Крупнейшие артезианские бассейны мира

Подземные реки

Открытие артезианских вод

В начале 12 века в провинции Артуа (Франция), возникла проблема с водоснабжением. Один из местных жителей взялся найти воду и стал рыть колодец. Вначале шла глина безводная глина, но настойчивый житель копал и копал. Когда он уже хотел бросить работу, дно колодца стало раздуваться, и только он успел выбраться, из дна колодца хлынула вода. Достигнув поверхности, она стала фонтанировать. Вода продолжала фонтанировать долгое время, возникла угроза затопления города, поэтому жители стали рыть сеть отводящих канав. С тех пор проблем с водой в городе не было. Таким образом, человек обнаружил существование подземных вод, способных к самоизливу на поверхность. В честь провинции, где были обнаружены такие воды, их стали называть артезианскими.

Геологические и физические процессы

Чем вызвано появление подземных вод, стремящихся вопреки своей природы, подниматься на поверхность, а не стекать вниз под действием силы тяжести? Геологи смогли разобраться в этом вопросе. Породы в земле образуют пласты, различные по составу, которые меняют друг друга по глубине друг за другом. Глина сменяет песок – известняк или песчаник, потом идет снова глина и т.д. На каждой территории Земли свое чередование и геологические условия. Поэтому выделяются водоносные горизонты (пески), хорошо фильтрующие воду и водоупорные слои (глины, аргиллиты), фильтрация по которым затруднена. За счет тектонических движений (движений крупных блоков земной коры), пласты сминаются в складки, синклинали перемещаются, разрываются, сдвигаются, переворачиваются. Движение, вызывает наклон пластов. В горных районах, при точках взаимодействия литосферных плит, движение земной коры особенно интенсивно.
На равнинах складки пологие, с небольшими углами падения, а в горах – крутые. Во многих случаях вершины складок (замки) интенсивно разрушаются, выветриваются (за счет действия физических и химических процессов), и поэтому на таких участках на поверхность выходят как бы срезанные пласты горных пород. Особой их чертой, является то, что они под углом погружаются. Образуется емкость (артезианский бассейн), которая легко заполняется водой, поступающей с поверхности. Размер таких емкостей достигает несколько сотен и даже тысяч километров.
Атмосферных осадки, выпадающие в областях питания, инфильтруются в водоносный горизонт. Затем вода начинает фильтроваться вниз по наклону за счет гравитационных сил.

Схема фильтрации воды в артезианском бассейне

Если пробурить скважину в середине артезианского бассейна, то вода будет подниматься вверх, по принципу сообщающихся сосудов. Высота подъема воды в скважине зависит от абсолютной высоты области питания водоносного горизонта относительно абсолютной отметки устья скважины. Это определяет, будет происходить фонтанирование (самоизлив) или простой подъем уровня подземных вод после вскрытия водоносного горизонта. Чаще всего происходит подъем воды выше кровли водоносного горизонта. Артезианский бассейн может содержать несколько водоносных горизонтов, разделенных водоупорами. Однако, первый поверхности водоносный горизонт, называется горизонтом грунтовых вод и является безнапорным. Наглядное представление фильтрации воды в артезианском бассейне можно увидеть на схеме.

Артезианские бассейны мира

Самыми крупным артезианскими бассейном является Западно-Сибирский артезианский бассейн, имеющий площадь почти 3,5 млн. км2. Водосборная область бассейна — пространство от Урала до Енисея.
На территории пустыни Сахара располагаются два крупных артезианских бассейна: Алжиро-Ливийский и Ливийско-Нильский. Мощность водоносного горизонта этих бассейнов достигает 500 м. Крупный артезианский бассейн находится на территории Австралии. Его площадь 1,7 млн. км2.
На территории России располагается множество артезианских бассейнов различных размеров. Москва и Санкт-Петербург располагаются на небольшом московском артезианском бассейне площадью несколько тыс. км2. На территории Кавказа, Средней Азии, Карпат находится множество небольших водообильных артезианских бассейнов.
В Европе крупные артезианские бассейны – Парижский, Венгерский, Пиренейский.

Использование подземных вод артезианских бассейнов

Подземные воды артезианских бассейнов широко используются для водоснабжения. Жители тысяч городов употребляют воду добываемую из водоносных горизонтов.

