Гидрохимическая характеристика природных вод Покровско-Сорочинской зоны нефтегазонакопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ВОД ПОКРОВСКО-СОРОЧИНСКОЙ ЗОНЫ НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ

Щетинина Ксения Михайловна,

Шушкареева Камила Аскаровна,

Галянина Наталья Петровна, старший преподаватель кафедры геологии, геодезии и кадастра

Покровско-Сорочинская площадь расположена в бассейне рек Ток, Малый и Большой Уран. В орогидрографическом отношении район представляет собой всхолмленную местность, изрезанную многочисленной сетью оврагов и рек. Самыми многоводными являются реки: Ток, Малый Уран, Кинзелька, Ильмень, Каменка. Имеются менее многоводные реки, являющиеся притоками вышеперечисленных рек[1].

Река Малый Уран имеет широкую до 5 км и глубокую долину, извилистое русло. Правый склон долины более крутой и высокий, а левый - пологий и низкий. Ширина 38-40 м, глубина до 6-7 м. Наиболее крупными притоками реки Малый Уран являются реки - Кинзелька, Табунок.

Река Кинзелька протекает в южном направлении восточной части Покровского месторождения. Левый берег реки крутой и высокий, правый - пологий и низкий.

Район расположен в пределах водораздела рек Ток и Малый Уран, которые текут в направлении близком к широтному. Раздел этих рек протягивается с востока на запад. К реке Малый Уран водораздельная возвышенность опускается крутыми уступами, к реке Ток выполаживается постепенно, в целом медленно понижается с востока на запад.

Общий речной сток рек. Речной сток состоит из вод поверхностного (снегового, дождевого) и подземного питания, что определяет термин "общий". Годовой сток является основной характеристикой территории, показателем водоносности рек и общих водных ресурсов. Распределение по территории нормы годового стока в основном подчиняется закону широтной зональности. Модуль стока возрастает с юга на север.

Подземный приток в реки. На исследуемой территории подземные воды находятся под дренирующим воздействием рек. При достаточном врезе русла подземный сток наблюдается круглосуточно.

Химический состав речных вод формируется в результате воздействия атмосферных осадков на почво-грунты, слагающие водосборы рек [1]. Воды различных генетических категорий различаются по составу в соответствии с сезонами года. В период весеннего половодья и дождевых паводков в реки поступают в основном воды поверхностно-склонового и почвенно-склонового происхождения. На спаде половодья в реки стекают почвенно-грунтовые воды по относительным горизонтам. В течении межени сток инфильтрационных вод образуется от дренирования по постоянным водоносным горизонтам, грунтовые воды имеют длительный период формирования.

Анализ материалов наблюдений качества воды по 34 стационарным постам и 522 временным створам показал низкую плотность пунктов для полного влияния аномальных участков, но достаточность данных для характеристики естественного фона минерализации, ионного состава, жесткости, окисляемости, водородного показателя и микроэлементов[2]. Территориальные обобщения проводились для малых водосборов, где процессы стекания происходят условно одновременно и в одинаковых природно-климатических условиях. Для больших и средних рек гидрохимические элементы носят закономерный, но азональный характер. Гидрохимия водоемов (озер и водохранилищ) так же нарушает географическую зональность.

Внутригодовая динамика гидрохимических элементов типична. Минерализация и жесткость воды понижаются на пике половодья, повышаются в межень. Изменение ионов зависит от типа водосбора. В этом случае течении года преобладают НСО₃ и Са (реки Бузулук, Боровка, Кутулук). В зависимости от водности года в межень в катионном составе Nа+К превышает Са (река Бузулук). На водосборах с засолением всей толщи почво-грунтов в течение года доминируют сульфаты (р. Ток). По составу катионов поверхностные воды летней межени разделены на участки преобладания по Са от 26 до 71 %-экв. Свыше 50 %-экв кальция содержат реки правобережья верхнего Тока.

Общая жесткость речных вод находится в прямой связи с суммой ионов (рисунок 1). Исходя из картограммы для периода открытого русла, жесткость 9-22,5 мг-экв/дм³ (очень жесткая вода) имеют северо-западные реки (Ток). Мягкая вода (3,2-5,0 мг-экв/дм³) наблюдается в реках (Боровка, Бузулук). В холодный период года жесткость воды увеличивается до 23,7 мг-экв/дм³. Высокая жесткость (свыше 20 мг-экв/дм³) отмечается в верховьях Бол. Кинеля до Умирки. Очень жесткая вода распространена по тем же участкам, что и для лета. Мягкая вода остается в Боровке, верховьях Бузулука и притоках Урала[2].

