Артезианские бассейны второго порядка

Строение артезианского бассейна

Артезианские бассейны платформенного типа — бассейны, свя­занные с отрицательными структурами платформ, предгорными прогибами и краевыми синеклизами. Выделение в качестве единого типа бассейнов, связанных со структурами различного типа, оправдано рядом общих закономерностей строения геологического разреза, определяющих основные условия залегания и региональную дина­мику подземных вод (рисунок ниже).

Принципиальная гидродинамическая схема артезианского бассейна платформенного типа

1 — слоистые системы водоносных горизонтов (комплексов) трех гидрогеологических этажей бассейна; 2 — региональные слабопроницаемые толщи; 3 — номера гидрогеологических этажей; 4 — границы и номера гидродинамических зон; 5 — зоны тектонических нарушений; 6 — система «местных» и 7 — региональных потоков подземных вод; 8 — субвертикальная фильтрация через слабопроницаемые породы; 9 — «внутренние» источники питания подземных вод (элизионные процессы, дегидратация, приток глубинных флюидов); 10 — породы обрамления и фундамента.

Артезианский бассейн имеет структурно-геологическую природу и представляет собой геогидродинамическую систему (или часть системы), пространственно связанную со структурно-тектоническим элементом, верхний этаж которого представлен толщами пологозалегающих или слабодислоцированных пород, преимущественно оса­дочных, содержащих напорные воды, залегающие на породах фун­дамента (А.А. Карцев, 2001).

Под артезианским бассейном понимают прогнутый участок земной коры с водоносными горизонтами осадочного происхож­дения, характеризующимися более или менее однообразными усло­виями залегания по площади (Г.М. Сухарев, 1979). По классифи­кации И.К. Зайцева и Н.И. Толстихина, артезианский бассейн и гид­рогеологический массив относятся к гидрогеологическому району I порядка, которые состоят из гидрогеологических районов II и III порядков. Выделяют артезианские бассейны: платформенных областей, предгорных прогибов, краевых синеклиз, складчатых об­ластей, областей вулканизма.

В пределах артезианских бассейнов выделяют артезианские об­ласти и районы. В каждом артезианском бассейне (рисунок ниже) выделя­ются основные элементы, рассмотренные ниже.

Артезианский бассейн (синклинальное залегание слоев)

1 — водоупор; 2 — водоносный слой; 3 — буровые скважины; 4 — область питания водой; 5 — пьезометрический уровень (область напора и стока); H — высота напора

Область питания (Г.М. Сухарев, 1979) — площадь распростра­нения водопроницаемых или трещиноватых пород на дневной поверхности, которая обычно приподнята относительно уровня моря на значительную высоту. Здесь происходит питание водопроница­емых пород водами атмосферных осадков, рек, озер и конденсаци­онными водами, а воды не обладают напором, связаны с атмо­сферой, дренируются местной гидрографической сетью.

Область (зона) напора и зона стока — основная площадь развития артезианского бассейна. На этой площади высота подъема уровня подземных вод при вскрытии устанавливается выше кровли водо­носных горизонтов и называется напорным или пьезометрическим уровнем. Сток происходит в направлении от области питания к об­ласти разгрузки.

Область (зона) разгрузки или дренажа — участок бассейна, распо­лагающийся там, где водоносные горизонты или комплексы нарушены денудационными процессами и имеют выход на дневную по­верхность на более низких отметках, чем в зоне создания напора, и проявляются в виде изливающихся источников (родников). Раз­грузка артезианских вод возможна искусственным путем — через водозаборные сооружения при их длительной эксплуатации. Для водоснабжения наиболее предпочтителен самый верхний напорный горизонт, где обычно содержатся маломинерализованные воды.

Наряду с открытыми очагами разгрузки существуют: 1) субма­ринные на дне морей и океанов; 2) субфлювиальные в долинах или руслах рек; 3) распыленные (скрытые подземные) через относи­тельно водоупорные толщи; 4) скрытые (подземные) — перетекание вод из одних толш в другие с меньшим напором.

