CC BY
12
Раздел 3 ГИДРОЛОГИЯ. КЛИМАТ
Section 3 HYDROLOGY. CLIMATE
УДК 504.4.062.2
ГЕОИНФОРМАЦИОННО-КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОДОНОСНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
М.С. Губарев
Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
Обеспеченность населения и экономики водными ресурсами гарантированного качества является одной из актуальных проблем муниципальных образований территории Обь-Иртышского междуречья. Использование картографического метода исследования позволяет изучить территории по наличию водоносных комплексов. В качестве операционных единиц картографирования исследуемой территории принята во-допроводимость и минерализация водоносных комплексов. Выделены районы перспективные для хозяйственно-питьевого водоснабжения и сельскохозяйственного водоснабжения.
Ключевые слова: водоносный комплекс, водоснабжение, бессточная область, водо-проводимость, минерализация.
Дата поступления 20.05.2016
Бессточная область Обь-Иртышского междуречья расположена в пределах Российской Федерации (Омская, Новосибирская области, Алтайский край) и Республики Казахстана (Павлодарская, Восточно-Казахстанская области). Территория исследования определена с учетом водохозяйственного районирования РФ (рис. 1). Она характеризуется острым дефицитом поверхностных водных ресурсов (рис. 2).
Несмотря на то, что в целом Обь-Иртышский речной бассейн богат поверхностными водными ресурсами (среднемноголетний сток оценивается в 408 км3) на бессточную область приходится только 1,5 % общего стока [1].
Поверхностные воды представлены главным образом малыми и средними реками (Карасук, Бурла, Кулунда, Чулым, Каргат и др.). Они характеризуют-
ся низкой водностью и повышенной минерализацией вод (табл. 1). Озера, в основном, бессточные, мелководные и солёные, являются основным элементом гидрографической сети бессточной области.
Население и сельское хозяйство на этой территории испытывает потребность в воде, которая выступает лимитирующим фактором социально-экономического развития, так как имеющиеся поверхностные водные ресурсы не могут быть использованы для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения.
В сложившихся условиях анализ распространения подземных водоносных комплексов в бессточной области актуален и позволит определить районы, в пределах которых потребитель надежно обеспечен водными ресурсами.
Рис. 1. Бессточная область Обь-Иртышского междуречья
Рис. 2. Средний многолетний годовой сток рек [2]
Таблица 1
Химический состав речных вод бессточной области Обь-Иртышского междуречья
Показатели Чулым Каргат Баган
верховье низовье верховье низовье верховье
pH 7,78 ± 0,44 8,01 ± 0,45 7,62 ± 0,43 8,77 ± 0,49 9,16 ± 0,52
Ca+2, мг/дм3 98,2 ± 10,8 52,1 ± 5,79 92,9 ± 10,1 64,1 ± 7,05 34,1 ± 3,75
Mg+2, мг/дм3 140 ± 7,0 65,7 ± 3,29 88,4 ± 4,42 123 ± 6,6 189 ± 9,45
К+, мг/дм3 4,3 ± 0,5 6,0 ± 0,7 2,8 ± 0,3 4,4 ± 0,5 13 ± 2
№+, г/дм3 0,3 ± 0,03 0,37 ± 0,05 0,22 ± 0,02 0,43 ± 0,04 0,37 ± 0,04
HCO3-, мг/дм3 210 ± 25 506 ± 61 301 ± 36 393 ± 47 312 ± 37
SO4-2, г/дм3 0,42 ± 0,05 0,32 ± 0,04 0,11 ± 0,01 0,45 ± 0,05 0,34 ± 0,04
а-, г/дм3 0,61 ± 0,02 0,33 ± 0,01 0,51 ± 0,02 0,58 ± 0,03 0,67 ± 0,03
Электропроводность, мСм/см 3,01 ± 0,15 3,78 ± 0,19 1,77 ± 0,09 3,28 ± 0,16 2,04 ± 0,10
Примечание: пробы отбирались 5-11 мая 2012 г., анализ выполнен в Химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН
Рис. 3. Картосхема водопроводимости и минерализации водоносных комплексов [4]:
а - неогеновый; б - верхнеолигоцен-нижнемиоценовый; в - палеогеновый; г - нижне-верхнемеловой
Оценка обеспеченности подземными водами была выполнена [3] в пределах муниципальных образованиях (МО) Российской Федерации при помощи геоинформационно-картографического метода, который позволяет изучить региональные закономерности распространения подземных вод, провести комплексный анализ природных, экономических, социальных, экологических и других факторов развития региона, выявить территории, на которых водный ресурс не будет выступать лимитирующим фактором, ограничивающим развитие.
Для оценки обеспеченности территории ресурсами подземных вод использовались картографические данные И.М. Земсковой с соавторами [4]. На рисунке 3 представлены границы распространения водоносных комплексов, которые были переведены в цифровой формат. Их характеристика представлена в таблице 2.
