Су шаруашылығының геоэкологиялық аспектілері

Су шаруашылығының геоэкологиялық аспектілері

Әсер етуші факторларға байланысты жер асты суларының табиғи режимдері климаттық, ғидрологиялық, жер астының үстеме ағысты және кешенді режимдерге бөлінеді.
Климаттық режимдер. Климаттық факторлар ықпалынан грунт суларының теңбе-теңдігі, яғни қоректену мен шығын арасындағы қатынас өзгереді (қоректену шығыннан асып түскенде грунт суларының деңгейі жоғарылайды, шығын қоректенуден асып туссе, су деңгейі төмендейді, ал қоректену мен шығын тең болса, су теңбе-теңдігінде ауытқулар болмайды). Режимнің бұл типімен сипатталатын грунт сулары атмосфералық жауын-шашынның есесінен қоректенеді. Сондықтан грунт сулары деңгейінің маусымдық, жылдық және көпжылдық ауытқулары және тұмалардың өнімі жерге сіңген жауын-шашын мөлшерінің шамасына байланысты болады. Сондықтан инфильтрациялық қоректенудің шамасы тек түскен жауын-шашын мөлшері мен олардың жыл маусымдарына қарай бөлінуінен ғана емес, сонымен қатар буланудың, су өткізгіштіктің, аэрация аймағы қалыңдығы мен оның температуралық режиміне байланысты болу себебінен грунт сулары деңгейінің ауытқу сипаттары да түрліше болуы мүмкін Оңтүстіктің далалық, шөлдік, шөлейттік аймақтарда буланудың төмендеген жағдайларында түскен жауын-шашын және еріген қар мен мұз суларының инфильтрациясы нәтижесінде грунт суларының деңгейі ақпан, наурыз айларында жоғарылайды. Бұдан кейінгі уақытта (күзге дейін) күшейе түскен булану мен транспирация әсерінен су деңгейі төмендейді, тек ерекше мол жауын-шашын түскенде су деңгейі жоғарылай бастайды. Аталған аймақтарда жазғы жауын-шашын грунт суларының деңгейіне дейін барып жетпейді деуге болады. Тау жыныстары тоңының жібуі мен температуралық жоғарылауы едәуір кеш басталатын солтүстік аймақтардың дала, орманды дала, орманды аймақтарында грунт сулары өздерінің ең жоғары деңгейіне тек мамыр мен маусымда, ал көпжылдық тоң дамыған аудандарда шілдеде жетеді. Жазғы жауын-шашын су деңгейін жоғарылатады. Инфильтрацияның тоқтауына байланысты су деңгейі төменде жатады. Ылғал субтропиктер аймағында грунт сулары деңгейінің ауытқулары бүкіл жыл бойы түскен жауын-шашынға сәйкес өзгеріп отырады. Грунт суларының жатыс тереңдігі неғұрлым аз аэрация аймағының су өткізгіштігі жоғары болса, соғұрлым түскен жауын-шашынның көбі су деңгейіне барып жетеді де, су деңгейі шапшаң жоғарылайды. Грунт сулары қозғалысының жылдамдығы артқан сайын инфильтрация кезіндегі су деңгейінің көтерілу шамасы төмендейді. Аэрация аймағылдағы тау жыныстары қанығуының жетімсіздік коэффнциенті неғұрлым аз болған сайын жауын-шашын түскен кезде грунт суларының деңгейі соғұрлым жоғарылайды.
Климаттық режим суайрық өңірлердің, аллювийлік кең жазықтықтардың, тау массивтерінің және көптеген басқа аудардардың грунт суларына тән. Климаттық режимге өз ретінше күн активтігінің өзгерулеріне сәйкес келетін климаттық факторлардық өзгерулері мен грунт сулары деңгейінің көпжылдық ауытқуларының арасындағы байланыс жатады.
Гидрологиялық режим жер бетінің ағын сулары мен су қоймаларының тигізетін ықпалына байланысты. Гидрологиялық факторлар жер асты суларының режиміне тек олардың теңбе-теңдігін өзгерту жолынан ғана емес, сонымен қатарларынды гидростатикалық жолмен беру арқылы да әсер етеді.
