CC BY
5
Естественные и точные науки ••• Natural and Exact Sciences ••• 29
Науки о Земле / Earth Science
Оригинальная статья / Original Article
УДК 504.05:553.7
DOI: 10.31161/1995-0675-2023-17-1-29-41
EDN: FNFXPG
Геоэкологическая оценка воздействия геотермальной скважины 9-Т Каргалинская на ландшафты и использование земель
© 2023 Гацаева Л. С.и 13, Гуня А. Н. 2, Керимов И. А. 3, Бадаев С. В. 1
1 Комплексный научно-исследовательский институт им. Х. И. Ибрагимова РАН Грозный, Россия, gls69@yandex.шн; [email protected] 2 Институт географии РАН Москва, Россия, [email protected] 3 Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия, [email protected]
РЕЗЮМЕ. Цель. Комплексная геоэкологическая оценка воздействия изливающихся минерализованных вод геотермальной скважины 9-Т Каргалинская на окружающий ландшафт и использование земель. Методы. Опираясь на фондовые материалы по геотермальным скважинам Чеченской Республики, были проведены полевые исследования с картографированием ареала влияния скважины. На мезомасштабном уровне была дана оценка встроенности скважины 9-Т Каргалинская в региональную ландшафтную структуру (построен профиль, на котором обозначены основные геолого-географические границы и единицы физико-географической дифференциации: типы и группы ландшафтов). На крупномасштабном уровне было проведено комплексное картографирование ландшафтов и использования земель в масштабе 1:10 000. В полевых условиях даны характеристики природным комплексам ранга урочищ и фаций (с описанием растительности, почв и актуального использования), проведены замеры температур воды, взяты пробы воды на химический анализ из скважины и водоема (в 300 м восточнее скважины, вода из которого используется для капельного полива сельскохозяйственных угодий). Результаты. Построены профили и карты, которые позволяют выделить несколько зон воздействия скважины 9-Т Каргалинская, проведены химические анализы воды непосредственно из скважины, а также водоема грунтовых вод, вода из которой используется для орошения. Лабораторные исследования воды из скважины показали, что уровень многих показателей не превышает значения предельно-допустимых концентраций (ПДК), а содержание некоторых, наоборот, превышает значительно. Например, аммоний-ионы при ПДК=1,5 мг/дм3 составляет 6,9 мг/дм3; более 10 раз превышены ПДК хлоридов (3527,2 мг/дм3 при норме 350); общая жесткость составляет 11 мг-экв/л при ПДК=7 мг-экв/л; перманганатная окисляемость при норме ПДК не более 5,0 мг/дм3 составила 8,4 мг/дм3. В грунтовых водах все исследуемые показатели в пределах допустимых ПДК, что свидетельствует о хорошем качестве воды. Выводы. Дана оценка глубины трансформации природных компонентов. Излив термальной воды из скважины № 9-Т Каргалинская с 2019 года привел к заболачиванию и затоплению территории площадью около 5 га, и в целом изъятию из сельскохозяйственного оборота порядка 15 га сельхозугодий. Химические анализы воды из скважины свидетельствуют о возможностях ее использования в теплоснабжении, бальнеологии, горячем водоснабжении для технических целей и др. Работы по устранению излива скважины зависят от перспектив дальнейшего использования геотермального потенциала.
Ключевые слова: геотермальные ресурсы, скважина, месторождение термальных вод, исследования, излив, ландшафт, растительный покров, воздействие.
Формат цитирования: Гацаева Л. С., Гуня А. Н., Керимов И. А., Бадаев С. В. Геоэкологическая оценка воздействия геотермальной скважины 9-Т Каргалинская на ландшафты и использование земель // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2023. Т. 17. № 1. С. 29-41. DOI: 10.31161/1995-0675-2023-17-1-29-41 EDN: FNFXPG
Geoecological Assessment of 9-T Kargalinskaya Geothermal Well Impact on Landscapes and Land Use
© 2023 Liana S. Gatsaeva^ 13, Alexey N. Gunya 2, Ibragim A. Kerimov 3, Salavdi V. Badaev 1
1 Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences
Grozny, Russia, [email protected], [email protected]
2 Institute of Geography, Russian Academy of Sciences
Moscow, Russia, [email protected]
3 Millionshchikov Grozny State Oil Technical University
Grozny, Russia, [email protected]
ABSTRACT. Aim. Comprehensive geo-ecological assessment of the impact of outflowing mineralized waters from 9-T Kargalinskaya geothermal well on the surrounding landscape and land use. Methods. Based on stock materials on geothermal wells in the Chechen Republic, field studies were carried out with mapping of the well influence area. It was assessed at the mesoscale level the built-in 9-T Kargalinskaya well into the regional landscape structure (a profile was built on which the main geological and geographical boundaries and units of physical and geographical differentiation are indicated: types and groups of landscapes). At a large-scale level, a comprehensive mapping of landscapes and land use was carried out on a scale of 1:10 000. In the field, characteristics of natural complexes of the tracts and facies rank were given (with a description of vegetation, soils and actual use), water temperatures were measured, water samples were taken for chemical analysis from a well and a reservoir (300 m east of the well, the water from which is used for drip irrigation of agricultural land). Results. Profiles and maps have been constructed that make it possible to identify several zones of the 9-T Kargalinskaya well influence, chemical analyzes of water were carried out directly from the well, as well as a groundwater reservoir, the water from which is used for irrigation. Laboratory studies of water from the well showed that the level of many indicators does not exceed the maximum permissible concentrations (MPC), and the content of some, on the contrary, exceed significantly. For example, ammonium ions at MPC=1.5 mg/dm3 is 6.9 mg/dm3; more than 10 times the MPC of chlorides (3527.2 mg / dm3 at a rate of 350); total hardness is 11 mg-eq/l with MPC=7 mg-eq/l; permanganate oxidizability at MPC norm not more than 5.0 mg/dm3 was 8.4 mg/dm3. In groundwater, all the studied indicators are within the permissible MPC, which indicates good water quality. Conclusions. It is given an assessment of the natural components transformation depth. The outflow of thermal water from 9-T Kargalinskaya well since 2019 has led to swamping and flooding of an area of about 5 hectares, and in general, the withdrawal of about 15 hectares of agricultural land from agricultural circulation. Chemical analyzes of water from the well indicate the possibilities of its use in heat supply, balneology, hot water supply for technical purposes, etc. Work to eliminate the outflow of the well depends on the prospects for the geothermal potential further use.
