Минералды сулар 1 страница

Минералды сулар дегеніміз – құрамында химиялық ерітінділері мол және радиоактивті компоненттері мен газдар көп кездесетін жерасты сулары. Мұндай сулардың емдік қасиеттері зор болатындықтан, оларды көп жағдайда емдеу мақсатта пайдаланады. Кейбір минералды су көздерінде су температурасы жоғары болады. Бұл сулардың жалпы минералдануы әрқилы болып келеді: 0,3 г/л -дан 10 г/л -ға дейін, тіпті одан да көп болуы мүмкін. Минералды газдарға сипаттама беруде газ факторы үлкен рөлге ие, яғни су көзіндегі су шығынына газ шығынының қатысы ескеріледі. Газ факторы жоғарылаған сайын минералды судың құндылығы арта түседі.

Бұрынғы КСРО аумағында күкіртке және көмірқышқыл газына бай ыстық азотты сулар негізінен Альпі қатпарлары мен жас әрекетті жанартаулық аймақтарда көп кездеседі.

Орыс және Сібір платформаларында құрамы әр түрлі (сульфатты, хлоридті) минералды сулар белгілі бір стратиграфиялық қат-қабаттарға тұтасып жатыр. А.Овчинникова келтірген мәліметтерге қарағанда, қатпарлы аудандардың шеткі жақтарында құрамы күкірт қышқылына бай минералды сулар мол.

Посткеңестік кеңістік аумағындағы минералды сулар туралы деректік материалдар өте мол. Сол материалдарды пайдалана отырып Н.И.Толстихин минералды сулардың мынадай типтері бар екенін айтады:

1) сілтілі-топырақты және натрийлі бикарбонатты, көмірқышқыл газды;

2) натрийлі термальді, азот газымен;

3) тұзды және гипсті, метан және күкірт қышқылымен;

Емдік мақсатта пайдаланылатын минералды сулар температурасы жөнінен төрт түрге бөлінеді. Бірқатар ғалымдардың тұжырымы бойынша олар мыналар: а) суық сулар (+20 градусқа дейінгі), жылы сулар (+20-37 градус аралығындағы), термальды немесе ыстық сулар (+37-40 градус аралығындағы) және өте ыстық сулар (+40 градустан жоғары).

Қандай да бір минералды су көзін дұрыс бағалап, оны эксплуатациялаудың рационалды шарттарын анықтау үшін алдымен сулы қат-қабаты мен тау жыныстарының минералдық құрамын көрсететін геологиялық құрылымды зерттеп алу керек; сондай-ақ, тектоникалық аймақтардың бар-жоғын тексеріп, минералды сулардың айналым шарттарын анықтап, судың химиялық құрамы мен ондағы газдың сипаттамасын біліп, су көздерінің режимін зерттеп алу да аса маңызды. Осы мәселелер төңірегінде толыққанды мәлімет жинақтағаннан кейін соның негізінде минералды сулардың кеңістікте орналасуы мен олардың режимін анықтауға болады. Сондай-ақ, оларды құрамындағы тұздары мен газдарын жойып жібермей, температура режимін де сақтай отырып пайдалану тәсілін анықтауға болады.

Зерттеуші А.Овчинникова кейбір минералды су көздерін құрамындағы газдар мен температуралық сипаттамасына орай тағы да бірнеше жікке бөлуге болатынын айтады.

Емдік мақсатта пайдалануға құрамында радиоактивті компоненттері бар минералды сулар қолайлы. Мұндай суларға деген қызығушылықтың зор болатыны содан. Радиоактивті дегенде кейбір элементтердің құрамындағы атомдардың өздігінен ыдырап, жаңа элементтердің атомдарының пайда болуы айтылады. Табиғаттағы радиоэлементтер уранның, радийдің және торийдің ыдырауымен байланысты. Радийдің эманациясы (радон) радонды суларға тән, оның құрамында газ түріндегі радий эманациясы бар. Ал ерітіндісінде радий тұзы бар сулар радийлі деп аталады.

