CC BY
145
Мязина Н.Г.
Оренбургский государственный университет E-mail: geologia@mail.osu.ru
ЗНАЧЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ПРЕСНЫХ ВОД ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ
В статье рассмотрены основные закономерности формирования и размещения пресных подземных вод среднечетвертичного-современного аллювиального горизонта приуроченного к Вол-го-Ахтубинской пойме Северо-Каспийского артбассейна. Приведен химический состав вод.
Ключевые слова: Волго-Ахтубинская пойма, Северо-Каспийский артезианский бассейн, пресные воды, минерализация.
Особое место в Северо-Каспийском артезианском бассейне занимает Волго-Ахтубинс-кая пойма. На всем ее протяжении в результате переодичного промывания грунтов паводковыми водами формируются пресные воды с минерализацией от 0,3- до 1,0 г/дм3 и выше. Основным в этом районе является водоносный горизонт, заключенный в аллювиальных четвертичных отложениях. Волго-Ахтубинская пойма и Волжская дельта протягивается на 500 км от г. Волгограда до с. Верхнее-Лебяжье на юге. Пойма ограничена от правобережных и левобережных равнин крутыми обрывистыми склонами высотой от 25-30 м на севере до 3-5 м на юге. Левый склон отличается меньшой высотой и сглаженностью. Глубина вреза от 0,5-2,0 до 1020 м., на юге Волго-Ахтубинская пойма переходит в современную дельту Волги, образованную между протоками Бахтемиром, Бузаном, Ахту-бой [1]. Левобережье р. Волги и правобережье ниже Красноармейского района г. Волгограда приурочено к бортовой зоне Прикаспийской синеклизы, характеризующейся мощным покровом преимущественно морских четвертичных и неогеновых отложений и наличием толщи галогенных пород пермского возраста оказывающих влияние на формирование химического состава подземных вод. Присутствие в разрезе галогенных пород способствует засолению вышележащих вод за счет питания их более солеными снизу по тектоническим нарушениям. Кроме того, ровный рельеф Заволжья, сухой климат также способствуют накоплению в зоне свободного водообмена минерализованных вод, на фоне которых в основном пресные подземные и слабосолоноватые воды Волго-Ахтубин-ской поймы играют важную роль для хозяйственно-питьевого водоснабжения Нижнего
Поволжья и экологии этого региона.
Главной водной артерией является река Волга, протекающая в меридиональном направлении и резко меняющая у южной окраины г. Волгограда свое направление на восточное. Её ширина у г. Волгограда 1-3 км, урез воды в межень располагается на абсолютной отметке + 11 м, в половодье повышается до +4 м, глубина достигает 10-18 м.
Волга - типично равнинная река с уклоном 0,000055 и средней скоростью течения в межень около 0,5 м/с. Ширина русла 0,8-2,0 км, глубина до 12 м. Среднегодовой расход в межень составляет 2,5-4,0 тыс. м3/сек, в паводок увеличивается до 20-30 тыс. м3/сек. Питание реки осуществляется преимущественно талыми, дождевыми и грунтовыми водами.
В районе Волжской ГЭС от Волги отделяется левый рукав - р. Ахтуба, текущая параллельно основному руслу р. Волги и отделяющую от Прикаспийской низменности широкую (до 36 км) Волго-Ахтубинскую пойму. Пойма пересечена многочисленными протоками, старицами, блуждающими руслами и озерами.
Материалы и методы
Для изучения пресных подземных вод Вол-го-Ахтубинской поймы были использованы следующие методы:
1) Анализ фондовых и литературных источников.
2) Для определения химического состава подземных вод выполнялся сокращенный химический анализ подземных вод который производится в целях подробной характеристики состава по окончании бурения разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин, в конце опытных откачек при срав-
нительной оценке различных подземных вод. Применяется не только при режимных наблюдениях, но особенно для общей характеристике питьевых вод.