Рисунок 1 - Жесткость речных вод в период летне-осенней межени

По водородному показателю реки территории относятся к нейтральной группе. В летнюю межень средний рН изменяется от 7,2 до 8,0, зимой и весной этот показатель несколько ниже. По единичным пробам редко отмечались слабощелочные воды (до 8,2-8,4 река Ток).

Карты среднегодовых химических показателей речного стока дают представление о распределении их по бассейнам рек, и позволяет выявить закономерности и факторные связи. С помощью карты среднегодовой минерализации рек возможно провести балансовые расчеты ионного стока с территории, оценить размеры химической денудации в отдельных бассейнах по постам Росгидромета. Ионный сток, в большей степени зависящий от объема жидкого стока, изменяется по месяцам синхронно с гидрографом. Средняя годовая минерализация осадков, выпадающих на территорию 25-35 мг/дм³, преобладающими ионами являются сульфаты и кальций, среднее рН 6,0-6,5.

Отношение суммарных величин стока ионов и наносов характеризует отношение химической эрозии к механической. Этот коэффициент (выветривания, или альтерации) является важной физической константой, показывающей соотношение растворимых и нерастворимых продуктов выветривания основных горных пород. Для исследуемой территории коэффициент выветривания для бассейна Волги равен 1,5, для бассейна Урала -1,6. По среднему году коэффициент выветривания отражает природную зональность и согласуется с картой распаханности: в северных районах 4-6, в средних 0,3-1,0, в южных 1-3. В период весеннего стока при высокой мутности рек коэффициент минимален-0,1-0,5, а на реках Общего Сырта 0,08-0,10. В летнюю межень растворенные соли превышают мутность от 7,7 (верховье Самары) до 100 раз, на реках Чаган, Дема, Ик в 150-180 раз (рисунок 2).

Рисунок 2 - Коэффициент выветривания

Подземные воды в пределах рассматриваемой территории входят в водоносный татарский терригенно-карбонатный комплекс[2]. Отличительной чертой татарских образований является непостоянство их состава в горизонтальном и вертикальном направлениях при преобладающем развитии аргиллитов и алевролитов в верхней части разреза и большей роли песчаников, прослоев известняков, мергелей, доломитов в нижней. Нижняя часть разреза слабо загипсована.

Водосодержащими служат чаще всего песчаники, трещиноватые алевролиты, прослои известняков и другие, разделенные между собой плотными разностями аргиллитов и алевролитов, суммарная мощность которых колеблется от 5-8 до 103 метров, составляя в среднем 28 метров. Мощность водосодержащей части разреза возрастает в сторону долин рек Бол.Кинель и Мал.Уран в среднем до 30-33 метров, при изменении от 5-103 метров. Согласно изменению мощности меняются и другие гидрогеологические параметры.

На правобережье р. Бол.Кинель кровля водовмещающих пород вскрывается на глубинах 6-130 метров, в среднем на 45 метров. На левобережье р. Самары кровля погружается на глубину 197 метров.

В местах выхода водовмещающих пород на дневную поверхность формируются в основном безнапорные или слабо напорные воды. Реже отмечаются напоры до 57-118 м при погружении водовмещающих пород под покров более молодых отложений. Дебиты скважин меняются в пределах 2-10,8 л/с при понижениях 0,4-66 метров, чаще всего составляя 2-3 л/с при понижениях 10-25 метров. Средний удельный дебит-0,56 л/с, при колебании 0,002 до 2,5 л/с. Большими значениями характеризуются дебиты родников, достигающие 3-10 л/с в нижней части склонов долины р. Бол.Кинель, Самара.

Коэффициенты фильтрации колеблются от сотых долей до 32 м/сут, чаще всего составляя 4-6 м/сут. Наибольшая скорость фильтрации отмечается в приречных зонах, здесь же наблюдается высокая водопроводимость, достигающая 1000-1468 м²/сут, при среднем значении-168 м²/сут.

На водоразделе рек Ток-Бол.Кинель подземные воды вскрываются на глубине 6-90 метров, пьезометрический уровень устанавливается не глубже 35 метров. Средняя глубина до кровли водовмещающих пород составляет 39 метров, средний установившийся уровень равен 21 метров. Напоры колеблются в интервале 8-89 метров при средней величине 28 метров. Производительность скважин здесь значительно ниже, дебиты их не превышают 3,5 л/с при понижениях до 66 м, чаще всего составляют 1-2 л/с при понижениях 5-10 м. Средний удельный дебит-0,23 л/с. Дебиты родников чаще равны 1-2 л/с. Снижение водообильности связано вероятно со снижением фильтрующе-емкостных свойств, уменьшением количества выпадающих осадков, ухудшением условий их инфильтрации. Значения коэффициентов фильтрации здесь равны 0,04-0,57 м/сут, водопроводимости-2,1-26,8 м²/сут[2].

