Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 1 (36) | 2006 Создание информационной системы гидрогеологических процессов г. Ташкента

    Джуманов Ж.Х., Мавлонов А.А., Чертков Ю.Т., Джуманов А.Х., Узбекгидрогеология, институт ГИДРОИНГЕО, Республика Узбекистан, Ташкент, тел.: +99871 1624774, E-mail: jamoljon@rambler.ru

    Изучение процессов подтопления при инженерно-хозяйственном освоении территории является весьма актуальной задачей. Корректно ее решить помогают методы математического моделирования и современные ГИС-технологий. Они, например, позволяют оценить роль техногенеза в формировании региональных и локальных изменений гидрогеологических и инженерно-геологических условий на территории г. Ташкента, что облегчит принятие оптимальных решений в сфере управления природными ресурсами и контроля экологического состояния окружающей среды.

    В последние годы на территории г. Ташкента наблюдается интенсивный подъем уровня грунтовых вод (УГВ), в некоторых местах до 2-7 метров, что усилило процессы подтопления, загрязнения, засоления, привело к деформации зданий и сооружений. Для уточнения причин этого явления необходимо создание математических моделей, адекватно отражающих гидрогеологическая условия на территории города, учитывающих роль метрополитена, водопроводно-канализационной и коллекторно-дренажной сетей, а также влияние перепланировки городской среды (ликвидация естественных дрен - оврагов, саев). Ещё одной актуальной задачей является изучение взаимосвязи техногенных и подземных вод, выявление условий и мест формирования техногенной верховодки.

    Учёт всех этих факторов при моделировании геофильтрационных процессов, происходящих на территории г. Ташкента, позволит получить более достоверное представление о режиме подземных вод и выработать рекомендации по снижению негативных последствий.


    Рис. 1. Гидрогеологическая карта долины р. Чирчик с участками локального загрязнения.

    1 – реки; 2 – коллекторы; 3 – водопроводимость; 4 – УГВ; Тип и минерализация вод: 5 – сульфатные, до 1г/л; 6 – сульфатные, 1-3г/л; 7 – сульфатные, 3-5г/л; 8 – сульфатные, 5-10г/л; 9 – гидрокарбонатные, до 1г/л; 10 – смешанные, до 1г/л; Нитратное загрязнение, ПДК: 11 – 0,5-0,7; 12 – 0,7-1,0; 13 – 1,0-1,5; 14 – более 1,5; 15 – комплексное загрязнение, более 1,5.

     

    Город Ташкент расположен в центральной части Средней Азии на сочленении Тяньшанского орогена и Туранской плиты в пределах Приташкентской впадины, правобережной долины р. Чирчик и Чирчик-Келесского водораздела, Полтарацко-Чиназского поднятия (рис. 1, 2.). Подготовка территории к строительству (вертикальная планировка, вскрытие котлованов, прокладка дорог и подземных коммуникаций, строительство линий метрополитена, подземных переходов и дорог) приводит к изменению гидрогеологической обстановки в пределах города.

    Город представляет собой многокомпонентную функциональную систему, динамически воздействующую на геологическую среду. Эта система весьма неоднородна, режимообразующие факторы и условия отличаются большой изменчивостью во времени и пространстве. Учет одних факторов подтопления без учета других факторов приводит к заведомо неверным прогнозам. Следовательно, для улучшения мелиоративного состояния застроенной территории требуется полный учет факторов, вызывающих подтопление.


    Рис. 2. Карта фактического материала долины р. Чирчик (по материалам ГГП «Узбекгидрогеология», масштаб 1:300 000).

     

    Одним из основных методов для изучения и прогнозирования процесса подтопления служит математическое моделирование гидрогеологических условий территорий города в пределах перспективной административной границы. А для оптимизации и информационного обеспечения научной и производственной деятельности специалистов института ГИДРОИНГЕО, а также для обоснования принятия решений наилучшим образом подходят ГИС-технологии.

    Созданный и постепенно наращиваемый информационный массив представлен таблицами, графиками и набором электронных карт в виде базовых слоев ArcView 3. При решении других гидрогеологических задач, таких как оценка эксплуатационных запасов, создается отдельный комплект карт: геофильтрационная, естественных ресурсов, эксплуатационных запасов и т.д. Также собирается дополнительная цифровая информация по гидрогеологическим параметрам и геохимическим показателям.