Минералды сулар да грунтты және қысымды болуы мүмкін. Қысымды сулар әдетте жарықшақты немесе жарықшақты-қатпарлы болып келеді. Минералды сулардың жер бетіне шығуы әдетте су өткізгіштігі әр түрлі қабаттардың бір-бірімен түйісуінде немесе тектоникалық бұзылым аймақтарында болады.

Күндізгі уақытта минералды сулардың табиғи жолмен жер бетіне шығуы кезінде олардың ластануына жол бермеу керек. Сонымен бірге құрамындағы газының жоғалуынан және өзге сулы қабаттарға ағып кетуінен де сақтау керек. Ол үшін ұңғыма, құдық немесе галерея түрінде минералды суларды ұстап тұратын шеген салу қажет.

Тұщы және минералды су көздері

Бұл жерде су көздері деп жерасты суларының жер бетіне шығатын тұстарын айтып отырмыз. Сипаттамасы жөнінен су көздерінің жер бетіне шығуын жоғарғы және төменгі ақпа бұлақтар деп бөлуге болады. Төменгі су көздері грунтты сулардың жер бетіне шығуы кезіндегісі де, жоғарғысы қысымды сулардың жер бетіне шығу кезіндегісі.

Егер өзен аңғары немесе жыра көлденең сутіректе жатқан сулы қат-қабатпен қиылысатын болса (47,а-сурет), онда арна беткейінің екі жағынан да шамамен бірдей биіктікте төменгі су көзінің шығуы байқалады. Ал егер сутірек қабаты еңісті жатыс түрінде болса, төменгі су көзі бір ғана жағынан байқалады, 47,б-суретінде бұл сол жағында көрсетілген. Егер сулы қат-қабаты өзен арнасына түспей, оны жағалай жүретін болса, аса қуатты су көздерінің шығу нүктелері өзен аңғарының төменгі жағында байқалады. Ал егер өзен аңғары сулылық қабатын толық ашатын болса, онда төменге қарай кететін су көздері барлық өзен аңғары бойынан байқалады.

Егер су өткізбейтін тау жыныстарында ойпауыттар бар болса, уақытша су көздері пайда болады (47,в-сурет). Мұндай су көздері карстты тау жыныстары кең тараған аудандарда көп кездеседі. Ондай су көздері Францияда өте көп.

Карстты облыстарда уақытша су көздерінің және бір түрі бар, олар сифонды деп аталады (47,г-сурет). Олар карстты қабатта су деңгейі көтерілген уақытта болады да, су төмендеген кезде қайтадан жоғалып кетеді. Карстты су көздері Қырымда, Кавказда және Ресейдің бірқатар облыстарында кездеседі.

47-сурет. Түрлі типтегі су көздері:

а – көлденең сутірек кезінде өзен аңғарындағы симметриялық су көздері, б – еңісті сутірек кезінде өзен беткейіндегі су көзі, в – қайта құйылатын су көздері, г – сифонды су көзі

Жоғары қарай жылжитын су көздері сулы қат-қабаттарына ғана емес, сулы жарықшақтарға да тұтасады. Олардың жер бетіне шығуы гидростатикалық қысыммен (Шпрудель), газ қысымымен (Нарзан) немесе судың булануымен байланысты. Шпрудель типіне ыстық көмірқышқылды су көздері жатады, олар қысымды болып келеді және гранитты массивтен шығады. Нарзан типіндегі су көздері көмірқышқылды болады, жарықшақты-қатты бұл сулар алдыңғысымен салыстырғанда суық болып келеді.

Бу қысымымен шығатын су көздері мерзімді болады, олай болатыны су буының қысымы жер бетінен біршама метр тереңдікте біртіндеп ұлғаяды да, белгілі бір уақыттан кейін су шығатындай шамаға жетеді; осыдан кейін су көзіндегі қысым дереу төмендеп, әрекет етуден қалады. Мұндай су көздерінің көпшілігі Камчатка ауданында жанартаулармен қатарлас орналасқан. Италия, Испания, Жаңа Зеландия және өзге де мемлекеттерде кездеседі.

Су көзі шығатын кейбір учаскелерде жабық түрдегі жас шөгінділер болады, жер бетіне шығатын су соларға құйылады. Мұндай жағдайда гидрогеологиялық шарттарды белгілеп, су көзін шегендеу үлкен қиындық тудырады.

