Гидрогеокриологические условия прибрежной зоны в районе г. Тикси (Якутия)
В общей схеме гидрогеокриологического районирования Восточной Сибири рассматриваемая территория находится на севере Западно-Верхоянского гидрогеологического массива сплошного глубокого промерзания. Этот массив является составной частью Верхояно-Чукотской гидрогеологической складчатой области.
В подобного рода структурах зона региональной трещиноватости в большинстве случаев проморожена и подземные подмерзлотные воды локализуются на значительных (несколько сотен метров) глубинах в тектонических нарушениях. По типу это трещинные и трещинно- жильные воды, которые в силу вещественного состава пород и наличия мощных криогенных водоупоров характеризуются затрудненным водообменом.
В связи с глубоким многолетним промерзанием и близостью моря в пределах рассматриваемой территории не исключается вскрытие у нижней границы мерзлой толщи сильноминерализованных подземных вод. Это под- твердило глубокое бурение, проведенное в начале шестидесятых годов в районе бухты Тикси. В процессе его были вскрыты солоноватые воды, зафиксированное по ходу проведения откачки, послужило основанием авторам для утверждения о том, что ими вскрыты пресные воды. Несколько повышенная минерализация подземных вод при хлоридно- натриевом их составе объяснилось применением промывочных рассолов при проходке. Их применение постоянно практикуется при бурении многолетнемерзлых пород. В соответствии с мерзлотными условиями региона, составом пород, их состоянием, характером трещинной и поровой пустотности, воднофильтрационными свойствами и особенностями режима подземных вод выделяется водоносный горизонт рыхлых четвертичных пород и водоносная зона трещиноватости палеозойских терригенных пород. В рыхлых четвертичных породах подземные воды являются надмерзлотными. Они безнапорные или характеризуются местным напором.
Это воды сезонноталого слоя (СТС), а также разных подтипов (подрусловых и подозерных) несквозных таликов, относящийся к грунтово-фильтрационному классу. Водоносные зоны трещиноватости в палеозойских толщах характерны для нижней части разреза подрусловых и подозерных несквозных таликов, а также для повышенно трещиноватых пород у нижней границы многолетнемерзлых пород (ММП). Такие трещиноватые зоны у подошвы мерзлоты как правило сосредоточены в разрывных нарушениях или ярусах криогенной дезинтеграции пород.
Единичные данные по глубокому бурению как непосредственно в пределах рассматриваемой территории, так и на относительно близрасположенных участках дают основание утверждать, что эти воды высоконапорны. Их уровень обычно устанавливается вблизи поверхности, а часть скважин нередко самоизливаются. Водоносный горизонт рыхлых четвертичных пород По типам скопления, времени и условиям существования подземные воды названного водоносного горизонта как уже отмечалось выше подразделяются на воды СТС и воды не- сквозных многолетних подрусловых и подозерных таликов. Режим вод этого типа находится в прямой связи с изменчивостью поверхностного стока и осадками в течение года. Это грунтовые безнапорные или с местным напором воды, нередко характеризующиеся спорадическим распространением. Они образуют грунтовые потоки и бассейны, области питания и распространения которых совпадают. Разгрузка вод происходит, главным образом, в речную сеть.
На режиме этих вод по разному сказывается процесс сезонного и многолетнего промерзания. В холодное время года воды СТС полностью перемерзают. В водах же несквозных подрусловых и подозерных таликов в результате сезонного и многолетнего промерзания и истощения запасов вод в водно-критический период осуществляется частичное или полное промерзание водоносных трактов на одних участках или возникновение криогенных напоров- на других. Воды отложенной СТС развиты практически повсеместно. Они отмечаются малой (до 1,00-1,50 м) мощностью вмещающих пород и непостоянством своего существования как в течение года, так и лета. Это преимущественно поровые, меньше трещинные воды.