3) Систематизация подземных вод по химическому составу произведена на базе классификации Алекина-Посохова. В соответствии с ней выделено четыре типа вод (I - содовый; 11а - магнезиальный; 11б - гипсовый; 111а - хлор-магниевый; Шб - хлоркальциевый, IV - кислый). Наименование водам дается по преобладающим анионам и катионам. Преобладающими считаются ионы, содержащиеся в количестве 20% и более при условии, что сумма анионов и катионов равна 100% в отдельности.
4) Для характеристики химического состава пресных вод в работе также используется формула Курлова, представляющая собой псевдодробь, в числителе которой в убывающем порядке указывается процентное содержание анионов, а в знаменателе - катионов.
Результаты обсуждения
Согласно региональному гидрогеологическому районированию ВСЕГИНГЕО, территория Волго-Ахтубинской поймы, относится к Северо-Каспийскому артезианскому бассейну пластовых вод.
Гидрогеологические условия территории обусловлены рядом факторов: геоморфологическими особенностями, климатом, геолого-тек-тоническим строением, новейшими тектоническими движениями, эрозионной деятельностью рек Волги и ее притоков.
Река Волга, протягивающаяся через всю территорию с северо-востока на юго-запад, разделяет ее на две контрастные области по геоло-го-структурным признакам, которые способствуют формированию подземных вод различных по качеству и условиям залегания.
В пределах Северо-Каспийского артезианского бассейна юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы практически, основным источником пресной воды являются подземные воды среднечетвертичного-совре-менного аллювиального водоносного горизонта Волго-Ахтубинской поймы.
Особое место в Северо-Каспийском артезианском бассейне занимает Волго-Ахтубинс-кая пойма, где в результате периодического промывания грунтов на всем ее протяжении от г.
Волгограда до низовьев, формируются пресные воды с минерализацией в основном от 0,5 г/дм3, реже до 1 г/дм3, иногда до 2,8 г/дм3. Основным в Волго-Ахтубинской пойме является водоносный среднечетвертичный-современный аллювиальный горизонт (aQII_IV) приурочен к долине реки Волга и ее рукава Ахтубы.
Водоносный среднечетвертичный-совре-менный аллювиальный горизонт (аОп_^) занимает обширную (до 40 км) Волго-Ахтубинскую пойму. Современные аллювиальные отложения почти повсеместно залегают на нижнехазарских песках (аО]^) и образуют единый водоносный горизонт мощностью 10-40 м. В кровле горизонта во внутренней пойме обычно прослеживаются суглинки и супеси мощностью до 5-6 м, нижняя часть разреза сложена мелко-среднезернистыми и крупнозернистыми песками мощностью 13-35 м. В песках прослеживается обычно 2-3 прослоя гравийно-галечного материала.
Водовмещающими породами являются разнозернистые (от тонко- до крупнозернистых) пески поймы с прослоями суглинков, супесей и глин.
Грунтовые воды залегают на глубине от 15 м во внутренней пойме до 6,5-8 м на прирусловых валах.
Подстилается горизонт породами различного возраста от палеогенового до неогенового возраста (в районе г.Волгограда - майкопскими водоупорными глинами), составляя с ними иногда единый водоносный комплекс. Мощность водонасыщенной части горизонта составляет от долей метра до 20 м, а в долине реки Волги у г. Волжского она увеличивается до 40 м.
Водоносный горизонт имеет свободную поверхность, с глубиной залегания зеркала подземных вод в пределах 0-5 м, реже до 20 м. Абсолютные отметки уровня воды распределяются следующим образом: в долине р.Ахту-бы от -10 до -14 м.
Подземные воды характеризуется гидравлической связью с современной гидрографической сетью и отсутствием каких-либо выдержанных водоупорных слоев, затрудняющих питание горизонта за счет атмосферных осадков. Коэффициент фильтрации аллювиальных песков, определенный по откачкам, составляет 0,510 м/сут, а для галечников и грубозернистых песков достигает 30-50 м/сут. Удельные дебиты скважин изменяются от 0,01 до 6,67 л/с-м, водо-
проводимость - 100 - 200 м2/сут, иногда до 5001000 м2/сут и более. Наибольшие значения приурочены к горизонту, залегающему на песчаных или трещиноватых отложениях более раннего возраста и составляющих с ними единый водоносный горизонт.
