CC BY
75
Естественные и точные науки ••• 53
Natural and Exact Sciences •••
Науки о Земле / Earth Science
Оригинальная статья / Original Article
УДК 556.3
DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-4-53-61
Гидрологические условия подрусловых водоносных горизонтов в переуглубленных частях долин рек Аргун, Шаро-Аргун и Хулхулау Восточного Кавказа
© 2018 Заурбеков Ш. Ш., Шаипов А. А., Оздиева Т. Х., Батукаев А. А.
Грозненский государственный нефтяной технический университет
им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
РЕЗЮМЕ. Цель. Выявление условий и закономерностей формирования подрусловых аллювиальных отложений рек Аргун, Шаро-Аргун, Хулхулау Восточного Кавказа для обеспечения населения горных районов доброкачественной водой. Методы. При решении поставленных задач использовались полевые исследования поверхностных источников вод, а также геологические и геофизические методы. Проводились многочисленные сравнительные анализы. Результаты. Установлены участки территории распространения водоносных подрусловых аллювиальных отложений в долинах рек Аргун, Шаро-Аргун, Хулхулау. Вывод. Водоносные аллювиальные подрусловые отложения в горных районах Чеченской Республики содержат запасы доброкачественной питьевой воды.
Ключевые слова: гидрогеология, подземные воды, отложения, питьевая вода, речные долины.
Формат цитирования: Заурбеков Ш. Ш., Шаипов А. А., Оздиева Т. Х., Батукаев А. А. Гидрологические условия подрусловых водоносных горизонтов в переуглубленных частях долин рек Аргун, Шаро-Аргун и Хулхулау Восточноо Кавказа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2018. Т. 12. № 4. С. 53-61. DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-4-53-61
Hydrological Conditions of Underflow Aquifer in the Argun, Sharo-Argun and Khulkhulau River Valleys
Incision in the Eastern Caucasus
© 2018 Sharputdi Sh. Zaurbekov, Arbi A. Shapirov, Tamila Kh. Ozdieva, Adam A. Batukaev
M. D. Millionshchikov Grozny State Oil Technical University, Grozny, Russia; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
ABSTRACT. Aim. Identification of the conditions and formation regularities of underflow alluvial deposits of the Argun, Sharo-Argun and Khulkhulau rivers in the Eastern Caucasus for the pathogen-free drinking water supply of mountain regions population. Methods. It has been used the field study of surface water sources, geological and geophysical methods and numerous comparative analyzes at solving the tasks. Results. Areas of aquifer underflow alluvial deposits in the Argun, Sharo-Argun and Khulkhulau river valleys have been reported. Conclusion. Aquifer underflow alluvial deposits in the mountainous area of the Chechen Republic contain reserves of the pathogen-free drinking water.
Keywords: hydrogeology, groundwater, deposits, drinking water, river valleys.
••• Известия ДГПУ. Т. 12. № 4. 2018
••• DSPU JOURNAL. Vol. 12. No. 4. 2018
For citation: Zaurbekov Sh. Sh., Shaipov A. A., Ozdieva T. Kh., Batukaev A. A. Hydrological Conditions of Underflow Aquifer in the Argun, Sharo-Argun and Khulkhulau River Valleys Incision in the Eastern Caucasus. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and exact sciences. 2018. Vol. 12. No. 4. Pp. 5361. DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-4-53-61 (In Russian)
Введение
Проблема обеспечения населения доброкачественной питьевой водой для централизованного водоснабжения, отвечающей требованиям СанПиН 2.1.1074-01 приобретает в последние годы социальный характер.
В населенных пунктах, использующих воду из поверхностных источников (Но-жай-Юртовский, Курчалоевский, Веденский, Шаройский, Шатойский и Итум-Калинский), в последнее время было зафиксировано несколько вспышек острокишечных инфекционных заболеваний. Вдобавок в течение последних 10 лет в связи с изменениями формы выпадения атмосферных осадков в горной части Чеченской Республики, исчезло большинство родников, а дебит крупнейшего источника в Чеченской Республике Беной-Яссы составил 200 л/с по сравнению с бывшим (700 л/с). В настоящее время население горной части Чеченской Республики испытывает недостаток в питьевой воде около 40 тыс. м3/с. Покрытие имеющегося дефицита возможно за счет изыскания новых источников водоснабжения, в первую очередь, за счет разведки подземных вод, которые наиболее качественны и экономически выгодны.
Целью исследования является изучение гидрологических условий подрусловых горизонтов.
