Спосіб виявлення субаквальних горизонтів прісних підземних вод

Изобретение относится к области общей геологии и может быть использовано при геологическом, геоморфологическом и гидрогеологическом картировании приустьевых частей рек для выявления подводно-морских горизонтов пресных вод, которые можно использовать для водоснабжения засушливых приморских районов. Известен способ определения местоположения субаквальных источников подземных вод (А.с. №1104458, кл. G01V9/02, 1984), включающий измерение температуры и электропроводности воды с помощью зонда, буксируемого судном, в котором одновременно с измерением температуры и электропроводности на границе вода -донные отложения измеряют давление на этой границе и проводят сейсмоакустическое профилирование с помощью электроискрового источника. Недостатком этого способа является сложность его осуществления, заключающаяся в использовании научно-исследовательских судов и разнообразной аппаратуры, а так же то, что этим способом невозможно определить местонахождение подземных пресных вод в дельтах рек, впадающих в морские водоемы. Наиболее близким к заявляемому является способ выявления очагов субмаринной разгрузки подземных вод (А.с. №1474570, кл. G01V9/02, 1989), включающий нахождение местоположения источника пресных вод в дельтах рек и заключающийся в том, что для гидрологического картирования акваторий и нахождения местоположения очагов разгрузки подземных пресных вод, определяют общую минерализацию морской воды по вертикали перед отбором проб, проводят тренд-анализ и апроксимируют найденные значения минерализации, выделяют в придонном слое зоны с аномальными значениями минерализации, на установленной поверхности тренда, отбирают пробы воды у дна и с глубины, соответствующей внешней границе выделенной зоны, определяют их макрокомпонентный состав и судят о наличии очагов субмариной разгрузки подземных вод по аномальным изменениям. Недостатком этого способа является сложность его осуществления за счет использования научно-исследовательских судов, сложной геофизической аппаратуры и большого количества химических анализов. Общим недостатком существующи х способов является то, что они направлены на обнаружение частично опресненных вод придонных горизонтов, могут косвенно определить точки естественной субмаринной разгрузки пресных вод, которые заведомо непригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения без дополнительного опреснения, и не позволяют обнаружить и закартировать водоносные горизонты и определить параметр артезианского бассейна. Задача, решаемая изобретением, заключается в создании довольно простого способа обнаружения горизонтов заведомого пресных вод в подземных горизонтах в донных отложениях лиманов, заливов и шельфа внутренних морей. Сущность изобретения заключается в том, что в способе обнаружения субаквальных горизонтов пресных подземных вод, включающем нахождение местоположения источников пресных вод в дельтах рек, согласно изобретению определяют местоположение горизонтов пресных подземных вод в дельтовых отложениях лиманов, заливов и шельфе внутренних морей путем сопоставления данных о геологогеоморфологических особенностях строения приустьевых частей рек, их гидрологическом режиме с материалами аэрои космофотодешифрования, оценивают их мощность, с помощью геофизического зондирования водообильность и глубину залегания, затем устанавливают режим во до потребления и место водозабора. Согласно изобретению определяют площадь распространения и мощность песчаных горизонтов пресноводного артезианского бассейна в дельтовых отложениях лиманов, заливов и шельфе внутренних морей. Путем сопоставления данных о геологогеоморфологических особенностях строения приустьевых частей рек, их гидрологическом режиме, данных акустических и батиметрических карт с материалами аэро- и космодешифрования определяют расположение захороненных русловых потоков авандельт, оценивают их мощность, определяют наличие экрана, разделяющего пресные артезианские воды от морских, и в конечном итоге определяют возможные места сооружения водозаборов и устанавливают режим водопотребления. Использование дистанционных методов исследования (аэро- и космодешифрования) в сочетании с наземными (геологических, геоморфологических, гидрологических) позволят заявляемому способу в отличие от известных значительно упростить процесс получения данных, т.е. позволит отказаться от использования научно-исследовательских судов на стадии обнаружения, а также от использования громоздкой аппаратуры для проведения физических, физико-химических исследований и многочисленных химических анализов. Геологическим телом, используемым в заявляемом способе, являются аллювиальные отложения приустьевых частей рек, их дельтовых конусов выноса, включая субаквальные участки дельт. Источником пресных подземных вод в этих отложениях является подрусловый сток, который составляет в среднем 39% поверхностного руслового стока и достигает для крупных рек (Дунай, Днепр, Кубань) до 20км 3/год. Пресные воды подруслового стока являются постоянно восполняемыми. Их естественная субмаринная разгрузка происходит во внешних частях авандельт, так что эти воды безвозвратно теряются для водоснабжения. Заявляемый способ предлагает добывать именно эти пресные воды. В известной авторам патентной и научнотехнической литературе не описано использование геологического тела для добычи пресной воды. Не приведены также данные о наличии контроля за водопотреблением. Песчаные водоносные горизонты экранированы от солоноватых вод лиманов и солевых морских вод водооупорами глинистых отложений, накапливающихся в результате периодических трансгрессий и регрессий морского бассейна. Воды подруслового стока являются напорными. Заявляемый способ обнаружения