Образование артезианских вод возможно при следующих условиях:

• обилие атмосферных осадков в области питания, т.е. приурочен­ность к поясу избыточной влажности;
• выход пород области питания выше пунктов заложения скважин, их изогнутость и наклон, обусловливающие создание напора;
• наличие хорошо проницаемых пород, возможность поглощения в зоне аэрации;
• малое число и небольшая мощность водоупоров;
• высокая пористость, водопроницаемость и трещиноватость во­довмещающих пород.

Возникновение артезианских вод — процесс сложный и возможен при наличии воды из области питания, воды, отжимаемой при уплотнении пород, и воды, поступающей при уменьшении давления. В природе известно несколько способов создания напора подземных вод, из которых самыми главными считаются три типа, в связи с чем выделяют три типа водонапорных систем или три основных режима водонапорных систем.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Артезианский бассейн

Артезианский бассейн с такой характеристикой называется упругой водонапорной системой. [1]

Артезианские бассейны : / — Прибалтийский бассейн; артезианские бассейны центра, востока и севера Русской платформы ( Русский арте-знансжий сложный бассейн): 2 — Московский; 3 — Северо-Двинский; 4 — — Печерская группа артезианских бассейнов ( Печерский, Усннский, Каро-тайхскин); 5 — Волго-Каспийскнй бассейн; S — Сурско-Хоперскнй бассейн; — Диеировско-Донецкий сложный бассейн; 7 — Донецке-Донской; — Днепровский; 9 — Львовский бассейн: 10 — Причерноморский бассейн; II — Приазовский бассейн, в том числе: Ч — Ергенннский гндрогео-логический район; 13 — Терско-Кумскяй бассейн; 14 — Прикаспийский бассейн. [2]

Артезианские бассейны обычно представляют собой систему перемежающихся водопроницаемых и относительно водоупорных слоев. [3]

Западно-Туркменский артезианский бассейн ) существенную роль играют тектонические нарушения, разбивающие артезианские пласты на блоки, иногда изолированные друг от друга. [4]

Изученные артезианские бассейны отличаются между собой геолого-гидрогеологическими условиями, которые, безусловно, влияют на содержание и состав водорастворенных органических веществ. [5]

Артезианские бассейны платформенных областей отличаются большой шириной ( несколько сотен километров) и большой площадью. Гидравлический уклон пьезометрической поверхности 0 0002 — 0 0003, поэтому скорости движения воды очень небольшие, 10 — 30 см в год. [6]

Понятие артезианский бассейн определяет не только структурно-геологическую природу объекта, условия залегания и типы подземных вод, но и основные черты региональной динамики подземных вод, а также общие закономерности изменения их химического состава и минерализации. [7]

Такие артезианские бассейны относятся к жестким водонапорным системам. [8]

Поскольку артезианские бассейны представляют собой преимущественно этажное чередование водоносных горизонтов и водоупорных толщ пород с наличием связи у водоносных горизонтов с поверхностью Земли в областях питания, а также ввиду увеличения темпов теплообмена в условиях конвекции с более глубокими частями горизонтов и вмещающими толщами водоупорных пород, поверхностные факторы оказывают влияние практически на всю осадочную толщу. Однако оценить масштабы этого влияния очень трудно ввиду сложности учета геолого-гидрогеологических и теплофизических условий. С какой-то степенью приближенности это представляется возможным при использовании коэффициентов затухания температурных волн в том случае, если они будут определены экспериментальным путем. [9]

Все артезианские бассейны , выделяемые на территории Сибирской платформы и существенно отличающиеся друг от друга структурными, литологическими и гидрогеологическими особенностями, имеют ряд характерных черт строения, являющихся главными факторами формирования близких гидрохимических, гидродинамических и геотермических условий. [10]

Рассматривая открытый артезианский бассейн , И. Н. Стрижов делает вывод, что снижение напора вод, а по этой причине и скоростей внедрения возможно лишь для залежей с крутым падением пластов, т.е. там, где при внедрении давление столба воды растет, становясь сопоставимым с гидростатическим давлением водонапорнй системы протяженностью от контура питания до начального газоводя-ногс контура. [11]

