CC BY
45
Савичев О.Г., Нгуен Ван Луен. Гидроэкологическое состояние междуречья рек Гам и Кау (Северный Вьетнам). С. 96-103
УДК 556.06:551.482.212
ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МЕЖДУРЕЧЬЯ РЕК ГАМ И КАУ (СЕВЕРНЫЙ ВЬЕТНАМ)
Савичев Олег Геннадьевич,
д-р географ. наук, профессор кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Института природных ресурсов Томского политехнического университета, Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30. E-mail: OSavichev@mail.ru
Нгуен Ван Луен,
аспирант кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Института природных ресурсов Томского политехнического университета, Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30. E-mail: Luyennv@yahoo.com
Актуальность работы. Исследования эколого-геохимического состояния водных объектов имеют как важное прикладное, так и фундаментальное научное значение, поскольку важнейшими задачами подобных исследований являются определение геохимического фона и отклонений от него, а также выявление природных и антропогенных факторов формирования как фоновых, так и аномальных концентраций. Особенно актуальны подобные исследования в Юго-Восточной Азии, включая северную часть Вьетнама, где в условиях высокой плотности населения важность обеспечения экономики водой необходимого качества и сохранения окружающей среды многократно возрастает.
Цель работы: оценка современного эколого-геохимического состояния поверхностных вод в уезде Чодонь провинции Баккан (СРВ) и его связи с гидрологическими и геоморфологическими условиями.
Методы исследования:ландшафтно-геохимический, географо-гидрологический и статистические методы.
Результаты и выводы. Получены данные об эколого-геохимическом состоянии поверхностных вод в междуречье рек Гам и Кау (Северный Вьетнам, Провинция Баккан, уезд Чодонь). Эти воды в меженный период характеризуются как пресные с низким содержанием органических веществ и относительно повышенным содержанием ряда металлов (Zn, Pb, Fe, Al). Они повсеместно способны растворять первичные алюмосиликаты с образованием глинистых минералов и пересыщены относительно кварца. Пересыщение относительно карбонатных минералов характерно для водосбора реки Бан Тхи и верховий реки Дай. Установлено, что в водосборе реки Бан Тхи и в верховьях реки Дай речная сеть приурочена к тектоническим нарушениям, что способствует увеличению выноса Zn и Pb. Дополнительным фактором увеличения концентраций Zn и Pb является увеличение доли площади водосбора в верховьях рек без выраженной речной сети F/F0. На основе полученных в феврале 2015 г. данных предположено, что характеристики сопряжённости тектонических нарушений и речной сети и величины F/F0 являются критериями эффективных поисков рудопроявлений в регионе. Повышенные концентрации Zn, Pb, Fe, Al объясняются преимущественно влиянием природных факторов, что, безусловно, не исключает возможности загрязнения поверхностных вод в результате текущей и ранее осуществлявшейся хозяйственной деятельности.
Ключевые слова:
Северный Вьетнам, речные воды, гидроморфологические и геологические факторы.
Введение
Исследования эколого-геохимического состояния поверхностных и подземных вод имеют как важное прикладное, так и фундаментальное научное значение, поскольку важнейшими задачами подобных исследований являются определение геохимического фона и отклонений от него, а также выявление природных и антропогенных факторов формирования как фоновых, так и аномальных концентраций. Решение этих задач применительно к любому региону мира позволяет разработать долгосрочный прогноз изменения состояния экосистем речных водосборов, оптимизировать структуру природопользования и повысить эффективность природоохранных мероприятий и поисков полезных ископаемых. Соответствующие исследования особенно актуальны в Юго-Восточной Азии, где в условиях высокой плотности населения важность обеспечения экономики водой
необходимого качества и сохранения окружающей среды многократно возрастают.
С учётом этого авторами в 2015 г. начаты исследования эколого-геохимического состояния поверхностных и подземных вод на севере Социалистической республики Вьетнам (СРВ), на территории, административно соответствующей уезду Чодонь провинции Баккан, а географически - водосборам рек Красная и Тхайбинь, а именно - междуречью крупных притоков - рек Гам и Кау (рис. 1). На этой территории распространены рудопроявления Pb, Zn, Fe, Mn. Ранее разрабатывался ряд малых месторождений свинцово-цинковых руд, что привело к определённому ухудшению качества вод в ряде населённых пунктов и определило цель рассматриваемого этапа исследований - оценку современного эколого-геохимического состояния поверхностных вод в уезде Чо-донь провинции Баккан (СРВ) и его связи с гидрологическими и геоморфологическими условиями.
96
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 7
Рис. 1. Схема расположения района исследований (1) в междуречье рек Гам и Кау (притоки реки Красной)
Fig. 1. Research area (1) between the Gam and Kau rivers (tributaries of the Red river)
Объект и методика исследования
Район исследований схематично показан на рис. 1, а расположение пунктов опробования - на рис. 2. В качестве основных объектов исследования выбраны: р. Кау (участок верхнего течения) -крупный приток системы реки Красной; р. Дай (приток реки Красной) и её приток Фо Дай; р. Та Диенг, впадающая в озеро Ба Бё; р. Бан Тхи (приток реки Гам) и её приток - река Ченгу.