    Информационная система месторождений подземных вод в виде совокупности цифровых карт и базовых информационных таблиц представляет подробную характеристику гидрогеологического района. Она слагается из описи водоносных слоев, имеющихся в этом районе, сведений о запасах и водоотборе, водопотребителях и целях использования подземных вод, их режиме и качестве по всей территории и на водозаборах, техническом состоянии водозаборных сооружений и т.д.

    Созданные в ГИС векторные карты позволяют оперативно и в наглядном виде получать гидрогеологическую и гидрологическую информацию (количественную и качественную характеристику водоносного горизонта, паспортные данные скважин и т.д.) по любому участку в пределах г. Ташкента.

    Информационная система представлена в виде электронных тематических карт (фактического материала, геологическая, минерализации и загрязнения подземных вод, гидрогеологическая), разрезов и информационных таблиц (сведения по скважинам, загрязнению, водоотбору и др.). Векторные карты составлены в системе координат Гаусса–Крюгера (Пулковская обсерватория, 1942 г.), которая позволяет определять местоположение водопунктов с точностью 5 м.

    Грунтовые воды, транзитом поступающие на городскую территорию с северо-востока, получают питание из ирригационной системы Бозсу (Анхор, Калькауз и др., что отображается на карте гидроизогипс и гидрогеологических разрезах в виде ирригационно-грунтовых «бугров»), за счет фильтрационных потерь из подземных коммуникаций и «озёр». Они частично дренируется каналами Каракамыш, ниж. Бозсу, Бурджар, Актепа, Саларом, арыками Чаули, Чорсу и др., что на карте проявляется в виде депрессионных понижений УГВ.

    Основной структурно-тектонический план г. Ташкента унаследован от верхнеплиоценового и нижнечетвертичного периодов. Он проявляется в Ташкентском поднятии, разделившем высокие террасы на западный и восточный блоки, и Чирчикской депрессии. Структурами второго порядка являются Чигатайское поднятие и Каракамышский прогиб.

    В среднечетвертичное время основные структуры дробились на мелкие купола и прогибы. Складчатые дислокации на границы средне – и вехнечетвертичного времени изменили структурный план. Ташкентское поднятие «поглотило» прогиб того же названия, а Чирчикская депрессия расширилась к северо-западу за счет поглощения Чирчикского поднятия.

    На основе анализа геологического и тектонического строения, гидрогеологических условий и гидродинамической структуры геофильтрационного потока были выделены следующие водонапорные и водообменные системы:

    а) Бозсуйская искусственная водонапорная система четвертичного водоносного комплекса («эксплуатационный горизонт»);

    б) Чиланзарско – Юнусабадская техногенная водообменная система (в лессовидных покровных породах), взаимодействующая с Бозсуйской водонапорной системой путем вертикального водообмена;

    в) Чирчикская природно-техногенная водонапорная система в отложениях современной долины реки Чирчик;

    г) Взаимодействующая Чирчик – Бозсуйская водонапорно-дренирующая система.

    Схема гидрологического районирования территории представлена на рис. 3.


    Рис. 3. Схема гидрологического районирования.

    I. Чирчикская природно-техногенная водонапорная гидрогеологическая система (Iа, Iб – подрайоны); II. Бозсуйская искусственная водонапорная гидрогеологическая система (IIа, IIб, IIв, IIг – подрайоны).

     

    Гидрогеологическое районирование гидродинамической структуры города проводилось на основе пространственного ГИС-анализа. С учетом геологического и тектонического строения было выделено несколько зон: 1) западный склон Ташкентского поднятия; 2) юго-восточный склон Ташкентского поднятия – долины Бурджара, Чаули, Салара; 3) северо-западный склон Ташкентского поднятия. Восточная граница третьей зоны проходит по Бозсу до головной части канала Кечкурук, южная ограничивается водоразделом (Чигатайское поднятие), северо-западная – долиной Каракамыша.