Особое внимание при оценке уделялось двум показателям: водопроводи-мость водоносных комплексов и минерализации подземных вод. Под водо-проводимостью (Т) понимается расход потока через единицу ширины однородного водоносного слоя при гидравлическом градиенте, равном единице [5]. При этом были выбраны только территории с водопроводимостью водоносных комплексов Т>100 м2/сут. При во-допроводимости Т<100 м2/сут. водоносный горизонт считается малоперспективным для использования в целях водоснабжения, поэтому эти территории не учитывались.
Рекомендуемая ГОСТ 2761-84 предельная величина минерализации для питьевого водоснабжения составляет 1 г/л, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается до 1,5 г/л. В некоторых аридных, особенно вододефицитных территориях, используются воды с минерализацией до 3 г/л.
Мощ-
Водоносный комплекс Основные водоносные горизонты Глубина залегания ность гори- Мине-рализа-
кровли, м зонтов, м ция, г/л
Неогеновый нижне-среднеплиоценовые отложения павлодарской свиты (N1-2pv); верхнемиоценовые таволжан-ской (N1^), калкаманской (Ы^Ик), рубцовской ОТгЬ) свит; нижне-среднемиоценовые бещеуль-ской (N^0 и болотнинской (^ЬИ) свит 20-240 до 95 0,1-33,6
Верхнеоли- нижнемиоценовые отложения абросимовской 10-350 до 120 0,2-21,2
гоцен- (Ы^Ь); верхнеолигоценовые журавской (Pзzr),
нижнемио- чаграйской (P3сgr) свит; верхнеолигоценовые -
ценовый нижнемиоценовые знаменской свиты (Р3-Ы^п)
Палеогено- нижне-среднеолигоценовые отложения новоми- 10-370 до 100 0,1-35
вый хайловской (Р3пт) и атлымской (P,at) свит; эоцен-олигоценовые юрковской (Р^ш) и тавдинской-P2-3tv (Новосибирская область, Алтайский край) свит. палеоцен-эоценовые островновской (P1-2os) свиты (Алтайский край)
Нижне- верхнемеловые отложения симоновской свиты 500-1000 до 250 0,2-15,1
верхнемело- (K2smn); нижне-верхнемеловые покурской (К1-2рk)
вой и леньковской (К1-21п) свит
Таблица 2
Характеристика водоносных комплексов Обь-Иртышского междуречья [4]
Для целей орошения рекомендуется использовать воду с сухим остатком до 1 г/л. В зависимости от состава почв допускаются и более высокие нормы. Например, для почв с хорошей проницаемостью можно использовать воду с минерализацией до 2-3 г/л. Возможность применения подземных вод с минерализацией до 3 г/л определяют территорию, на которой водоносные комплексы могут быть использованы для целей сельскохозяйственного водоснабжения.
На основе цифровых материалов (рис. 4) составлены картографические модели зон простирания водоносных комплексов: для хозяйственно-питьевого водоснабжения с водопрово-димостью более 100 м /сут. и минерализацией вод до 1 г/л (рис. 5 а); для сельскохозяйственного водоснабжения с во-допроводимостью более 100 м /сут. и минерализацией вод 1-3 г/л (рис. 5б).
Хозяйственно-питьевыми водами надежно обеспечено население и сельское хозяйство:
- Бурлинского, Немецкого национального, Табунского, Славгородского, Кулундинского, Ключевского, Михайловского районов Алтайского края; на их территории залегают четыре водоносных комплекса подземных вод питьевого качества;
- Угловского, Волчихинского, Ро-динского, Благовещенского, Хабарского районов Алтайского края; здесь выделяются три водоносных комплекса;
- Здвинского, Доволенского, Кар-гатского, Краснозерского районов Новосибирской области; здесь имеются два водоносных комплекса;
- Карасукского, Баганского районов Новосибирской области характеризуются наличием только одного водоносного комплекса; глубина его залегания 0,61,3 км, что значительно затрудняет добычу вод.
Рис. 4. Обобщенная картографическая модель водоносных комплексов
В других муниципальных образованиях бессточной области водоносные комплексы или отсутствуют (Татарский, Око-нешниковский и др.) или не имеют значительных площадей простирания (Баев-ский, Черлакский, Чистоозерный и др.).
Водами для целей сельскохозяйственного водоснабжения с минерализацией 1-3 г/л дополнительно надежно обеспечено сельское хозяйство:
- Панкрушихинского, Благовещенского, Родинского, Баевского, Тюмен-цевского, Волчихинского, Крутихин-ского, Суетского районов Алтайского края и Карасукского, Барабинского, Убинского районов Новосибирской области; на их территории залегают три водоносных комплекса;
- Хабарского, Ребрихинского, Ма-монтовского, Новичихинского, Романовского районов Алтайского края и Купинского, Чулымского, Кочковского, Чистоозерного районов Новосибирской области; здесь выделяются два водоносных комплекса;
- Краснозерского, Баганского, Здвинского, Татарского, Чановского районов Новосибирской области и Чер-лакского, Оконешниковского районов Омской области характеризуются наличием только одного водоносного комплекса.
В других районах бессточной области для целей сельскохозяйственного водоснабжения перспективные водоносные комплексы присутствуют, но не имеют значительных площадей простирания.