Жер асты суларының режиміне тигізген өзендер ықпалының түрлері де айрықша. Грунт сулары мен жер беті суларының арасында гидравликалық байланыс болған жағдайда, егер өзен террасалары кәріздейтін болса, онда өзен суы горизонттарының көтерілуі кезінде грунт суларына қосымша арын беріледі де, олардың декгейі жоғарылайды. Өзен суы горизонттарының төмендеуі грунт суларының деңгейін төмендетеді. Грунт суларын өзен сулары қоректендірген жағдайда өзеннен берілетін гидростатикалық, арынға байланысты грунт суларының деңгейі өзендегі су шығынының өзгерістеріне сәйкес өзгеріп отырады. Грунт суларынық режиміне өзеннің ықпал ету аймағының кеңдігі өзен шығынына, оның горизонттарының өзгеру амплитудасына, өзен жағасының геологиялық құрылысына, пластардың параметрлеріне байланысты. Ірі өзендердің аңғарларында ықпал аймағының кеңдігі бірнеше километрге жетеді. Өзеннен алыстаған сайын аймақ ықпалы кеми береді. Өзендер мен грунт сулары режимінің ерекше тығыз байланысы жайылмалық террасаларда байқалады.
Өзендер грунт суларымен гидравликалық баланыспаған, бірақ грунт суларын сүзу жолымен қоректендіретін аудандарда (мысалы, ысырынды конустардың жоғары бөлігінде) грунт суларының деңгейі айтарлықтай кешеуілдей отырып (2—3 ай, кейде одан да көп), өзендер шығындарының өзгерістеріне сәйкес ауытқиды. Сонымен, мұндай аудандарда өзендер тек грунт суларын ғана емес, сонымен бірге арынды суларды да қоректендіретіндіктен, олардың пьезометриялық деңгейі түрлі мерзімге кешеуілдеп өзен шығындарының ауытқуларын қайталайды. Өзендердің ықпалымен анықталатын грунт сулары денгейінің маусымдық ауытқуларының сипаты көп жағдайда өзендердің қоректену типіне байланысты. Бұл ауытқулар жаңбырдан, қардан, мұздықтан және аралас қоректенетін өзендердің бассейндерінде түрліше келеді. Көлдер мен гидравликалық байланыстағы грунт суларының режиміне көлдердің тигізетін ықпалы (көл маңындағы жер танабында) өзендердің ықпалына ұқсас.
Сулы қабат жүктемесін (су шамасын) өзгертетін теңіздің тасулары мен қайтулары теңізге таяу аудандардағы грунт және арынды сулар деңгейлерінің ауытқуларына айтарлықтай әсер етеді. Теңіз тасулары 200—300 м-дей тереңдікте жатқан артезиан суларының деңгейін тез жоғарылатады, сонымен бірге оның ықпалы жағадан құрлық ішіне қарай 10—15 км-ге жетеді, не одан да алыс кетеді. Теңіздің қайтуы кезінде су деңгейі төмендейді.
Жер асты үстеме ағысының режимі қоректену аймағынан ағып келіп қосылған судың ықпалын көрсететін жер асты сулары орналасқан аудандарға сәйкес келеді. Қоректену аймағындағы өзендер шығындарының кешеуілдей бір уақытта (синхронды) қайталайтын грунт және арынды сулар орын алған тау алды жаймалары мен ысырынды конустардың шеткі бөліктеріне ерекше тән болып келеді.
Кешенді режимдер. Грунт сулары тайызда жатқанда гидрологиялық факторлар мен жер астының үстеме ағысынан басқа климаттың және биологиялық факторлардың да (жауын-шашын, булану, транспирация) әсер ететінін атау қажет. Шамамен қарастырылған факторлардың ықпалы бірдей болғанда деңгей ауытқуларының пішіндері тым алуан түрлі келетін грунт суларының кешенді режимдері қалыптасады.