Методика исследований включала в себя: 1) полевые работы по отбору проб речных вод; 2) лабораторные работы по определению химического состава проб воды; 3) расчёты насыщенности вод относительно ряда минералов и органоминеральных соединений, которые присутствуют или могут присутствовать в подстилающих отложениях; 4) расчёты гидрологических и гидроморфологических характеристик и статистический анализ взаимосвязей между ними и гидрохимическими показателями.
Отбор 10 проб речных вод (одновременно с измерением температуры воды, её удельной электропроводности УЭП и рН) проводился 14-16 февраля 2015 г. Нгуен Ван Луеном из слоя 0,3-0,5 м от поверхности в специально подготовленные ёмкости с учётом [1]. Лабораторные работы выполнялись в аккредитованной гидрогеохимической лаборатории Томского политехнического университета (номер государственной аккредитации № РОСС RU. 0001.511901 от 12.07.2011 г.). В водных пробах проводилось определение: кондуктометрическим методом - значений удельной электропроводности (УЭП, здесь и далее в скобках -чувствительность 5 мкС/см); потенциометрическим - рН (0,1 ед.); титриметрическим - Ca2+ (1 мг/дм3), Mg2+ (0,04 мг/дм3), HCO3- (3 мг/дм3), Co32-(3 мг/дм3), Co2 (4 мг/дм3), Cl-(0,5 мг/дм3), перманганатной окисляемости ПО (0,25 мгО/дм3); турбидиметрическим - SO42- (2 мг/дм3); фотоме-
трическим - Si (0,5 мг/дм3), NH4+ (0,05 мг/дм3), NO2- (0,01 мг/дм3), No3- (0,1 мг/дм3), PO43-(0,01 мг/дм3), Fe (0,1 мг/дм3); инверсионно-воль-тамперометрическим - Zn (0,5 мкг/дм3), Cd (0,2 мкг/дм3), Pb (0,2 мкг/дм3), Cu (0,6 мкг/дм3); атомно-абсорбционным - Al (20 мкг/дм3), ионной хроматографией - Na+(0,1 мг/дм3), K+(0,05 мг/дм3).
Рис. 2. Схема расположения пунктов отбора проб поверхностных вод уезде Чодонь провинции Баккан в феврале 2015 г.
Fig. 2. Sampling points in Cho Don district of Bac Can province in February 2015
Расчёт индекса насыщения j проводился на основе методов химической термодинамики с помощью программного комплекса Solution+ [2]:
V = lg ПА - lg Кпеч, (1)
где ПА - произведение активностей группы веществ; Kneq - константа неустойчивости. Отрицательные значения индекса j указывают на недосы-щение, а положительные - на пересыщение раствора относительно минералов, взаимодействие с которыми рассматривается [3]. Концентрации фульво- (ФК) и гуминовых (ГК) кислот были определены по эмпирическим зависимостям, установленным для бассейна реки Обь (ФК=0,484ПО,
97
Савичев О.Г., Нгуен Ван Луен. Гидроэкологическое состояние междуречья рек Гам и Кау (Северный Вьетнам). С. 96-103
R2=0,63; ГК=0,176ФК, R2=0,44; R2 - квадрат корреляционного отношения; с учётом [4, 5] зависимость считается удовлетворительной, если R2>0,36).
Гидрографические характеристики рек и их водосборов (длина водотока L, площадь водосбора F, средний уклон водотока J, густота речной сети P(r)) определены согласно [6] по цифровой карте (в формате геоинформационной системы MapInfo) масштаба 1: 50 000. Кроме того, по цифровой геологической карте масштаба 1: 200 000 выполнен расчёт протяжённости тектонических нарушений и участков совпадений речных долин и тектонических нарушений. Максимальный водный сток дождевого паводка Qmax обеспеченностью p рассчитывался с использованием так называемого «рационального» метода или метода «предельной интенсивности» [7-9]:
Qmaxp = 16,71г/,рвг/ pkrf Alkrf А2 krf F, (2)
где Irfp - расчетная интенсивность осадков, соответствующая заданной обеспеченности для расхода воды, мм/мин; 6rfp - коэффициент склонового стока; krfA1 - коэффициент редукции максимального дождевого стока, определяемый в зависимости от площади водосборного бассейна F; krfA2 - коэффициент учета влияния уклона главного русла J; kf43 - коэффициент, учитывающий форму водосборного бассейна. В качестве расчётной обеспеченности приняты 1 и 10 % (по опыту работ в умеренном поясе Северной Азии: 1 % - обеспеченность очень высокого расхода воды, при котором происходит затопление основной части поймы; 10 % -обеспеченность расхода воды, близкого по значению к «руслоформирующему» расходу воды). Дополнительно выполнен расчёт гидроморфологического показателя Kr, характеризующего влияние уклона реки J, ширины водосбора BF и средней шероховатости его поверхности nF на водный сток:
Q
F
5
Кт У
(3)
где у - слой водоотдачи водосбора [10].
Статистический анализ включал в себя проверку рядов на однородность согласно [6] по критериям Стьюдента, Уилкоксона (по среднему) и Фишера (по дисперсии) и корреляционный анализ. Статистически значимыми (с уровнем значимости 5 %) принимались коэффициенты корреляции r при условии:
r >
, 1 - r
'Vn -1
(4)
где N - объём выборки. В расчётах используется сумма главных ионов Tmi (Ca2+, Mg2+, HCO3, SO/~, Cl).