Су көздері таралған аумақтарда гидрогеологиялық зерттеулер жүргізбес бұрын мына жайтарды анықтап алу керек:

1) су көзі қандай биіктіктен шығады және қандай стратиграфиялық қат-қабатқа тұтасады; егер су көзі жарықшақтан шығып жатқан болса, оның көлемі мен созылымын анықтап алу керек;

2) су көзінің қандай типке жататынын анықтаған жөн.

Сондай-ақ:

1) судың физикалық ерекшеліктері мен химиялық құрамын;

2) су көзінің өнімділігін, ондағы су температурасын да анықтап алу керек.

Осындай зерттеулерден кейін тау жынысының геологиялық жасы мен литологиялық құрамы көрсетілген карта құрастырылуы керек. Ол картада минералды су көздерінің сулы қат-қабаты, өнімділігі, химиялық құрамы және минералдану деңгейі көрсетіледі.

4.10.7 Гидрогеологиялық зерттеулер

Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдер – жобаланып отырған түсірім масштабының геологиялық картасы немесе одан ірі карталар жоқ аудандарда атқарылатын жұмыс. Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдер жасау барысында сонымен бір мезгілде геологиялық және гидрогеологиялық зерттеулер жүргізіліп, ауданды картаға түсіру жұмыстары да қоса атқарылады.

Ал гидрогеологиялық түсірімдер жоспарланып отырған түсірім масштабының геологиялық картасы немесе одан ірі карталар бар аудандарда жүргізіледі. Гидрогеологиялық түсірімдердің кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдерден айырмашылығы – онда геологиялық бақылаулардың көлемі аз болады. Яғни, гидрогеологиялық бақылауларды геологиялық мәліметтермен үйлестіру үшін, қолданыстағы геологиялық картаны нақтылау үшін және гидрогеологиялық шарттарды анықтау мақсатында аздаған мәлімет жинау үшін ғана жүргізіледі.

Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдер мемлекеттік геологиялық және гидрогеологиялық карталар жасаумен аяқталады. Ал жасалған карталарды басып шығару ісі нақтылы жағдайларға қарай, яғни түсірім жүргізілген ауданның халық шаруашылығындағы маңыздылығына орай жүзеге асады.

Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдер, сол сияқты гидрогеологиялық түсірімдер үлкен аумақты қамтып, 1:500 000-нан 1:100 000-ға дейінгі масштабта жүргізіледі. Ал 1:50 000 және одан да ірі масштабтағы түсірімдер алдын ала белгіленген аумақтарда жүргізіледі және олар өзге де геологиялық және гидрогеологиялық зерттеулердің (барлау, тәжірибе және тағы басқа) құрамдас бөлігі болып табылады.

Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдер кезінде төрттік жүйе және төрттік жүйеге дейінгі тау жыныстарының геоморфологиясы, стратиграфиясы, тектоникасы, литологиясы және петрографиясы зерттеледі; пайдалы қазбаларды іздеу жұмыстары да жүргізіледі. Сонымен қатар жерасты суларының жер бетіне шығу жолдары мен саздардың, өзендер мен көлдердің жерасты суларымен байланысы; сулы кешендері; сулы қат-қабаттары; мору қыртысы мен тектоникалық жарылымдарда орналасқан сулы аймақтары, олардың орналасу тереңдігі мен шарттары, сондай-ақ жерасты суларының таралу заңдылықтары, қоректену шарттары, жерасты суларының айналуы мен ағып кетуі; жекелеген сулы қат-қабаттардағыі, сулы аймақтар мен массивтеріндегі жерасты суларының химиялық құрамы мен физикалық ерекшеліктері; жерасты суларының химиялық құрамының зерттеу жүргізіліп жатқан аудандағы қатты тау жыныстарының құрамына тәуелділігі; жерасты суларының болуы ықтимал пайдалы қазба кеніштерімен химиялық және газдық байланысы; жерасты суларының іс-әрекетімен байланысты физикалық-геологиялық процестер де зерттеледі.

