Основные факторы формирования химического и изотопного состава подземных вод Горного Крыма
|
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 7
1.1 Общие сведения 7
1.2 Климат 12
1.3 Растительные покровы 13
1.4 Гидрография 14
Глава 2. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 16
2.1 Геологические условия 16
2.1.1 Геологическое районирование 16
2.1.2 Геологическое строение 18
2.1.3 Стратиграфия 21
2.2 Гидрогеологические условия 26
2.2.1 Гидрогеологическое районирование 26
2.2.2 Гидрогеологическая характеристика Горного Крыма 28
Глава 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3 0
3.1 Подготовительный этап 30
3.2 Полевые исследования 31
3.3 Лабораторные исследования 31
3.3.1 Химические методы анализа 31
3.3.2 Инструментальные методы анализа 3 3
3.3.3 Изотопные исследования 34
3.4 Методы обработки данных 34
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ 3 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЯ 59
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 7
1.1 Общие сведения 7
1.2 Климат 12
1.3 Растительные покровы 13
1.4 Гидрография 14
Глава 2. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 16
2.1 Геологические условия 16
2.1.1 Геологическое районирование 16
2.1.2 Геологическое строение 18
2.1.3 Стратиграфия 21
2.2 Гидрогеологические условия 26
2.2.1 Гидрогеологическое районирование 26
2.2.2 Гидрогеологическая характеристика Горного Крыма 28
Глава 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3 0
3.1 Подготовительный этап 30
3.2 Полевые исследования 31
3.3 Лабораторные исследования 31
3.3.1 Химические методы анализа 31
3.3.2 Инструментальные методы анализа 3 3
3.3.3 Изотопные исследования 34
3.4 Методы обработки данных 34
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ 3 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЯ 59
До перекрытия Северо-Крымского канала в 2014 г., его вклад в водоснабжение составлял до 80-85% и обеспечивал технические нужды Крымского полуострова. На сегодняшний день ведущую роль в водном балансе Крыма играют воды естественного стока.
Вследствие климатических и географических условий вопрос нехватки качественной воды в Горном Крыму стоит не столь остро как в Равнинном. Период максимального выпадения атмосферных осадков относительно других сезонов - осенне-зимний, в весенний и летний сезоны часто проходят ливни и небольшие моросящие дожди.
Проблема водных ресурсов Крыма заключается в непостоянстве стока и потере большого количества воды вследствие природных и антропогенных факторов. В сложившейся ситуации важно найти рациональный подход к использованию природных вод. По словам министра природных ресурсов и экологии России Дмитрий Кобылкин: «По анализу, по которому мы смотрим, расход воды увеличивается при приблизительно таком же населении и не особом росте производств, связанных с расходом воды. Это говорит о том, что нужно более рачительно относиться к расходу воды самим крымчанам» (Крымский..., 15.03.2020). В странах Ближнего Востока существует подобная проблема с нехваткой воды, но вследствие бережного отношения к эксплуатации, данная проблема минимизирована (Устойчивый..., 2003).
Для частичного решения проблемы потери стока, реки зарегулированы за счёт водохранилищ и ставков (укр. ставок - пруд). В области горного Крыма существует 15 крупных водохранилищ естественного стока с общим объемом воды 253,1 млн. м3 и множество ставков (Каюкова, Юровский, 2016). В частности, в бассейне р. Бодрак существует около двух десятков водоемов сезонного регулирования.
В связи с перечисленными проблемами необходимо обратить внимание на все элементы водного баланса территории и рачительно подойти к эксплуатации природных вод. Поскольку одним из главных факторов формирования природных вод Горного Крыма являются атмосферные осадки, внимание автора было уделено их химическому составу.
Объект исследования - природные воды восточной части Бахчисарайского района Крыма, в частности Крымского учебного полигона СПбГУ, расположенного в долине среднего течения р. Бодрак.
Предмет исследования - химический и изотопный состав атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод, качественные характеристики и их вариации на фоне постоянного изменения климата.
Цель работы - выявление основных факторов и закономерностей формирования химического и изотопного состава природных вод Горного Крыма.
Задачи, направленные на достижение поставленной цели:
1. Сбор фактического материала, изучение геологических, гидрогеологических и климатических особенностей территории северо-западной части Горного Крыма.
2. Изучение химического и изотопного состава природных вод.