Зимой сток этих вод полностью прекращается. Мощность водовмещающих отложений изменяется от 0,05-0,10 м до 0,40-0,70 м . Воды этих отложений обычно движутся вниз по уклону в виде мелких струйчатых потоков. На перегибах склонов, тыловых швов террас, в местах, где обычно наблюдается резкая смена состава и степени промытости приповерхностных отложений происходит заболачивание, образуются мочажины, мелкие озерки, высачивания и нисходящие источники с дебитами не превышающими 0,50-1,00 л/с. Воды СТС в гидравлическом отношении представляют собой единое целое. Потоки этих вод по мере своего движения вниз переходят из гипсометрически вышерасположенных образований (элювиальных, элювиально-делювиальных, коллювиальных) в отложения, распространенные на более низких уровнях (делювиальные, делювиально-солифлюкционные, аллювиальные, озерно-аллювиальные). При этом основные особенности вод СТС сохраняются. Воды этого слоя образуют единые формы скопления и движения со свободной уровенной поверхностью. Режим и особенности существования вод СТС во многом определяют влажностный режим пород этого слоя. Последнее влияет на водонасыщение пород и регулирует подземный сток в них. Так для элювиальных, элювиально-делювиальных и коллювиальных образований существенным является то, что значительную долю в питании вод СТС имеет таяние текстурообразующих льдов. Колебания уровня вод СТС обусловлены как понижением мерзлого водоупора по мере оттаивания, так и дискретностью в выпадении атмосферных осадков, а кроме того – режимом таяния снежников. Эти колебания вызывают изменения мощности водоносного интервала, скорости и даже направления движения вод. Обычно после интенсивных дождей водопритоки в шурфы и дебиты временно действующих родников увеличиваются в 3-5 раз.
Характерной особенностью грунтового потока СТС является гипсометрическая невыдержанность и непостоянство углов наклона мерзлого водоупора. В сочетании с непостоянством проницаемости отложений, их состава и мощности это обусловливает широкий диапазон изменения скорости движения подземных вод. При промерзании СТС осенью и в начале зимы на перегибах и нижних частях склонов, на террасированных поверхностях воды приобретают гидростатический напор, приводящий к образованию мелких форм пучения и наледопроявлений. Как показали опытные работы фильтрационные параметры водовмещающих отложений слоя сезонного оттаивания меняются в пределах исследованной территории чрезвычайно сильно. Так коэффициент фильтрации варьирует в пределах от 0,001 до 200,00- 300,00 м/сут.
По характеру водовмещающих пород, их фильтрационным свойствам, а также особенностям распространения по площади, режиму и времени существования воды СТС можно условно подразделить на две группы:
- Воды эллювиальных, элювиально-делювиальных и коллювиальных отложений;
- Воды делювиальных, делювиально- солифлюкционных, аллювиальных, озерно-аллювиальных и других отложений.
Для водовмещающих пород первой группы характерным является относительно грубый механический состав и промытость водоносных трактов. Воды имеют преимущественно несплошное по площади распространение. По условиям питания и существования они относятся к инфильтрационным и конденсационным периодически существующим. Водовмещающие отложения этой группы обладают высокими водно-фильтрационными свойствами. Коэффициенты фильтрации образований этой группы изменяются от первых метров в сутки до 40,00- 70,00 м/сут.