    Нами рассмотрено движение грунтовых вод в системе, отражающей неоднородный безнапорный водоносный горизонт. Снизу он подстилается произвольным негоризонтальным водоупором, сверху - свободной поверхностью. Последняя формируется за счет инфильтрации поливных вод, потерь и утечек из подземных коммуникаций, процессом взаимодействия с поверхностными водами (каналы, реки), за счет испарения и под воздействием водоотбора. Область исследования представлена в виде растра, шаг сетки выбран равным 250м.

    Площади малопроницаемых фаций в зоне аэрации на территории Ташкента вероятно обуславливают формирование техногенной верховодки. Она формируется при начальном градиенте фильтрации Jo=f(Kв, h; mв), где Кв - коэффициент фильтрации, mв - мощность мелкоземов, h - слой воды над относительным водоупором или возможная мощность верховодки. При H?4/3mвJo водообмен между покровными мелкоземами и подстилающими отложениями весьма мал или практически отсутствует (относительный водоупор), поэтому и формируется верховодка.

    За основу для выделения гидродинамических районов были приняты следующие признаки:

    а) завершенность (условная) гидрогеологического процесса – питания, оттока, дренирования (однородный балансовый район). Она обусловлена следующими признаками (критериями и показателями): геологическим строением (распространение однородных фациально-литологических комплексов: аллювиальных, аллювиально-пролювиальных, пролювиальных и др.); особенностью геологического разреза: одно-двухслойные, проницаемые или малопроницаемые и др.;

    б) тектоническое строение;

    в) гидрогеологические условиями (гидрография, водохозяйственные условия, развитие водонапорных и водообменных систем).

    Выделены следующие гидродинамические районы (структуры):

    1. Чирчикский (подземные воды современной аллювиальной долины QII-IV – высокопроницаемая, однослойная водонапорная система);
    2. Причирчикский (аллювиальные отложения, погребенные под мощным 15-40 -метровым слоем лессовидных пород - двухслойная водонапорная система Палеочирчика);
    3. Юнусабадский (водоносный комплекс верхнеплиоценовых, нижнечетвертичных и среднечетвертичных отложений - воды спорадического распространения);
    4. Центральный (водоносный комплекс среднечетвертичных аллювиально-пролювиальных неоднородных отложений);
    5. Каракамышский (водоносный комплекс аллювиально-пролювиальных верхнечетвертичных неоднородных отложений);
    6. Чиланзарский (водоносный комплекс верхнечетвертичных аллювиально-пролювиальных неоднородных отложений).

    В схематичном виде гидрогеологические условия территории показаны на карте (рис. 4). Границы гидродинамических районов проходят по Причирчикскому, Ташкентскому, Чигатайскому поднятиям (валам) и гидравлическим границам (каналам Бозсу, Калькауз, Анхор, проходящим по водоразделам).


    Рис. 4. Схематическая гидрогеологическая карта г. Ташкента.

    1 – станции метро; 2 – линии метрополитена; 3 – тектонические разломы; 4 – граница города; 5 – геологическая граница; 6 – скважины ТашГИТИ; 7 – скважины Приташкентского ГГС; 8 – реки; 9 – дороги; 10 – QIV - современные аллювиальные отложения (галечники, пески, суглинки); 11 – QIII - верхнечетвертичные аллювиально-пролювиальные отложения (галечники, пески, лессы); 12 – QII - среднечетвертичные пролювиально-аллювиальные отложения (лессы, пески, гравий).

     

    Анализ гидродинамической структуры позволил выделить основные факторы подтопления г. Ташкента: а) расходы оросительной (транзитной) сети; б) площадные инфильтрационные потери и утечки из подземных коммуникаций (водоводы теплотрассы, канализация); в) снижение естественной дренированности (засыпка овражно-балочной системы при планировке городской территории); г) водность р. Чирчик (подпорно-дренирующая роль долины); д) недостаточная мощность искусственного дренажа (вертикального и горизонтального, qдр»1.0 л/с га); е) подпор ГВ трассой метрополитена.

    В последующем гидрогеологические параметры и баланс будут уточняться как по дополнительной информации, так и по результатам математического моделирования.

    Работа выполнялась при поддержке Фонда научных исследований Центра науки и технологии (ЦНиТ) при Кабинете Министров Республики Узбекистан.




    Версия для печати