Методы - в данной работе использовались геологический и геофизический методы исследования.
Результаты и исследования
По результатам проведения комплекса специализированных гидрогеологических исследований для обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения населения сс. Химой, Шатой, Ведено и Итум-Кали Чеченской республики были выбраны участки, отвечающие требованиям и возможностям для оценки запасов подрусловых водоносных горизонтов в переуглубленных частях долин рек (рис. 1).
Оцененные участки подземных вод по типизации Б. В. Боревского и Л. С. Язвина [1] относятся к подтипу 1-Б, т. е к месторождениям в речных долинах горных рек, что определяет ряд их особенностей:
- четковидное строение речной долины, определяющее чередование участков, выполненных толщей аллювиальных отложений, включающих переуглубления, и "скальных" участков с практическим отсутствием аллювия;
- чередование участков разгрузки и поглощения речного стока по длине долин;
- высокая динамичность изменчивости поверхностного стока внутри года, наличие продолжительного меженного периода, в течение которого поверхностный сток может уменьшаться (в зависимости от площади и высоты водосбора);
- работа водозаборных сооружений во внутригодовом разрезе в зависимости от соотношения расхода реки и водозабора происходит в режиме "сработка - восполнение" при недостаточной пропускной способности водозабора или без сработки при малом водоотборе по сравнению с расходом реки;
- возможное изменение условий питания подземных вод на участках с высокой степенью их гидравлической связи с поверхностными водами в естественных условиях при эксплуатации водозаборов вследствие эксплуатационной кольмата-ции подрусловых отложений;
- зависимость параметров, удельной эксплуатационной нагрузки, объема стока и скорости течения реки;
- слабая защищённость подземных вод от потенциальных загрязнений, в связи с чем, участки жилой и хозяйственной застройки не могут рассматриваться как перспективные для создания водозаборов питьевого назначения.
Основными факторами, определяющими условия формирования запасов в долинах рек, являются [2; 3]:
- ширина речной долины;
- мощность, физические и химические свойства водоносных пород, их пространственное размещение;
- степень водонасыщенности отложений перекрывающих или подстилающих водоносный горизонт;
- условия взаимосвязи поверхностных и подземных вод, характер кольматации
Естественные и точные науки ••• 55
Natural and Exact Sciences •••
русловых отложений (состав, мощность заиленного слоя, изменений во времени);
- геометрические параметры русел в характерных сечениях и их изменения при изменении режима стока;
- годовые и многолетние циклы в характере рек, время паводков и их продол-
В формировании рассматриваемых речных долин в южной части района работ существенную роль играло ледниковое выпо-лаживание в условиях активных неотектонических поднятий, что ярко выражено в геоморфологии этих долин. В образовании суженых и расширенных участков речных долин («микробассейны») нашли отражение
жительность, а также прекращение стока временных потоков;
- руслообразующая деятельность (деформации и размыв дна и берегов) под влиянием естественных природных и антропогенных факторов.
как дифференцированно-активные неотектонические движения, так и разнородные литолого-петрографические свойства дочет-вертичных пород, по-разному устойчивых к ледниковому выпахиванию. Многие сужения связаны также с крупными горными оползнями, обуславливающими временные подпруживания долин.
Рис. 1. Обзорная карта Чеченской Республики с указанием участков работ
••• Известия ДГПУ. Т. 12. № 4. 2018
••• йБРи JOURNAL. Уо!. 12. N0. 4. 2018
В плане литолого-фациального разреза переуглублений наблюдается многократная смена флювиогляциальных, ал-лювиально-флювиогляциальных и аллювиальных валунно-галечниковых отложений.
В формировании переуглубленных частей речных долин в северной части района существенную роль играла активная донная эрозия, в условиях активного неотектонического поднятия. В образовании суженых и расширенных участков речных долин, основную роль играли разнородные литолого-петрографические свойства до-четвертичных пород, по-разному устойчивые к речной эрозии.
Подземные воды Итум-Калинского, Химойского, Шатойского и Веденского участков недр разведаны в аллювиальных нижне-верхнеплейстоценовых отложени-
ях, которые состоят из валунно-галечниковых с песчано-суглинистым заполнителем в высокогорных районах и гравийно-галечных отложений с песчаным и песчано-глинистым заполнителем в предгорных районах и приурочены к переуглубленным речным долинам.
В районе участка Химой аллювий залегает в нижне-среднеюрских отложениях, Шатой в палеоцен-эоценовых отложениях, на Веденском участке в неоген-палеогеновых и Итум-Калинском в нижне-среднеюрских отложениях.