Выделение артезианского бассейна на основе единой геогидродинамической системы и тектонической структуры определяет наличие двух типов границ бассейна в плане: гидравлически закрытых границ системы ( водоразделы) и условных ( в гидравлическом отношении) границ тектонических структур, разделяющих участки с различным строением разреза. [12]

Система артезианских бассейнов может быть выделена на площади плиты в границах геогидродинамической системы I порядка. В пределах системы артезианские бассейны первого порядка могут быть выделены только по положению условных структурно-тектонических границ. Наличие в пределах системы гидравлических границ, не связанных с границами основных структурных форм, может рассматриваться в качестве основы для выделения артезианских бассейнов второго, третьего и более высоких порядков. [13]

Чехлы артезианских бассейнов в резко преобладающем количестве сложены морскими отложениями. В составе ископаемых галогенных формаций также резко преобладают продукты сгущения океанической воды. Состав и концентрация последней, как показывают исследования геохимиков, на протяжении геологической истории меняются чрезвычайно слабо. Таким образом, если ГПВ имеют седиментогенную природу, то должно наблюдаться некоторое соответствие содержания в них ряда компонентов, которые не участвуют ( или участвуют в незначительной степени) в постседиментациониых процессах взаимодействия вод и пород, их содержанию и соотношению в океанической воде соответствующих стадий сгущения. К таким слабоизменяющимся компонентам относятся галогены — хлор и бром, а из катионов — натрий. Содержание других катионов и анионов подвержено относительно большим постседиментационньтм колебаниям. [14]

Территория Якутского артезианского бассейна до начала эпохи промерзания характеризовалась значительной мощностью ( более 100 м) зоны пресных вод. Такое строение гидрохимического разреза в сочетании с замедленным движением подземных вод в суровых климатических условиях обусловило формирование мощной толщи мерзлых пород, которая всегда была меньше зоны пресных и слабосолоноватых вод. На протяжении плейстоцена оказались полностью промороженными практически все местные области питания и зоны разгрузки глубокозалегающих водоносных горизонтов. [15]

Источник

Артезианская вода

Колодцы с напорной водой используются с глубокой древности. И за несколько тысячелетий в человеческом сознании напорные межпластовые воды, несколько веков назад получившие название «артезианские», оказались накрепко связанными с прилагательным «чистые». И это правильно, хотя, как известно, у всякого правила бывают исключения.

Когда о выходящей на поверхность в виде родников или ключей подземной воде, ─ что, впрочем, одно и то же, ─ говорят «родниковая вода» или «ключевая вода», в первую очередь возникает ассоциация с водой кристально чистой, а во вторую – с водой, сводящей зубы от холода. Хотя артезианская вода может быть теплой, даже горячей, и, к сожалению, не обязательно чистой.

Чистая ─ вопреки и благодаря

Слова «к сожалению» уместны, если речь идет об артезианской воде, загрязненной различными химическими веществами неестественного для ее геохимической эволюции происхождения. Но произносить их приходится куда как реже, чем применительно к поверхностным водам. На планете фактически не осталось чистых поверхностных вод. Из многих водоемов воду не то, что нельзя пить без глубокой очистки, ─ в них запрещено купаться.

Ситуация с подземными и особенно артезианскими водами намного лучше. Конечно, было бы лукавством утверждать, что загрязнение окружающей среды не оказывает никакого влияния на качество артезианских вод. На качестве воды не могут не сказаться близость больших городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, автомагистралей, сельхозугодий, свалок, земляные строительные работы, радиоактивное загрязнение местности и т. д. Но если поверхностные воды зачастую полностью беззащитны перед натиском цивилизации, то подземные и, прежде всего, артезианские воды, сверху и снизу перекрытые водоупорными пластами, способны противостоять негативному воздействию антропогенных факторов гораздо эффективнее.

Когда требуется водоподготовка

В ряде случаев артезианская вода может не соответствовать нормативам, предъявляемым к питьевой воде, в силу естественных причин. Виной тому ─ ее повышенная минерализация. Она свойственна водам, находящимся на больших глубинах. Если в верхней части гидрогеологического разреза артезианские воды, как правило, пресные, то чем дальше от поверхности земли, тем слабее водообмен и тем более продолжительное время вода контактирует с вмещающими горными породами, обмениваясь с ними молекулами вещества. Такая вода может становиться солоноватой, соленой или вовсе превращаться в рассол, по химическому составу очень далеко выходя за пределы, установленные для питьевой воды. Чтобы в эти пределы ее вернуть, потребуется дополнительная водоподготовка.