Сонымен бірге, жерасты суларының режимі жөнінде жан-жақты мағлұматтар жинақталады. Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдердің құрамына сонымен бірге төмендегідей жұмыс түрлері кіреді:

А) бұрғылау және жеңіл тау қазбалары;

Б) бұрғылау ұңғымаларынан, тау қазбаларынан және құдықтардан сынамалы және тәжірибелік су тарту;

В) жерасты сулары мен тау жыныстарының химиялық және газдық құрамы мен ерекшеліктерін зертханада анықтау.

Бұл жұмыс түрлерінің бір-бірімен үйлесуі және оның көлемі нақтылы міндеттерге және табиғат жағдайына орай анықталады.

Кешенді геологиялық-гидрогеологиялық түсірімдердің қорытындысы бойынша түсірім масштабына сай келетін масштабта геологиялық және гидрогеологиялық карталар жасалады.

Қолданыстағы құдықтар мен су көздері аз болғандықтан, сумен қамтамасыз ету мақсатында түсірімдер жүргізілген жағдайда жерасты суларын алудың болашағын бағалап, жаңа құдықтардың немесе ұңғымалардың орналасқан жерін, олардың тереңдігі мен конструкциясын белгілеп алу керек. Жерасты суларының бар екенінен хабар беретін сенімді сыртқы көрсеткіштер беткейлердің батпақтанған аумақтары, өзен арналарының ойпауытты тұстары, шығарынды конустар, қатты бөлшектелген рельефтегі депрессиялар, көшкін қаупі бар беткейлер мен учаскелер екенін де ескерген жөн. Су қайнарларын пайдалану мүмкіндіктерін бағалау кезінде олардың шегендеудің рационалды типін анықтап алған жөн. Ол барынша сапалы су алу үшін керек.

Жерасты суларының табиғи жолмен жер бетіне шығуын зерттеген уақытта су қайнарының шығатын жері, оның сипаттамасы және құрамында суы бар жыныстардың геологиялық жасы жөнінде барынша жан-жақты мәлімет жинақталуы тиіс. Соның ішінде: су көзінің типтері (жоғары шығатын, төмен түсетін және карстты); шығудың сипаттамасы (қаттан, жарықшақтан); су шығу көзінің өнімділігі (өнімділікті арттыру шаралары қоса көрсетілуі тиіс); шегендеу конструкциясы (галерея, құдық немесе ұңғыма) және оның санитарлық жағдайы; суару жұмыстарына пайдалану тұрғысынан алғандағы судың сапасы мен физикалық ерекшеліктері (су көзінің пайдаланылу мақсаты: ауыз су, техникалық су немесе емдік су); су көзінің шығу учаскесіндегі физикалық-химиялық процестер (түрлі тұздардың түзілімі, бетон және темір-бетон құрылыстардың қирауы).

Су көзінің өнімділігін анықтау үшін арнайы әдебиетте суреттелетін суағарлар, өлшеуіш ыдыстар секілді құрылғыларды пайдалану керек.

Қайнаркөздің өнімділігі аса жоғары болмаған жағдайда оның өнімділігін қарапайым тәсілмен анықтауға болады: жинақталған суды сорғалатып тұрып, астына шелек немесе бөшке қояды да, сағатпен немесе секундомер арқылы судың толу уақытын белгілейді. Қайнаркөздің шығымын өлшеу үшін мына формула пайдаланылады:

Мұндағы:

q – литр/секундқа шаққандағы қайнаркөз шығыны;

W – литрмен есептегендегі ыдыс көлемі;

T – секундпен өлшенетін оның толу уақыты.

Егер қайнаркөздегі су шоғырланып сорғаламайтын болса, онда алдын ала жекелеген су шоғырларын қосып алу керек, содан кейін ғана шығынды өлшеуге болады.

