Подземное питание рек в бассейне реки Меша

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

Подземное питания рек в бассейне реки Меша

Автор Плеханова Ирина Андреевна

В данной статье рассматриваются вопросы происхождения подземных вод, особенности подземного питания, дается краткая физико-географическая характеристика района исследования, описываются существующие методы изучения подземного питания малых рек, а также приводятся результаты изучения подземного питания в бассейне реки Меша.

Малые реки имеют важное природное и хозяйственное значение, поэтому их изучение является актуальным. Целью статьи является изучение подземного питания в бассейне р. Меша. Объектом изучения является сам бассейн, а предметом - подземное питание рек данного бассейна.

История познания подземных вод насчитывает, видимо, столько же лет, сколько существует сознательный человек. Почти с начала зарождение представлений об их происхождении высказывались разнообразные взгляды на природу воды в недрах.

На сегодняшний день существуют следующие теории: инфильтрационная, конденсационная, ювенильная, седиментационная и антропогенная.

Подземные воды классифицируют по множеству признаков, но можно выделить четыре группы основных: физические (температура, органолептические, напорные свойства, фазовое состояние), химические, генетические, собственно гидрогеологические или общегеологические (выделяют пластовый и трещинно-жильный типы вод, а также воды особых форм отделов данных типов) [1,2,3].

Процесс поступления подземных вод в поверхностные водотоки и водоемы принято называть общим термином подземное питание рек. К категории "подземных вод" по формам воды в почво-грунтах относится "подпорная свободная гравитационная влага водоносного горизонта". Взаимосвязь подземных и поверхностных вод характеризуется двумя противоположными процессами: подземным питанием поверхностных водотоков и водоемов и подземными потерями речных вод на питание подземных вод.

Оба этих процесса в речных бассейнах протекают в сложном сочетании по площади водосбора и во времени. Геологическое строение, литологический состав, климатические факторы, почвенный покров, растительность - всё это факторы, оказывающие влияние на поверхностную и подземную составляющую речного стока [8,9].

В статье изучается подземное питание в бассейне реки Меша - правого притока Камы, расположенного в Кукморском, Сабинском, Тюлячинском, Пестречинском, Лаишевском муниципальных районах РТ. Основу геологического строения бассейна Меши составляют древние породы казанского и татарского ярусов пермской системы и породы четвертичного возраста.

Водосбор Меши представляет собой холмистую равнину, расчлененную долинами многочисленных притоков, балками и оврагами, резко асимметричную по форме с общим уклоном поверхности к юго-западу. Общее падение водосбора 82 м, средний уклон 0.4 ‰, средняя высота 140-160 м, средняя ширина почти на всем его протяжении 20-21 км. Бассейн Меши расположен в зоне умеренно-континентального климата и характеризуется холодной зимой (средняя температура января -13?С) и теплым летом (средняя температура июля +19?С). преобладающие почвы - лесные (светло-серые, серые, темно-серые и коричнево-серые почвы подзолистого типа) и дерново-подзолистые, а растительность бассейна представлена темнохвойно-широколиственными лесами, сельскохозяйственными землями на месте широколиственных лесов и пойменными лугами.

Меша - типично равнинная река со смешанным питанием, сток которой формируется за счет подземного притока, талых вод и дождевых осадков, река принимает 46 притоков. Для гидрологического режима Меши характерно наличие двух периодов - межени (в конце мая - начале июня и в начале ноября) и половодья (70-80% годового стока), сплошной ледяной покров устанавливается в конце ноября.

Трудность изучения подземного питания малых рек обусловлена недостаточной изученностью водного режима малых рек и большой протяженностью малых речных систем, расположенных в разнообразных физико-географических условиях. В связи с этим было предложено много способов изучения подземного питания рек. Среди гидрологов распространение получит гидрологический метод, заключающийся в расчленения гидрографа по типам питания. Минимальный расход принимают по устойчивому или по минимальному расходу зимы или по такому же расходу засушливого года и считают эту величину равномерной в течение года. Однако, как оказалось, минимальный расход на гидрографе не всегда будет отображать истинную величину подземного питания реки - гидрологический метод дает весьма приближенную картину и не пригоден для суждений о истинной величине подземного питания.

Следующий метод - гидрогеологический, важную роль в его развитии сыграл Б.И. Куделин, предложивший метод, по которому величина подземного питания определяется по приращению расхода реки на участке между двумя гидрометрическими створами.

Но этот метод также не являлся совершенным, так как нельзя устанавливать единый характер подземного питания, основанный на наблюдениях немногочисленных скважин вследствие различного соотношения речных и подземных вод и разнообразия гидрогеологических условий.

Наиболее приемлемым методом оказался гидрометрический, заключающийся в определении приращения между расходами воды, которые измерены при неизменных горизонтах в двух гидрометрических створах, с учетом расхода всех притоков и родников, гидравлически с рекой не связанных, которые расположены на участке между двумя створами.

Гидрометрические работы в бассейне реки Меша производились с целью уточнения распределения меженных расходов воды и их модулей по длине речной сети бассейна и оценки интенсивности подземного питания. Было измерено 36 расходов (6 - на Меше, 30 - на притоках разного порядка). Во избежание различных ошибок, возникающих в ходе измерения, строятся графики изменения расходов воды по длине реки, которые являются основным документом, позволяющим получить значение расхода воды в любой точке бассейна (рис.1).

