Помощь студентам в учебе
Изучение гидрогеохимического функционирования системы водоносных горизонтов. Регион Шари Багирми (Республика Чад)
|
Аннотация 2
Список условных обозначений и сокращений 4
Список иллюстраций 4
Список таблиц 4
Введение 5
1 Физико-географический очерк 9
1.1 Климат 9
1.2 Атмосферные водные осадки 9
1.3 Рельеф 11
1.4 Температура 11
1.5 Водные ресурсы 13
2 Геологическое строение 17
2.1 Формирование фундамента 17
2.2 Формирование осадочного чехла 18
2.3 Стратиграфия района исследований 19
3 Гидрогеологические и гидродинамические условия 24
3.1 Гидрогеологические исследования 24
3.2 Гидродинамические исследования 25
4 Гидрогеохимический исследование 29
4.1 Химический анализ. Пробы воды 29
4.2 Исследования происхождения ионов 31
5 Экологическая ценность воды в республике Чад 40
Заключение 43
Список использованных источников 45
Список условных обозначений и сокращений 4
Список иллюстраций 4
Список таблиц 4
Введение 5
1 Физико-географический очерк 9
1.1 Климат 9
1.2 Атмосферные водные осадки 9
1.3 Рельеф 11
1.4 Температура 11
1.5 Водные ресурсы 13
2 Геологическое строение 17
2.1 Формирование фундамента 17
2.2 Формирование осадочного чехла 18
2.3 Стратиграфия района исследований 19
3 Гидрогеологические и гидродинамические условия 24
3.1 Гидрогеологические исследования 24
3.2 Гидродинамические исследования 25
4 Гидрогеохимический исследование 29
4.1 Химический анализ. Пробы воды 29
4.2 Исследования происхождения ионов 31
5 Экологическая ценность воды в республике Чад 40
Заключение 43
Список использованных источников 45
Преддипломная практика проходила в период с 11 мая по 7 июня 2019 года в Казанском (Приволжском) федеральном университете. В ходе преддипломной практики проводилось изучение фактического материала по геологическому и гидрогеохимическому функционированию системы водоносных горизонтов региона Шари-Багирми (Республика Чад). Работа выполнена по данным фондовых и опубликованных материалов; по определению химических анализов отобранных проб воды; по данным хроматографа; построены карты содержания химических элементов в зонах изыскания; определена степень агрессивности подземных вод и грунтов; проведена аналитическая работа.
Цель работы - изучение геолого-гидрогеохимических условий водоносного горизонта Шари Багирми. В задачи работ входило:
- дать общую геолого-гидрогеологическую характеристику района работ;
- выделить и оценить качественный состав основных водоносных горизонтов ; -охарактеризовать условия формирования химического состава водоносных горизонтов.
Работа выполнена в 2019 году, по материалам собранным в Республике Чад и разным опубликованным источникам, химические анализы проб воды выполнены автором в декабре текущего года.
Чад - это страна, не имеющая выхода к морю, расположенная в самом сердце Африки и занимающая площадь в 1 284 000 квадратных километров. Пахотных земель оценивается в 19 млн. га. По оценкам, в 2016 году площадь возделываемых земель составляла около 3,63 млн. га или менее 3% от общей площади страны и около 15% от площади возделываемых земель, включая 3,60 млн. га пахотных земель и 0,03 млн. га постоянных сельскохозяйственных культур. Лесные ресурсы оцениваются в 32,4 млн га, или 25% территории страны. Растительные образования состоят из 0,6 млн. га классифицированных лесов, 0,4 млн. га национальных парков и 11,1 млн. га лесных заповедников. Чад образует огромную равнину, границы которой поднимаются на север и восток. Самая высокая вершина-гора Тибести на высоте 3145 м. на юго-западе страны расположены почвы, в то время как север колонизирован песчаными дюнами (рисунок 1.1). В Чаде нехватка и непредсказуемость осадков и явление опустынивания, которое становится все более тревожным в результате деградации природных ресурсов человеком и суровые климатические условия угрожают не только населенным пунктам, но и сельскохозяйственным угодьям и ирригационной инфраструктуре, особенно в районе озера Чад. [1]
Регион Шари-Багирми, расположенный на юго-востоке озера Чад, сталкивается с огромными трудностями в сочетании с низким уровнем осадков и неравномерным распределением осадков с юга на север. Это связано с длительными периодами сильной засухи, которая затронула его в последние десятилетия, и следствием высыхания озера Чад стала потеря 9/10 его объема. Чрезмерная эксплуатация грунтовых вод, обусловленная высокой демографической нагрузкой и агропастбищной деятельностью, усилила тенденцию к снижению уровня грунтовых вод в Шари-Багирми. Поэтому необходимо параллельно с эксплуатацией этого водоносного горизонта проводить всеобъемлющие исследования для признания значимости водных ресурсов в целях устойчивого управления ими. С учетом того, что доступ к качественной воде как для потребления, так и для сельского хозяйства является необходимым условием развития страны, более глубокое знание происхождения и механизмов ухудшения качества и количества воды способствовало бы устойчивому управлению водными ресурсами. Поэтому эффективное и устойчивое управление качеством и количеством подземных вод требует хорошего понимания функционирования запрашиваемого резервуара, в частности, в случае засушливых районов, где падение осадков сказывается на пополнении запасов грунтовых вод.