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ материалов, полученных в феврале 2015 г. и соответствующих меженному периоду,
показал, что, во-первых, все изученные водные объекты относятся к категории «малых» рек с расходами воды до 41 м3/с (табл. 1). Во-вторых, изученные поверхностные воды по классификациям
О.А. Алёкина [11] в целом пресные с малой и средней минерализацией, гидрокарбонатные кальциевые первого, второго и третьего типов (табл. 2). По величине рН воды нейтральные и слабощелочные, по жёсткости - от очень мягких до умеренно жёстких, по величине перманганатной окисляемо-сти - с очень малой окисляемостью, по содержанию органических и биогенных веществ - бета-ме-зосапробного класса [12, 13]. Превышение российских нормативов качества воды в объектах хозяйственно-питьевого назначения наблюдается также по содержанию веществ 1-2 класса опасности в 8 пробах из 10. Нарушение российских рыбохозяйственных нормативов в большинстве случаев отмечается по содержанию Cu, Pb, Al, Zn, Fe. Превышения вьетнамских нормативов качества вод [14] не отмечены, но, с учётом повышенных концентраций ряда токсичных микроэлементов, а также результатов сравнения с российскими нормативами, общее состояние изученных речных вод в феврале 2015 г. оценивается как неудовлетворительное с точки зрения обеспечения хозяйственнопитьевых нужд.
Поверхностные воды повсеместно способны растворять первичные алюмосиликаты с образованием глинистых минералов и пересыщены относительно кварца, что характерно для гидрогеохимических условий тропических областей [15, 16]. Пересыщение относительно карбонатных минералов характерно для водосбора реки Бан Тхи и верховий реки Дай. Кроме того, несмотря на низкое содержание органических веществ, вероятно пересыщение поверхностных вод относительно соединений металлов и гуминовых кислот (табл. 3). Таким образом, можно предположить, что рост концентраций ряда тяжёлых металлов в поверхностных водах района исследований ограничен малой растворимостью их соединений с карбонатами и гуминовыми кислотами.
Корреляционные связи между гидрохимическими, гидрологическими и гидроморфологическими показателями в целом относительно слабые (табл. 4), что в ряде случаев объясняется не отсутствием связей как таковых, а их нелинейностью. В целом можно отметить, что суммарное содержание растворённых солей, концентраций Zn и Pb возрастает с: а) увеличением уклонов водотоков и гидроморфологического показателя КГ (табл. 3, рис. 3); б) уменьшением их длины и доли водосбора с речной сетью (табл. 3, рис. 4). В последнем случае физический смысл зависимости может быть выражен уравнением:
с = C J (у)* • <5>
где C и Y - концентрация вещества и слой водного стока исследуемой реки; С0 и Y0 - концентрация
98
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 7
Таблица 1 Морфометрические, геологические и гидрологические характеристики исследуемых водотоков в междуречье рек Гам и Кау
Table 1. Morphometric, geologic and hydrologic characteristics of the researched water-currents between the Gam and Kau rivers
Показатель Index Единицы измерения Units Пункт отбора проб воды (номер на рис. 2)/Water sampling point (Fig. 2)
NM-01 NM-02 NM-058 NM-03 NM-05b NM-09 NM-11 NM-13 NM-15 NM-17
Река - пункт /River - point
Ченгу у п. Йен Тхыонг the Che Ngu river river - Yen Thuong Банк Кау (Бан Тхи) у п. Йен Тхинг the Ban Cau (Ban Thi) river - Yen Thinh Бан Тхи у п. Бан Тхи the Ban Thi river Бан Тхи the Ban Thi river Дай the Day river Фо Дай у п. Трунг the Pho Day river Фо Дай у п. Йен Ми the Pho Day river - Yen My Кау у п. Донг Виен the Cau river - Dong Vien Та Диенг у п. На Ань the Ta Dieng river - Na Ang Та Диенг у п. На Хим the Pho Day river - Na Him
Возраст подстилающих пород Basement age - D1 O3-S1 O2 Sb Ъ. D1-2 Долина/valley - аQ; Водосбор/Watershed - ^ D1
F км2 (km2) 43 119 54 23 45 129 33 78 105 134
F0 7 27 20 2 7 10 4 15 12 13
L км/km 6,5 10,6 7,9 5,6 13,8 26,5 13,3 15,0 12,7 19,3
J м/км (m/km) 36,00 45,66 48,99 60,71 41,23 11,47 17,97 32,80 36,46 25,18
Qmax (1 %) м3/с (m3/s) 20,1 39,9 23,6 13,4 20,8 40,7 16,6 29,9 36,5 42,6
Qmax (10 %) 7,5 14,9 8,8 5,0 7,7 15,2 6,2 11,1 13,6 15,9
Mmax (10 %) л/(с-км2) l/(s-km2) 174,00 124,91 162,55 216,71 171,96 117,63 186,79 142,56 129,52 118,38
Kr - 8,14 15,56 9,81 6,56 4,54 3,58 2,28 6,18 11,09 7,74
P(r) км/км2 km/km2 0,52 0,40 0,34 0,44 0,31 0,50 0,52 0,33 0,29 0,31
P(f) 0,19 0,16 0,20 0,21 0,26 0,20 0,02 0,17 0,36 0,35
P(rf) 0,08 0,11 0,18 0,15 0,19 0,09 0,00 0,09 0,11 0,11
P(f)P(r) 0,10 0,06 0,07 0,09 0,08 0,10 0,01 0,06 0,10 0,11
Примечание: F - площадь водосбора; F0 - площадь верхней части водосбора без выраженной речной сети; L - длина водотока от истока; J - средний уклон водотока; Qmax (1%), Qmax (10%) - максимальные расходы воды обеспеченностью 1и 10% (по формуле 2); Mmax (10%) - максимальный модуль водного стока обеспеченностью 10 %; КГ - гидроморфологический показатель, определяемый по формуле (3); P(r) - густота речной сети; P(f) - отношение суммарной длины тектонических нарушений в пределах водосбора к его площади; P(rf) - отношение суммарной длины совпадающих речной сети и тектонических нарушений в пределах водосбора к его площади (по формуле 6).