Графически осредненные расходы воды, снятые с графиков, становятся основой ведомости изменения измеренных расходов воды по длине реки.

Рис. 1. График изменения расходов воды по длине р. Кыса

Таблица 1. Фрагмент расчетов модуля подземного питания

Для сравнения обеспеченности подземным питанием разных участков и разных рек, определяются модули подземного питания. Для притоков они определяются отношением частных водосборов отношением измеренного устьевого расхода к площади водосбора притока, для частных водосборов - отношением приращения расхода воды для данного участка (снятого с графика) к приращению площади водосбора того же участка (табл. 1).

На основании вычислений составляется карта интенсивности подземного питания, показывающая крайне неравномерное распределение его численных значений. Но каждая величина может быть объяснена с помощью анализа геолого-тектонического строения территории и гидрогеологических условий питания рек (рис. 2).

Рис. 2. Интенсивность подземного питания в бассейне р. Меша

Если река прорезает положительную структуру в области питания водоносных горизонтов, но не вскрывает их, то русловой сток расходуется на питание подземных вод. Если же это происходит в области разгрузки, то при вскрытии водоносных горизонтов наблюдаются аномально высокое подземное питание. К межстуктурным седловинам, например, приурочены участки с повышенным подземным питанием, так как там происходит приток подземных вод с обширного подземного водосбора либо поступление напорных вод через трещиноватую зону депрессии.

Значительная роль принадлежит также тектонике и литологическому составу пород - слабое падение кровли нижнеказанских отложений с севера на юг обеспечивает равномерное поступление грунтовых вод в русла притоков, однако, отдельные поднятия и понижения создают местное перераспределение грунтового потока. В верхнем течении на участках, где русло приурочено к тектоническому прогибу, Меша получает грунтовое питание в размере 1,5 л•сек/км ².

На участке меридионального течения, на правом склоне, река протекает по местному тектоническому понижению, наклон стратиграфических горизонтов которого направлен от нее - именно это способствует отводу грунтовых вод из русла и, соответственно, снижению модулей подземного питания до нуля. Кроме того, нулевое значение имеет также бассейн р. Нырса, проходя по зоне разгрузки подземных вод в русло Меши. А вот в бассейне рек Нурминка и Тямти-Баш водоносность увеличивается до 3 л•сек/км ² - расположенное в их междуречье обширное поднятие является причиной отклонения от общего грунтового потока. (2 л*сек/км 2) Стоит отметить, что для верхнего течения р. Нурминка и ее правого притока р. Кобяковка также характерно достаточно высокое грунтовое питание (2 л•сек/км ²), которое связано уже с приуроченностью этого участка речной сети к тектоническим прогибам.

На величину водоносности речной сети оказывает влияние частое несовпадение поверхностного и подземного водоразделов. Например, сток рек восточной и западной Ушни, расположенных в переделах Куркачинского поднятия, формируется многочисленными источниками напорных вод, связанных с водоносными горизонтами нижнеказанских отложений и характеризуется величиной модулей подземного питания до 2-3 л•сек/км ².

В нижнем течении Меши, где развиты песчано-глинистые отложения, окультуренные сельскохозяйственным производством, повышаются инфильтрационные свойства почв и, как следствие, потери талого стока на питание подземных вод. Несмотря на то, что модули подземного питания не превышают здесь 2 л•сек/км ², в бездождливые периоды их значение может резко снижаться. Таким образом, можно сказать, что величина подземного питания - сложный показатель, меняющий свое значение в зависимости от множества факторов, самыми значимыми из которых являются тектоника и литологический состав пород, рельеф, несовпадение площадей поверхностного и подземного водосборов.

Библиографический список

подземный река гидрологический водный

1. Гидрогеология/Под ред. В.М. Шестакова, М.С. Орлова: Учебник для вузов. - М.:Изд-во МГУ, 1984.

2. Зайцев И.К. Некоторые вопросы терминологии и классификации подземных вод//Тр. ВСЕГЕИ. - Нов. Серия. - 1961. - Вып.46. - С.111 - 160.

3. Королев М.Е. Общая гидрогеология. - Казань: Изд-во Казанского ун-та; 1999. - 312 с.

4. Куделин Б.И. Гидрологический анализ и методы определения подземного питания рек. Труды лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР, т. V, 1949.

5. Огиевский А.В. Вопросы применения статистических и генетических методов в гидрологии. Изв. АН СССР, сер. техн. наук, №1, 1952.

6. Петров Г.Н. Меженный сток и его изучение (Методика исследований на примере малых рек Среднего Поволжья) / Труды Казанского фил. АН СССР, сер. энергетики и водного хозяйства, вып. 1. - Казань, 1956. - 144 с.

7. Поляков Б.В. Гидрологический анализ и расчеты. Гидрометеоиздат, 1946.

8. Попов О.В. Подземное питание рек. Гидрометеоиздат, Л., 1968.

9. Роде А.А. Водный режим почв и его типы. Труды III Всесоюзного гидрологического съезда, т. IX. Гидрометеоиздат, Л., 1959.

10. Советов С.А. Курс общей гидрологии. Ленинград, 1931.

11. Труфанов А.А. Речная гидрология. ОНТИ, 1923.

Размещено на Allbest.ru