3. Оценка экологического состояния природных вод Горного Крыма.
4. Математическая и графическая обработка литературных и собственных данных изотопного и химического состава природных вод с использованием комплекса компьютерных программ Microsoft Office (Word, Excel), компьютерного обеспечения для построения химических диаграмм AqQa и приложений, основанных на картографии (Google Earth Pro, SAS.Planet, ArcGIS).
Фактический материал и личный вклад автора. Выпускная квалификационная работа основана на материале, полученном в течение производственной гидрогеологической практики, проходившей в июле 2019 г. в восточной части Бахчисарайского района Крыма в д. Трудолюбовка и п. Скалистое. Помимо этого, использовались литературные данные, климатические данные с метеостанций и данные химического и изотопного анализа за предыдущие годы.
Была отобрана и изучена 61 проба природных вод: 32 пробы подземных вод, 14 проб поверхностных вод и 15 проб атмосферных осадков.
Практическое значение. Вследствие сложившейся на сегодняшний день политической, экономической и климатической ситуации на Крымском полуострове, данная работа актуальна для рационального использования водных ресурсов.
Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю к.г.-м.н. Е.П. Каюковой, рецензенту к.г.-м.н. Е.А. Филимоновой и ст. преподавателю кафедры региональной геологии Е.Б. Морозовой. Автор выражает особую признательность заведующей гидрохимической лаборатории кафедры гидрогеологии СПбГУ Н.И. Суминой и сотруднику ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» к.г.-м.н. И.В. Токареву.
Вследствие климатических и географических условий вопрос нехватки качественной воды в Горном Крыму стоит не столь остро как в Равнинном. Период максимального выпадения атмосферных осадков относительно других сезонов - осенне-зимний, в весенний и летний сезоны часто проходят ливни и небольшие моросящие дожди.
Проблема водных ресурсов Крыма заключается в непостоянстве стока и потере большого количества воды вследствие природных и антропогенных факторов. В сложившейся ситуации важно найти рациональный подход к использованию природных вод. По словам министра природных ресурсов и экологии России Дмитрий Кобылкин: «По анализу, по которому мы смотрим, расход воды увеличивается при приблизительно таком же населении и не особом росте производств, связанных с расходом воды. Это говорит о том, что нужно более рачительно относиться к расходу воды самим крымчанам» (Крымский..., 15.03.2020). В странах Ближнего Востока существует подобная проблема с нехваткой воды, но вследствие бережного отношения к эксплуатации, данная проблема минимизирована (Устойчивый..., 2003).
Для частичного решения проблемы потери стока, реки зарегулированы за счёт водохранилищ и ставков (укр. ставок - пруд). В области горного Крыма существует 15 крупных водохранилищ естественного стока с общим объемом воды 253,1 млн. м3 и множество ставков (Каюкова, Юровский, 2016). В частности, в бассейне р. Бодрак существует около двух десятков водоемов сезонного регулирования.
В связи с перечисленными проблемами необходимо обратить внимание на все элементы водного баланса территории и рачительно подойти к эксплуатации природных вод. Поскольку одним из главных факторов формирования природных вод Горного Крыма являются атмосферные осадки, внимание автора было уделено их химическому составу.
Объект исследования - природные воды восточной части Бахчисарайского района Крыма, в частности Крымского учебного полигона СПбГУ, расположенного в долине среднего течения р. Бодрак.
Предмет исследования - химический и изотопный состав атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод, качественные характеристики и их вариации на фоне постоянного изменения климата.
Цель работы - выявление основных факторов и закономерностей формирования химического и изотопного состава природных вод Горного Крыма.
Задачи, направленные на достижение поставленной цели:
1. Сбор фактического материала, изучение геологических, гидрогеологических и климатических особенностей территории северо-западной части Горного Крыма.
2. Изучение химического и изотопного состава природных вод.
3. Оценка экологического состояния природных вод Горного Крыма.
4. Математическая и графическая обработка литературных и собственных данных изотопного и химического состава природных вод с использованием комплекса компьютерных программ Microsoft Office (Word, Excel), компьютерного обеспечения для построения химических диаграмм AqQa и приложений, основанных на картографии (Google Earth Pro, SAS.Planet, ArcGIS).