Для второй группы водовмещающих пород характерен более тонкий состав. Это разнозернистые пылеватые пески, супеси и суглинки, часто заторфованные, содержащие в ряде случаев щебень, дресву оттаивания, небольшие уклоны поверхности. Это обуславливает почти полное водонасыщение пород СТС на плоских участках и заболачивание. Воды этой группы пород имеют преимущественно сплошное по площади распространение и отличаются относи- тельным постоянством своего существования в течение лета. Мощность интервала обводнения обычно составляет от 0,20-0,40 м. В связи с тем, что высота капиллярной каймы в этих отложениях всегда больше глубины залегания зеркала грунтовых вод, водовмещающие породы постоянно значительно увлажнены. Питание вод в этой группе отложений грунтовое или смешанное (грунтовое и инфильтрационное). Их движение осуществляется по порам, полостям и трещи- нам, возникающим в породах при оттаивании благодаря сохранению посткриогенных текстур. Коэффиценты фильтрации изменяются от 0,001-0,30 до 2,00-5,00 м/сут. Значительная проницаемость водовмещающих пород в горизонтальном направлении (коэффицент фильтрации до 5,00 м/сут и даже более) несмотря на тонкий гранулометрический состав во многом обусловлена криогенным расслоением и возникновением в отложениях уже упоминавшейся "посткриогенной текстурности". Поскольку химический состав вод СТС формируется в зоне свободного водообмена, он повторяет состав питающих атмосферных вод и отличается невысокой минерализацией (до 0,01-0,03 г/л). Специфика химического состава определяется составом атмосферных осадков для пород первой группы, а для второй - поверхностных вод. Некоторые качественные различия в макрокомпонентном составе вод в породах СТС обуславливаются реакциями ионного об- мена между ними и инфильтрующимися осадками. Обычно состав вод СТС гидрокарбонатный или хлоридно-гидрокарбонатный магниево- или натриево-кальциевый. По отношению к бетону воды являются агрессивными (по общекислотному и сульфатному показателям) и содержанию и агрессивной углекислоты. В этой связи необходимо предусматривать предупредительные мероприятия по защитам бетонных фундаментов, коробов, трасс канализации и теплофиксации от возможного воздействия агрессивных вод. Температура вод слоя сезонного оттаивания определяется температурным режимом пород, глубиной залегания потока, характером разреза и т.д. Обычно она близка к 1-20, но в отдельные периоды летнего времени может достигать 3-50. Следует отметить, что в близ расположенных по отношению к рассмотренным нами участкам населенных пунктах наблюдается заметное изменение в составе вод СТС.
Это происходит за счет почти полного отсутствия контроля за бытовыми и техническими сбросами. В частности воды становятся жесткими и очень жесткими. Ее значения составляют 6-10 и даже 15 мг-экв. Количество свободной углекислоты достигает 123 мг/л. Воды несквозных многолетних подрусловых и подозерных таликов приурочены к рыхлым щебенисто- и гравийно-галечниковым, валунным и песчаным отложениям русел рек и озерных водоемов и подстилающим их трещиноватым коренным породам. Это поровые, пластово-поровые и трещинные воды, содержащиеся в водоносных пластах, прослоях и линзах в рыхлых толщах, слагающих несквозные подрусловые и подозерные грунтово-фильтрационные талики. Образование подобного рода таликовых зон среди мощных многолетнемерзлых толщ обусловлено отепляющим воздействием таких мощных природных аккумуляторов тепла, как водные потоки и озерные водоемы. Водоносные талые породы под руслами рек имеют в разрезе форму желобов, размеры которых определяются составом пород и отепляющим влиянием поверхностных водотоков. Мощность подрусловых таликов обычно составляет первые метры, лишь на отдельных участках увеличиваясь до 7,00-10,00 м. В зависимости от состава пород, который меняется не только по разрезу, но и продольному профилю долин, разный характер имеет и подрусловой поток.