Note: F is the basin area; F0 is the area of the top part of a river basin without the expressed river network; L is the length of the river from a source; J is an average river slope; Qmax (1%), Qmax (10%) are the maximal charges with probability 1 and 10 % (formula 2); Mmax (10%) is the maximal module of a water runoff with probability 10 %; КГ is the hydromorphologic parameter (formula 3); P(r) is the density of the river network; P(f) is the relation of total length of tectonic faults within the limits of a basin to its area; P(rf) is the relation of total length conterminous river network and tectonic faults within the limits of a basin to its area (formula 6).
вещества и слой водного стока в верховьях реки без выраженной речной сети; b - коэффициент, отражающий комплекс гидрогеохимических и геоморфологических условий водосбора [17].
Исключительно интересной представляется выявленная зависимость концентраций Pb и Zn от сопряжённости речной сети и тектонических нарушений в пределах водосборов. Очевидно, что в ряде случаев повышенные концентрации химических элементов могут быть связаны с разгрузкой подземных вод, приуроченных к зонам разломов, идентифицируемых по ряду признаков, проявляющихся в том числе в формах и геофизических характеристиках рельефа [18-20]. Нами сделано предположение, что соответствующие участки могут быть выявлены следующим образом.
Допустим, что густота речной сети может рассматриваться как вероятность направленного (руслового) движения поверхностных вод по водосбору P(r). Аналогично рассматривается и плотность распространения тектонических нарушений в пределах водосбора Pf). Тогда вероятность их совместного проявления P(rf) в случае независимости друг от друга оценивается как произведение P(r) и Pf), а в случае зависимых величин - по формуле (6):
P(rf)=P(r|/)Pf)=Pf|r)P(r). (6)
Тогда разность P (r/)-P(r)P(/) может рассматриваться как характеристика взаимосвязанности геологических, геоморфологических и гидрологических процессов. Например, в рассматриваемом случае в целом по территории уезда Чодонь величины P(r/) и P(r)P(/) статистически неразличимы
99
Савичев О.Г., Нгуен Ван Луен. Гидроэкологическое состояние междуречья рек Гам и Кау (Северный Вьетнам). С. 96-103
Таблица 2. Химический состав поверхностных вод в уезде Чодонь провинции Баккан в феврале 2015 г. Table 2. Chemical composition of surface waters in Cho Don district of Bac Can province in February, 2015
Показатель Index Единицы измерения Units Номер пробы (на рис. 2)/Sample number (Fig. 2) Среднее Average
NM-01 NM-02 NM^ NM-03 NM-05b NM-09 NM-11 NM-13 NM-15 NM-17
Дата отбора Sampling date - 14.02 15.02 16.02 15.02 16.02 -
рН ед. рН 8,03 8,00 8,00 7,70 7,75 7,40 7,45 7,50 7,50 7,80 7,71
CO2 мг/дм3 3,50 5,30 6,20 5,30 5,30 7,00 3,50 7,00 5,30 5,30 5,37
УЭП мкС/см 306 330 340 350 316 114 103 92 198 218 237
Smi мг/дм3 291,7 325,9 319,5 335,5 283,4 92,6 87,7 73,9 178,2 189,4 217,8
Ca2+ 61,6 72,3 71,7 74,2 58,0 12,3 11,7 11,0 36,4 39,0 44,8
Mg2+ 6,5 5,5 5,4 5,8 7,3 4,4 3,6 2,2 3,8 3,9 4,8