Кроме того, высокие значения водопрово-димости отмечены в пределах Волго-Ахтубинской поймы (до 1320 м2/сут), где водовмещающими породами являются средне- крупнозернистые пески с гравием и галькой.
Дебит скважин от 0,4-20 до 42,5 л/с при понижении от 1,5-10,5 до 17 м. Воды пестрого химического состава от 0,1-4,5 г/дм3.
Минерализация грунтовых вод преимущественно не превышает 1 г/дм3, но встречаются воды с минерализацей до 3 г/дм3. Более минерализованные воды приурочены к южным аридным районам Астраханской области, где более интенсивное испарение. По химическому составу воды от гидрокарбонатных кальциево-натриевых, магниево-кальциевых до сульфатно-хлоридных и хлоридных натриевых. Изменчивость химического состава воды по площади отличается значительной интенсивностью. В Волго-Ахтубинской пойме подземные воды заражены железом (до 2030 мг/дм3), при нормативе (предельно-допустимой концентрации) ПДК суммарного Fe не более 0,3 мг/дм3 [2]. Общая жесткость изменяется от 2,35-8,29 мг-экв/л при ПДК (7 мг-экв/л).
На участках пойм, прилегающих в коренным берегам Волги и Ахтубы, встречаются слабосолоноватые воды с минерализацией 1,95-3,66 г/дм3 сульфатного кальциевого или трехкомпонентного по анионам и катионам состава. В грунтовых водах повсеместно отмечаются повышенные концентрации (до 13-30 мг/дм3) закисного железа. Интересно отметить, что в пробах воды, отобранных из колодцев, железо практически отсутствует. Объясняется это, видимо тем, что в колодцах, сечение которых на 1,5-2 порядка больше чем в скважинах, создаются благоприятные условия для аэрации воды и выпадения железа в осадок. Данные некоторых химических анализов приведены в таблице 1.
Изменение величины минерализации и химического состава подземных вод возрастает с С на Ю от 1-3 г/дм3(Светлый Яр) до 1-30 г/дм3(За-мьяны). А в средней зоне (долина Енотаевки) она заметно выше на левом берегу (0,3-4,1) г/ дм3, чем на правом (0,6-1,5 г/дм3). Состав вод из-
меняется от гидрокарбонатного кальциевого состава до хлоридного натриевого. Грунтовые воды присклоновой поймы гидрокарбонатные кальциевые или натриевые с общей минерализацией 0,4-0,6 г/дм3. Характерно увеличение минерализации по направлению от русла к тыловому шву поймы, где испарение и транспирация наибольшие. В период интенсивной инфильтрации минерализация вод понижается.
Грунтовые воды северной зоны междуречной поймы по химическому составу преимущественно гидрокарбонатные от кальциевых до натриево-кальциевых. Общая минерализация их колеблется от 0,15 до 0,5 г/дм3 при минерализации поверхностных вод от 0,2-0,3 г/дм3. Подземные воды средней зоны обычно сульфатные кальциевые или хлоридные натриевые. Общая минерализация колеблется от 0,2 до 2,0 г/дм3. Поверхностные воды от гидрокарбонатных кальциевых с минерализацией 0,4 г/дм3 до хлоридных натриевых с минерализацией до 1,1 г/дм3. Южная придельтовая зона междуречной поймы отличается от средней зоны большим развитием постоянно-действующих водотоков, а также более песчаным составом пород зоны аэрации. Подземные воды приурочены к еще более тонкозернистым и глинистым пескам, чем в средней зоне.
Химический состав подземных вод придель-товой зоны, в приречной части поймы преобладают гидрокарбонатные кальциевые, натриевые и натриево-магниевые воды с минерализацией до 0,2 г/дм3 для внутренней же части поймы характерны воды от сульфатных кальциевых до хлоридных натриевых с общим содержанием солей до 2,0 г/дм3. Только в непосредственной близости от водотока распространены гидрокарбонатные кальциевые и магниевые воды. На большей же части территории характеризуемой процессами интенсивного засоления, преобладают хлоридные натриевые воды. Общая минерализация грунтовых вод соответственно изменяется от 0,3 до 40 г/дм3.