Keywords: geothermal resources, well, thermal water deposit, research, outflow, landscape, vegetation cover, impact.
For citation: Gatsaeva LS, Gunya AN, Kerimov IA, Badaev SV. Geoecological Assessment of 9-T Kargalinskaya Geothermal Well Impact on Landscapes and Land Use. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2023;17(1):29-41. (In Russ). DOI: 10.31161/1995-0675-2023-17-129-41. EDN: FNFXPG
Введение
Изучению геотермальных скважин посвящено много работ [1-11]. В них дается оценка трансформации экосистем под воздействием термальных вод различной минерализации (повышение концентрации хлоридов, изменение минерализации и смена типов воды, засоление и деградация почв, снижение видов растительных
сообществ и др.) В Республике Дагестан, например, бесконтрольный сброс минерализованных вод, в составе которых содержатся нефтепродукты, фенолы, хлориды, различные металлы в концентрациях, значительно превышающих предельно -допустимые концентрации (ПДК), привел к загрязнению некоторых участков прибрежных вод Каспийского моря [3; 4]. В
Естественные и точные науки •
Natural and Exact Sciences •••
работе [2] дана оценка воздействию изливающихся термальных вод скважины 11 -Т Гунюшки (Чеченская Республика) на основные типы ландшафтов, испытавших это влияние. Динамический ряд природных комплексов здесь сформировался под влиянием двух основных факторов: условий увлажнения и деградации почвенно-растительного покрова. Тепловое загрязнение и изменение микроклимата обусловили специфичность животного и растительного сообществ в районе излива термальных вод. Например, распыление воды привело к переувлажнению прилегающей территории вплоть до заболачивания, а в результате теплового воздействия ближе к скважине даже визуально прослеживается значительное угнетение видового состава растений и показателей проективного покрытия. В общей сложности из сельскохозяйственного оборота изъято более 120 га плодородных земель, причем 13,5 % из них попадают в зону высокой экологической напряженности. Здесь должны проводиться рекультивационные мероприятия по восстановлению ландшафтов.
Целью данной работы является комплексная геоэкологическая оценка воздействия геотермальной скважины 9-Т Кар-галинская на окружающий ландшафт и использование земель. Задачами настоящей работы являются:
1) описание скважины с точки зрения ее взаимоотношения с окружающими ландшафтами и вовлечение в использование за разные периоды;
2) оценка прямого и косвенного влияния скважины на вмещающий ландшафт;
3) оценка вариантов использования и выработка рекомендаций к оптимизации нарушенного ландшафта.
Материалы и методы исследования
В качестве данных, положенных в основу работы, послужили фондовые материалы по скважинам Чеченской Республики (ЧР), полевые исследования с изучением истории возникновения скважины и картографирование ареала влияния скважины. Картографирование проводилось на двух масштабных уровнях: мезо- и крупномасштабном. На мезомасштабном уровне была дана оценка встроенности объекта исследования в региональную ландшафтную структуру. Для этого был построен профиль от Терского массива до долины р. Терек, на котором обозначены основные геолого-географические границы и единицы физико-географической
дифференциации: типы и группы ландшафтов.
На крупномасштабном уровне было проведено комплексное картографирование ландшафтов и использования земель в масштабе 1:10 000. Основой для картографирования послужили топографические карты и снимки крупного масштаба. В полевых условиях были описаны природные комплексы ранга урочищ и фаций (с описанием растительности, почв и актуального использования), проведены замеры температуры воды, взяты пробы воды на химический анализ.
В лабораторных условиях вода исследовалась на следующие показатели: аммоний-, нитрит, нитрат-, хлорид-, сульфат-ионы, общие железо, щелочность, жесткость, марганец, окисляемость перманга-натная, сухой остаток, кальций, магний и др. Анализ воды из скважины 9-Т Карга-линская показал, что уровень многих из исследуемых показателей не превышает значения ПДК, а содержание некоторых, наоборот, превышает значительно. Например, аммоний-ионы при ПДК=1,5 мг/дм3 составляет 6,9 мг/дм3; более 10 раз превышены ПДК хлоридов (3527,2 мг/дм3 при норме 350); общая жесткость составляет 11 мг-экв/л при ПДК=7 мг-экв/л; перманганатная окисляемость при норме ПДК не более 5,0 мг/дм3 составила 8,4 мг/дм3. Кроме этого, проводились исследования грунтовых вод из котловины, вырытой в 300 м восточнее скважины, использовавшейся для капельного полива выращиваемой сельскохозяйственной продукции (тыквы, арбузы и др.).
