ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

ОСОБЕННОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНОВ МЕЛИОРАТИВНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В СССР

Территории современного и перспективного развития мелиора­ции распространены в СССР в различных регионах, отличающихся по климатическим и геологоструктурным особенностям. Разнообра­зие природных условий определяет в свою очередь и существенно различное влияние гидрогеологической обстановки на развитие ме­лиорации.

Для представления о сложившихся суждениях по этому вопросу приведем краткое описание основных типов гидрогеологических условий, характерных для районов СССР с развитой оросительной мелиорацией, отметив их наиболее важные особенности, необходи­мые для дальнейшего обсуждения принципов гидрогеологической схематизации.

Рассмотрим прежде всего характерные типы гидрогеологических условий для аридной зоны СССР, для которой, как правило, ста­вится задача развития оросительной мелиорации.

1. Предгорные шлейфы хребтов и отрогов Тянь-Шаня и Кав­каза, которым свойственны значительные уклоны дневной поверх­ности и дифференциация обломочного материала в направлении сноса. В верхних частях как выделяющихся, так и слившихся ко­нусов выноса в разрезе предгорного шлейфа развиты преимуще­ственно крупнообломочные породы (галечники, щебень, дресва, пески). В направлении от горных массивов к периферийным частям

Конусов выноса крупнообломочные фракции постепенно заме­щаются тонкодисперсным материалом. Превалирующим в разрезе становится развитие глинистых пород, при этом песчано-гравийные прослои либо играют подчиненную роль, либо полностью отсутст­вуют (рис. 1).

Гидрогеологические условия тесно связаны с закономерностями строения предгорных шлейфов. В естественных условиях в верхних частях конусов выноса свободная поверхность грунтовых вод отме­чается на значительных глубинах от дневной поверхности (до 50— 100 м). В этой области предгорного шлейфа, которая может быть названа областью транзита, поток грунтовых вод транспортируется без существенных изменений, за исключением небольших дополне­ний за счет инфильтрации местного поверхностного стока.

Далее в связи с уменьшением мощности прослоев крупнообло­мочных пород и суммарной проводимости водоносного комплекса формируется область разгрузки грунтовых вод на испарение, тране - пирацию дикой растительностью и непосредственное выклинивание в понижениях рельефа с характерным для всей области близким

/ — верхние и средние части современного конуса выноса р. Заамии; II — периферия предгорного шлейфа; Ш — периферия Древних конусов выноса рек Саизар и Заамии и зона контакта с древней долиной р. Сырдарья; IV — Дшетысайско-Сардобииское пони­жение; V — третья аллювиально-пролювиальная терраса р. Сырдарья; VI — вторая и первая аллювиальные террасы и пойма р. Сырдарья; 1 — галечники с песчанисто-глини­стым заполнителем; 2 — пески разиозериистые; 3 — суглинки легкие и средние пылеватые, реже супеси пылеватые; 4 — суглинки, преимущественно средние и тяжелые, нередко переходящие в глины, изредка встречаются лиизы песка мощностью до 0,5 м; 5 — су­глинки, преимущественно тяжелые, и глины с редкими линзами песков и супесей. Мас­штаб: горизонтальный 1 : 200 ООО, вертикальный 1 : 2000

Залеганием к дневной поверхности уровня грунтовых вод. Наряду с этим для области выклинивания характерна вертикальная гидро­химическая зональность с максимумом концентрации у свободной поверхности; в редких случаях наиболее высокая минерализация может оказаться в подстилающих напорных пластах. На глубокой периферии предгорного шлейфа, которую обычно называют об­ластью вторичного погружения грунтовых вод, отмечаются незна­чительное развитие в разрезе хорошо проницаемых прослоев и со­ответственно незначительный расход потока, в связи с чем свобод­ная поверхность грунтовых вод снижена внутрипочвенным испаре­нием до глубины 10—20 м и более. Следует отметить, что во мно­гих случаях, когда предгорный шлейф контактирует с морской рав­ниной или крупной аллювиальной долиной, вторичное погружение грунтовых вод не наблюдается.