В этом регионе предыдущие работы проводились в пьезометрической депрессии в Шари Багирми (рисунок 1.2). Однако, нынешнее состояние знаний о системе водоносного горизонта Шари Багирми остается ограниченным. С учетом всех этих нынешних и будущих проблем необходимы углубленные исследования для улучшения понимания функционирования системы водоносных горизонтов Шари Багирми, где базовые данные по геологии, гидрогеологии и гидрохимии по-прежнему являются недостаточными и весьма фрагментарными. [1]
Цель исследования системы водоносных горизонтов Шари Багирми заключается в повышении уровня ее знаний в целях устойчивого и разумного управления ресурсами грунтовых вод. В районе исследования, охватывающем 70 000 км2, были проведены кампании по измерению и пробированию вод. Для понимания гидрогеохимического поведения системы водоносных горизонтов были проведены химические анализы проб отборных вод. Синтез существующих геологических данных подтвердил гидрогеологическую сложность зоны исследования. Основное исследование на пьезометрические и химические данные подземных вод, позволило понять гидрогеохимические процессы, которые управляют минерализацией вод. Река Шари и озеро Чад, со своей стороны, также способствуют пополнению водоносного горизонта.
Цель работы - изучение геолого-гидрогеохимических условий водоносного горизонта Шари Багирми. В задачи работ входило:
- дать общую геолого-гидрогеологическую характеристику района работ;
- выделить и оценить качественный состав основных водоносных горизонтов ; -охарактеризовать условия формирования химического состава водоносных горизонтов.
Работа выполнена в 2019 году, по материалам собранным в Республике Чад и разным опубликованным источникам, химические анализы проб воды выполнены автором в декабре текущего года.
Чад - это страна, не имеющая выхода к морю, расположенная в самом сердце Африки и занимающая площадь в 1 284 000 квадратных километров. Пахотных земель оценивается в 19 млн. га. По оценкам, в 2016 году площадь возделываемых земель составляла около 3,63 млн. га или менее 3% от общей площади страны и около 15% от площади возделываемых земель, включая 3,60 млн. га пахотных земель и 0,03 млн. га постоянных сельскохозяйственных культур. Лесные ресурсы оцениваются в 32,4 млн га, или 25% территории страны. Растительные образования состоят из 0,6 млн. га классифицированных лесов, 0,4 млн. га национальных парков и 11,1 млн. га лесных заповедников. Чад образует огромную равнину, границы которой поднимаются на север и восток. Самая высокая вершина-гора Тибести на высоте 3145 м. на юго-западе страны расположены почвы, в то время как север колонизирован песчаными дюнами (рисунок 1.1). В Чаде нехватка и непредсказуемость осадков и явление опустынивания, которое становится все более тревожным в результате деградации природных ресурсов человеком и суровые климатические условия угрожают не только населенным пунктам, но и сельскохозяйственным угодьям и ирригационной инфраструктуре, особенно в районе озера Чад. [1]
Регион Шари-Багирми, расположенный на юго-востоке озера Чад, сталкивается с огромными трудностями в сочетании с низким уровнем осадков и неравномерным распределением осадков с юга на север. Это связано с длительными периодами сильной засухи, которая затронула его в последние десятилетия, и следствием высыхания озера Чад стала потеря 9/10 его объема. Чрезмерная эксплуатация грунтовых вод, обусловленная высокой демографической нагрузкой и агропастбищной деятельностью, усилила тенденцию к снижению уровня грунтовых вод в Шари-Багирми. Поэтому необходимо параллельно с эксплуатацией этого водоносного горизонта проводить всеобъемлющие исследования для признания значимости водных ресурсов в целях устойчивого управления ими. С учетом того, что доступ к качественной воде как для потребления, так и для сельского хозяйства является необходимым условием развития страны, более глубокое знание происхождения и механизмов ухудшения качества и количества воды способствовало бы устойчивому управлению водными ресурсами. Поэтому эффективное и устойчивое управление качеством и количеством подземных вод требует хорошего понимания функционирования запрашиваемого резервуара, в частности, в случае засушливых районов, где падение осадков сказывается на пополнении запасов грунтовых вод.