Результаты и их обсуждение
Скважина 9-Т Каргалинская. История и краткая характеристика
Скважина 9-Т Каргалинская находится в Шелковском районе ЧР между станицами Курдюковская и Каргалинская. Это одна из скважин месторождения термальных вод (МТВ) Каргалинское, в пределах которого пробурено еще 6 скважин (№№ 5-Т, 6-Т, 7-Т, 8-Т, 10-Т, 11-Т), находившихся в эксплуатации с 1984 г. В настоящее время оборудование всех скважин находится в критическом состоянии. В тектоническом отношении ареал скважин находится в пределах пологой моноклинали, погружающейся в юго-западном направлении. Глубина залегания водоносного горизонта (неогеновые песчаники) -2940-3150 м, мощность - 24-38 м. Основными эксплуатационными объектами яв-
ляются ^-У! пласты карагана, XVI, XVII и XVIII пласты чокрака. Балансовые запасы по категории А+В+С1 составляют 5,00 тыс. м3/сут. Месторождение находится в резерве (нераспределенный фонд). Год утверждения запасов - 1991.
Тип воды - термальная, хлоридная, гидрокарбонатно-хлоридная натриевая. Минерализация - 2,0-6,3 г/дм3. В воде присутствуют вредные компоненты (фенолы, нафтены), затрудняющие ее использование в коммунальном хозяйстве. Температура 68-103 °С. Давление на выходе составляет 0,3-1,6 Мпа [12].
До 90-х гг. XX столетия геотермальный потенциал МТВ Каргалинское использовался для теплоснабжения и основными потребителями были предприятия АПК: винсовхоз «Алый Терский», коньячный завод в колхозе «Красный пахарь», совхоз «Каргалинский», Терский рыбзавод и др. Скважины работали в зимний отопительный период. За 1989 г. потребление термальной воды составило 1052000 м3.
По данным Северо-Кавказского управления по использованию глубинного тепла Земли на 1 октября 1992 г., из 7 скважин МТВ Каргалинское к действующему фонду относились 4 скважины (5-Т, 6-Т, 7-Т, 8-Т), а 3 скважины (9-Т, 10-Т, 11-Т) были в консервации из-за высокой минерализа-
ции вод, выводимых из нижнечокракско-го горизонта (11,2 -13,6 г/л).
Формула Курлова для термальной воды скв. 9-Т Каргалинская выглядит следующим образом:
M
Cl77-R5HCO1
6,3
(Na + K)74-85 Ca9-!7
-рН 8,2
Вода относится к хлоридно-натриевому типу, по составу близка к питьевым лечебно-столовым водам Тюменского (скв. 2-Б Тараскульского месторождения, Тюменская область) и Нижне-Сергинского (скв. 4 Нижне-Сергинского месторождения, Свердловская область) типов. Температура воды на устье скважины составляет 99,0 0С.
Скважины обнаруживают тесные связи между собой. Так, в 2019 г. в результате герметизации скважины в районе станицы Бороздиновская (МТВ Дубовское - 34 км к западу от района исследований) стала фонтанировать скв. 9-Т Каргалинская. Замер дебита не представляется возможным, так как вода из устья скважины под давлением разбрызгивается в разные стороны, при этом направление не постоянно. Изливающиеся минерализованные потоки воды занимают понижения в рельефе, а часть по руслу стока попадают в ороси-тельно-дренажную сеть, связанную с бассейном р. Терек.
10 2,3*4 51
Рис. 1. Комплексный физико-географический профиль по линии Терские пески - Терек в районе скважины 9-Т Каргалинская
Условные обозначения: 1 - сельскохозяйственные поля разной интенсивности (рис. 2); 2 - кустарники в гидроморфных понижениях (ива и др.); 3 - лесные заросли из тополя, дуба, карагача, диких плодовых и др.; 4 - степное разнотравье; 5 - геотермальная скважина. Fig. 1. Complex physical and geographical profile along the line Tersky sands -Terek in the area of 9-T Kargalinskaya well Symbols: 1 - agricultural fields of different intensity (Fig. 2); 2 - shrubs in hydromorphic depressions (willow, etc.); 3 - forest thickets of poplar, duma, elm, wild fruit, etc.; 4 - steppe forbs; 5 - geothermal well.
Естественные и точные науки ••• 33
Natural and Exact Sciences •••
Ландшафты на мезоуровне
Сама скважина и ареал ее воздействия расположены в долине р. Терек между Терским массивом и приречными террасами Терека (рис. 1). Высотные отметки скважины в самом высоком месте достигают 0 м над уровнем моря, а ближайшие понижения - 2-3 м ниже уровня моря. Как видно из профиля, ареал воздействия приурочен к относительно низким отметкам. Глубина грунтовых вод в момент полевых исследований достигала около 2,5 м над поверхностью земли (примерно около 5 м ниже уровня моря). С севера на юг по профилю верхнечетвертичные отложения элювиальных терских песков сменяются, преимущественно среднечетвертичными отложениями из песков, суглинков, глин, реже - песчаников. Рельеф территории грядово-бугристый, глубины понижений достигают несколько метров, определяя большое разнообразие в условиях увлажнения.
Северная часть профиля занята массивом Терских песков, которые в районе исследования относительно близко подходят к долине Терека и заняты полупустынными и полупустынно-степными ландшафтами. Они формируются в пределах Терско-Кумской низменности на высотах, не превышающих 100 м над уровнем моря [13; 14]. Ландшафты Терских песков представлены бугристо-грядовыми песками с сочетанием природных комплексов песчаных гряд разной высоты и степени закрепленности растительностью и понижений между ними. Гряды преимущественно ориентированы с запада на восток. На них нередко отмечается дифференциация растительности по их вершинам и склонам разной экспозиции. Благодаря повышенной влагона-сыщенности песков и разной глубине залегания водоносных горизонтов здесь типичны полынно-прутняково-тырсовые пустынные степи на светло-каштановых почвах. На закрепленных песках произрастают ковыли (Stipa capillata, S. sareptana), прутняк (Kochia prostrate), полыни (Artemisia marscalliana) и др., на сла-бозакрепленных песках - джузгун (Calligonum aphyllum), песчаный овес (ки-як) (Leymus racemosa), полынь песчаная (Artemisia arenaria), овсяница Беккера (Festuca beckeri), молочай Сегиера (Eupnorbia seguieriana) и др. На подвижных
песках появляется астрагал (Astragalus sp.), донник (Melilotus polonicus). На склонах северной экспозиции отмечается боярышник (Crataegus sp.), местами каркас (Celtis planchoniana) высотой до 2,5 м. Понижения обычно лучше закреплены растительностью: тонконог (Koeleria gracialis, K sabuletorum), лен (Linum perenne), скабиоза (Scabiosa ochroleuca), молочай (Eupnorbia seguieriana) и др., местами встречаются мхи, больше кустарников -тамарикс (Tamarix gracilis), терн (Prunus stepposa), в более влажных местах лох (Elaeagnus angustifolia). Проективное покрытие в них увеличивается до 50 %. Почвы - маломощные песчаные светло-каштановые и примитивные.