Фактический материал и личный вклад автора. Выпускная квалификационная работа основана на материале, полученном в течение производственной гидрогеологической практики, проходившей в июле 2019 г. в восточной части Бахчисарайского района Крыма в д. Трудолюбовка и п. Скалистое. Помимо этого, использовались литературные данные, климатические данные с метеостанций и данные химического и изотопного анализа за предыдущие годы.
Была отобрана и изучена 61 проба природных вод: 32 пробы подземных вод, 14 проб поверхностных вод и 15 проб атмосферных осадков.
Практическое значение. Вследствие сложившейся на сегодняшний день политической, экономической и климатической ситуации на Крымском полуострове, данная работа актуальна для рационального использования водных ресурсов.
Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю к.г.-м.н. Е.П. Каюковой, рецензенту к.г.-м.н. Е.А. Филимоновой и ст. преподавателю кафедры региональной геологии Е.Б. Морозовой. Автор выражает особую признательность заведующей гидрохимической лаборатории кафедры гидрогеологии СПбГУ Н.И. Суминой и сотруднику ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» к.г.-м.н. И.В. Токареву.
Выпускная квалификационная работа посвящена изучению основных факторов формирования химического и изотопного состава подземных вод Горного Крыма в восточной части Бахчисарайского района в бассейне среднего течения р. Бодрак на основе физико-географических и геолого-гидрогеологических исследований.
В результате полевого сезона в 2019 г. под началом Е.П. Каюковой была отобрана и впоследствии под руководством Н.И. Суминой проанализирована 61 проба природных вод: 32 пробы подземных вод, 14 проб поверхностных вод и 15 проб атмосферных осадков. При изотопных исследованиях использовались данные Ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» предыдущих лет.
В ходе написания данной работы и проведенных гидрохимических исследований выявлены особенности химического и изотопного состава природных вод Горного Крыма на основании чего сделаны следующие выводы:
1. Главный источник питания подземных вод в Предгорьях Крыма - атмосферные осадки (изотопный состав подземных вод расположился вдоль линии метеорных вод).
2. Грунтовые воды имеют инфильтрационный генезис, их химический состав зависит от климатических условий года (осадков и температуры). Грунтовые воды связаны с четвертичными породами, с меловыми и палеогеновыми терригенно-карбонатными породами и с комплексом среднеюрских вулканогенно-осадочных пород (кора выветривания).
3. По преобладающим компонентам атмосферные осадки в основном гидрокарбонатные кальциевые или гидрокарбонатно-хлоридные натриево- кальциевые, причем большей минерализацией обладают кратковременные дожди.
4. Поверхностные воды водоемов - пресные жесткие от нейтральных до слабощелочных сульфатно-гидрокарбонатные магниево-кальциевые, изотопный состав соответствует водам, прошедшим через существенное испарение. Питание зависит от осадков зимне-весенних месяцев.
В результате полевого сезона в 2019 г. под началом Е.П. Каюковой была отобрана и впоследствии под руководством Н.И. Суминой проанализирована 61 проба природных вод: 32 пробы подземных вод, 14 проб поверхностных вод и 15 проб атмосферных осадков. При изотопных исследованиях использовались данные Ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» предыдущих лет.
В ходе написания данной работы и проведенных гидрохимических исследований выявлены особенности химического и изотопного состава природных вод Горного Крыма на основании чего сделаны следующие выводы:
1. Главный источник питания подземных вод в Предгорьях Крыма - атмосферные осадки (изотопный состав подземных вод расположился вдоль линии метеорных вод).
2. Грунтовые воды имеют инфильтрационный генезис, их химический состав зависит от климатических условий года (осадков и температуры). Грунтовые воды связаны с четвертичными породами, с меловыми и палеогеновыми терригенно-карбонатными породами и с комплексом среднеюрских вулканогенно-осадочных пород (кора выветривания).
3. По преобладающим компонентам атмосферные осадки в основном гидрокарбонатные кальциевые или гидрокарбонатно-хлоридные натриево- кальциевые, причем большей минерализацией обладают кратковременные дожди.
4. Поверхностные воды водоемов - пресные жесткие от нейтральных до слабощелочных сульфатно-гидрокарбонатные магниево-кальциевые, изотопный состав соответствует водам, прошедшим через существенное испарение. Питание зависит от осадков зимне-весенних месяцев.