Они же составляют обрамление долин за пределами полосы распространения аллювия [4].
Мощность водовмещающих отложений по данным бурения и геофизических исследований изменяется от 10 м до 50 м (рис. 2).
Рис. 2. Литологическая колонка и данные каротажа по скважине № 4 Итум-Кали
Естественные и точные науки ••• 57
Natural and Exact Sciences •••
Поток подземных вод аллювиальных отложений направлен по долинам рек и формируется преимущественно за счёт тесной гидравлической связи с поверхностными водами. Водоносный горизонт является безнапорным. Глубина залегания зеркала подземных вод на участке в меженные периоды составляет от 0,83 м выше поверхности земли (скв. 2, участок Шатой-ский) до 1,8-8,6 м ниже, в паводковые периоды практически достигает земной поверхности, таким образом, максимальная
амплитуда годовых колебаний уровня достигает 8-10 м. Уклон потока соответствует уклонам рельефа дна долины и в среднем на участках работ составляет 0,012-0,036 м/м. Ширина долины выше и ниже участков проектируемых водозаборов составляет 100-150 м, непосредственно выбранные участки приурочены к расширению ширины долины от 460 м (участок Химойский) до 600 м (участок Шатойский) протяженностью 1,8-2,9 км, что подтверждается каротажными диаграммами (рис. 3).
Рис. 3. Литологическая колонка и данные каротажа по скважине № 2 Шатой
Участок Химойский протяженностью 2,8 км, расположен в долине реки Шаро-Аргун (рис. 4). Здесь, в практически непроницаемых аргиллитах нижне-среднеюрского возраста находится водо-
носный пласт, состоящий из гравийно-галечниковых отложений с песчано-глинистым заполнителем. Мощность пласта 10 м, ширина 460 м [5].
58 ••• Известия ДГПУ. Т. 12. № 4. 2018
••• DSPU JOURNAL Уо!. 12. N0. 4. 2018
Рис. 4. Карта профилей ВЭЗ на участок Химой
Подземные воды залегают на глубине 8,6 м и являются подрусловыми водами реки Шаро-Аргун - притока реки Аргун.
Участок Шатойский протяженностью 1,8 км находится в долине реки Аргун (рис. 5).
Рис. 5. Обзорная карта участка Шатойский. Перспективный вид
Долина сложена водоупорными палеогеновыми и четвертичными отложениями и расположена в пределах Большекавказ-ской гидрогеологической складчатой области. Аллювиальный водоносный горизонт мощностью до 20-50 м в виде пласта-полосы шириной в среднем 600 м включен в практически водоупорные палеоцен-эоценовые глины.
Аллювиальные отложения, включающие в себя подземные подрусловые воды реки Аргун, состоят из гравийно-галечниковых образований с включением валунов. Заполнителем здесь выступает песок и глина. Воды залегают на глубине до 1 м.
Участок Итум-Калинский протяженностью, соответственно, 2,9 км находится в долине реки Аргун (рис. 6).
Долина сложена нижне-среднеюрскими и четвертичными отложениями и расположена в пределах Большекавказской гидрогеологической складчатой области. Аллювиальный водоносный горизонт мощностью до 20-50 м в виде пласта-полосы шириной в среднем 530 м включен в практически водоупорные нижне-среднеюрские аргиллиты. Аллювий представлен гравий-но-галечными отложениями с песчаным, песчано-глинистым и глинистым заполнителем. Подземные воды этого горизонта, залегающие на глубине 1,8 м, являются подрусловыми водами реки Аргун.
Рис. 6. Спутниковый снимок на участок работ Итум-Кали
Естественные и точные науки ••• 59
Natural and Exact Sciences •••
Участок Введенский находится на севере Горной части Чеченской Республики (область предгорий) и приурочен к долине реки Хулхулау. Аллювиальный водоносный горизонт мощностью 17-27 м в виде пласта-полосы средней шириной 550 м включен в неоген-палеогеновые глины. Аллювий представлен гравийно-галечными отложениями с песчаным и песчано-глинистым заполнителем. В нем часто встречаются прослои песка и глин мощностью до 1,5-2 м. Подземные воды аллювиального горизонта залегают здесь на глубинах 17-32 м (рис. 7).
