных водоупоров. Площади, где происходит перетекание из неоген-четвертичного комплекса в верхнетурон-сенонский, незначительны. Это предгорья Каратау, южная часть Восточных Кызылкумов, Северные Кызылкумы, отдельные участки в северо-западной части исследуемой территории. Модули перетекания изменяются от 10 до 20 куб.м/сут * кв.км. Остальная территория региона представляет собой область разгрузки подземных вод мелового комплекса. Интенсивность ее по площади различна. Определяется она литологией слабопроницаемых отложений, их мощностью и градиентом напора. Увеличение модулей перетекания из мелового комплекса в неоген-четвертичный характерно для возвышенных территорий, где они достигают 4-10 куб.м/сут * кв.км. На остальной территории модули перетекания не превышают 2 куб.м/сут * кв.км.

Особенности формирования подземных вод верхнеальб-сеноманского водоносного комплекса на ненарущенный период (по состоянию на 1960 г.) показаны на рисунке.

Схематическая карта формирования подземных вод водоносного комплекса верхнеальб-сеноманских отложений Восточного Приаралья

Питание водоносного комплекса за счет перетекания через водоупорные отложения нижнетурон-сенонских отложений (на площадях выхода – инфильтрационное питание). Модули, куб.м/сут * кв.км: 1 – 0-2, 2 – 2-4, 3 – 4-10, 4 – 10-20, 5 – 20-50. Разгрузка подземных вод водоносного комплекса перетеканием через водоупорные отложения нижнетуронского возраста в вышележащие отложения (на площадях выхода - испарением). Модули, куб.м/сут * кв.км: 6 – 0-2, 7 – 2-4, 8 – 4-10, 9 - 10-20, 10 – 20-50; 11 - отсутствие водоносного комплекса; 12 - выходы водоносного комплекса на дневную поверхность; 13 - области формирования подземного стока глубокой инфильтрации (выход палеозойских отложений на дневную поверхность); 14 - внешние граничные условия: а - отток по разлому за пределы территории (граница II рода), б - приток по разлому с соседней территории (граница II рода); 15 - внутренние граничные условия (II род)

Балансовые расчеты, выполненные на модели, показывают, что основной статьей формирования подземных вод палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса в естественных условиях является перетекание из нижележащего верхнетурон-сенонского комплекса (11.1 куб.м/с) и инфильтрационное питание (5.6 куб.м/с). По внешним границам поступает 2.7 куб.м/с и порядка 1.5 куб.м/с формируется за счет потерь вод из р.Сырдарьи. Разгружаются подземные воды палеоген-неоген-четвертичного водоносного комплекса преимущественно испарением (15.3 куб.м/с), перетеканием в меловые водоносные комплексы (1.3 куб.м/с) и дренируется р.Сырдарьей (1.1 куб.м/с). Площадная разгрузка через дно Аральского моря составляет 0.8 куб.м/с [Веселов В.В., Мирлас В.М., Паничкин В.Ю., 1991].

Анализируя общий баланс подземных вод верхнетурон-сенонского водоносного комплекса можно сделать вывод, что основным фактором формирования их ресурсов в естественных условиях являлось перетекание из нижележащего верхнеальб-сеноманского водоносного комплекса (7.4 куб.м/с), а также притоки со стороны внешних границ (9.0 куб.м/с). На локальных участках в их формировании принимала участие инфильтрация, суммарная величина которой составляла 4.8 куб.м/с. Перетекание сверху было незначительным и составляло небольшую величину - 1.3 куб.м/с. В то же время, отток подземных вод происходил в основном за счет перетекания в верхний водоносный комплекс (11.1 куб.м/с). Разгрузка в Аральское море составляла 1.2 куб.м/с.

В результате анализа структуры баланса подземных вод, рассчитанного на модели на ненарушенный период, можно утверждать, что:

В процессе решения обратной нестационарной (эпигнозной) задачи на модели подбирались значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи. При этом воспроизводилась работа водозаборных и самоизливающихся скважин за период с 1961 по 1989 год, снижение уровня воды в Аральском море с 53 до 39 м, отступление его береговой линии.

Интенсификация техногенных факторов, описание которых приведено в разделе “Изменение гидрогеологических условий в результате техногенного воздействия”, привела к снижению уровня подземных вод и изменению их баланса по всем водоносным комплексам. На конец 1989 г. по палеоген-неоген-четвертичному водоносному комплексу водоотбор составил 1.4 куб.м/с. Существенно увеличилась разгрузка подземных вод в Аральское море (с 0.8 куб.м/с до 2.9 куб.м/с) за счет более высокой скорости снижения уровня моря по сравнению со сработкой напоров в палеогеновых водоносных горизонтах.

Водоотбор из верхнетурон-сенонского водоносного комплекса достиг к 1989 году 2.8 куб.м/с. Суммарный расход бесхозных самоизливающихся скважин - 1.7 куб.м/с. Разгрузка подземных вод комплекса в Аральское море увеличилась на 0.6 куб.м/с по сравнению с ненарушенным режимом и составила порядка 1.8 куб.м/с. Сократился отток в смежные горизонты. Увеличилась сумма приходных статей (с 22.3 до 25.1 куб.м/с) в связи с возрастанием перетекания из нижележащих и вышележащих водоносных комплексов.

2. Результаты решения прогнозных задач

Прогноз изменения гидрогеологических условий в пределах моделируемой территории производился сроком на 50 лет. Выполнялось два варианта расчетов: первый - при условии сохранения производительности водозаборных скважин на уровне 1989 г., второй - с учетом водозабора в рамках утвержденных запасов (по сумме категорий), а также работы водозаборных сооружений по состоянию на 1989 г. на неутвержденных запасах.