На территории Ленинградской области добываются артезианские воды различного состава: гидрокарбонатные кальциевые, магниево-кальциевые и натриево-кальциевые; хлоридные магниевые; хлоридно-гидрокарбонатные кальциево-натриевые и другие

Подземная вода и артезианская вода ─ не одно и то же

Не все подземные воды являются артезианскими. Важнейшим поводом для «обособления» артезианских вод от других служат условия залегания. В классификации подземных вод по этому признаку помимо артезианских (или межпластовых, хотя артезианские и межпластовые воды ─ не совсем одно и то же, о том почему, – несколькими абзацами ниже) представлены другие воды: грунтовые, почвенные, верховодка, трещинные, карстовые. А в ряде климатических поясов еще и воды, заключенные в многолетнемерзлых горных породах.

Почвенные воды содержатся в самом верхнем почвенном слое.

Верховодка – это локальные участки полного водонасыщения над местными водоупорами.

Грунтовые воды – первый от поверхности земли постоянно существующий водоносный горизонт, залегающий на выдержанном водоупоре (т. е. пласте, сложенном водонепроницаемыми породами).

В отличие от грунтовых вод, лежащих на водоупорах, но не перекрываемых ими, межпластовые воды залегают именно между выдержанными водоупорами. Конечно, в каких-то местах кровля из водоупорных пород нарушается и у межпластовых вод различных водоносных горизонтов возникает гидравлическая связь между собой или даже с грунтовыми, поверхностными и атмосферными водами. Но все же, большинству межпластовых вод присущ затрудненный водообмен и ограниченный контакт с гидросферой и атмосферой, темпы которого измеряются десятками и сотнями тысяч лет.

Что такое артезианская вода

Артезианскими принято называть не все межпластовые подземные воды, а только обладающие выдержанным гидростатическим напором, обуславливающим подъем уровня воды над кровлей, а порой и ее фонтанирование при вскрытии пласта водопроницаемых пород скважинами. Межпластовые безнапорные воды артезианскими обычно не называют. Поэтому напор, наряду с расположением между водоупорными пластами, ─ второй обязательный атрибут артезианских вод.

Причинами напора могут быть гидростатическое давление, геостатическая нагрузка, тектонические напряжения, изменение пористости пород. В отличие от напорных артезианских вод, при вскрытии буровой скважиной стремящихся вверх, грунтовые воды ведут себя по иному – их уровень устанавливается на той самой глубине, где они и встретились с буром.

Вот как определяет артезианскую воду «ГОСТ 30813-2002. Вода и водоподготовка. Термины и определения»: «напорная подземная вода, заключенная в глубоких водоносных пластах между водонепроницаемыми слоями». Т. е. вода, содержащаяся в водопроницаемых (пористых, трещиноватых, закарстованных) пластах, перекрытых и подстилаемых водоупорными или относительно водоупорными пластами.

Особенности артезианских вод

Подземная гидросфера и, прежде всего, артезианские воды служат одним из основных источников хозяйственно-питьевых, минеральных, промышленных, оросительных и других вод во многих регионах мира (в России их доля составляет примерно 50 %). По мере истощения и загрязнения поверхностных вод роль подземных будет только возрастать.

Артезианским водам присущи особенности, определяющие их высокую ценность как природного ресурса и полезного ископаемого.

Артезианские водоносные горизонты ─ надежный источник пресной воды. Их отличает постоянство режима, в незначительной степени подверженного влиянию поверхностных факторов. Поэтому уровень артезианских вод остается неизменным в течение длительного времени.

Скважины, подающие артезианскую воду, обладают большим дебитом, достигающим десятков и даже сотен кубических метров воды в час. Мощности одной скважины может быть достаточно для полноценного водоснабжения большого числа потребителей.

Артезианские воды надежны в санитарном отношении.

