318 Часть III. Основы региональной гидрогеологии

Рис. 13.5. Схема грунтового потока впадины Файюм, АРЕ (по Тагеру М. Хасану. 1988): / — границы впадины; 2 — гидроизогипсы, цифры — абс. отм., м; 3 — направления движения грунтовых вод; 4 — ирригационные каналы;

5 — дренажные каналы

О

r>

О

О

э

венного дренирования грунтовых вод значительная часть их раз­грузки обычно формируется по искусственно создаваемой дре­нажной сети. По данным Д.М. Каца и В.М. Шестакова, на оро­шаемых массивах пустынных и полупустынных районов Средней Азии с низкой естественной дренированностью, с глубинами за­легания уровня грунтовых вод I—3 м модуль дренажного стока достигает 20—30 л/с • км² и более (600—900 мм/год). Сброс дре­нажных вод осуществляется в естественные русла и водоемы, в бессточные впадины и понижения (см. рис. 13.5) и для крупных массивов орошения в связи с относительно повышенной минера­лизацией и загрязнением дренажных вод представляет, как пра­вило, достаточно сложную эколого-техническую проблему.

В пределах обширных равнинных территорий аридной зоны, вблизи русел рек и каналов, на низменных прибрежных равни­нах, в днищах бессточных впадин, на орошаемых площадях с глу­бинами залегания уровня грунтовых вод до 3,0—5,0 м основным видом является разгрузка путем испарения и транспирации расти­тельностью. Величина суммарной разгрузки грунтовых вод испаре­нием и транспирацией растительностью определяется многими факторами, среди которых наиболее важными являются: клима­тические, определяющие общую величину испаряемости; глубина залегания уровня грунтовых вод; состав пород зоны аэрации, опре­деляющий высоту капиллярного поднятия; наличие или отсутст­вие растительности и ее вид; минерализация грунтовых вод и др. В зависимости от различного сочетания этих факторов величина разгрузки грунтовых вод на испарение и транспирацию меняется практически от 0 до 1500—2000 мм/год и более. Во всех случаях четко фиксируется зависимость величин разгрузки грунтовых вод испарением от глубины залегания уровня грунтовых вод. Данные, приведенные на рис. 13.6, показывают, что для условий Бухарско­го оазиса при глубинах залегания уровня грунтовых вод 1,0—1,5 м разгрузка грунтовых вод испарением (даже без влияния транспи­рации) превышает не только возможные для этих условий величи­ны инфильтрационного питания, но и годовую сумму атмосфер­ных осадков. Подобные соотношения характерны в целом для территории аридной зоны с величинами испаряемости порядка 1000—1200 мм/год и более (пустынные и полупустынные райо­ны). В связи с этим в естественных условиях относительно пони­женные участки территории (микропонижения рельефа, днища бессточных впадин, прибрежные участки и др.) с глубинами зале­гания уровня грунтовых вод 1,0—3,0 м, иногда глубже, к которым направлен грунтовый сток с обширных прилегающих территорий.

Рис. 13.6. Зависимость величины раз­грузки фунтовых вод испарением от глу­бины их залегания (Бухарский оазис) (по Д.М. Кацу и В.М. Шестакову)'. / — расход грунтовых вод на испарение с поверхности почвы и транспирацию двухлетней люцерной за вегетационный период; 2 — то же под хлопчатником; 3 — испарение грунтовых вод с поверх­ности почвы без растительного покрова и без орошения

Глубина УГВ, м

являются областями формиро­вания интенсивной разгрузки грунтовых вод испарением. При этом другие виды разгрузки грунтовых вод (источники, разгрузка в русла рек и др.) могут иметь резко подчиненное значение или вообще отсутствовать.

На орошаемых площадях аридной зоны с низкой естественной дренированностью и глубинами залегания уровня грунтовых вод до 1,0—3,0 м величина разгрузки грунтовых вод за счет испаре­ния и транспирации изменяется в среднем от 100—300 мм/год (степная зона) до 400—900 мм/год и более в пустынных и полу­пустынных районах. При этом разгрузка грунтовых вод испаре­нием и транспирацией составляет в ряде случаев до 50—60% и более от их суммарной разгрузки (дренажный сток плюс испаре­ние и транспирация) (Кац, Шестаков, 1981).

