ПОБЕРЕЖЬЕ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Оценка влияния повышения уровня Каспийского моря
на формирование грунтовых вод в прибрежной зоне
методами моделирования

Подъем уровня воды в Каспии приносит существенные убытки народному хозяйству. Затапливаются промышленные объекты, пастбища. Выводятся из строя орошаемые массивы. В свою очередь, объекты нефтегазового комплекса становятся источником загрязнения прибрежной зоны, что несет в себе потенциальную опасность биологическим ресурсам моря. Повышение уровня воды в Каспии вызывает подъем уровня грунтовых вод. Следствием этого является заболачивание территорий, подтопление фундаментов жилых и промышленных объектов, линий электропередач, трубопроводов. В соответствии с данными Научно-исследовательского института мониторинга окружающей среды Республики Казахстан прогнозное положение уровня воды в Каспии с различной степенью вероятности может достичь абсолютных отметок от -26 до -22м. Для оценки влияния наблюдающегося подъема уровня Каспийского моря на положение поверхности грунтовых вод выполнялось моделирование гидрогеологических условий побережья. Была создана трехуровневая система взаимосвязанных моделей, структура которой показана на рисунке.

Система моделей Казахстанской части побережья Каспийского моря

1 - региональная модель; 2 - модель низовьев реки Урал; 3 - модель г. Атырау

Как видно, она состоит из региональной модели Казахстанской части побережья Каспийского моря масштаба 1: 500 000, модели низовьев р.Урал масштаба 1:200000 и модели подземных вод г.Атырау масштаба 1:10000.

Воспроизведение гидрогеологических условий на период 1977 г. осуществлялось путем решения на каждой модели обратной стационарной задачи. В процессе решения уточнялись значения площадного питания и разгрузки, потоки по внешним границам I-го и II-го рода, фильтрационные свойства водовмещающих пород. Критерием адекватности моделей реальным гидрогеологическим условиям являлось совпадение отметок уровней подземных вод, замеренных по скважинам и полученных на моделях. Точность решения задавалась равной: для региональной модели - 2 м, для модели второго уровня — 1 м, для модели третьего уровня — 0.5 м. Результаты решения представлены на рисунке.

Совмещенные карты гидроизогипс (результат решения обратной стационарной задачи):

A - северного побережья Каспийского моря, B - низовьев р.Урал, C - района г.Атырау
1 - исходное положение гидроизогипс по состоянию на 1977 г.; 2 - положение гидроизогипс, полученное на модели; 3 - контуры задания граничных условий I рода; 4 - р.Урал, схематизированная граничными условиями I рода; 5 - контуры задания граничных условий II рода; 6 - контуры модели-врезки первого уровня; 7 - контуры модели-врезки второго уровня; 8 - контуры территории г.Атырау; 9 - береговая линия Каспийского моря

На региональной модели рассчитывались 6 вариантов прогнозов для отметок уровня моря - 27, -26, -25, -24, -23, -22 м. Прогнозирование выполнялось сроком на 30 лет. Предполагалось, что повышение уровня Каспия происходит мгновенно. Полученные прогнозные карты гидроизогипс приведены на рисунках. На картах показаны также области подпора подземных вод в прибрежной зоне.

Прогнозная уровенная поверхность подземных вод

Казахстанской части побережья Каспийского моря
по состоянию на 2028 год при абсолютной отметке уровня воды в море -27 м

Прогнозные карты гидроизогипс Казахстанской части
побережья Каспийского моря на период до 2028 года
(составили В.В.Веселов, В.Ю.Паничкин)
k22_1 k22_2 k22_3 k23_1 k23_2 k23_3
k24_1 k24_2 k24_3 k25_1 k25_2 k25_3
k26_1 k26_2 k26_3 k26_1 k26_2 k26_3
Условные обозначения
1 - гидроизогипсы на 2028 г., 2 - контуры задания граничных условий I рода, 3 - контуры задания граничных условий II рода, 4 - сеточная аппроксимация моделируемой области (цифры - номера строк и столбцов), 5 - зона подпора грунтовых вод со стороны Каспийского моря (величина подпора до 0.3 - 0.5 м), 6 - береговая линия (отметка моря указана на рисунке)