Өнімділігі 2-3 л/секунд қайнаркөздің шығынын анықтау үшін кесе, шөміш секілді ыдыстар пайдаланылады. Ол үшін су көзінен сәл төменірек тереңдігі 30-40 см, ал диаметрі 40-50 см болатын шұңқыр қазылады. Шұңқырдан немесе табиғи су айдынынан төмен жерден шағын бөгет жасап, су шоғырын жинақтайды. Бөгеттің алдындағы су деңгейі көтерілгенше күтіп, оның биіктігін өлшейді (су айдынының қабырғасына өлшеуіш қою арқылы) де, сол сәтте кесемен немесе шөмішпен суды құйып алады. Суды тез арада құйып алу керек, өйткені су деңгейі бірден 10-15 см деңгейіне дейін түсіп кетуі керек және ол су тарту барысында тұрақты сақталып отыруы тиіс. Су көзіндегі шығынның көлемі төмендегі формула арқылы анықталады:

Мұндағы: n – су толған ыдыстардың саны;

W – ыдыстың литрге шаққандағы көлемі;

T – секунд ішінде бұрынғы деңгей қалпына келгенге дейінгі

су толудың ұзақтығы.

Егер су бөшкеден немесе су көзін шегендеген ағаш құдықтан алынған болса немесе су ағатын арнадағы қолдан қазылған шұңқырдан алынатын болса, су деңгейін құйылу тоқтағанға дейін төмендету керек, осыдан кейін ғана есептеу үшін суды тартуға болады. Ал су көзінің шығыны 3-5 л/сек.- тан асқан жағдайда, оның шығынын суағар арқылы немесе су ағынының жоғарғы шамасы арқылы анықтауға болады.

Бөгеттен суағар қойылатын саңылау жасалады. Суағар шоңғалының үстіндегі су ағатын қабаттың биіктігі арқылы су көзінің шығынын, яғни Q -ді төмендегі формула бойынша анықтайды:

Мұндағы:

B – метрге шаққандағы суағардың ені;

h – метрге шаққандағы суағар қабырғасымен ағатын судың биіктігі.

Суағарды бақылауға аса қолайлы жерге орналастырады және су көзінің арнасына мықтап тұрып бекітеді. Су ағып кетпеуі үшін суағардың астыңғы жағы мен қабырғаларындағы барлық тесіктер сазбен бітеледі. Суағардың жоғарғы жағына рейка қояды, оның нөлдік көрсеткіші суағар шоңғалының деңгейінде болуы тиіс. Суағарды орналастыру да, оны бақылау да айтарлықтай қиын шаруа емес.

Су шығынын ашық тасқын жылдамдығының көмегімен өлшеу үшін жазық учаске таңдалып алынады, оның ұзындығы ашық су ағынының енінен үш-төрт есе үлкен боп келеді. Арнаның түбіндегі және қабырғасындағы жекелеген тегіс емес жерлер (төбешіктер, тастар, шұқырлар, қалың шөп өскен учаскелер) алдын ала тазаланып, күректің көмегімен тегістеледі.

Арнаның осы учаскесінен судың ағынына перпендикуляр жатқан екі тұстама таңдалып алынады да, оны арна жағалауына тігінен қойылатын қазықтармен белгілейді. Содан кейін әр тұстамадағы су ағынының көлденеңінен ағуын анықтайды. Ол үшін алдымен ағынның енін және орташа тереңдігін анықтап алған жөн.

Содан кейін ағындағы су қозғалысының жылдамдығын анықтайды. Ол үшін алдын ала ұзындығы 2-3 сантиметр болатын 5-11 қалтқы дайындалады. Қалтқыларды кезек-кезек су ағынының ортасына тастайды, олардың аралығы 1-2 метр болуы керек. Сосын сағат бойынша немесе секундомер арқылы қалтқының жоғарғы және төменгі тұстаманың арасына қанша уақытта өтетіні анықталады. Қалтқылардың қозғалысын мұқият бақылағаннан кейін олар ішіндегі тез өткен екеуін таңдап алып, тұстамалардың арасындағы қашықтықты қалтқы қозғалысының уақытына бөліп, қозғалыс жылдамдығын анықтайды. Содан кейін осы мәліметтерді пайдалана отырып, су қозғалысы жылдамдығының орташа арифметикалық мәнін анықтайды.