В настоящее время наблюдается возобновление древесно-кустарниковых видов (песчаной акации, терна, боярышника). Все это свидетельствует о зарастании песков вследствие различных факторов, в первую очередь, снижения пастбищной нагрузки. Однако в местах выпаса скота, путей его прогона, вблизи кошей, обычно отсутствие растительности или наличие единичных видов растений.
На террасах Терека с более близким залеганием грунтовых вод развиты полупустынно-степные и сухостепные ландшафты, сильно трансформированные долговременной деятельностью человека. Повсеместно видны ирригационные формы рельефа (обводнение), сложенные аллювиальными суглинками под полынно-тамариксовыми полупустынными степями на аллювиально-луговых, часто с засоленными горизонтами, почвах. В настоящее время наблюдается чередование полей и пастбищ, часто сильно стравленных, которые в прошлом были поливными землями виноградников и бахчевых культур. Значительное снижение уровня аграрной освоенности и разрушение системы орошения привели к зарастанию бывших полей полынью, солянками, тамариксом, терном, многочисленными сорными видами (цикорий (Cichorium intybus), конский щавель (Rumex confertus) и др.). Вдоль русла каналов обычны заросли тростника на лугово-болотных почвах.
Ликвидация коллективной системы хозяйствования, выезд русского населения и последующее заселение населенных пунктов левобережья Терека выходцами с гор привели к существенному изменению
культурного ландшафта. Большинство полей представляют ныне пастбища, лишь отдельные участки возделываются под кормовые культуры, в том числе, бахчевые. В ряде случаев интенсивное овощное и бахчевое хозяйство ведется китайцами.
Ближе к Тереку окультуренные природные комплексы сменяются лесными на возвышенных надпойменных террасах Терека. Они представлены грядовыми и грядово-бугристыми, сложенными с поверхности аллювиальными песками, под дубово-тополиными с примесью акации и боярышника мелколесьями, с разреженным осоково-вейниковым травостоем, на примитивных аллювиальных песчаных почвах. Пойменные леса в значительной степени уже нарушены, они состоят из дуба (Quercus robur), ивы (Salix sp.), осокоря (Populus nigra), яблони восточной (Malus orientalis), груши кавказской (Pyrus caucasica). Подлесок нередко образуют густые, часто непроходимые заросли боярышника (Crataegus sp.), крушины (Frangula alnus), бузины (Sambucus nigra), обвитые хмелем (Humulus lupulus) и диким виноградом (Vitis vinifera).
Как видно из профиля, ареал воздействия скважины затрагивает полупустынно-степной тип ландшафтов, который в значительной степени изменен долговременной деятельностью человека.
Ландшафты на локальном уровне
Физико-географическую дифференциацию на локальном уровне демонстрирует ландшафтная карта-схема, составленная по материалам полевых исследований (рис. 2).
1 ШШ4 EZD7 IB9 М 11 -13 .......- 15 ♦ ♦ 17
□ 2 М5 Е38 П10И12 14 16
3 [ЛТП 6_
Рис. 2. Карта-схема ландшафтов и использования земель в ареале скважины 9-Т Каргалинская
Fig. 2. Map-scheme of landscapes and land use in the 9-T Kargalinskaya well area
Условные обозначения: 1 - выположенные поверхности полей с интенсивным использованием (овощи под пленкой с капельным орошением); 2 - выположенные поверхности полей с экстенсивным нерегулярным использованием (травосеяние плюс выпас), в прошлом - интенсивно используемые (в основном с поливом); 3 - грядово-бугристые, местами искусственно выположенные поверхности, сложенные супесчано-суглинистыми древнеаллювиальными отложениями под разнотравно-злаковыми засоренными (свинорой) сухими степями на аллювиально-луговых и каштановых, местами засоленных, почвах под сеяными травами с выпасом, ранее - под пашенными культурами, в основном поливными; 4 - водоемы, образованные в результате сброса воды из геотермальной скважины; 5 -заболоченные участки с гидроморфной растительностью, образованные вследствие поднятия уровня грунтовых вод вблизи сброса вод из скважины; 6 - поверхности с повышенной увлажненностью с осоковой и другой гидро-морфной растительностью; 7 - канавы ороси-тельно-дренажной сети, закустаренные с камышом и ежевикой; 8 - прибрежные к водоемам участки с камышовыми зарослями; 9 -ареалы приема и разравнивания строительного грунта (ранее - свалка бытового мусора; 10 -законсервированная свалка бытового мусора с пионерной растительностью и возобновлением лесо-кустарниковой растительности; 11 -очаг геотермальной скважины, лишенный растительности; 12 - ареал с пионерной растительностью, примыкающий к очагу геотермальной скважины; 13 - магистральные дороги; 14 - полевые дороги; 15 - основные водные каналы; 16 - второстепенные каналы;
17 - участки лесовозобновления.