Анализ полученного решения показывает, что в результате возможного дальнейшего подъема уровня Каспийского моря под водой окажутся обширные территории. В настоящее время их общая площадь в пределах моделируемой области составляет 14.8 тыс. кв.км (при отметке моря - 27м). При уровне -22 м она увеличится до 37.3 тыс. кв.км.
Сопоставляя результаты разных вариантов прогноза, можно сделать вывод, что как правило, ширина зоны подпора не превышает 5 - 10 км. Ее положение в плане определяется в первую очередь задаваемым прогнозным уровнем воды в Каспии (т.е. вариантом прогноза) и рельефом прибрежной зоны. Величина прогнозного подъема уровня грунтовых вод по сравнению с его положением в настоящее время (при отметке Каспия -27 м) составляет в основном не более 30-50 см, и лишь в непосредственной близости от береговой линии она увеличивается до 1-2 м, редко до 3-4 м. Эта величина зависит в значительной степени от абсолютных отметок уровенной поверхности грунтовых вод в прибрежной зоне для ненарушенных условий. Для участков с низкими отметками прогнозные повышения уровней больше.
Определенную роль в формировании уровенного режима грунтовых вод прибрежной части играют нагонные явления. На объемы поступающей при этом в водоносный горизонт морской воды влияет продолжительность нагона, его высота, крутизна берега и площадь затапливаемой территории, мощность зоны аэрации и ее фильтрационные свойства. Опытным путем зафиксированы краткосрочные (от 6 до 20 суток) повышения уровня грунтовых вод, амплитуда которых составляет 0.1-0.4 м. Оценка влияния нагонных явлений на грунтовые воды была выполнена также на модели территории г.Атырау [Веселов В.В., Мирлас В.М., Паничкин В.Ю. Прогноз уровня грунтовых вод под влиянием подпора со стороны Каспийского моря // Каспийское море и его прибрежная зона. Алматы: ”Олке”, 1995. с.84-90], [Веселов В.В., Спивак Л.Ф. Основы структурного моделирования гидрогеосистем. Алматы: Гылым, 1997. 216 с]. Принималось, что величина нагона в районе г.Атырау составляет 1.95 м. Продолжительность нагона - 5 суток. Прогнозировалось изменение УГВ в течение трех месяцев после нагона. Методика решения заключалась в следующем. В течение 5 суток отметка воды в р.Урал поднималась на величину нагона с -26.84 (1993г.) до -24.89 м. Затем отметка уровня воды в р.Урал возвращалась на прежний уровень. Анализировались результаты расчета на 1, 3, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 95 суток после начала нагона. Было установлено, что краткосрочные нагоны не могут вызвать существенного подъема уровня грунтовых вод на территории города. Они обуславливают подтопление только узкой прибрежной зоны на расстоянии до 100м от уреза реки. Причем в течение трех месяцев после нагона происходит практически полное возвращение уровня грунтовых вод к своему прежнему положению.

Карта прогнозного подъема уровня грунтовых вод района г.Атырау на 2010г.

относительно 1993г. (при отметке уровня воды в Каспийском море -26.5 м)
1 - изолинии пронозного подъема уровня грунтовых вод к 2010г. относительно 1993г.; 2 - контур модели; 3 - р.Урал, схематизированная граничными условиями I рода; 4 - контуры территории г.Атырау

Таким образом подпорные явления в грунтовых водах на территории города обусловлены в первую очередь процессами самоподтопления за счет утечки из водопроводных и канализационных сетей города, поливов зеленых насаждений и фильтрации из ирригационных каналов.

В заключение необходимо отметить следующее.

Для более достоверной оценки и прогнозирования влияния возможного повышения фонового уровня воды в Каспии, а также нагонных явлений на подземные воды в дальнейшем представляется целесообразным создание детальных моделей-врезок отдельных участков прибрежной территории, имеющих важное народно-хозяйственное значение.

Предыдущая глава

[Главная] [Содержание] [Ссылки] [Авторы]

Предыдущая глава