Су ағынының көлденең қимасын төмендегі формула бойынша анықтауға болады:

Мұндағы:

L – су ағынының ені;

h ₁ – су ағынының тереңдігі (су ағыны енінің 4/1 қашықтығындағы тереңдік);

h ₂ – су ағының ортасындағы тереңдік;

h ₃ – су ағыны енінің 4/3 қашықтығындағы тереңдік;

Ағынның шығымын немесе ізделіп отырған су көзінің шығымын төмендегі формуламен анықтайды:

Мұндағы:

F – көлденең қиманың шаршы метрге шаққандағы ауданы;

v – метр секундке шаққандағы ағынның жылдамдығы;

0,54 – арнаның кедір-бұдырлығының коэффициенті.

Гидрогеологиялық зерттеу жүргізу кезінде құдықтарға қатысты мынадай мәліметтер жинақталуы тиіс:

1) құдықтың орналасқан жері, түбіне дейінгі тереңдігі, көлемі және бекітілу сипаттамасы, суға дейінгі тереңдігі, су деңгейінің тербелісі (тұрғындардан сұрау арқылы);

2) судың қандай сулы қат-қабаттан алынғандығы (шөгінділердің жасы мен литологиялық құрамы);

3) құдықтың бақылаудағы және шамамен ең жоғарғы өнімділігі (су деңгейінің түсуін де есепке алу керек), судың сапасы және оның тұрақтылығы;

4) суды көтеретін құрал-жабдықтар және олардың құдықтың ықтимал өнімділігімен сәйкестігі (бұл құдықтың өнімділігін арттыру шаралары үшін қажет);

5) құдықтың және жер бетіндегі құрылғының (будка, жерасты немесе жерүсті резервуары, су мұнарасы) санитарлық жағдайы мен олардың типтері.

Жоғарыда көрсетілген бағыттар бойынша толыққанды мәлімет алынғаннан кейін гидрогеологиялық карта жасау еш қиындық тудырмайды.

Ұңғыманың өнімділігін анықтау. Ұңғыманың өнімділігі деп белгілі бір уақыт аралығында ұңғымаға құйылатын немесе одан ағызылатын судың шамасы айтылады. Өнімділікті әдетте бір секунд ішіндегі литрмен, бір сағат немесе тәулік ішіндегі текшеметрмен өлшейді.

Су құбырдың шеті арқылы өздігінен құйылатын жағдайда өнімділікті Ю.В.Мухиннің тұжырымы бойынша анықтайды. Ол үшін фанер немесе резеңке секілді майысқақ материалдан жасалған парақты алып, диаметрлі шеңберді ояды. Шеңбердің диаметрі су ағып шығып жатқан құбырдың диаметрімен дәлме-дәл сәйкес келуі керек. Сосын ол парақты құбырға кигізіп, парақты ақырындап иіп, науа жасайды. Науа бір жағына қарай сәл ғана еңіс болуы керек. Сол науаның астына ыдысты қойып, белгілі бір уақыт аралығындағы судың толуын анықтайды. Ыдыстың көлемін судың толу уақытына бөлу арқылы ұңғыманың өнімділігін анықтайды.

Кездейсоқ қателіктерге жол бермеу мақсатында мұндай өлшеу шарасын үш ретке дейін жасайды, сосын орташа мәнін шығарады. Егер қайсыбір өлшеу кезінде айтарлықтай айырмашылық байқалса, бұл шараны тағы да бірнеше рет қайталауға тура келеді. Аса мұқият өлшеп алғаннан кейін ғана орташа мәнді шығаруға болады.

Өлшейтін ыдыс ретінде бір литрлік банкалар мен бөтелкелерді пайдаланбаған жөн. Өлшейтін ыдыс неғұрлым үлкен болуы керек. Әйтпесе, өрескел қателіктерге жол берілуі мүмкін. Әсіресе, бір сағат ішіндегі шаманы өлшеген уақытта үлкен ыдыс болғаны маңызды.

Өнімділікті өлшеген уақытта су деңгейінің төмендеуі мен ұңғыма сағасындағы судың құйылу биіктігін (динамикалық деңгей) міндетті түрде көрсету керек. Динамикалық деңгейді ұңғыманың сағасы мен су құйылатын құбырға дейінгі аралықты өлшеу арқылы анықтауға болады. Бұл арада құбырдың ішкі диаметрін өлшеп алу да маңызды.

Дата добавления: 2015-08-31