Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну
На основі геологічних даних експертно оцінено, що в підкрейдяних горизонтах української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну вміщується 377 км³ реліктових прісних вод....
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
2012
|
| Schriftenreihe: | Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140367 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну / В.В. Яковлєв // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 134-138. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-140367 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1403672018-07-06T01:23:20Z Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну Яковлєв, В.В. На основі геологічних даних експертно оцінено, що в підкрейдяних горизонтах української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну вміщується 377 км³ реліктових прісних вод. На основе геологических данных экспертно оценено, что в подмеловых горизонтах украинской части Днепровско-Донецкого артезианского бассейна содержится 377 км³ реликтовых пресных вод. On the base of geological survey data it was expertly evaluated that horizons lying below the Upper Cretacions shalk stratum of Ukrainian part of the Dneeper-Donets artesian basin contained 377 km³ of relict freshwater. 2012 Article Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну / В.В. Яковлєв // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 134-138. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 2616-7735 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140367 504.556 uk Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
На основі геологічних даних експертно оцінено, що в підкрейдяних горизонтах української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну вміщується 377 км³ реліктових прісних вод. |
| format |
Article |
| author |
Яковлєв, В.В. |
| spellingShingle |
Яковлєв, В.В. Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| author_facet |
Яковлєв, В.В. |
| author_sort |
Яковлєв, В.В. |
| title |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну |
| title_short |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну |
| title_full |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну |
| title_fullStr |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну |
| title_full_unstemmed |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну |
| title_sort |
залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах української частини дніпровсько-донецького артезіанського басейну |
| publisher |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140367 |
| citation_txt |
Залишкові запаси реліктових прісних вод у колекторах Української частини Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну / В.В. Яковлєв // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 134-138. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| work_keys_str_mv |
AT âkovlêvvv zališkovízapasirelíktovihprísnihvodukolektorahukraínsʹkoíčastinidníprovsʹkodonecʹkogoartezíansʹkogobasejnu |
| first_indexed |
2025-07-10T10:20:55Z |
| last_indexed |
2025-07-10T10:20:55Z |
| _version_ |
1837254950957088768 |
| fulltext |
134
УДК.504.556
В.В. Яковлєв
Харківська національна академія міського господарства, м. Харків.
ЗАЛИШКОВІ ЗАПАСИ РЕЛІКТОВИХ ПРІСНИХ ВОД У КОЛЕКТОРАХ
УКРАЇНСЬКОЇ ЧАСТИНИ ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОГО
АРТЕЗІАНСЬКОГО БАСЕЙНУ
На основі геологічних даних експертно оцінено, що в підкрейдяних горизонтах української частини
Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну вміщується 377 км3 реліктових прісних вод.
Інградієнтами, що проникають у підземну гідросферу, є практично всі речовини, що
супроводжують промислове виробництво. В наш час виділяються наступні їх групи: син-
тетичні органічні речовини – найбільш різноманітна група, в якій по об’єму и географії
надходження у оточуюче середовище найбільш значимими є ядохімікати, нафтопродук-
ти, феноли, бенз(а)пирен, СПАР; різноманітні продукти життєдіяльності, що вміщують
нітрати, нітрити, фосфати; а також неорганічні інгредієнти: важкі метали, синтетичні ре-
човини, радіонукліди.
Гідрогеологічна практика, по-перше, підтверджує це різномаїття речовин-
забруднювачів, що фіксуються у часі і просторі підземної гідросфери, а по-друге, показує,
що забруднені підземні води, як правило, прирочені до верхніх гідрогеологічних поверхів.
Це дає підґрунтя віділяти води індустріальної епохи – поверхневі, грунтові и неглибоко
залягаючі поміжпластові, і у протилежність цьому — реліктові води доіндустріальної епо-
хи — поміжпластові води, що залягають на більших глибинах. Зрозуміло, що реліктові
прісні води є вичерпною корисною копалиною.