Режим грунтовых вод аридных территорий в связи с относи­тельно большими глубинами залегания и малыми величинами инфильтрационно-конденсационного питания в целом является более стабильным, чем в районах с гумидным климатом (см. гл. 7). Исключение составляют участки с формированием интенсивного питания грунтовых вод за счет поглощения поверхностного стока, относительно пониженные, слабодренируемые территории с глу­бинами залегания уровня грунтовых вод до 1,0—5,0 м, а также территории, где режим грунтовых вод формируется под опреде­ляющим воздействием антропогенных факторов (орошение, экс­плуатация и др.).

На участках интенсивного питания грунтовых вод за счет по­глощения поверхностного стока рек и временных водотоков (пред­горные равнины, межгорные впадины, конусы выноса, участки распространения с поверхности интенсивно-трещиноватых и за­карстованных пород и др.) гидродинамический режим грунтовых вод связан с условиями формирования и величинами фильтраци­онных потерь руслового стока. Изменение величины фильтраци­онного поглощения руслового стока по сезонам года и в годы различной водности (см. рис. 13.2) определяет периоды и абсо­лютные величины подъема уровня грунтовых вод на участках их интенсивного питания. По данным исследований, на предгорных равнинах Казахстана (Ахмедсафин, Шлыгина, 1978) величины подъема уровня в периоды интенсивного фильтрационного пита­ния могут достигать 5—7 м и более. Соответствующее снижение уровня происходит в периоды отсутствия или резкого уменьше­ния величин питания. С удалением от участков интенсивного пи­тания, как правило, происходит резкое уменьшение амплитуд се­зонных и годовых колебаний уровня грунтовых вод. В периоды формирования интенсивного питания и подъема уровня наблю­даются соответствующие изменения температуры грунтовых вод и слабовыраженные изменения минерализации и содержания неко­торых компонентов химического состава.

На пониженных участках территории с глубинами залегания грунтовых вод до 1,0—5,0 м формирование режима их уровней определяется главным образом соотношением величин испарения, местного инфильтрационного питания и притока со стороны в различные сезоны года (см. гл. 7). Подъемы уровня грунтовых вод связаны здесь с периодами отсутствия или резким уменьшением разгрузки грунтовых вод испарением (например, осенне-зимний период в условиях аридной зоны Средней Азии). Величины подъе­ма уровня определяются интенсивностью притока грунтовых вод со смежных участков, возможной разгрузкой напорных вод из нижележащих горизонтов и величинами местного инфильтраци­онного питания (инфильтрация осадков осеннего периода, пери­од весеннего снеготаяния и др.). В зависимости от распределения указанных составляющих во времени и их значений величины подъема уровня грунтовых вод, а также закономерности его внут­ригодовых и многолетних изменений могут быть различными. Относительное снижение уровня грунтовых вод наблюдается, как правило, в периоды максимальных расходов на испарение и от­сутствия местного инфильтрационного питания (летний период).

Закономерности температурного режима грунтовых вод опре­деляются главным образом глубиной залегания уровня грунтовых вод и изменениями (сезонные, годовые и др.) температуры воздуха (см. гл. 7). Закономерности гидрогеохимического режима фунтовых вод могут быть различными в зависимости от их минерализации, химического состава, интенсивности процессов континентального засоления и др.

На орошаемых территориях аридной зоны формирование ре­жима грунтовых вод в решающей степени связано с величинами и режимом водоподачи, строением верхней части гидрогеологи­ческого разреза, условиями естественного и искусственного дре­нирования орошаемых массивов и др. (Кац, Шестаков, 1981).

В первый период после начала орошения изменения естест­венного режима грунтовых вод связаны с общим подъемом их уровня, величины которого в первый год действия оросительной системы могут достигать 2,0—3,0 м/год и более. В дальнейшем на действующей оросительной системе закономерности изменения уровней грунтовых вод определяются главным образом режимом водоподачи, положением участков относительно ирригационных каналов и поливных площадей, условиями формирования и вели­чинами фильтрационных потерь из магистральной и распредели­тельной сети, условиями разгрузки грунтовых вод испарением, действием коллекторно-дренажной сети и др. Из рис. 13.7 видно, что в зоне влияния ирригационных каналов при формировании значительных фильтрационных потерь подъем уровня фунтовых вод происходит достаточно быстро после начала подачи воды (май). Высокое положение уровня сохраняется в течение всего летнего и осеннего периодов.