В этом регионе предыдущие работы проводились в пьезометрической депрессии в Шари Багирми (рисунок 1.2). Однако, нынешнее состояние знаний о системе водоносного горизонта Шари Багирми остается ограниченным. С учетом всех этих нынешних и будущих проблем необходимы углубленные исследования для улучшения понимания функционирования системы водоносных горизонтов Шари Багирми, где базовые данные по геологии, гидрогеологии и гидрохимии по-прежнему являются недостаточными и весьма фрагментарными. [1]
Цель исследования системы водоносных горизонтов Шари Багирми заключается в повышении уровня ее знаний в целях устойчивого и разумного управления ресурсами грунтовых вод. В районе исследования, охватывающем 70 000 км2, были проведены кампании по измерению и пробированию вод. Для понимания гидрогеохимического поведения системы водоносных горизонтов были проведены химические анализы проб отборных вод. Синтез существующих геологических данных подтвердил гидрогеологическую сложность зоны исследования. Основное исследование на пьезометрические и химические данные подземных вод, позволило понять гидрогеохимические процессы, которые управляют минерализацией вод. Река Шари и озеро Чад, со своей стороны, также способствуют пополнению водоносного горизонта.
Представленная работа касается системы водоносных горизонтов Чари Багирми. Её цель состоит в том, чтобы повысить уровень знаний о функционировании запрашиваемой системы водоносных горизонтов и создать качественный и количественный инструмент управления водными ресурсами, который был бы репрезентативным для этой системы с учетом геологии, гидрогеологии и взаимосвязи между поверхностными и подземными водами. Функционирование этой системы водоносных горизонтов было достигнуто благодаря совпадению различных результатов, полученных в результате сочетания пьезометрических, геохимических данных и моделирования системы водоносных горизонтов. Кроме того, наличие слоя глины на кровле четвертичных образований, по- видимому, противопоставляет возможность механизма испарения на уровне депрессии, запрещающего размещение депрессии с помощью эффекта сильного испарения грунтовых вод для создания пьезометрической депрессии.
Гидрохимические исследования позволили понять отношения вода-камень через:
- наличие четырех химических элементов, обозначающих неоднородность литологии. Это связано с бикарбонатными фациями, характеризующими воды, поступающие из за границ Чари или водно-болотных угодий расположенных к югу от депрессии. Хлорированные и сульфатные фации, возникающие, с одной стороны, из испарительного явления, а с другой из растворения испарительных образований на границе озера Чад. Пространственное распределение редких элементов, таких как стронций и бромиды, подтвердило, что происхождение этих фаций связано с литологической природой отложений. В сущности, геохимический анализ вод позволил понять различные механизмы, регулирующие минерализацию вод. Он также позволил определить долю процесса обмена базами, обусловленную длительным временем пребывания воды в контакте с обналичивающийся породами в северной части зоны исследования.
Гидродинамическое моделирование было выполнено с использованием пьезометрических измерений, сделанных по всей области в периоды высоких вод. Для моделирования считаются идеальные граничные условия, поскольку они определяют сходимость модели. Водоносный горизонт считается свободным однослойным, его моделирование проводилось в постоянном режиме. После синхронизации моделирования полученные результаты еще раз подтверждают преобладание явления испарения в западной части депрессии и низкое испарительное восстановление на остальной части исследуемой области. Пополнение водоносного горизонта в значительной степени поддерживается реками Батхой де Лайри и Бахром Эрригейгом, Шари, оз. Чад и Фитри.
Гидрохимические исследования позволили понять отношения вода-камень через:
- наличие четырех химических элементов, обозначающих неоднородность литологии. Это связано с бикарбонатными фациями, характеризующими воды, поступающие из за границ Чари или водно-болотных угодий расположенных к югу от депрессии. Хлорированные и сульфатные фации, возникающие, с одной стороны, из испарительного явления, а с другой из растворения испарительных образований на границе озера Чад. Пространственное распределение редких элементов, таких как стронций и бромиды, подтвердило, что происхождение этих фаций связано с литологической природой отложений. В сущности, геохимический анализ вод позволил понять различные механизмы, регулирующие минерализацию вод. Он также позволил определить долю процесса обмена базами, обусловленную длительным временем пребывания воды в контакте с обналичивающийся породами в северной части зоны исследования.
Гидродинамическое моделирование было выполнено с использованием пьезометрических измерений, сделанных по всей области в периоды высоких вод. Для моделирования считаются идеальные граничные условия, поскольку они определяют сходимость модели. Водоносный горизонт считается свободным однослойным, его моделирование проводилось в постоянном режиме. После синхронизации моделирования полученные результаты еще раз подтверждают преобладание явления испарения в западной части депрессии и низкое испарительное восстановление на остальной части исследуемой области. Пополнение водоносного горизонта в значительной степени поддерживается реками Батхой де Лайри и Бахром Эрригейгом, Шари, оз. Чад и Фитри.