В роботі [8] автором розглянуті особливості гідрогеологічних умов України з точки
зору знаходження в них прісних вод доіндустріальної епохи.
Наступним кроком має бути визначення більш конкретно просторових меж розпо-
всюдження і залишкових запасів реліктових прісних вод на території України.
Оскільки основний шлях проникнення забруднюючих речовин у підземні води – це
надходження їх у водних розчинах шляхом фільтрації з поверхні землі, то у загальному
випадку час проникнення забруднюючих речовин конвективним шляхом t може бути ви-
значений залежністю, що витікає з формули Дюпюі:
t = n.m2 / К.
H (1)
де: n, m, К – параметри ємності, потужності і коефіцієнту фільтрації слабопроникних по-
рід, що залягають у покрівлі водоносного горизонту;
∆H — різниця рівнів водоносного горизонту, що містить забруднені води і горизонту, що
розглядається, м.
Залежність (1) показує, що час надходження перших порцій забруднених вод в най-
більшій мірі залежить від потужності водотривких порід, що перекривають горизонт. Роз-
рахункова величина t для умов артезіанських басейнів України, де розвинуті водотривкі
горизонти, що характерізуються коефіцієнтами фільтрації від 10-4 до 10-6 м/добу, ефек-
тивною пористістю порядка n.10-2 і потужностями від перших метрів до декількох сотень
метрів, з різницею рівнів експлуатаціонного горизонту і горизонту, що живить — порядка
декількох десятків метрів, і при реальних співвідношеннях цих параметрів, складає від де-
сятків років до десятків тисяч років. Розрахунки терміну проникнення фронту забрудне-
них вод з верхніх водоносних горизонтів до альб-сеноманського водоносного комплексу,
виконані для району м.Харкова [2] дають граничні значення часу досягнення перших по-
рцій забруднення — від 440 років до 5,5 тис. років. Це не протирічить оцінкам часу повно-
го водообміну у альб-сеноманському водоносному комплексі Дніпровсько-Донецького
артезіанського басейна, для якого за результатами гідрогеологічного моделювання і за
прямими визначеннями вік повного водообміну складає від 1000 років до 15000 років [3].
Тобто, вказані резервуари щодо захищеності води у більшості випадків мають великий
135
запас міцності і дійсно є резервуарами реліктової прісної води. Це підтверджується моні-
торингом якісного стану цих вод на великій кількості водозаборів у містах Харків, Суми,
Полтава, Чернігів, районних центрах і селищах міського типу, згідно з якими якісні ха-
рактеристики підземних вод цього водоносного горизонту залишаються незмінними на
протязі багатьох десятиліть. Наприклад, у роботі [2] наведені дані про гідрохімічний склад
підземних вод альб-сеноманського водоносного комплексу у свердловинних комуналь-
них водозаборах м. Харкова, де впевнено простежується стабільність показників відка-
чуваної води за період інтенсивної експлуатації з середини 40-х років до кінця минулого
століття.
Розгляд гідрогеологічних умов Волино-Подільського та Причорноморського арте-
зіанських басейнів показав, що у цих басейнах відсутні умови формування прісних під-
земних вод, захищених з поверхні достатньо потужними водотривами пластичних порід,
і тому має місце високий темп водообміну [3]. В таких умовах техногенні речовини гаран-
товано відсутні тут тільки з глибин, де залягають солонуваті води.
Орієнтовні оцінки часу проникнення в основні горизонти прісних вод для області
розвитку тріщинних вод у межах Українського кристалічного щита, де водотривкі товщі
характеризуються суттєво меншою потужністю, дають значення від декількох місяців до
сотень років. Моделювання складових балансу підземних вод на Стебновскому водозабо-
рі Звенигородського родовища (яке є типовим для умов області тріщинуватих вод Україн-
ського кристалічного щита) [3] показало, що уже за перші десять років роботи водозабору
залучені природні ресурси кількісно переважають у структурі балансу. Це означає, що при
роботі водозаборів у межах Українського кристалічного щита ресурси накопичених у під-
земній гідросфері прісних вод дуже швидко будуть забрані та у значній мірі будуть заміще-
ні водами індустріальної епохи.