Рис. 7. Снимок участка работ Ведено
Скважинами, опробовавшими аллювиальный водоносный горизонт, были получены расходы 6,2 л/с-16,0 л/с при понижениях пьезометрического уровня до 2,0 м, удельные дебиты составили 3,1-8,0 л/ем. Водоносный горизонт достаточно водо-обилен: коэффициенты фильтрации изменяются от 21,1 до 36,6 м/сутки. Уровни верховодки в основном фиксируются на глубинах 1,8-8,6 м. Химический состав
подземных вод относится к преимущественно гидрокарбонатному и сульфатно-гидрокарбонатному кальциевому и магни-ево-кальциевому, сухой остаток 0,3-0,9 г/дм3, величиной общей жесткости 4-7 мг-экв/дм3, иногда достигающей 8-10 мг-экв/дм3, и в целом отвечают требованиям СанПиН 2.1.1074-01 для централизованного водоснабжения (табл.).
Аллювиальный водоносный горизонт безнапорный незащищенный. Область питания совпадает с областью распространения. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет инфильтрации речных вод и атмосферных осадков, разгрузка -родниками, в меженный период - в реки.
По сложности геологического строения и гидрогеологических условий в соответствии с «Классификацией запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод» все оцениваемые месторождения подземных вод рассмотренных участков относятся ко 2-й группе.
Отнесенные к этой группе участки недр характеризуются в соответствии с вышеназванной классификацией, утвержденной приказом Минприроды РФ от 30.07.2017 г. № 195, следующими условиями - сложное геологическое строение, гидрогеологическое, водохозяйственные, экологические и горно-геологические.
Заключение
Подземные воды на всех рассматриваемых участках недр залегают в переуглубленных речных долинах, которые слагают аллювиальные отложения нижне-верхне-плейстоценового возраста. Состав отложений в высокогорной области - валунно-суглинистые и валунно-галечниковые образования с песчаным и песчано-глинистым заполнителем. В предгорной области - гравийно-галечными отложениями с песчано-глинистым и песчаным заполнителем.
Водоносные горизонты являются безнапорными. Поток подземных вод направлен по долинам рек и формируется преимущественно за счет тесной гидрологической связи с поверхностными водами.
О
о
Химический состав вод аллювиальных отложений (Веденский участок)
Таблица
№№ П.Л. № пробы №№ СКВ. Дата отбора Ед. изм. Катионы Сумма катионов Анионы Сумма анионов 1 ¡0 Яи 0 1 £ * Сумма минеральных веществ, мг/дм 1 ч «ь Г и зй Ш • Я* ¡Л Ш ** «Л 3 ч а <0, 151 Э и а Й в о йЭ ¡Р ¡ЕЗ 5* ¡г 0& с
Са" Ш4+ Рет НС03 СТ 80/- N03 СО,2"
ПДК 200 не норм. не норм. 2 0,3 не норм. 350 500 45 3 101 (15С ю 0) 7(10) не норм. 6-9 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Участок Веденский
1 482/47 скв.З 10.02.2014 мг/дм3 48,3 49,1 18,2 1,2 2,5 121 195,3 10,6 135,8 3,1 0,5 346,3 478,3 380 7,7 0,2
мг-экв/дм3 2,1 2,45 1,5 0,07 6,19 3,2 0,3 2,83 0,05 0,01 6,39 4 3,2
%-экв/дм3 35 39,6 24,3 У 100 50,1 4,7 443 0,8 0,1 100
2 481/48 скв. 3 10.02.2014 мг/дм5 58,6 56,1 17 1,2 2,5 132,9 225,8 9,9 134,1 2,7 0,5 373 517,2 406 7,6 0,2
мг-экв/дм3 2,55 2,8 1,4 0,07 6,82 3,7 0,28 2,79 0,04 0,01 6,82 4,2 3,7
%-экв/дм3 37,4 41,1 20,5 1 100 54,3 4,1 40,9 0,6 0,1 100
3 487/51 рода. 1 16.03.2014 мг/дм3 10,6 135,3 25,5 необн. 171,4 463,7 17,4 263 41,3 не обн. 548,7 732,2 538 7,2 необн.
мг-экв/дм3 0,46 6,75 2Д - 9,31 7,6 0,49 0,55 0,67 • 9,31 8,85 7,6
%-экв/дм3 4,9 72,5 22,6 - 100 81,6 5,3 5,9 V • 100
4 488/55 родя. 2 16.03.2014 мг/дм3 26,4 137,3 27,4 необн. 191,1 488,1 20,2 42,8 49,3 не обн. 600,4 804,3 578 7,1 необн.