С развитием орошения происходит подъем уровня грунтовых вод в верхних и средних частях конусов, что в свою очередь при­водит к увеличению градиентов и расхода потока, размеров обла­сти выклинивания и интенсивности разгрузки грунтовых вод. В рас­сматриваемых условиях разгрузка грунтовых вод, проявляющаяся как восходящий поток из напорных пластов, значительно затруд­няет и удорожает дренажные мероприятия. Наряду с этим, в обла­сти выклинивания подземных вод почвы в большинстве случаев засолены и требуют промывок. В области вторичного погружения грунтовых вод скорость подъема их уровня определяется интенсив­ностью инфильтрационного питания и емкостью зоны аэрации.

2. Для надпойменных террас и дельтовых равнин в долинах крупных рек (Сырдарья, Амударья, Кашкадарья и др. в Средней Азии; Волга, Урал, Днепр, Дон, Кубань и др. на юге европейской части СССР) в строении комплекса аллювиальных отложений ха­рактерно чередование пойменных и руслодых фаций, что в гидро­динамическом смысле интерпретируется как чередование слабо- и хорошопроницаемых водоносных горизонтов. От дневной поверх­ности, как правило, залегает слабопроницаемый покровный слой, подстилаемый основным водоносным пластом несоизмеримо более высокой проводимости. Для гидрогеологических условий рассмат­риваемого типа характерно близкое залегание уровня грунтовых вод (различной минерализации) еще до развития орошения, за исключением высоких террас и отдельных специфических участков дельтовых равнин. Однако и на высоких террасах при орошении происходит подъем уровня грунтовых вод, что также неблагопри­ятно сказывается на мелиоративно-гидрогеологической обстановке расположенных ниже земель.

Учитывая отмеченные выше особенности строения аллювиаль­ных водоносных комплексов, в мелиоративных целях здесь чаще всего рационально применение систематического вертикального дренажа с одновременным использованием откачиваемой воды для орошения.

3. Водораздельные равнины между долинами крупных рек, рас­пространенные на юге европейской части СССР, отличаются широ­ким развитием покровных макропористых суглинков мощностью от долей метра до 20—30 м, подстилаемых относительно водоупор­ными дочетвертичными отложениями. В ряде случаев под относи­тельным водоупором в разрезе встречается хорошо проницаемый водоносный пласт, который впоследствии может быть гидравличе­ски слабо связан с водоносным горизонтом в покровных отложе­ниях.

В естественных условиях уровень грунтовых вод на водораз­дельных равнинах залегает, как правило, глубже 10—30 м. В усло­виях орошения скорость подъема уровня грунтовых вод опреде­ляется интенсивностью инфильтрации, емкостью зоны аэрации и в значительно меньшей мере — оттоком по хорошо проницае­мому пласту. При орошении водораздельных равнин во многих случаях формируется горизонт «верховодки» на слабопроницае­мых прослоях в верхней части разреза зоны аэрации и в подошве покровных отложений на контакте с относительно водоупорным слоем.

4. Морские равнины характерны также для юга европейской части СССР, причем особенно они распространены в Прикаспий­ской низменности в пределах площади, охваченной в свое время хвалынскими трансгрессиями Каспийского моря. В литологическом разрезе морских отложений с поверхности чаще всего развиты гли­нистые породы, подстилаемые неповсеместно водоносным пластом песков. Для рассматриваемых условий нередко характерны высо­кая минерализация близко залегающих грунтовых вод и значи­тельная засоленность почвогрунтов. В некоторых понижениях рельефа, именуемых лиманами, за счет накопления и инфильтра­ции вод паводков, а также временного поверхностного стока обра­зуется «пресная подушка» на соленых водах или на относительно водоупорных прослоях в зоне аэрации. На таких участках выращи­ваются хорошие урожаи кормовых культур.

В гумидной зоне задачи сельскохозяйственной мелиорации сво­дятся чаще всего к осушению заболоченных земель. Различают следующие основные источники образования болот:

А) поверхностный сток;

Б) выклинивание грунтовых вод в понижениях рельефа;

В) «напорное питание» (перетекание из нижележащих напор­ных водоносных пластов).

В большинстве случаев развитие заболоченных территорий при­урочено к флювиогляциальным равнинам и долинам рек, где во­доносный комплекс представлен весьма слабопроницаемыми гли­нистыми отложениями, подстилаемыми либо водоупором, либо хо­рошо проницаемым водоносным пластом в случае неглубокого вреза дренирующей сети.