Виключенням є артезіанський басейн другого порядку у Конксько-Ялинській запа-
дині у Запорізькій області, де нижньокрейдові і сеноманські піщані колектори залягають
під потужною мергельно-крейдяною товщею на глибині до 300-335 м. Загальна потуж-
ність цих колекторів коливається від 9 до 50 м і у середньому становить 30 м. Вони вмі-
щують реліктові води з сухим залишком від 0,3 до 1,1 г/дм3 [4]. Приналежність цих вод
до реліктових визначається за наступними ознаками: відносно велика глибина залягання
прісних вод, наявність перекриваючого шару мергельно-крейдяних порід, метаморфізо-
ваний склад води з великим вмістом натрію (що свідчить про їх відносно значний вік) і
стабільність якісних показників цих вод.
Для гідрогеологічних провінцій гірських районів України, а також Донецького кря-
жу, в силу систематичної відсутності в межах цих структур витриманих шарів пластичних
порід (водотривів), а також при порівняно більш високих значеннях гідравлічних нахи-
лів, посилених масштабним відкачуванням підземних вод при видобуванні вугілля, роз-
рахунковий час проникнення техногенних речовин у підземні води вкрай невеликий і, як
правило, не перевищує декількох десятків років [5].
Таким чином, ми бачимо, що Дніпровсько-Донецький артезіанський басейн є
останнім резервуаром реліктових прісних вод на Україні. В інших гідрогеологічних струк-
турах (окрім невеликого Конксько-Ялинського артезіанського басейну другого порядку)
води доіндустріальної епохи є солонуватими.
Зробимо експертну оцінку потужності верхнього водотриву (мергельно-крейдяні
породи) в умовах Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну (ДДБА), що забезпе-
чує зберігання реліктових прісних вод у підстеляючому альб-сеноманському водоносно-
му комплексі. Запишемо залежність (1) відносно потужності водотривких порід m:
m = [(t.K.H)\n]0,5 (2)
t – час фільтрації води індустріальної епохи з урахуванням ретроспективи з 50-х років мину-
лого століття може бути прийнятий згідно з [5] рівним 65 років, або 65*365 = 23 725 діб;
K – коефіцієнт фільтрації водотривких мергельно-крейдяних відкладів приймається за
даними регіональних оцінок по максимальниму значенням що зустрічається на території
ДДАБ – 1*10-4 м/добу [3];
136
∆H – різниця рівнів альб-сеноманського і суміжного верхнього водоносного комп-
лексу, яка в умовах найбільшого водовідбору з артезіанських свердловин (у 70-х - 80-х ро-
ках минулого століття) досягала 125м [3], а для розрахунків може бути прийняте середнє
значення за час експлуатації величина різниці рівнів – максимально 100 м;
n – ефективна пористість водотривких мергельно-крейдяних порід, яка згідно з
оцінками при розвідці підземних вод на Харківському, Роганському (м. Харків), Мали-
нівському, Зміївському (Харківська область), Фрунзенському (м. Суми) і Гоголевському
(м. Полтава), родовищах підземних вод за несприятливим варіантом може бути прийнята
рівною 0,01.
Підставляючи значення у залежність (2), отримуємо мінімальну потужність
мергельно-крейдяного водотриву, що забезпечує захищеність реліктових вод від потра-
пляння в них техногенних речовин:
m = [(23 725.0,0001.100)\0,01]0,5 = 155 (м).
Оскільки повсюдно у середній частині ДДАБ мергельно-крейдяні відклади за-
лягають з під шаром осадових палеоген-четвертинних порід потужністю 20-200 м, а
відкрита тріщинуватість у крейдяних породах розповсюджується до глибини 70 м, то
можна рахувати, що максимальна потужність тріщинуватих крейдяних порід буде ста-
новити 70 – 20 = 50 м, і тому розрахункову граничну потужність мергельно-крейдяної
товщі можна прийняти рівною:
155 + 50 = 205 ≈ 200 м.