Артезианская скважина в Сахаре

Следует отметить в одной из самых суровых пустынь – Сахаре, на глубине от 30 до 900 м (в разных местах) фильтруются пресные подземные воды. В конце 20 века были организованы водозаборные скважины, дающие до 75 м3 в час чистой питьевой воды. В настоящее время пробурено несколько тысяч скважин. Около скважин образуются оазисы. Эксплуатационные ресурсы (объем воды, который можно забрать из водоносного горизонта в сутки), составляет 17 млн. м3 в сутки. Для сравнения такими объемами можно обеспечить 30 – 40 млн. человек.

Грунтовые воды наиболее подвержены техногенному загрязнению, чем подземные воды, отделенные от поверхности водоупорными слоями. Но, с глубиной возрастает минерализация подземных вод, поэтому перед организацией водозаборных сооружений, необходимо тщательно изучить состав подземных вод различных водоносных горизонтов.

Источник

Артезианские бассейны в зарубежных странах

Геологическое обоснование понятия артезианский бассейн связано с изучением напор­ных вод в северной Франции, где впервые в геологической литературе был выделен Парижский артезианский бассейн. Это не единственный во Франции бассейн.

В юго-западной Франции между Центральным Француз­ским плато и Пиренейским горным хребтом располагается мощная синклиналеобразная гидрогеологическая структура с уклоном от Средиземного моря в сторону Атлантического океана. Это пространство занято бассейном р. Луара. По геологическому строению и гидрогеологическим условиям эта гидрогеологическая структура, или артезианский бас­сейн, очень напоминает Парижский бассейн. Но площадь его распространения значительно меньше. Здесь вскрыты и эксплуатируются водоносные горизонты из меловых отло­жений.

Поскольку южные и западные части европейского мате­рика (Балканы, Альпы и Апеннинский и Пиренейский полу­острова) представляют сложные горные системы альпий­ской складчатости, здесь также выявлено большое коли­чество мелких артезианских бассейнов, на описании кото­рых в данной книге мы останавливаться не будем.

В Северной Америке основные артезианские (водона­порные) геологические структуры расположены между Канадским палеозойским щитом на севере, Кордильерами и Скалистыми горами на западе и Аппалачами и Алеганами на востоке. Мощный прогиб палеозойских, мезозойских и третичных пород имеет общее падение от Канадского щита к Мексиканскому заливу. Все пространство занято бассейном системы рек Миссури — Миссисипи. Скалистые горы на западе относятся к альпийской складчатости и склоны их сложены меловыми и третичными породами, включающими мощные водоносные горизонты. Напорные воды распространены по правобережью Миссури — Мисси­сипи. На склонах Аппалачских гор, относящихся к герцин- ской эпохе складчатости, водоносные напорные горизонты приурочены к толщам кембрия, силура, девона. Они развиты в левобережье Миссури — Миссисипи и протягиваются от области Великих озер на юг.

В южной, примыкающей к морю, части палеозойские породы перекрыты мезозойскими, а последние — мощными толщами третичных отложений. В мезозое водоносные породы на глубине контактируют с нефте- и газоносными.

Водоносные горизонты в США стали интенсивно эксплуа­тироваться со второй половины XIX в. В настоящее время в результате неограниченной эксплуатации многие водо­носные горизонты использованы почти до предела. Посколь­ку поверхностные воды не всегда пригодны для водоснаб­жения в силу их загрязненности как сточными водами промышленных предприятий, так и водами интенсивно разви­того пароходного движения, США явились первой страной, в которой остро чувствуется потребность в опреснении мор­ских вод и в захвате ледяных гор (айсбергов), спускающих­ся с Гренландского ледника и увлекаемых холодным тече­нием на юг вдоль восточного побережья Северной Америки.

Одним из хорошо изученных артезианских бассейнов является «Большой Артезианский бассейн» в Австралии. Этот бассейн располагается в южной части страны между Австралийскими Кордильерами (горами герцинской склад­чатости) на востоке и Австралийским плоскогорьем на за­паде. Синклиналеподобная складчатая структура, распола­гающаяся между двумя указанными массивами, имеет общее падение на юг, в сторону Южного Ледовитого океана. Мощный горизонт напорных пресных вод заключен в ме­ловых отложениях. Воды в течение последних десятилетий используются большим количеством буровых скважин. В результате интенсивного использования вод напор в бу­ровых колодцах значительно снижен.