В теплый период года подземные воды несквозных подрусловых таликов представляют собой гидравлически единый грунтовый безнапорный поток, движущийся под руслом реки по криогенному водоупору. В процессе промерзания с поверхности и со стороны многолетнемерзлых пород в зимнее время происходит разобщение этого грунтового потока на систему изолированных ванн и бассейнов со слабой гидравлической связью с ограниченными статистически- ми запасами. Воды подобных бассейнов часто приобретают криогенный напор. Обычно это происходит там, где резко падает проводимость пласта и скорость фильтрации потока при промерзании была относительно небольшой. Чаще всего такие места соответствуют расширенным участкам долин, а также устьевым частям крупных притоков. Источником питания являются поверхностные и атмосферные воды, воды СТС, включая и конденсационные. Роль конденсации особенно значима на участках сильного расчленения и глубоких врезов гидросети, где аллювиальные отложения обрамлены склонами с грубообломочными образованиями коллювия. В зимнее время питание подземных вод полностью отсутствует. При этом на большей части протяжения долин при малой мощности аллювия, хорошей его промытости, больших уклонах тальвегов после прекращения поверхностного стока происходит быстрая обработка грунтового потока. При этом аллювий осушается и при промерзании значительные его объемы сохраняю скважность. С появлением поверхностного стока весной эти осушенные в течение зимы породы очень быстро (в течение нескольких дней) насыщаются водой. Коэффициент фильтрации для песчаных и супесчаных пород изменяется от 0,50-1,00 м/сут до 2,00-5,00 м/сут. В более промытых грубообломочных разновидностях пород их значения увеличиваются до 200,00-300,00 м/сут. По химическому составу воды несквозных грунтово-ф 0 г/л. Прекращение питания этих подземных вод зимой сказывается на ухудшении их качества. Последнее выражается в существенном увеличении углекислоты, общей жесткости, минерализации, появлении гнилостного запаха. Водоносные талые породы под озерами имеют в разрезе форму бассейнов и чаш, находящихся под непромерзающей частью озерных водоемов. Большинство озер неглубокие (до 5,00-6,00 м), имеют малую мощность (2,00-3,00 м) непосредственно озерных отложений. К тому же эти отложения характеризуются чередованием относительно хорошо водопроницаемых и практически водоупорных разностей, невыдержанных по мощности и площади. Содержащиеся в таких таликах воды преимущественно трещинные и в подчиненном количестве поровые и пластовопоровые. Скопления подземных вод в подозерных таликах обладают замедленным водообменом или отличаются режимом близким к застойному. В теплое время года воды подозерных таликов представляют собой типичный замкнутый грунтовый бассейн, положение уровенной поверхности которого определяется высотой уреза воды в озере. Питание этих вод происходит только летом за счет атмосферных осадков и разгрузка вод СТС обрамляющих озеро отложений. В целом для подозерных таликов характерна относительно слабая проницаемость во- доносных пород и низкие значения (0,005-0,10 м/сут до 1,00-1,50 м/сут) коэффициентов фильтрации и водоотдачи. Химический состав вод подозерных таликов обусловлен составом озерных вод гидрокарбонатные кальциевые и со смешанным катионным составом. В них содержится значительное количество органических примесей и минерализация несколько превышена (до 0,10- 0,30 г/л).
Комплексные инженерные изыскания в России
Компания Геодэма предлагает заказать инженерные изыскания в России. Это первый этап капитального строительства крупных жилых, общественных, коммерческих и промышленных зданий и сооружений. Инженерные изыскания позволяют выполнить всестороннее исследование участка будущего строительства, чтобы подтвердить безопасность как строительных работ, так и последующей эксплуатацией возведенного здания. По результатам инженерных изысканий разрабатывается проектно-строительная документация, комплекс природно-охранных, водоохранных и экологических мероприятий, которые необходимо выполнить перед, во время и после строительства.
Компания Геодэма проводит все разновидности инженерных изысканий:
- Геологические;
- Геодезические;
- Геотехнические;
- Гидрометеорологические;
- Экологические.
Компания Геодэма предлагает заказать комплексные инженерные изыскания для строительных площадок во всех регионах России. Мы активно сотрудничаем как с крупными строительными организациями, так и с небольшими региональными застройщиками.
Наша цена геологических инженерных изысканий по соотношению к качеству выполненных работ является одной из лучших на российском рынке. Сотрудничество с компанией Геодэма – это лучшая гарантия безопасности строительных работ, длительной и надежной эксплуатации возведенных зданий и промышленных объектов.
Расчет геологических изысканий