Na+ 1,4 1,2 1,2 1,3 3,5 4,1 4,1 3,8 2,7 2,4 2,6
К+ 1,1 0,7 0,6 0,9 1,8 2,6 2,7 2,2 1,4 1,3 1,5
HCO3- 213,0 232,0 227,0 238,0 185,0 63,0 61,0 49,0 124,0 134,0 152,6
SO42- 6,3 12,6 12,1 13,4 26,2 4,2 3,2 3,9 8,6 7,6 9,8
Cl- 1,8 1,6 1,5 1,9 1,6 2,0 1,4 1,8 1,3 1,2 1,6
Si 4,93 4,58 4,18 4,33 7,01 11,29 10,42 8,91 7,44 6,58 6,97
nh4+ 0,140 0,170 0,150 0,210 0,120 0,180 0,120 0,150 0,190 0,150 0,158
no2- 0,010 0,033 0,028 0,044 0,010 0,031 0,041 0,044 0,027 0,053 0,032
N°3- 2,380 3,410 4,340 3,780 2,500 1,460 0,960 2,280 2,120 2,260 2,549
PO43- 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,080 0,065 0,076 0,025 0,025 0,040
Fe 0,170 0,130 0,100 0,130 0,120 0,230 0,480 0,250 0,190 0,150 0,195
Zn мкг/дм3 8,60 51,00 80,00 140,00 58,00 8,50 6,70 6,80 29,00 8,30 39,69
Cd 0,02 0,09 0,15 0,44 0,13 0,30 0,20 0,02 0,03 0,03 0,14
Pb 1,30 7,30 11,00 18,00 4,60 0,53 0,98 1,50 1,30 1,50 4,80
Cu 2,10 1,10 2,20 2,00 1,80 1,10 2,00 1,70 1,90 2,20 1,81
Al 155 253 143 40 142 70 328 464 141 172 191
ПО мгО/дм3 0,58 0,36 0,28 0,46 0,40 1,00 0,82 1,02 0,56 0,58 0,61
Таблица 3. Индекс насыщения поверхностных вод в уезде Чодонь провинции Баккан в феврале 2015 г. (по формуле 1) Table 3. Index of saturation of surface waters in Cho Don district of Bac Can province in February, 2015 (formula 1)
Формула/Formula Номер пробы (на рис. 2)/Sample number (Fig. 2)
NM-01 NM-02 NM^ NM-03 NM-05e NM-09 NM-11 NM-13 NM-15 NM-17
CaCO3tawi)=Ca2++CO32- 0,00 0,07 0,07 -0,22 -0,38 -9,19 -2,59 -9,22 -1,13 -0,64
CaCO3taw)+CO2+H2O=Ca2++2HCO3- 0,43 0,38 0,30 0,42 0,10 -1,53 -1,27 -1,78 -0,39 -0,29
CaMg(CO3)2to„)=Ca2++Mg2++2CO32- 0,06 0,06 0,04 -0,51 -0,63 -17,80 -4,66 -18,12 -2,20 -1,25
CaMg(COз)2(доломит)+2CO2+2H2O= =Ca2++Mg2++4HCO3- 0,92 0,68 0,50 0,78 0,34 -2,48 -2,03 -3,23 -0,73 -0,56
Ca (rK)=Ca2++rK 1,01 1,07 1,07 1,08 0,98 0,36 0,35 0,33 0,81 0,84
Mg(rK)=Mg2++rK 0,76 0,68 0,67 0,70 0,81 0,64 0,56 0,35 0,55 0,56
SiO2(кварц)+2H2O = H4SiO40 0,30 0,27 0,23 0,25 0,46 0,67 0,64 0,57 0,49 0,43
CaAl2Si2O8(анортит)+3H2O+2CO2= =Al2Si2O7-2H2O(mNm)+Ca2++2HCO3- -256,27 -256,50 -256,66 -256,46 -256,78 -258,54 -257,98 -258,79 -257,28 -257,18
№А^3О8(аль6ит) + 7Н2О + Н + = =Al2O33-H2O(ra66Cm)+Na++3H4SiO4° -204,39 -204,58 -204,70 -204,90 -203,79 -203,43 -203,49 -203,67 -204,07 -203,99
2№АЫ3О8(аль6ит)+11Н2О+2Ш2 = =Al2Si2°7-2H2O(mNm) +2Na++2HCO3-+ +4H4SiO40 -11,06 -11,61 -11,92 -11,59 -10,11 -10,25 -9,82 -10,94 -10,53 -10,80
ZnSO4(цинкозиI)=Zn++SO42 -16,37 -15,25 -15,07 -13,91 -14,48 -15,69 -15,94 -15,87 -14,95 -15,89
^С°3(смтсонит)=^ +C°3 -2,96 -2,13 -1,94 -1,11 -2,05 -10,70 -4,22 -10,86 -2,64 -3,07
(по результатам проверки при уровне значимости 5 %: фактическое и критическое значения критерия Стьюдента - 1,60 и 2,10 соответственно; фактическое и критические значения Уилкокосона -74 и 16...84; фактическое и критическое значения
критерия Фишера - 3,34 и 4,03). Однако наиболее высокие концентрации Zn и Pb обнаружены в водах реки Бан Тхи и верховий реки Дай, приуроченных к тектоническим нарушениям и отложениям нижнего девона (рис. 5).