Symbols: 1 - flattened fields with intensive use (vegetables under a film with drip irrigation); 2 -flattened surfaces of fields with extensive irregular use (grass-sowing plus grazing), in the past - intensively used (mainly with irrigation); 3 - ridge-hilly, in some places artificially flattened surfaces, composed of sandy-loamy ancient alluvial deposits under forb-grass weedy (blue couch grass) dry steppes on alluvial-meadow and chestnut, sometimes saline, soils under sown grasses with grazing, earlier - under arable crops, mainly irrigated; 4 -reservoirs formed as a result of water discharge from a geothermal well; 5 - swampy areas with hydromorphic vegetation, formed as a result of a rise in the level of groundwater near the discharge of water from the well; 6 - surfaces with increased moisture content with sedge and other hydromor-phic vegetation; 7 - ditches of the irrigation and drainage network, bushed with reeds and blackberries; 8 - coastal areas with reed thickets near water bodies; 9 - areas for receiving and leveling building soil (previously - a dump for household waste; 10 - a mothballed dump for household waste with pioneer vegetation and the renewal of
Естественные и точные науки ••• 35
Natural and Exact Sciences •••
forest and shrub vegetation; 11 - a geothermal well center devoid of vegetation; 12 - an area with pioneer vegetation adjacent to the geothermal well center; 13 - main roads; 14 - field roads ; 15 -main water channels; 16 - secondary channels; 17 - areas of reforestation.
Как видно из схемы, ландшафтная структура значительно усложнилась вследствие влияния излива термальной воды из скважины 9-Т Каргалинская. Вместо больших полей наблюдается мозаич-ность распределения природно-антропогенных комплексов. Ареал влияния скважины содержит несколько гетерогенных природных и природно-антропогенных комплексов, находящихся в разной степени трансформации. Наиболее близки к природному состоянию при-родно-антропогенные и окультуренные ландшафты, занятые под поля с травостоем с выпасом по отаве. Ранее они представляли собой пашни. В природном отношении они представляют собой грядо-во-бугристые, местами искусственно вы-положенные поверхности, сложенные су-песчано-суглинистыми древнеаллювиаль-ными отложениями под разнотравно-злаковыми полынно-свиноройными степями на аллювиально-луговых и каштановых, местами засоленных, почвах (3, рис. 2). Часть таких полей вовлечена в более интенсивное использование, крайним случаем является использование для выращивания грунтовых овощей с капельным орошением (1).
Гидроморфный ряд природных комплексов представлен озерками воды с все-сезонной положительной температурой около 20-30 градусов (4).
Вблизи озерков развиваются природные комплексы с заболоченным почвен-но-растительным покровом, здесь также температура водной компоненты слегка повышена (5). И третьим в гидроморф-ном ряду находятся участки с повышенной увлажненностью с осоковой и другой гидроморфной растительностью (6). В зависимости от сезона года площадь этих комплексов может колебаться, что связано с уровнем грунтовых вод. В весенний период, когда грунты характеризуются высокой водонасыщенностью, наблюдается максимальный разлив вод из скважины, поэтому эти природные комплексы достигают максимального размера. К гидро-морфному ряду можно также отнести камышовые заросли в одном из озерков, где вода еще испытывает влияние скважины
(8), а также заросли камыша и ежевики вдоль каналов дренажно-оросительной сети (9). Сам очаг скважины представляет собой оголенную от растительности поверхность (11, рис. 3), площадью около 30 м2. К ней примыкает ареал, в котором встречаются куртины пионерной растительности, наблюдается значительная за-мусоренность. Воды скважины выливаются в северо-западном направлении, образуя протоки и небольшие озерца.
Температура воды в самой скважине близка к 100 градусам. По мере удаления от скважины она опускается, достигая в канаве, соединяющей с дренажно-оросительной сетью, 27 градусов (около 70 м от скважины). Таким образом, налицо тепловое и водно-химическое влияние на вмещающий ландшафт.
Другим источником техногенного воздействия является свалка. Она имеет два ареала, один из которых представляет собой законсервированный участок, на который происходил вывоз бытового мусора. Этот природно-антропогенный комплекс начал зарастать травянистой и лесо-кустарниковой растительностью (10). Рядом расположен действующий полигон, на который свозят строительный грунт
(9). По сути, два источника антропогенного воздействия, представленные скважиной и свалкой, смыкаются. Они нарушают природно-антропогенную структуру сельскохозяйственных угодий. Нарушения гидрологического режима, связанного с воздействием скважины, привело к прямым и косвенным влияниям на ландшафт. Наблюдается закустаривание и лесовозобновление, причиной чему также является и снижение интенсивности хозяйственного использования на данной местности.
Потоки воды пробили себе русло по уклону рельефа, глубина которого местами доходит приблизительно до 1 м.
Динамический ряд от природных к техногенным комплексам формируется под влиянием как условий увлажнения, так и вследствие смены в использовании земель и его интенсивности. Условия увлажнения меняются в зависимости от нахождения и перераспределения воды из скважины. Можно выделить три совокупных ареала техногенного воздействия (рис. 5).
Геоэкологическая оценка влияния геотермальной скважины на структуру и динамику ландшафтов
Длительное время термальная скважина 9-Т Каргалинская находилась в режиме простоя, но в 2019 г. после герметизации
скважины в районе ст. Бороздиновская стала фонтанировать (рис. 4).
Рис. 3. Потоки термальной воды из скважины 9-Т Каргалинская
Fig. 3. Thermal water flows from 9-T Kargalinskaya well
2014 г.
2021 г.