На водоразделе рек Ток-Самара кровля водовмещающих пород погружается на глубину до 130 метров, залегая в среднем на 47 метров, напоры возрастают до 118 метров, составляя в среднем 22 метра. Пьезометрические уровни располагаются на 3,5-57,6 метров ниже дневной поверхности.

В эрозионных врезах отмечается самоизлив из скважин с установившимся уровнем +0,3 метров. Водообильность пород возрастает, дебиты скважин достигают 5-10,8 л/с при понижениях до 60 метров, но чаще составляют 2-4 л/с при понижениях 10-15 метров. Средний удельный дебит 0,28 л/с. В районе п. Тоцкое в подножье правого склона долины р. Самары закартировано много родников с дебитами 6-23 л/с. Коэффициенты фильтрации колеблются от сотых долей до 19 м/сут, чаще составляют 1-4 м/сут. Средние значения водопроводимости 70-80 м²/сут, при диапазоне колебаний 1,2-570 м²/сут.

В верхней части разреза татарских отложений формируются преимущественно пресные воды с минерализацией до 1 г/дм³. В долине реки Бол.Кинель преобладают воды гидрокарбонатного, гидрокарбонатно-сульфатного кальциевого, натриево-кальциевого состава, в междуречье Ток-Самара - гидрокарбонатного, гидрокарбонатно-хлоридного натриевого состава. Слабо солоноватые воды с минерализацией до 3 г/дм³ сульфатного кальциевого, кальциево-магниевого или смешанного по катионам состава картируются в долине р. Бол.Кинель и ее притоков, на правом склоне долины р. Самары. Сильносолоноватые воды с минерализацией до 4,9 г/дм³ сульфатно-хлоридного натриевого состава формируются на левых склонах долин рек Бол.Кинель, Мал.Кинель, Самара за счет гидравлической взаимосвязи с подстилающими верхнеказанскими отложениями[3]. Общая жесткость пресных вод не более 5-7 мг-экв/дм³.

Питание водоносного комплекса происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и гидравлической связи с подземными водами нижележащих отложений. Разгрузка в основном осуществляется долинами рек, в виде родникового стока.

Подземные воды татарских отложений очень широко используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения городов, райцентров, промышленных и сельскохозяйственных объектов. В перспективе масштаб использования подземных вод можно существенно расширить[4].

В пределах Покровско-Сорочинской площади химический состав речных вод формируется в результате воздействия атмосферных осадков на почво-грунты, слагающие водосборы рек. Зона активного водообмена характеризуется более высокой проницаемостью отложений и наличием нейтральных и слабощелочных пресных вод гидрокарбонатного кальциевого состава. Минерализация и жесткость воды понижаются на пике половодья, повышаются в межень. Подземные воды в пределах рассматриваемой территории входят в водоносный татарский терригенно-карбонатный комплекс, преобладают воды гидрокарбонатного, гидрокарбонатно-сульфатного кальциевого, натриево-кальциевого состава.

зональность выветривание бассейн река

Список использованных источников

1. Галянина Н.П. Исследование экологического состояния природных вод Оренбургской области/ Гаев А.Я., Погосян Ю.М., Савилова Е.Б// Вода: химия и экология. №3, 2012.-Москва: изд-во ООО «Креативная экономика», 2012.

2. Самарина В. С. Техногенная метаморфизация химического состава природных вод (на примере эколого-гидрохимического картирования бассейна р. Урал, Оренбургская область) / В. С. Самарина и др. - Екатеринбург : УрО РАН, 1999. - 444 с.

3. Галянина Н.П. Гидрогеоэкологическое состояние территории Оренбуржья и мероприятия по его стабилизации: материалы всероссийской научно-методической конференции «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры» / Гаев А.Я.- Оренбургский гос. ун-т.-Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012.

4. Гаев А. Я. Геоэкология. Часть 2. Гидрогеоэкологические исследования при решении практических задач: / А. Я. Гаев, В. Д. Бабушкин, В. Г. Гацков // Учебное пособие для студентов географических специальностей. - Пермь, 2005. - 330 с.

Размещено на Allbest.ru