100
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 7
Таблица 4. Статистически значимые коэффициенты корреляции между гидрохимическими, гидрологическими и гидроморфологическими показателями (при уровне значимости 5 % и выполнении условия (4))
Table 4. Statistically significant factors of correlation between
hydrochemical, hydrological and hydromorphological parameters (at significance point 5 % and fulfillment of (4))
Пока- затель Index F L J Kr Qmax (1 %) Qmax (10 %) Mmax (10 %)
рн - -0,60 0,57 0,61 - - -
УЭП - -0,69 0,83 0,52 - - -
Zmi - -0,71 0,84 0,55 - - -
Ca2+ - -0,72 0,85 0,59 - - -
Mg2+ - - - - - - -
Na+ - 0,72 -0,76 -0,72 - - -
К+ - 0,68 -0,80 -0,78 - - -
HCO3- - -0,73 0,83 0,57 - - -
SO42- - - 0,58 - - - -
Cl- - - - - - - -
Si - 0,78 -0,86 -0,67 - - -
nh4+ - - - - - - -
NO2- - - - - - - -
NO3- - -0,63 0,89 0,59 - - -
PO43- - 0,62 -0,69 -0,60 - - -
F- - 0,54 -0,68 -0,56 - - -
Fe - - -0,65 -0,56 - - -
Zn - -0,58 0,86 - -0,50 -0,50 0,66
Cd - - - - - - -
Pb - -0,61 0,85 - - - 0,67
Cu -0,51 - - - -0,65 -0,65 0,55
Al - - - - - - -
ПО - 0,64 -0,75 -0,59 - - -
Рис. 3. Зависимость суммы главных ионов Zmi от гидроморфологического показателя КГ (T,ml=54,421Kr0-659; R2=0,39)
Fig. 3. Dependence of the sum of main ions Zmi on the hydromorphological parameter Kr (Z.mi=54,421Kr0-659; R2=0,39)
Выводы
Поверхностные воды в междуречье рек Гам и Кау характеризуются как пресные с низким содержанием органических веществ и относительно повышенным содержанием ряда металлов (Zn, Pb, Fe, Al).
0,012
0,010 ■
„ 0,008 ■ 5 cl
^ 0,006 ■ 0,004 ■ 0,002 0,000
0
о
О
О
О •
246
*6-®—
10
8
■••о
12 14
F/F 0
Рис. 4. Зависимость концентраций Pb от соотношения суммарной площади водосбора F и площади верховий без речной сети F0 (Pb=0,064(F/F0)-lSB; R2=0,73; общий вид зависимости (5) без учёта пробы NM-03 с повышенным содержанием Pb
Fig. 4. Dependence of Pb concentration on the ratio of the to-talarea of the river basin Fand the area of the basin upstream without river network. F0 (Pb=0,064F/F0)-l8B; R2=0,73); general view of the dependence (5) without sample NM-03 with increased content of Pb
Рис. 5.
Зависимости концентраций Zn и Pb от разницы вероятности пересечения тектонических нарушений P(rf)
и произведения величин P(r) и P(f) (Zn = 0,0062(P(rf)-P(r)P(f)) + 0,0193; R2=0,47; Pb=0,0008(P(rf)~P(r)P(f))+0,0023; R2=0,41)
Fig. 5. Dependences of Zn and Pb concentration on the difference of probability of crossing tectonic faults P(rf) and the products of values P(r) and P(f) (Zn = 0,0062(P(rf)-P(r)P(f)) + 0,0193; R2=0,47; Pb=0,0008(P(rf)~P(r)P(f))+0,0023; R2=0,41)
Геологическое строение исследуемого района характеризуется наличием гранитно-метаморфогенного фундамента, состоящего из переработанных выступов континентальной коры и перекрытого палеозойско-раннемезозойскими гeoсинкли-нально-складчатыми образованиями [21]. В водосборе реки Бан Тхи и в верховьях реки Дай речная сеть приурочена к тектоническим нарушениям, что способствует увеличению выноса Zn и Pb, рудопроявления которых выявлены на указанных участках. Дополнительным фактором увеличения концентраций Zn и Pb является увеличение доли площади водосбора в верховьях рек без выраженной речной сети (F/F0). На основе полученных в феврале 2015 г. данных можно предположить, что использование характеристик сопряжённости тектонических нарушений и речной сети и величины
101
Савичев О.Г., Нгуен Ван Луен. Гидроэкологическое состояние междуречья рек Гам и Кау (Северный Вьетнам). С. 96-103
F/F0 являются критериями эффективных поисков
рудопроявлений в регионе.
С учётом этого повышенные концентрации Zn,
Pb, Fe, Al объясняются преимущественно влияни-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вода. Общие требования к отбору проб. ГОСТ Р 51592-2000. -М.: Изд-во стандартов, 2000. - 34 с.
2. Савичев О.Г., Колоколова О.В., Жуковская Е.А. Состав и равновесие донных отложений р. Томь с речными водами // Геоэкология. - 2003. - № 2. - С. 108-119.
3. Grenthe I., Puigdomenech I. Symbols, standards and conventions // Modelling in aquatic chemistry / ed. I. Grenthe, I. Puigdomenech. - Paris: Nuclear energy agency, 1997. - P. 35-68.
4. Nash J.E., Sutcliffe J.V. River flow forecasting through conceptual models. P. I. A discussion of principles // Journal of Hydrology. - 1970. - V. 3. - № 10. - P. 282-290.
5. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления водохозяйственными системами. - М.: Наука, 1982. -271 с.