Источник

Большой Артезианский бассейн — Great Artesian Basin

Большой Артезианский бассейн
Место расположения	Австралия
Область	1,700,000 км 2 (660,000 квадратных миль)

Большой Артезианский бассейн ( ГСЗ ), расположенный в Австралии , является самым большим и самым глубоким артезианский бассейн в мире, протяженностью более 1700000 квадратных километров (660000 квадратных миль), с измеренными температурами воды в диапазоне от 30-100 ° C (86-212 ° F). Бассейн является единственным источником пресной воды на большей части материковой части Австралии.

Бассейна лежит в основе 22% от континента, в том числе государств и территорий в Квинсленде (большая часть), в Северной Территории (юго-восточный угол), Южная Австралия (северо-восточная часть), и Новый Южный Уэльс (северный часть). Местами глубина бассейна составляет 3000 метров (9800 футов), и, по оценкам, в нем содержится 64 900 кубических километров (15 600 кубических миль) подземных вод . Координационный комитет Большого артезианского бассейна (GABCC) координирует деятельность между различными уровнями правительства и общественными организациями.

СОДЕРЖАНИЕ

Физиография

Эта область является одной из отдельных физико-географических провинций более крупного подразделения Восточно-Австралийских бассейнов и включает в себя меньший физико-географический раздел порога Вильканнии .

Геология

Вода в Большом Артезианском бассейне удерживается в слое песчаника, образованном континентальной эрозией возвышенностей в триасовый , юрский и ранний меловой периоды. В то время, когда большая часть того, что сейчас находится внутри Австралии, находилась ниже уровня моря , вскоре после этого песчаник был покрыт слоем морских осадочных пород, которые образовали ограничивающий слой, задерживая воду в водоносном горизонте песчаника. Восточный край бассейна был поднят, когда образовался Большой Водораздельный хребет . Другая сторона была создана из очертаний суши в Центральной и Восточной низменности и Большое Западное плато на запад.

Большая часть подпиточной воды поступает в скальные образования с относительно высокой земли у восточного края бассейна (в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе) и очень постепенно течет на юг и запад. Гораздо меньшее количество попадает через западную окраину засушливой центральной Австралии, текущая на юг и восток. Поскольку песчаники проницаемы, вода постепенно проникает через поры между песчинками со скоростью от одного до пяти метров в год.

Сбрасываемая вода в конечном итоге выходит через несколько источников и водосливов , в основном в южной части бассейна. Возраст подземных вод, определяемый измерениями углерода-14 и хлора-36 в сочетании с гидравлическим моделированием, колеблется от нескольких тысяч лет для районов питания на севере до почти 2 миллионов лет в юго-западных зонах разгрузки.

Источник воды

До европейской оккупации воды Большого артезианского бассейна (ГАБ) выходили через родники из курганов, многие из которых находятся в засушливой Южной Австралии, такие как источники Витджира-Далхаузи . Эти источники питали множество эндемичных беспозвоночных, таких как моллюски , и поддерживали обширные сообщества аборигенов и торговые пути. После прибытия европейцев источники облегчили исследования и позволили обеспечить более быстрое сообщение между юго-восточной Австралией и Европой через Австралийскую наземную телеграфную линию . Большой Артезианский бассейн стал важным источником воды для животноводческих комплексов , ирригации , животноводства и домашнего хозяйства, а также жизненно важной линией жизни для сельских районов Австралии. Чтобы установить его, скважины пробуриваются до подходящего слоя породы, и давление воды часто заставляет его подниматься вверх без необходимости использования насосов .

Открытие и использование воды в Большом Артезианском бассейне позволило заселить тысячи квадратных километров страны вдали от рек во внутренних районах Нового Южного Уэльса, Квинсленда и Южной Австралии, которые в противном случае были бы недоступны для пастбищной деятельности. Европейское открытие бассейна датируется 1878 годом, когда в мелководном стволе около Бурка появилась проточная вода. Подобные открытия были сделаны в 1886 году в Бэк-Крик к востоку от Баркалдина и в 1887 году возле Каннамуллы .