В соответствии с первым вариантом прогноза на конец 2039 года произойдет снижение уровня подземных вод во всех комплексах. В палеоген-неоген-четвертичном - в среднем на 3-5 м, в верхнетурон-сенонском и верхнеальб-сеноманском на 5-15 м.

Понижение напоров в отдельных водозаборах достигнет 40 м, хотя и не превысит допустимой величины. Таким образом, водоотбор на уровне 1989 г. является обеспеченным. Снижение напоров произойдет преимущественно в центральной части территории. При этом, на незначительной площади, охватывающей среднее течение р.Сырдарьи, будет отмечаться изменение направления перетекания и палеоген-неоген-четвертичный водоносный комплекс здесь начнет питать меловые водоносные горизонты. Разница в соотношении напоров между этими комплексами достигнет 3-5 м. Модуль перетекания составит порядка 2 куб.м/сут * кв.км. На остальной площади, где направленность перетекания между верхнетурон-сенонским и палеоген-неоген-четвертичным водоносными комплексами сохранится, интенсивность ее снизится. Соотношение напоров между верхнетурон-сенонским и верхнеальб-сеноманским водоносными комплексами практически не изменится. Величина понижения уровня подземных вод в нижне-среднеальб-юрском водоносном комплексе не превысит 5 м. Максимальные понижения будут отмечаться в центральной части исследуемой территории.

В результате изменения направленности перетекания между палеоген-неоген-четвертичным и меловым водоносными комплексами следует ожидать ухудшения качества подземных вод верхнемеловых отложений, так как верхний водоносный комплекс содержит соленые подземные воды (до 30-50 г/л и более). Анализ режима работы самоизливающихся скважин позволяет сделать вывод, что за период с 1960 по 1989 гг. произошло сокращение площади и соответственно перемещение изолинии нулевого избыточного напора в центральной части территории на 10-50 км, а в южном Приаралье на 50-60 км на отдельных участках по сравнению с ненарушенным режимом. При сохранении водоотбора на уровне 1989 г. к 2039 году в центральной части территории произойдет дальнейшее сокращение площади и перемещение этой линии на такую же величину, здесь следует ожидать прекращения работы самоизливающих скважин. Однако, в южном Приаралье, из-за того, что практически все водозаборы, эксплуатирующие меловой комплекс к 1989 г. были остановлены, начнется восстановление самоизлива. Суммарная величина расходов скважин на самоизливе в целом по всему водоносному комплексу к 2039 г. сократится на 0.4 куб.м/с и составит 1.3 куб.м/с. Величина ущерба поверхностному стоку будет составлять незначительную величину. Разгрузка подземных вод первого от поверхности водоносного комплекса в Аральское море снизится до 2.3 куб.м/с в связи со сработкой напоров подземных вод в палеогеновых отложениях. По меловому водоносному комплексу она наоборот возрастет с 1.8 до 2 куб.м/с [Веселов В.В., Спивак Л.Ф., 1997].

При решении прогнозной задачи по второму варианту имитировалось существенное увеличение водоотбора до 32.2 куб.м/с, в том числе по палеоген-неоген-четвертичному водоносному комплексу до 10.0 куб.м/с, а по меловому - до 22.7 куб.м/с. К концу прогнозного периода суммарный расход скважин на самоизливе сократится до 0.5 куб.м/с, произойдет снижение напоров по всем водоносным комплексам. По верхнему водоносному комплексу региональное понижение уровня составит порядка 3 м, а в Прикаратауской части территории - до 5-10 и более метров. Эти понижения будут меньше допустимых, за исключением района г.Кызылорды. Здесь они будут сопоставимы с допустимыми. В водоносных комплексах меловых отложений снижение напоров произойдет практически повсеместно. На отдельных водозаборах оно достигнет 60-80 м, оставаясь в пределах допустимой величины.

Карта прогнозных понижений уровня подземных вод верхнетурон-сенонского водоносного комплекса (по состоянию на 2040г.)

Эксплуатационные запасы месторождений подземных вод по сумме категорий и производительность водозаборов, действующих на неутвержденных запасах (л/с): 1 - от 1 до 10, 2 - от 10 до 30, 3 - от 30 до 50, 4 - от 50 до 100, 5 - более 100. 6 - изолинии прогнозных понижений; 7 - области отсутствия водоносного комплекса; 8 - граница области моделирования. Береговая линия Аральского моря по состоянию на: 9 - 1961г., 10 - 1989г.

Изменение соотношения напоров приведет к смене направленности перетекания. В Восточном Приаралье это вероятно повлечет за собой изменение качества подземных вод мелового водоносного комплекса. Следует ожидать существенного изменения структуры баланса подземных вод. Значительно сократятся площади разгрузки подземных вод из мелового водоносного комплекса в палеоген-неоген-четвертичный. В то же время увеличится разгрузка из нижележащих меловых водоносных комплексов в верхнетурон-сенонский. По палеоген-неоген-четвертиченому водоносному комплексу сократится величина испарения, значительно возрастет перетекание из него в меловой, уменьшится отток по внешним границам. Суммарная разгрузка подземных вод в Аральское море снизится до 2.6 куб.м/с. В этой связи, вероятно сократится привнос солей в акваторию моря за счет подземных вод.

Результаты моделирования подтвердили техническую возможность извлечения подземных вод в объемах утвержденных запасов по сумме категорий. Вместе с тем не до конца ясным остался вопрос оценки влияния массированного отбора подземных вод на их качество, а также на состояние окружающей среды. Был сделан вывод, что решение этих задач возможно только на более детальных моделях, которые представляется целесообразным создавать для отдельных участков исследуемой территории.

	[Главная] [Содержание] [Ссылки] [Авторы]
Предыдущая глава		Следующая глава