6. Пособие по определению расчётных гидрологических характеристик / под ред. А.В. Рождественского, А.Г. Лобановой. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 448 с.
7. Пособие к СНиП 2.05.03-84 по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91). - М.: ГУПиКС, 1992. - 374 с.
8. Бузин В.А. Опасные гидрологические явления. - СПб.: РГГМУ, 2008. - 228 с.
9. Mujumdar P.P., Kumar D.N. Floods in a Changing Climate. Hydrologic Modeling. - New York: Cambridge University Press, 2012. - 177 p.
10. Савичев О.Г., Паромов В.В. Метод определения характерных расходов воды рек гумидных областей Западной Сибири при отсутствии данных наблюдений // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 10 (14). - С. 3157-3160.
11. Алёкин О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 444 с.
ем природных факторов, что, безусловно, не исключает возможности загрязнения поверхностных вод в результате текущей и ранее осуществлявшейся хозяйственной деятельности.
12. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов. ГОСТ 17.1.2.04.-77. - М.: Изд-во стандартов, 1977. - 17 с.
13. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды / под ред. Т.В. Гусевой. - М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2007. - 192 с.
14. Государственная техническая норма качества воды (QCVN 38:2011/ BTNMT). - Ханой: Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, 2011. - 6 с. / на вьетнам. яз.
15. Фридланд В.М. Почвы и коры выветривания влажных тропиков (на примере Северного Вьетнама). - М.: Наука, 1964. -312 с.
16. Shvartsev S.L. Geochemistry of fresh Groundwater in the Main Landscape Zones of the Earth // Geochemistry International. -2008. - V. 46. - № 13. - P. 1285-1398.
17. Савичев О.Г., Домаренко В.А. Закономерности изменения химического состава речных отложений и их использование в поисках полезных ископаемых // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 6 (3). - С. 520-525.
18. Корчуганова Н.И. Аэрокосмические методы в геологии. - М.: Геокарт, 2006. - 244 с.
19. Дистанционные методы геологических исследований, прогноза и поиска полезных ископаемых (на примере Рудного Алтая) / А.А. Поцелуев, Ю.С. Ананьев, В.Г. Житков, В.Н. Назаров, А.С. Кузнецов - Томск: STT, 2007. - 228 c.
20. Малолетко А.М. Эволюция речных систем Западной Сибири в мезозое и кайнозое. - Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 2008. -288 с.
21. Дао Мань Тиен. Методология и особенности геохимической специализации гранитоидных формаций Северного Вьетнама: дис.... канд. геол.-минерал. наук. - Баку, 1984. - 198 c.
Поступила 08.05.2015 г.
UDC 556.06:551.482.212
HYDROECOLOGICAL CONDITION BETWEEN THE GAM AND KAU RIVERS (NORTHERN VIETNAM)
Oleg G. Savichev,
Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050, Russia. E-mail: OSavichev@mail.ru
Nguen Van Luen,
Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050, Russia. E-mail: Luyennv@yahoo.com
Relevance. Researches of a ecology-geochemical condition of water objects have both important applied, and fundamental scientific value as the major problems of similar researches are definition of a geochemical background and deviations from it, and also revealing of natural and anthropogenous factors of formation both background, and abnormal concentration. Similar researches in Southeast Asia, including northern part of Vietnam, are especially actual. There, in conditions of high population density, the importance of maintenance of economy with water of necessary quality and preservation of environment grows repeatedly.
The aim of the research is to estimate the modern ecology-geochemical condition of surface waters in district Cho Don of province Bac Can (Vietnam) and its connection with hydrological and geomorphological conditions.
Methods of the research: landscape-geochemical, geography-hydrological and statistical methods.
102
Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 7
Results and conclusions. The authors have obtained the data on ecology-geochemical state of surface waters in the area between the Gam and Kau rivers (Northern Vietnam, province Bac Can, district Cho Don). These waters in low flow period are characterized as fresh with the low contents of organic substances and relatively increased contents of some metals (Zn, Pb, Fe, Al). They are everywhere capable to dissolve primary alumosilicates with formation o f clay minerals and they are oversaturated with quartz. The oversaturation with carbonate minerals is typical for a basin of the Ban Thi river and upper of the Day river. It is established that in a basin of the Ban Thi river and in upstream of the Day river the river network is dated to tectonic faults that promotes the increase of Zn and Pb runoff. The increase in a share of the basin area in the upstream of the rivers without the expressed river network F/F0 is the additional factor of increase in concentration of Zn and Pb. On the basis of the data received in February 2015 it is assumed that characteristics of tectonic faults interlinking with the river network and the value F/F0 are the criteria of effective searches of geochemical anomalies in the region. The increased concentrations of Zn, Pb, Fe, Al are mainly explained by the influence of natural factors. This does not certainly exclude an opportunity of polluting superficial waters as a result of current economic activities and the one carried out before.
Key words:
Northern Vietnam, river waters, hydromorphological and geological factors.
REFERENCES
1. Voda. Obshchie trebovaniya k otboru prob. GOST R 51592-2000 [Water. General requirements for sampling]. Moscow, Izdatelst-vo standartov, 2000. 34 p.