Питание водоносного горизонта на всей площади его распространения
происходит, в основном, за счет инфильтрации атмосферных осадков, меньше - за счет подтока из палеогеновых водоносных горизонтов правобережья р.Волги, разгрузка - в русла рек а также осуществляется исключительно за счет поверхностных вод в период весен-
Таблица 1. Химический состав подземных вод Волго-Ахтубинской поймы Северо-Каспийского артезианскогобассейна
Номер пробы Место взятия пробы, глубина, м Водовмещающая порода, ее возраст Минерализация, мг/ дм3 Ингредиенты, мг/дм3, %-экв Ре2+/Ре3+ мг/ дм3 pH общая жесткость мг-экв/л Формула химического состава ГОСТ 13273-88 Индекс воды по О.А. Алекину [3]
НСОз" 8042- С1- Са2+ Mg2+ Ш++К+
1 Северная окраина п. Лебяжья Поляна, Среднеахтубинский р-н Скв.8850, 8-24 Песок аОгу 405 183 3.0 150,6 3.13 14.2 0.4 69.14 3.45 20.06 1.65 21.29 0.93 85 н.опр 7.85 5.1 НС0346 80448 С16 Са53 Mg25 №14 MgСа 8С 11а
2 с. Рахинка, Среднеахтубинский р-н Скв.8910, 25-46 Песок с/з aQIIhz 726 372.2 6.1 158 3.3 85.1 2.4 23 1.15 14.6 1.2 215.97 9.4 05 0.32 и 2.35 НС0352 80428 С120 №80 Mg10 Са10 Na С18С I
3 с. Госпитомник, Среднеахтубинский р-н Скв.0346, 5.5-25 Песок с/з аО^ 259 207.5 3.4 32.1 0.67 14.2 0.4 56.1 2.8 11.5 0.95 7.13 0.31 15 6.4 66 3.75 НС0376 80415 С19 Са63 Mg21 №16 MgСа С 11а
4 г. Краснослободск, Среднеахтубинский р-н Скв.7885, 10-23.5 Песок с/з аО™ 370 305 5.0 18.8 0.39 49.6 1.40 70.1 3.5 21.3 1.75 6.2 0.27 Реоб 30 64 5.25 НС0375 С121 8044 Са52 Mg26 Реоб16 MgСа С1С 11а
5 Р.п. Средняя Ахтуба, Среднеахтубинский р-н Скв.5832, 6-16 Песок с/з аО™ 550 463.6 7.61 85.6 1.78 21.3 0.6 120.2 5.99 27.96 2.30 35.7 1.55 25 0.15 6.54 8,.29 НС0376 80418 С16 Са60 Mg23 №16 MgСа С 11а
6 п. Рыбачий, Среднеахтубинский р-н Скв.0413, 7-30 Песок м/з аО1у 507 330 5.41 108.6 2.27 56.7 1.6 69.4 3.46 14.1 1.17 105.4 4.58 03 0.7 66 4.6 НС0356 80426 С18 №49 Са37 Mg14 СаNa SС I
7 п.Куйбышев, Среднеахтубинский р-н Скв.02274, 4-21 Песок м-с/з аО™ 730 549.2 9.0 166.2 3.46 17.7 0.50 108.2 5.4 30.4 2.5 113.4 4.92 1.04 1.75 74 7.9 С138НС0335 80427 Са42 Na38Mg20 MgNaСа 8СС1 11б
не-летних паводков и сброса вод из Волгоградского водохранилища, во время которых большая часть поймы (низкая пойма) затапливается водой.
Эксплуатируемым различными объектами лицензирования, является водоносный средне-четвертичный-современный аллювиальный горизонт. Он широко используется для водоснабжения многочисленных населенных пунктов Волгоградской, Астраханской областей Волго-Ахтубинской поймы, в том числе в г. Красно-слободске и в близлежащих населенных пунктах многочисленными одиночными скважинами (№8850, 8910, 02274 и т. д.).