Таке значення потужності перекриваючої товщі мергельно-крейдяних порід на-
справді має інженерний запас, оскільки над ним практично на всій території залягають
плейстоцен-еоценові осадові утворення, які також мають певну ємність і забезпечують
затримку низхідного руху фронту забруднених вод.
Розрахунок запасів реліктових вод зручно робити окремо по водоносних комплексах.
Альб-сеноманський водоносний комплекс (К1а-К2s) на більшій площі свого розпо-
всюдження у Дніпровсько-Донецькому артезіанському басейні вміщує прісні реліктові
води, але є райони, де мінералізація цих вод досягає 3-5 г/дм3. З огляду на практичне ви-
користання води різної якості, для питних вод зручно приймати граничне значення міне-
ралізації – 1,5 г/дм3.
Загальний об’єм водоносних порід, що вміщують реліктові води V можна розрахува-
ти за залежністю:
W = V*n = m * s * n, (3)
де: W — ємнісні запаси реліктових вод, км3; V – загальний об’єм водоносних горизонтів,
що вміщують реліктові води з мінералізацією до 1,5 г/дм3, км3; n – динамічна пористість,
тобто та пористість водонасиченої породи, в якій вода вільно рухається, долі одиниці; m –
товщина, км, і s — площа розповсюдження водоносних комплексів, км2.
Площу розповсюдження прісних і слабо солонуватих вод з мінералізацією до 1,5 г/дм3
і середню потужність водоносних комплексів визначимо за допомогою спеціально по-
будованої схематичної карти, наведеної на рис 1. Карта побудована з використанням да-
них буріння гідрогеологічних свердловин у Київській, Чернігівській, Сумській, Пол-
тавській і Харківській областях [3]. Згідно зі схемою, у приосьовій частині ДДАБ під
крейдяним водотривом потужністю більше 200 м розрахункова площа розвитку артезі-
анських вод з мінералізацією до 1,5 г/дм3 у альб-сеноманському водоносному комплексі
становить 39 497 км2.
Потужність альб-сеноманського колектору m коливається від 15 до 190 м і для 31 %
площі її середнє значення становить 126 м, для 37% площі — 108м, для 32% площі — 57м.
Мінімальна динамічна пористість n згідно з досвідом розвідки запасів підземних
вод для родовищ «Фрунзенське» (машинобудівний завод ім. Фрунзе у м. Суми), «Роган-
ське» (пивоварений завод Сан Інбев Україна у м.Харкові), «Біолік» (підприємство по ви-
пуску біологічних препаратів у м. Харків), заводу «Коксохім» (м.Харків), «Гоголівське»
(м.Полтава) може бути прийнятою рівною 0,08. Це значення динамічної пористості не
суперечить даним інших авторів [6] і довідниковим даним для піщаних колекторів.
137
Рис 2. Схематична карта поширення мергельно-крейдяної товщі і реліктових прісних вод
у альб-сеноманському водоносному комплексі Дніпровсько-Донецького артезіанського
басейну. Масштаб 1:5 300 000. / за даними В. М. Шестопалова, Н. І. Дробнохода, В. І.
Лялько та ін./
Таким чином, мінімальні ємнісні запаси реліктових прісних вод у альб-сеноманському
колекторі орієнтовно становлять:
W=s•m•n=39 497км2•(0,31•0,126 км+0,37•0,108 км+0,32•0,0576 км)•0,08 = 307,9км3
Запаси прісних підземних вод у верхньоюрському водоносному комплексу розрахо-
вані аналогічно. Площа розповсюдження юрських водоносних горизонтів, що вміщують
води з мінералізацією до 1,5 г/дм3 і надійно захищені від техногенного забруднення упро-
довж індустріальної епохи, у межах ДДЗ становить 22 358 км2. Середня потужність водо-
носного комплексу за літературними даними [3,4] становить більше 44,7 м, мінімальна
величина ефективної пористості може бути прийнята рівною 0,07.