2. Savichev O.G., Kolokolova O.V., Zhukovskaya E.A. Sostav i rav-novesie donnykh otlozheniy r. Tom s rechnymi vodami [Composition and balance of river sediments of the Tom river with river waters]. Geoekologia - Geoecology, 2003, no. 2, pp. 108-119.
3. Grenthe I., Puigdomenech I. Symbols, standards and conventions. Modelling in aquatic chemistry. Ed. I. Grenthe, I. Puigdomenech. Paris, Nuclear energy agency, 1997. pp. 35-68.
4. Nash J.E., Sutcliffe J.V. River flow forecasting through conceptual models. P. I. A discussion of principles. Journal of Hydrology, 1970, vol. 3, no. 10, pp. 282-290.
5. Kritskiy S.N., Menkel M.F. Hidrologicheskie osnovy upravleniya vodokhozyaystvennymi sistemami [Hydrological bases of management of water-economic systems]. Moscow, Nauka Publ., 1982. 271 p.
6. Posobie po opredeleniyu raschetnykh gidrologicheskikh kharakte-ristik [The manual by definition of hydrological characteristics]. Eds. A.V. Rozhdestvensky, A.G. Lobanova. Leningrad, Gidrome-teoizdat Publ., 1984. 448 p.
7. Posobie k SNiP 2.05.03-84po izyskaniam i proektirovaniyu zhe-leznidorozhnykh i avtodorozhnykh mostov (PMP-91) [The manual to Russian Building norms 2.05.03-84 on research and design of railway and road bridge transitions through water-currents]. Moscow, GUPiKS Press, 1992. 374 p.
8. Buzin V.A. Opasnye gidrologicheskie yavlenia [Dangerous hydrological phenomena]. St. Petersburg, RSHU Press, 2008. 228 p.
9. Mujumdar P.P., Kumar D.N. Floods in a Changing Climate. Hydrologic Modeling. New York, Cambridge University Press, 2012. 177 p.
10. Savichev O.G., Paromov V.V. Metod opredelenya kharakternykh raskhodov vody rek gumidnykh oblastey Zapadnoy Sibiri pri ot-sutstvii dannykh nablyudeniy [Method of estimating characteristics of river runoff flow without the supervision data]. Funda-mentalnye issledovania - Fundamental research, 2013, no. 10 (14), pp. 3157-3160.
11. Alekin O.A. Osnovy gidrokhimii [Bases of hydrochemistry]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1970. 444 p.
12. Pokazateli sostoyania i pravila taksatsii rybokhozyaistvennykh vodnykh obektov. GOST 17.1.2.04.-77 [Parameters of conditions
and rule of valuation of fish water objects. GOST 17.1.2.04.-77]. Moscow, Gosstandard Publ., 1977. 17 p.
13. Gidrokhemicheskie pokazateli sostoyania okruzhayushchey sredy [Hydrochemical parameters of the environmental conditions]. Ed. by T.V. Guseva. Moscow, FORUM, INFRA-M Publ., 2007. 192 p.
14. Gosudarstvennaya tekhnicheskaya norma kachestva vody [The state technical norm of water quality] (QCVN 38:2011/ BTNMT). Khanoi, Ministry of Natural Resources and Environment Protection, 2011. 6 p. / in Vietnam.
15. Fridland V.M. Pochvy i kory vyvetrivaniya vlazhnykh tropikov (na primere Severnogo Vietnama) [Ground of humidic tropics (by the example of Northern Vietnam)]. Moscow, Nauka Publ., 1964. 312 p.
16. Shvartsev S.L. Geochemistry of fresh Groundwater in the Main Landscape Zones of the Earth. Geochemistry International, 2008, vol. 46, no. 13, pp. 1285-1398.
17. Savichev O.G., Domarenko V.A. Zakonomernosti izmenenya khi-micheskogo sostava rechnykh otlozheniy i ikh ispolzovanie v po-iskakh poleznykh iskopaemykh [Laws of change of the chemical composition of river sediments and their use in searching minerals]. Fundamentalnye issledovania - Fundamental research, 2014, no. 6 (3), pp. 520-525.
18. Korchuganova N.I. Aerokosmicheskie metody v geologii [Remote methods in geology]. Moscow, Geokart Publ., 2006. 244 p.
19. Potseluev A.A., Ananiev Yu.S., Zhitkov V.G., Nazarov V.N., Kuznetsov A.S. Distantsionnye metody geologicheskikh issledova-niy, prognoza i poiska poleznykh iskopaemykh (naprimere Rudno-go Altaya) [Remote methods of geological research, forecast and searches of minerals (by examples of Altay)]. Tomsk, STT Publ., 2007. 228 p.
20. Maloletko A.M. Evolyutsiya rechnykh system Zapadnoy Sibiri v mezozoe i kaynozoe [Evolution of river systems of Western Siberia in Cenozoic and Mesozoic]. Tomsk, tSu Press, 2008. 288 p.
21. Dao Man Tien. Metodologia i osobennosti geokhemicheskoy spet-sializatsii granitoidnykh formatsiy Severnogo Vietnama. Dis. Kand. nauk [Methodology and features of geochemical specialization of granite formations of Northern Vietnam. Cand. Sc. Diss.]. Baku, 1984. 198 p.
Received: 08 May 2015.
103