мг-экв/дм3 1,15 6,85 2,25 - 10,25 8 0,57 0,89 0,79 - 10,25 9,1 8
%-экв/дм3 11,2 66,8 22 - 100 78 5,6 8,7 7,7 - 100
О •
со •
~о х:
с 3-ш
о СЬ
С ^
аз 3
5 50
1
О *
■ н
■ N5
. ю
Ю Ю
О о
00 00
Естественные и точные науки ••• 61
Natural and Exact Sciences •••
Литература
1. Боревский Б. В., Самсонов Б. Г., Язвин Л. С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. 2-е изд. М.: Недра, 1979. 326 с.
2. Биндеман Н. Н., Язвин Л. С. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод. М.: Недра, 1970. 216 с.
3. Климентов П. П. Методика гидрогеологических исследований. М.: Высш. шк., 1989. 448 с.
4. Оздоева Л. И., Шаипов А. А. Отчет о результатах поисково-оценочных работ на
1. Borevskiy B. V., Samsonov B. G., Yazvin L. S. Metodika opredeleniya parametrov vodonosnykh gorizontov po dannym otkachek. 2-e izd. [Methods for parameters determining of aquifer based on pumping data]. Moscow, Nedra Publ., 1979. 326 p. (In Russian)
2. Bindeman N. N., Yazvin L. S. Otsenka ekspluatatsionnykh zapasov podzemnykh vod [Estimation of the service reserves of groundwater]. Moscow, Nedra Publ., 1970. 216 p. (In Russian)
3. Klimentov P. P. Metodika gidrogeologicheskikh issledovaniy [Methods of hydrogeological research]. Vyssh. shk. Publ., Moscow, 1989. 448 p. (In Russian)
4. Ozdoeva L. I., Shaipov A. A. Report on the results of exploration and assessment of
СВЕДЕНИЕ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Заурбеков Шарпутди Шамсутдинович,
доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и природопользования, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. академика М. Д. Миллионщикова (ГГНТУ им. акад. М. Д. Миллионщикова), Грозный, Россия; e-mail: [email protected]
Шапиров Арби Ахамдиевич, доцент кафедры прикладной геологии, ГГНТУ им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия; e-mail: [email protected]
Оздиева Тамила Хаитовна, аспирант кафедры экологии и природопользования, ГГНтУ им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия; e-mail: [email protected]
Батукаев Адам Азаматович, лаборант кафедры экологии и природопользования, ГГНТУ им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный Россия; e-mail: [email protected]
Принята в печать 20.11.2018 г.
питьевые подземные воды для обеспечения водоснабжения районных центров горной части Чеченской Республики (сс. Итум-Кали, Химой, Шатой и Ведено). Государственный контракт № 1-ГК от 21.05.13 с Управлением по недропользованию по Чеченской Республике. Грозный: ГГНТУ, 2015. 149 с.
5. Пылеев А. М. Руководство по интерпретации вертикальных электрических зондирований (с приложением альбома палеток). М.: Недра, 1968. 206 с.
drinking groundwater for water supply in the regional centers of the Chechen Republic mountainous part (Itum-Kali, Khima, Shatoy and Vedeno). Gosudarstvennyy kontrakt № 1-GK ot 21.05.13 s Upravleniem po nedropol'zovaniyu po Chechenskoy Respublike [State contract No. 1-GK, dated 21.05.13 with Subsurface Management Administration for the Chechen Republic]. Grozny, 2015. 149 p. (In Russian)
5. Pyleev A. M. Rukovodstvo po interpretatsii vertikal'nykh elektricheskikh zondirovaniy (s prilozheniem al'boma paletok) [Guide to the interpretation of vertical electrical sounding (with the application of palettes)]. Moscow, Nedra Publ., 1968. 206 p. (In Russian)
AUTHORS INFORMATION Affiliations
Sharputdi Sh. Zaurbekov, Doctor of Geography, Professor, Head of the Department of Ecology and Environmental Management, M. D. Millionshchikov Grozny State Oil Technical University (MGSOTU), Grozny, Russia; email: [email protected]
Arbi A. Shapirov, Associate Professor, Department of Applied Geology, MGSOTU, Grozny, Russia; e-mail: [email protected]
Tamila Kh. Ozdieva, Ph.D. student, Department of Ecology and Environmental Management, MGSOTU, Grozny, Russia; e-mail: [email protected]
Adam A. Batukaev, Laboratory Assistant, Department of Ecology and Environmental Management, MGSOTU, Grozny, Russia; email: [email protected]
Received 20.11.2018.
References