Геологиялық процестер де жер асты суларының режиміне ықпалын тигізеді. Мысалы, жер сілкіну кезінде көбінесе құдықтардағы судың деңгейі, тұмалар мен қайнарлардың өнімі өзгереді. Бұдан бар бұлақтар жоғалып жаңа бұлақтар пайда болады. Грунт суларының химиялық құрамының режимі күрделірек жолмен қалыптасады және деңгейдін режимінен гөрі жеткіліксіздеу зерттелген. Химиялық құрамының режимдері түрлі климаттық, аймақтар мен кәріздену жағдайларында түрліше болады. Табиғи жағдайлардағы грунт суларының химиялық құрамы мен минералдануы деңгейге қарағанда өзгермелі келеді. Арынды сулардың химиялық құрамы көп жағдайда тұрақты болады.
Жер асты сулары режимінің бұзылуы
Жер асты суларының, табиғи режимдері шаруашылық факторларының әсерінен бұзылуы мүмкін.
Бөгендер ауданындағы жер асты суларының режимі. Бөгендер салынуға дейін өзен грунт суларын кәріздеген аңғарлардың учаскелерінде үстеме арын (қосымша арын) жасайды немесе грунт суларының өзен есебінен қоректенуін күшентеді. Осының нәтижесінде грунт суларының деңгейі көтеріледі, ал нақты гидрогеологиялық жағдайларда арынды сулардың пьезометрлік деңгейің жоғарылатады. Жер асты сулары деңгейінің көтерілуі бегенге таяу арада өзінің жоғары мәніне жетеді де, бөгеннен алыстаған сайын кеми түседі. Ірі бөгендердің ықпалы кейде ондаған километрге дейін тарауы мүмкін. Үстеме арынның қисық сызығышын (депрессиялық беттің) тұрақтану кезеңі кейде көптеген жылға созылады. Құрылыс салынған жерлерді су басуына, батпақтануына, тұздануына қарсы күрес шараларын жүргізу үшін бөгендерді жобалағанда гидрогеологиялық зерттеулер негізінде грунт суларының үстеме арынының (қосымша арынның) болжамын жасайды.
Жер асты сулары пайдаланылатын аумақтардағы режим. Сумен қамтамасыз ету және жер суару үшін жер асты суларын пайдалану пластағы су қорының азаюына душар етеді. Су алу нәтижесінде жер асты суы деңгейінде депрессиялық шұқырлар пайда болады. Арынды сулар жағдайында бұл шұқырлардың радиусы бірнеше ондаған километрге жетуі мүмкін. Су деңгейінің ерекше көп төмендеуі үлкен қалалар аумағында байқалады. Мысалы, Мәскеуде өткен ғасырдың 60-жылдарынан бастап сумен қамтамасыз ету мақсатында карбон әктастарына жеткізіле 1000-нан астам артезиан скважиналары бұрғыланды. Қазір бұлардың жиынтық өнімі тәулігіне 500 мың шаршы метрден артады. Пайдалану уақыты ішінде пьезометрлік деңгей айтарлықтай төмендеді. Мысалы, 1946—І964 жылдар аралығында төменгі карбон горизонтындағы деңгейлердің биіктігі 48 м төмендеді. Париж артезиан алабында пайдалану басталғаннан бері (1841) 1935 жылға дейін арын 80—100 м-ге төмендеді. Лондон артезиан алабында да арын деңгейі осындай шамаға төмендеді.
Жасанды түрде толығатын алаңдардағы жер асты суларының режимі. Жер асты суларының сарқылуымен күресу шараларының бірі — олардың қорын жер беті суларын ұстау арқылы толықтыру және бұл сулардың инфильтрациясын (сіңіуін) күшейту. Бұл шараларды іске асырудың ең тиімді аудандары — малтатасты бөліктері жер астының қолайлы су бөгендері болып табылатын ысырынды конустар. Бұл аудандардың ағындарын ысырынды конустық шеткі бөліктеріндегі саздақты шөгінділер ұстап қалады. Жер бетінің ағынды суын жиып үйіруді аллювийлік террасаларда және бұл үшін қолайлы жағдайлары бар өзге аудандарда да жүргізеді. Жер беті суларының бөгелуі және жұтылуы үшін арнаулы инфильтрациялық бассейндерді, орларды, траншеяларды, тілімдерді жүргізеді, уақытша су тасқынының арналары мен су жұтушы скважнналарын да пайдаланады. ....