Модуль подземного стока по оценкам А.К.Фоменко (1999г.) изменяется от 0,14 л/с-
км2 на хвалынской равнине до 0,92 л/с-км2 в Волго-Ахтубинской пойме и в среднем по Среднеахтубинскому району оценивается в 0,4 л/с-км2.
Выводы
Подземные воды среднечетвертичного-со-временного аллювиального водоносного горизонта Волго-Ахтубинской поймы используются для орошения, хозяйственно-питьевых целей и технического водоснабжения. При этом доля подземных вод для орошения в последние годы постоянно сокращается. Уменьшение мощности зоны пресных вод до полного их выклинивания закономерно прослеживается в южном и юго-восточном направлении и связано с увели-
чением сухости климата в этом направлении и появлением в разрезе четвертичных отложений засоленных морских осадков хвалынской трансгрессии Каспия.
Эксплуатация подземных вод ведется с помощью одиночных скважин или их небольших групп и многочисленных колодцев. Используются также воды каптированных родников. Водозабор пресных подземных вод приурочен к зоне интенсивной циркуляции, а в гидрогеодинами-ческом отношении соответствует зоне активного водообмена [5]. Скорости движения подземных вод в этой зоне в зависимости от фильтрационных свойств пород и гидравлического гра-
диента изменяются от десятков и сотен метров до десятков километров в год, а сроки полного водообмена - от десятков до первых сотен лет.
Нельзя недооценивать роль пресных подземных и поверхностных вод в жизнедеятельности человека в пустыни и полупустыне При-каспия. Население за пределами областных центров Волгограда, Астрахани в Прикаспиии сконцентрировано в Волго-Ахтубинской пойме. Воды можно рационально эксплуатировать на протяжении сотен лет и сохранить уникальную природную экосистему Волго-Ахтубинской поймы в пустынном и полупустынном климате Прикаспийской низменности.
25.02.2013
Список литературы:
1.Гидрогеология СССР. Поволжье и Прикамье. Том XIII // под редакцией Афанасьева Т. П. М.: Недра, 1970. 800 с.
2. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества М.: Издательство стандартов, 2001 г. С 67с.
3. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л: Гидрометеоиздат. - 1953. 296 с.
4. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л: Недра. - 1975. 208 с.
5. Мязина Н.Г. Закономерности формирования и распространения минеральных вод в гидрогеологических структурах Волгоградской области [монография];- Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2008. -212 с.
Сведения об авторах: Мязина Наталья Григорьевна, доцент кафедры геологии Оренбургского государственного университета, кандидат геолого-минералогических наук 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, ауд. 3207, тел. (3532) 372543, е-таіі: miazinanatalia@rambler.ru
UDC 556.314 Miazina N.G.
Orenburg state university, e-mail: miazinanatalia@rambler.ru
THE VALUE OF THE UNDERGROUND FRESH WATER OF THE VOLGA-AKHTUBA WATER-MEADOW
External magnetic field influence on annihilation of triplet electronic excitations of organic molecules (
In article the basic laws of formation and placing of fresh underground waters of modern alluvial horizon dated to Volgo-Ahtubinskoj to a flood plain of the North Caspian art pool are considered. The chemical compound of waters is resulted.
Key words: Volgo-Ahtubinskaja flood plain, the North Caspian artesian pool, fresh waters, mineralization. Bibliography:
1. Hydrogeology of the USSR. The Volga and Kama region. The XIII // under the editorship of Afanasyev ETC. M.: Interior, 1970. 800 with.
2. SanPiN 2.1.4.1074-01 Drinking water. Hygienic requirements to water quality in centralized systems of drinking water supply. Quality control M.: Publishing house of standards, 2001. With 67c.
3. Alekin O.A. The basics of chemistry. L: Hydrometeoizdat. - 1953. 296 with.
4. Posokhov E.V. Total hydrogeochemistry. Leningrad: Nedra. - 1975. 208 c.
5. Myazina NG Regularities of formation and distribution of mineral water in the Volgograd region hydrogeological structures [monograph] - Volgograd: Publishing House of the Volga, 2008. -212 S.