Виходячи з вищенаведених цифр, мінімальні ємнісні запаси реліктових прісних вод
(з мінералізацією до 1,5 г/дм3) у верхньоюрських колекторах становлять:
W = s•m•n = 22 358 км2•0,0447км•0,07 = 70,0 км3
Тріасовий водоносний горизонт на півдні Харківської області (Лозівський, Барвін-
ківський і Близнюковський адміністративні райони) також містить прісні артезіанські
води на глибинах до 400 м [4], але у покрівлі залягають глинисті водотриви потужністю
менше за 150 м з невизначеною проникністю. До того ж, порівняно з вище оціненими
запасами у альб-сеноманських і верхньоюрських комплексах запаси у тріасових гори-
зонтах незначні за об’ємом.
Таким чином, загальна величина ємнісних запасів реліктових прісних вод (з міне-
ралізацією до 1,5 г/дм3) у колекторах Дніпровсько-Донецькому артезіанському басейні (і
можна прийняти — на Україні в цілому) мінімально становлять:
W = 307,7 + 70,0 = 377,7 км3
Висновки. На Україні реліктові прісні води доіндустріальної епохи, завдяки осо-
бливостям геологічної будови та виходячи з існуючих гідрогеологічних умов, з найбіль-
шою вірогідністю збереглися майже виключно у Дніпровсько-Донецькому артезіансько-
му басейні під водотривкою мергельно-крейдяною товщею потужністю більше 200 м.
138
Вміщуючими колекторами є комплекси альб-сеноманських і верхньоюрських порід. Екс-
пертно оцінені об’ємні запаси становлять не менше 377 км3.
1. Яковлев В.В. О реликтовых пресных водах. Вестник Харьковского национального университета. Сер.
Геология, география, экология. № 610. – Харків: ХНУ. – 2003. – С. 12-15.
2. Яковлев В.В. Питьевое водоснабжение городов на основе отдельного использования подземных вод (на
примере г. Харькова). 05.23.04 – водоснабжение, канализация. Диссертация на соискание ученой степе-
ни кандидата техн.наук. Харьков.-1999.- 195 с.
3. Водообмен в гидрогеологических структурах Украины. Водообмен в нарушенных условиях. Под ред.
В.М. Шестопалова. – Киев: Наукова думка, 1991.- 528 с.
4. Гідрогеологія України. Навчальний посібник. Камзіст Ж.С., Шевченко О.Л. - Київ: Фірма «ІНКОС»,
2009. - 614 с.
5. Яковлев В.В. О реликтовых пресных водах. Вестник Харьковского национального университета. Сер.
Геология, география, экология. № 610. – Харків: ХНУ. – 2003. – С. 12-15.
6. Всеволжский В.А. К теории вертикальной гидродинамической зональности артезианских бассейнов
платформенного типа / Вод. ресурсы. - 1974. - № 1. - С. 160-169.
Яковлев В.В. ОСТАТОЧНЫЕ ЗАПАСИ РЕЛИКТОВЫХ ПРЕСНЫХ ВОД В КОЛЕК-
ТОРАХ УКРАИНСКОЙ ЧАСТИ ДНЕПРОВСКО_ДОНЕЦКОГО АРТЕЗИАНСКОГО
БАССЕЙНА.
На основе геологических данных экспертно оценено, что в подмеловых горизонтах
украинской части Днепровско-Донецкого артезианского бассейна содержится 377 км3
реликтовых пресных вод.
Jakovlev V.V. REMAINING CONNATE FRESHWATER RESERVES IN THE CONTAINER
ROCKS OF UKRAINIAN PART OF THE DNIPRO-DONETSK ARTESIAN BASIN.
On the base of geological survey data it was expertly evaluated that horizons lying below
the Upper Cretacions shalk stratum of Ukrainian part of the Dneeper-Donets artesian basin
contained 377 km3 of relict freshwater.
|