Рис. 4. Вид скважины 9-Т Каргалинская до и после начала фонтанирования
Fig. 4. View of 9-T Kargalinskaya well before and after the start of flowing
Естественные и точные науки ••• 37
Natural and Exact Sciences •••
А - прямого и сильного воздействия, Б - прямого и относительно слабого воздействия, В - косвенного воздействия (остальные обозначения см. на рис. 2). Fig. 5. Areas of technogenic impact of a geothermal well: A - direct and strong impact, B - direct and relatively weak impact, B - indirect impact (for other symbols, see fig. 2).
Зона А представляет собой ареал, где непосредственно изливается горячая и сильно минерализованная вода. Здесь природные комплексы полностью уничтожены, вместо них формируются техногенные с особым режимом тепла и влаги. Зона Б испытывает непосредственное тепловое и гидрохимическое влияние, здесь наблюдается мозаичное распределение растительных группировок и почв. Зона В испытывает косвенное влияние вследствие трансформации всей системы землепользования: одни поля перестали существовать вследствие близости к скважине, другие - потеряли экономический интерес вследствие снижения доступности, расчлененности.
Содержание исследуемых показателей - свинца, кадмия, цинка, хлорид-, нитрит-, сульфат-, нитрат-ионов, хрома, общего железа, биохимического потребления кислорода (на основе анализа, проводимого в течение 5 суток) - незначительно или вообще не превышает значения ПДК. Но наблюдается 10-кратное превышение ПДК хлоридов (3527,2 мг/дм3). Перманганат-ная окисляемость в пробах воды равна 8,4 мг/дм3, т. е. окисляемость средняя.
По показателю общей минерализации вода относится к солоноватым. Для питьевых целей в соответствии с ГОСТ 2874-82 используются воды с сухим остатком до 1 г/дм3, однако в районах с недостатком пресной воды приходится использовать и минерализованные воды. Скот может пить воду с сухим остатком до 5 г/дм3 (лошади), верблюды - до 8 г/дм3, овцы до 12 г/дм3 [15]. Значение сухого остатка в пробах воды составляет 5800 мг/дм3, то есть идет пятикратное превышение данного ПДК, что свидетельствуют о непригодности воды для использования в питьевых целях [16].
Анализ грунтовых вод из водоема показал, что все исследуемые показатели в пределах допустимых ПДК, что свидетельствует о хорошем качестве воды. И грунтовые воды пока не подвержены влиянию изливающихся термальных потоков, но длительное просачивание воды из озерцов вокруг скважины в скором времени может сильно ухудшить эту картину.
В таблице приводится краткая характеристика природно-антропогенных комплексов в районе скважины 9-Т Каргалин-ская и рекомендации к рекультивации нарушенных земель.
Таблица. Ареалы воздействия геотермальной скважины
Table. Geothermal Well Impact Areas
Зона Zone Площадь, га Area, ha Характеристика природно антропогенных комплексов и их актуального использования Characteristics of natural-anthropogenic complexes and their current use Рекомендации к рекультивации и дальнейшей оптимизации использования Recommendations for reclamation and further optimization of use
А 0,29 Оголенная от растительности поверхность, изливается горячая и сильно минерализованная вода, к которой примыкает ареал с куртинами пионерной растительности Ликвидация излива (ликвидация скважины/ ремонт устьевого оборудования); расчистка участка от мусора; наблюдение за восстановлением флоры (12 года)
Б 2,97 Заболоченные участки с гидроморфной растительностью, образованные вследствие поднятия уровня грунтовых вод вблизи сброса вод из скважины; поверхности с повышенной увлажненностью с осоковой и другой гидроморфной растительностью Ликвидация излива приведет к осушению территории; планировка и выравнивание поверхности; рекультивация (рыхление почвенного горизонта, создание искусственного микрорельефа)
В 11,7 - грядово-бугристые, местами искусственно выположенные, поверхности под разнотравно-злаковыми засоренными сухими степями под сеяными травами с выпасом, ранее - под пашенными культурами, в основном поливными; - канавы оросительно-дренажной сети, заку-старенные с камышом и ежевикой; - ареалы приема и разравнивания строительного грунта (ранее - свалка бытового мусора) - планировка и выравнивание поверхности; - оценка состояния почвы; - гидроизоляция свалки строительного мусора; - очистка древесно-кустарниковой растительности. Для повышения плодородия посадка культур, адаптированных к данным условиям и дающих большое количество биомассы
Рекультивация и оптимизация использования данной территории зависит, прежде всего, от того, в каком направлении пойдет дальнейшая эксплуатация скважины и месторождения термальных вод в целом. При консервации данной скважины (а это самый простой, но не оптимальный вариант), восстановление типичной для данной природной зоны био-ты - это дело 5-6 лет. Такие же работы надо проводить и на других скважинах и месторождениях, так как существует гидродинамическая связь между водоносными горизонтами и прорыв можно ожидать на любой из них, что чревато последствиями (некоторые скважины очень близко подходят к жилым строениям). При этом встает вопрос утилизации отработанных вод, который требует безотлагательного решения. После ликвидации излива минерализованных потоков (ликвидация (герметизация) скважины/ремонт устьевого оборудования и целевое использование) некоторое время следует наблюдать за восстановлением растительного покрова на данной территории.
Заключение
Ареал воздействия скважины 9-Т Кар-галинская затрагивает полупустынно-
степной тип ландшафтов, который уже в значительной степени изменен долговременной деятельностью человека. На сегодняшний день из сельскохозяйственного оборота изъято порядка 15 га сельхозугодий. Ландшафтная структура значительно усложнилась и вследствие влияния данной скважины. Вместо больших полей наблюдается мозаичность распределения природно-антропогенных комплексов. Наиболее близки к природному состоянию природно-антропогенные и окультуренные ландшафты, занятые под поля с травостоем с выпасом по отаве, а также используемые для выращивания грунтовых овощей с капельным орошением.