В целом вся территория бессточной области является перспективной для сельскохозяйственного водоснабжения, так как она надежно обеспечена подземными водными ресурсами минерализацией до 3 г/л (рис. 6). Выводы
По наличию и условиям простирания водоносных комплексов обобщенно бессточную область можно разделить на следующие части.
Рис. 5. Распространение перспективных водоносных комплексов для хозяйственно-питьевого водоснабжения:
а - с минерализацией до 1 г/л; б - с минерализацией 1-3 г/л
Рис. 6. Распространение перспективных водоносных комплексов для сельскохозяйственного водоснабжения с минерализацией до 3 г/л
Юго-западная часть бессточной области Обь-Иртышского междуречья (Алтайский край) имеет наибольшее количество водоносных комплексов с высокой водопроводи-мостью и минерализацией до 1 г/л, что говорит о хорошей водообеспеченности этой территории для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Центральная часть бессточной области (Новосибирская область) менее обеспечена, здесь установлено простирание одного водоносного комплекса (нижне-верхнемелового) с глубиной залегания 0,6-1,3 км.
Северная часть междуречья (территории Омской и частично Новосибирской области) не обеспечена ресурсами питьевого качества, здесь водоносные комплексы имеют минерализацию свыше 1 г/л.
Работа была выполнена в рамках госбюджетного проекта «Пространственно-временная организация природных и природно-хозяйственных систем в водосборных бассейнах: стратегия водопользования и обеспечения гидроэкологической безопасности».
Список литературы
1. Винокуров Ю.И., Жерелина И.В., Красноярова Б.А. Обь-Иртышский бассейн: проблемы водопользования и управления // Природно-ресурсные, экологические и социально-экономические проблемы окружающей среды в крупных речных бассейнах. -М.: Медиа-Пресс, 2005. - С. 120-135.
2. Атлас СССР. - М., 1983. - 260 с.
3. Рыбкина И.Д., Магаева Л.А., Губарев М.С. Ограничения и возможности развития водоснабжения муниципальных образований бессточной области Обь-Иртышского междуречья // Вода: химия и экология. - 2015. - № 3 (81). - С. 83-90.
4. Ресурсы пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна / И.М. Земскова, Ю.К. Смоленцев, М П. Полканов и др. - М.: Недра, 1991. - 262 с.
5. Снакин В.В. Акимов В.Н. Термины и определения в сфере водных ресурсов. -М.: НИА-Природа, 2004. - 244 с.
References
1. Vinokurov Yu.I., Zherelina I.V., Krasnoyarova B.A. Ob-Irtyshsky basseyn: problemy vodopolzovaniya i upravleniya // Prirodno-resursnye, ekologicheskiye i sotsialno-ekonomicheskiye problemy okruzhayushchey sredy v krupnykh rechnykh basseynakh.- M.: Media-Press, 2005. - S. 120-135.
2. Atlas SSSR. - M., 1983. - 260 s.
3. Rybkina I.D., Magayeva L.A., Gubarev M.S. Ogranicheniya i vozmozhnosti razvitiya vodosnabzheniya munitsipalnykh obrazovany besstochnoy oblasti Ob-Irtyshskogo mezhdurechya // Voda: khimiya i ekologiya. - 2015. - № 3 (81). - S. 83-90.
4. Resursy presnykh i malomineralizovannykh podzemnykh vod yuzhnoy chasti Zapadno-Sibirskogo artezianskogo basseyna / I.M. Zemskova, Yu.K. Smolentsev, M.P. Polkanov i dr. - M.: Nedra, 1991. - 262 s.
5. Snakin V.V. Akimov V.N. Terminy i opredeleniya v sfere vodnykh resursov. - M.: NIA-Priroda, 2004. - 244 s.
GEOINFORMATION-CARTOGRAPHIC MODELING OF WATER-BEARING COMPLEXES DISTRIBUTION FOR WATER SUPPLY PURPOSES
M.S. Gubarev
Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul, E-mail: maikal@iwep. ru
The availability of quality-assured water resources to population and economy is one of the urgent problems for municipalities of the Ob-Irtysh interfluve. The use of cartographic method of research allows to study the territory by the presence of water-bearing complexes. Water transmissivity and salinity of water-bearing complexes are taken as the operating units for mapping of the area under study. The areas favorable for domestic and agricultural water supply are identified. Based on the availability and extension of water-bearing complexes the drainless area can be divided as follows. The southwestern part of the drainless area of the Ob-Irtysh interfluve (municipalities of Altai Krai) has the greatest number of water-bearing complexes with high water transmissivity and mineralization up to 1 g/l that is indicative of a sufficient domestic water availability. The central part of the drainless area (municipalities of Novosibirsk oblast), within which is the lower-upper Cretaceous water-bearing complex with a depth of 0,6-1,3 km, is less provided with domestic water. The northern part of the interfluve area (the territory of Omsk oblast and partially Novosibirsk oblast) is not provided with safe drinking water; here the water-bearing complexes have mineralization exceeding 1 g/L.
Key words: water-bearing complex, water supply, drainless area, water transmissivity, salinity.
ReceivedMay 20, 2016