Артезианские бассейны

Геологические структуры, состоящие из перемежающихся водопроницаемых и относительно водоупорных слоев, для которых свойственно преимущественное развитие напорных пластовых вод, носят название артезианских бассейнов.

На долю отличающихся значительной площадью артезианских бассейнов платформенных областей приходится до 2/3 всех разведанных участков подземных вод. Так, к Русской платформе приурочены подземные воды Московского, Ленинградского, Волго-Камского, Печорского бассейнов и целого ряда других; к Сибирской платформе – подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна, площадь которого достигает 3 млн км 2 .

В гидрогеологии артезианские бассейны принято делить на бассейны первого порядка и входящие в их состав артезианские бассейны второго, третьего и более высоких порядков.

Так, например, артезианский бассейн первого порядка – Средне-Русский, включает в свой состав артезианские бассейны второго порядка, в т. ч. представленные в Ленинградской области Ленинградский и Московский артезианские бассейны.

В Средне-Русском артезианском бассейне мощность зоны пресных вод составляет 300–350 м в центральной части (в частности в бассейне реки Луга, а также на возвышенностях), уменьшаясь к периферии и во впадинах до 50–150 м (Усть-Лужская, Приневская, Приильменская впадины, долины рек Волхова и Сясь). На большей части его территории основные водоносные горизонты распространены в пределах всей мощности зоны пресных вод.

Участки, где горизонты артезианских вод не подлежат использованию для водоснабжения из-за вы­сокой минерализации вод, составляют не более 3 % территории бас­сейна. В их число входит южное побережье Финского залива и Ладожского озера.

Основную часть территории Ленинградской области занимает Ленинградский артезианский бассейн. Юго-восток области относится к Московскому артезианскому бассейну. Северо-запад – к Восточно-Балтийскому гидрогеологическому массиву (ГМ). Кстати, на территории чрезвычайно богатого ресурсами подземных вод Московского артезианского бассейна – вообще, а не только в Ленинградской области его разведанные запасы составляют 23 605,5 тыс. м 3 /сут. – ведется интенсивный отбор подземных вод – более 6 млн м 3 в сутки, что составляет почти четверть всех добываемых в России подземных вод. Добыча подземных вод в Ленинградском артезианском бассейне примерно в 15 раз меньше.

О бутилированной артезианской воде

Многие потребители, не удовлетворенные качеством воды, текущей из водопроводного крана, покупают воду в бутылках, выбирая ту, где на этикетке присутствует слово «артезианская», как гарант высочайшего качества. В соответствии с Решением Комиссии Таможенного союза от 28.05.2010 № 299 «О применении санитарных мер в таможенном союзе» в зависимости от подземного источника питьевую воду подразделяют на родниковую (ключевую), грунтовую (инфильтрационную) и артезианскую. А в зависимости от качества воды, улучшенного относительно гигиенических требований к воде централизованного водоснабжения, а также дополнительных медико-биологических требований – на две категории. Вода питьевого качества из самостоятельных подземных (предпочтительно родниковых или артезианских) водоисточников, надежно защищенных водонепроницаемыми слоями от биологического и химического загрязнения и оптимальная по качеству относится к высшей категории.

Как не банально звучит, человек как минимум на 2/3 своего веса состоит из воды. Каждый день ему необходимо от полутора литров жидкости. Очень важно, чтобы это была чистая не содержащая загрязнений вода.

Вместе с водой в организм поступают необходимые для поддержания здоровья микроэлементы: укрепляющий кости и улучшающий функциональное состояние нервной системы кальций; делающий прочнее зубную эмаль фтор; необходимое для крови железо и другие. Наконец, вода должна иметь приятный вкус.

Всем этим качествам артезианская вода отвечает в полной мере.

Поэтому в регионах, где она доступна, при выборе между скважиной «на песок» или на «на известняк» (т. е. артезианской), выбор все чаще падает на вторую. И в силу ее более высоких эксплуатационных качеств: как правило, более долгого срока службы без ремонтов, надежности, значительного дебита. И из-за желания получать воду самого высокого качества. Ведь артезианская вода, – безусловно, лучший вариант для организации хозяйственного-питьевого водоснабжения.

Источник