Гидроморфный ряд природных комплексов представлен озерками воды, вблизи которых развиваются природные комплексы с заболоченным почвенно-растительным покровом и участки с повышенной увлажненностью с осоковой и другой гидроморфной растительностью с сезонностью увеличения или уменьшения своих площадей.
Следует отметить, что нерегулируемый сброс воды из скважины может привести к истощению дебита, к снижению температуры, к деградации месторождения в це-
Естественные и точные науки ••• 39
Natural and Exact Sciences •••
лом. Разлив термальных вод даже небольшой минерализации со временем вызывает засоление почвенных горизонтов и может привести к нарушению гидрохимического режима водных систем вблизи фонтанирующих скважин и прилегающих территорий, к ухудшению качества вод горизонтов, служащих источниками питьевого водоснабжения. В нашем случае термальная вода из скважины 9-Т Карга-линская высокоминерализованная и соленая, высока вероятность ее проникновения в верхние горизонты, а это приведет к ухудшению качества вод, служащих источниками питьевого водоснабжения, орошения и пр. Также высок риск попада-
Список источников
1. Гацаева Л. С. Геоэкологические проблемы освоения геотермальных ресурсов Чеченской Республики // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2017. № 3 (7). С. 17-21. EDN: ZSUHEF
2. Гацаева Л. С., Гуня А. Н., Керимов И. А. Геоэкологическая оценка влияния геотермальных скважин на ландшафт (на примере месторождения Гунюшки Чеченской Республики) // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2022. Т. 7. № 2 (28). С. 18-31. EDN: SKCBNI
3. Курбанов М. К. Геотермальные и гидроминеральные ресурсы Восточного Кавказа и Предкавказья. М.: Наука, 2001. 260 с. EDN: RVIPRV
4. Курбанова Л. М. Геоэкологические проблемы подземных вод (на примере Махачкалинского геотермального месторождения) // Труды института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2009. № 55. С. 85-87. EDN: PXNBAH
б. Лимаренко А. Н., Тараненко О. О. Экологические последствия получения и использования геотермальной энергии в Украине // Технологический аудит и резервы производства. 2015. № 3/1(23). С. 4-8. DOI: 10.15587/2312-8372.2015.42280
6. Сванидзе И. Г., Соромотин А. В. Воздействие геотермальных скважин на водосборы и водные системы гумидных регионов (на примере юга Тюменской области) // Вестник Тюменского государственного университета. 2011. № 12. С. 78-89. EDN: OOLRSP
7. Haiyan H. Environmental impact of geothermal development in Henan Province, China // Geothermal Training Programme. 2003, no. 11. P. 253-274.
8. Junfeng L. Environmental impact of geothermal development in the Isafjardarbaer area, NW-Iceland // Geothermal Training Programme. 2004, no. 2. P. 160-182.
9. Leynes R., Pioquinto W., Caranto J. Landslide hazard assessment and mitigation measures in Phil-
ния поллютантов в подземные горизонты от несанкционированного полигона строительного мусора, организованного без гидроизоляции и соблюдения каких-либо санитарных норм.
С целью предупреждения и минимизации негативных геоэкологических последствий в будущем уже сегодня нужно проводить мероприятия по реконструкции скважины, решить проблему практического использования термальных вод (на первых порах хотя бы теплоснабжение (с созданием участков и комплексов для искусственного пополнения запасов), непрерывный мониторинг утечек и др.
References
1. Gatsaeva LS. Geoecological problems of geothermal resources development in the Chechen Republic. Grozny Natural Sciences Bulletin. 2017;3(7):17-21. (In Russ). EDN: ZSUHEF
2. Gatsaeva LS., Gunya AN., Kerimov IA. Geoecological impact assessment geothermal wells on landscape (by the example of the Gunyushki deposit of the Chechen Republic). Grozny Natural Sciences Bulletin. 2022;7(2(28):18-31. (In Russ). EDN: SKCBNI
3. Kurbanov MK. Geothermal and hydro-mineral resources of the East Caucasus and Ciscaucasia. Moscow: Nauka, 2001:260. (In Russ). EDN: RVIPRV
4. Kurbanova LM. Geoecological issues of groundwater (on the example of the Makhachkala geothermal field). Proceedings of Institute of Geology. Dagestan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2009(5):85-87. (In Russ). EDN:PXNBAH
5. Limarenko AN, Taranenko OO. Environmental impact of production and use of geothermal energy in Ukraine. Technology Audit and Production Reserves. 2015;3(1(23):4-8. (In Russ). DOI: 10.15587/2312-8372.2015.42280
6. Svanidze IG, Soromotin AV. Environmental impact of geothermal drilling wells on river basins and streams in humid regions (case study of Southern area of Tyumen Region). Tyumen State University Herald. Natural Resource Use and Ecology. 2011(12):78-89. (In Russ). EDN: OOLRSP
7. Haiyan H. Environmental impact of geothermal development in Henan Province, China. Geothermal Training Programme. 2003(11):253-274.
8. Junfeng L. Environmental impact of geothermal development in the Isafjardarbaer area, NW-Iceland. Geothermal Training Programme. 2004(2):160-182.
ippine geothermal fields // Geothermics. 2005. Vol. 34, no. 2. P. 205-217. D0I:10.1016 /j.geothermics.2004.08.002
10. Pashkevich R. I. On environmental aspects of geothermal development. Geothermal Resources Council, September 29 - October 2, 1996, Portland, Oregon. Transactions - GRC. Vol. 20. P. 241-243.
11. Wanqing C. Environmental impact of geothermal development in the Isafjardarbaer area, NW-Iceland // Geothermal Training Programme. 2001, no. 2. P. 1-26.