По сути, добыча воды из GAB — это добыча полезных ископаемых, с подпиткой, намного меньшей, чем текущие показатели добычи. В 1915 году было 1500 скважин, обеспечивающих 2000 мегалитров (1600 акров футов ) воды в день, но сегодня общая производительность упала до 1500 мегалитров (1200 акров футов) в день. Сюда входило чуть менее 2000 свободно протекающих отверстий и более 9000, требующих механической энергии для вывода воды на поверхность. Многие скважины не регулируются или заброшены, что приводит к значительным потерям воды. Эти проблемы существуют в течение многих десятилетий, и в январе 2007 года правительство Австралийского Содружества объявило о дополнительном финансировании в попытке взять их под контроль. Однако многие из упомянутых выше источников в курганах высохли из-за падения давления воды, что, вероятно, привело к исчезновению нескольких видов беспозвоночных.

На руднике Олимпик Дам в Южной Австралии разрешено добывать до 42 миллионов литров воды ежедневно из Большого артезианского бассейна в соответствии с Законом о Роксби Даунс (ратификация договора) 1982 года . Подземный рудник по добыче меди и урана начал работу в 1988 году и, как ожидается, продолжит работу примерно до 2060 года.

Кроме того, бассейн обеспечивает водой через ствол глубиной 1,2 км (0,75 мили) для геотермальной электростанции в Бердсвилле . Вода выходит из скважины при температуре 98 ° C (208 ° F) и обеспечивает 25% потребностей города в электроэнергии. Охлажденная вода также является источником питьевой воды в городе.

Полное бассейновое управление

Поскольку Большой артезианский бассейн лежит в основе частей Квинсленда, Нового Южного Уэльса, Южной Австралии и Северной территории, каждая из которых действует в соответствии с различными законодательными рамками, политиками и подходами к управлению ресурсами, скоординированный «общерегиональный» подход к управлению этим необходим важный природный ресурс. Координационный комитет Большого артезианского бассейна (GABCC) предоставляет консультации общественных организаций и агентств министрам штатов, территорий и Австралии по вопросам эффективного, действенного и устойчивого управления ресурсами бассейна и координации деятельности между заинтересованными сторонами.

В состав Комитета входят все государственные учреждения штатов, территорий и Австралии, ответственные за управление частями Большого Артезианского бассейна, представители сообщества, назначенные агентствами; и представители сектора.

Экологические проблемы

Вокруг бурения угольных пластов (CSG) и гидроразрыва пласта ведутся серьезные споры .

В 2011 году программа ABC TV по связям с общественностью « Четыре угла» показала, что выражается серьезная обеспокоенность по поводу истощения и химического ущерба бассейну в результате добычи газа из угольных пластов . В одном инциденте, о котором сообщается в программе, Queensland Gas Company (QGC) в 2009 году « разбила » свою скважину Myrtle 3, соединяющую водоносный горизонт Спрингбок с угольным пластом (Валлонские угольные меры). Местный фермер был обеспокоен тем, что этот процесс может сбросили 130 литров (29 имп галлонов; 34 галлона США) потенциально токсичного химического вещества в бассейн. QGC признала инцидент, но «не предупредила власти или близлежащих водопользователей о проблеме в течение тринадцати месяцев после инцидента». Паспорт безопасности, предоставленный QGC для химиката для гидроразрыва пласта, был получен из Соединенных Штатов, неполный и устаревший на десять лет.

В процессе гидроразрыва пласта может использоваться более тридцати химикатов, и их долгосрочное воздействие на водоносные горизонты, сельское хозяйство и людей, которым они оказываются, поддается количественной оценке и проверке в течение довольно долгого времени, но в значительной степени скрывается заинтересованными сторонами. Свинец, алюминий, мышьяк, барий, бор, никель и уран были обнаружены сверх рекомендованных уровней в грунтовых водах, загрязненных CSG. Случаи загрязнения грунтовых вод и, как следствие, отравления экосистем, поддерживаемых доступностью грунтовых вод, были широко задокументированы и являются усугубляющим фактором в отношении способности населения справляться с засухой за счет использования источников грунтовых вод в Австралии.

Источник