указанного геологического тела использует сочетание уже имеющихся данных о геолого-геоморфологических особенностях строения предустьевых частей рек, их гидрологическом режиме с материалами аэро- и космодешифрования, составление и сопоставление соответствующи х карт. Способ позволяет с достаточной достоверностью определить подводные контуры распространения горизонтов пресных вод, оценить их мощность, водообильность, глубину залегания и установить режим водозабора. Водозабор предлагается обустраивать на существующи х в гирлах или искусственно намытых островах, косах либо применить жесткие каркасы из металла или бетона, над поверхностью моря, залива, лагуны при глубинах водоема до 10м. Буровое, контрольно-измерительное оборудование и система энергообеспечения монтируются на поверхности острова или каркасной конструкции. Водопотребление субаквальных горизонтов осуществляют в объемах, соответствующи х восполнению запасов подземных вод. Э то позволит избежать проникновения морских вод в пресноводный горизонт и обеспечит положительные экологические последствия разработки. Режим водопотребления определяют скоростью восполнения запасов в течение суток по формуле Практически это значит, что водозабор осуществляют до установившегося уровня на положении подошвы верхнего водоупора. Заявляемый способ поясняется графически. На фиг.1 изображена реконструкция ДоноКубанской пра-дельты (пунктирные линии) и местонахождения песчаных отложений (отмечено точками). На фиг.2 представлен схематический разрез через Азовский артезианский бассейн. Пресная вода руслового стока реки Дон 1 соединяется с солеными водами 2 Черного моря через Керченский пролив 3 и дает опресненные воды 4 Азовского моря. Подрусловый сток 5 реки Дон осуществляется по песчаному водоносному горизонту 6, который сверху ограничен заиленными глинистыми отложениями 7, препятствующими смешиванию пресной воды подруслового стока 5 и солоноватых определенных вод 4 Азовского моря, а снизу ограничен глинистыми водоупорными отложениями 8. Разгрузка пресных вод 9 подруслового стока осуществляется в Черноморскую впадину 10. На фиг.3 представлен литологическй разрез Днепро-Бугского лимана по линии г.Очаков Кинбурская коса. Водоносный горизонт 6 состоит из песчаных отложений различной крупности и ограничен снизу глинистыми водоупорными отложениями 8, а сверху - несколькими слоями глинистых 11 и песчаных 12 отложений. Пример 1. Авторами изобретения впервые была проведена реконструкция Доно-Кубанской прадельты для акватории всего Азовского моря (фиг.1). Работы по осуществлению предлагаемого способа проводились следующим образом. Была составлена палеогеоморфологическая карта прибрежной зоны (суши) с использованием имеющихся геологических, геофизических, гидрогеологических материалов, отбор представленных космических и аэрофотоснимков, их деши фрование с выделением наиболее контрастных структурных элементов в пределах акватории-палеорусел дельты, сложенных крупнозернистыми песками, и палеопойм, имеющих мелкозернистый состав. Затем произвели наложение карты и схемы дешифрования, определили контуры распространения и глубину залегания субаквальных дельт. Глубина залегания кровли дельтовых, отложений близка к глубине залегания подошвы пойменных отложений в приустьевых частях рек и составляет, например, для пра-Дона до 20м. Мо щность геологического тела оценивали по ее принципиальному соответствию суммарной мощности аллювия надпойменных террас в приустьевой части рек и она составляет для субаквальной дельты пра-Дона и пра-Кубани 25 30м. Определили, что наиболее благоприятными участками подводной дельты для целей водоснабжения являются наиболее широкие участки (200 - 300м) палеорусел и места их слияния. Заявляемый способ послужил основой для предложения по водоснабжению пресными подземными водами г.Мариуполя. Было получено положительное заключение Института биологии южных морей им. А.О. Ко валевского (г.Севастополь). Пример 2. Для снабжения пресной водой г.Николаева и Николаевской области с использованием той же последовательности операций, что и в примере 1 был составлен разрез Днепро-Бугского лимана по линии г.Очаков - Кинбурнская коса (фиг.3). Был обнаружен водоносный горизонт 6, несущий пресную подземную воду, залегающую в захороненной дельте в пределах Днепровско-Бугского лимана. Суммарные запасы пресных вод в теле субмаринных дельт определяют из расчета подруслового стока рек, сформировавших эти дельты. Подрусловый сток, обычно, составляет 30 - 40% руслового стока. Так, для системы реки Днепр подрусловый сток составляет около 15км 3/год. Так как эти запасы постоянно пополняемы, то использование их для водоснабжения при отработанной схеме контроля за потреблением не вызовет необратимых процессов в схеме приток потребление субмаринная разгрузка. На каждом конкретном участке водопотребления приток должен быть равен или превосходить водопотребление на некоторую положительную величину, т.е. Водозабор осуществляется системой скважин с фильтром на подошве водоносного горизонта. Контроль за потреблением на водозаборе осуществляется системой контрольных скважин в центральной части водозаборника, расположенного перпендикулярно к подземному потоку. Скважины оборудованы фильтрами, опущенными на 1 - 1,5м ниже уровня верхнего водоупора, разделяющего пресные и соленые воды. Преимуществом заявляемого способа перед известными является его простота и доступность осуществления, невысокая стоимость за счет использования уже известных результатов наземных и дистанционных методов исследований, экологическая чистота и возможность быстрого обследования значительных площадей мелководных акваторий. Способ легко осуществим, так как не требует дополнительных разработок оборудования для своего применения.