12. Керимова И. А., Аксенов Е. М., Антонов В. А., Арютина В. П., Бачаева Т. Х., Беляев Е. В., Власова Р. Г., Висмурадов А. В., Даукаев А. А, Егорова Н. Г., Корнилов А. В., Курбанова М. М., Лыгина Т. А., Сабитов А. А., Савин А. С., Садыков Р. К., Сенаторов П. П., Тимербаева Э. А. Минерально-сырьевые ресурсы Чеченской Республики. Грозный: Грозненский рабочий, 2015. 512 с. EDN: VOONYN
13. Байраков И. А. Анализ современного экологического состояния окружающей природной среды Чеченской Республики // Теоретические и прикладные проблемы географической науки: демографический, социальный, правовой, экономический и экологический аспекты: материалы Международной научно-практической конференции (Воронеж, 12-16 ноября 2019 г.): в 2 т. Т. 2. Воронеж, 2019. С. 383-388. EDN: XWVTDK
14. Головлев А. А. К физико-географическому районированию аридных котловин Чечено-Ингушетии для целей сельского хозяйства // Материалы по изучению ЧИАССР. 1987. Вып. 4. Грозный, с. 53-61.
15. Антонова Ж. А., Рассадина Е. В., Климентова Е. Г. Основы гидрогеологии: электронное учебное пособие. Ульяновск: УлГУ, 2017. 251 с. URL: https ://search.rsl. ru/ru/record/01009619433 (дата обращения: 26.12.2022)
16. Гацаева Л. С., Гацаева С. С. Химический состав геотермальной воды (на примере скважины 9Т месторождения Каргалинское) // Вузовское образование и наука: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Магас, 23 июня 2022 г.). Махачкала: Алеф, 2022. С. 76-85. EDN: IRRKBJ
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ Принадлежность к организации
Гацаева Лиана Саидовна, научный сотрудник отдела проблем топливно-энергетического комплекса, Комплексный научно-исследовательский институт им. Х. И. Ибрагимова РАН, Грозный, Россия; младший научный сотрудник, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5142-4255
9. Leynes R., Pioquinto W., Caranto J. Landslide hazard assessment and mitigation measures in Philippine geothermal fields. Geothermics. 2005;34(2):205-217. D0I:10.1016/j. geother-mics.2004.08.002
10. Pashkevich R. I. On environmental aspects of geothermal development. Geothermal Resources Council, September 29 - October 2, 1996, Portland, Oregon. Transactions - GRC. 1996;20:241-243.
11. Wanqing C. Environmental impact of geothermal development in the Isafjardarbaer area, NW-Iceland. Geothermal Training Programme. 2001(2):1-26.
12. Kerimova IA, Aksenov EM, Antonov VA, Aryu-tina VP, et al. Mineral resources of the Chechen Republic. Grozny: Groznensky Rabochiy, 2015:512. (In Russ). EDN: VOONYN
13. Bayrakov IA. Analysis of the current ecological state of the environment in the Chechen Republic. Theoretical and Applied Issues of Geographical Science: Demographic, Social, Legal, Economic and Environmental Aspects: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference (Voronezh, November 12-16, 2019): in 2 vols. Vol. 2. Voronezh, 2019:383-388. (In Russ). EDN: XWVTDK
14. Golovlev AA. On the physical-geographical zoning of the arid basins in Checheno-Ingushetia for agricultural purposes. Proceedings for the study of the CHIASSR. Grozny, 1987(4):53-61. (In Russ).
15. Antonova ZhA, Rassadina EV, Klimentova EG. Fundamentals of hydrogeology: an electronic textbook. Ulyanovsk: USU, 2017:251 (accessed 26.12.2022). (In Russ).
16. Gatsaeva LS, Gatsaeva SS. Chemical composition of geothermal water (on the example of Kargalinskaya deposit well 9-T). Higher Education and Science: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation (Magas, June 23 2022). Makhachkala: Alef, 2022:76-85. (In Russ). EDN: IRRKBJ
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR Affiliation
Liana S. Gatsaeva, Researcher, Department of Fuel and Energy Complex Issues, Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences, Grozny, Russia; Junior Researcher, Million-shchikov Grozny State Oil Technical University, Grozny, Russia, [email protected], https://orcid.org/ 0000-0002-5142-4255
Alexey N. Gunya, Doctor of Science (Geography), Leading Researcher, Department of Physical Geog-
Естественные и точные науки ••• 41
Natural and Exact Sciences •••
Гуня Алексей Николаевич, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник отдела физической географии и проблем окружающей среды, Институт географии РАН, Москва, Россия, а.п^и пуа@^гав. ги, https://orcid.org/0000-0002-9255-1592
Керимов Ибрагим Ахмедович, доктор физико-математических наук, профессор, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия, [email protected], https://orcid.org/ 0000-0002-2981-7255
Бадаев Салавди Вахажиевич, младший научный сотрудник отдела проблем топливно-энергетического комплекса, Комплексный научно-исследовательский институт им. Х. И. Ибрагимова РАН, Грозный, Россия, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1324-2821
Критерии авторства
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила в редакцию 11.01.2023. Одобрена после рецензирования 24.02.2023. Принята к публикации 24.03.2023.
raphy and Environmental Problems, Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9255-1592
Ibragim A. Kerimov, Doctor of Science (Physics and Mathematics), Professor, Department of Applied Geophysics and Geoinformatics, Million-shchikov Grozny State Oil Technical University, Grozny, Russia, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-2981-7255
Salavdi V. Badaev, Junior Researcher, Department of Fuel and Energy Complex Issues, Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences, Grozny, Russia, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1324-2821
Contribution of the authors
The authors contributed equally to this article.
Conflict of interest
The authors declare no conflicts of interests.
The article was submitted 11.01.2023. Approved after reviewing 24.02.2023. Accepted for publication 24.02.2023.
