Влияние гидродинамической структуры потока на миграцию загрязняющих веществ

Важным аспектом исследований геохимической миграции являет­ся оптимизация наблюдательной сети, основой которой служит учет наиболее вероятных путей миграции загрязняющих веществ (ЗВ) в потоке подземных вод. При обосновании таких путей анализируют структуру потока на основе карты гидроизогипс с целью выделения особых эколого-гидродинамических зон (ЭГД), к которым могут быть приурочены участки поступления ЗВ с поверхности и пути миграции. Среди таких особых ЭГД зон можно выделить подземные инфильтрационные водоразделы и фильтрационные депрессии.

Подземный инфилътрационный водораздел формируется под воз­действием вертикального инфильтрационного потока, который идет через зону аэрации. Он создает предпосылки для проникновения за­грязняющих веществ через зону аэрации, поскольку на границе водо­раздела и зоны аэрации латеральные скорости фильтрации близки к нулю, движение направлено вглубь потока. Особенно благоприятные условия для проникновения ЗВ вглубь потока существуют при глубине залегания уровня грунтовых вод менее 5 м и проницаемом типе литоло­гического разреза зоны аэрации. Плоские и достаточно изометричные подземные водоразделы формируются под накопителями сточных вод при «мокром» складировании твердных отходов, под полигонами ТБО, иловыми полями. Они могут быть также связаны с природными факторами (инфильтрация атмосферных осадков, инфильтрация сезонного поверхностного стока через дно оврагов и поверхностных водотоков при глубоком положении УГВ). Структура потока на таких водоразде­лах чаще всего является расходящейся планово-радиальной.

Фильтрационная депрессия связана с радиально сходящейся структурой потока и занимает участки с наиболее низкими отметками уровня подземных вод. Сюда поступают загрязняющие вещества с со­пряженных подземных инфильтрационных водоразделов. В замкну­тых депрессиях создаются благоприятные предпосылки для накопле­ния и аккумуляции вещества. Через открытые депрессии с высокими градиентами фильтрации происходит вынос загрязняющих веществ, которые в дальнейшем поступают в латеральный поток с горизон­тальной фильтрацией. При последующих резких падениях градиен­тов и снижении скорости фильтрации возможна их аккумуляция.

Рассмотрим структуру потока грунтовых подземных вод в районе промышленного комплекса, описанного в работе (рис. ниже).

Водоснабжение города и промышленных предприятий основано на использовании подземных вод современных и древнеаллювиаль­ных отложений, представленных песчано-гравийным материалом, заполняющим древнюю и современную долину реки. Борта долины сложены плотными глинами. В естественных условиях поток был на­правлен вдоль долины с уклоном 0,006-0,007. В районе промышлен­ной зоны 20 лет существует химический завод, заложены шламонакопители, поля фильтрации мясокомбината, гидрозолоотвал.

Отбор подземных вод водозаборами привел к формированию в центральной части территории обширной депрессионной воронки, выделенной в изолинии 195 м, и локальной воронки в изолинии 195 м, расположенной южнее центральной. Складирование производ­ственных отходов в шламонакопителе и золоотвале обусловило подъ­ем уровня подземных вод на этих участках.

В результате техногенных воздействий на подземные воды произо­шло радикальное изменение гидрогеологических условий: плоскопа­раллельная структура потока преобразована в планово-радиальную, изменилось качество подземных вод, что поставило под угрозу питье­вое водоснабжение территориально-хозяйственного комплекса. Обо­снование мероприятий по контролю за происходящими изменениями гидрогеологических условий и разработке защитных мер потребовало установления основных путей миграции загрязняющих веществ.

Анализ сформировавшейся гидродинамической структуры потока свидетельствует о наличии двух подземных инфильтрационных водо­разделов с отметками уровня, превышающими 197 м и 199 м, откуда происходит поступление ЗВ вглубь потока и последующая миграция их на юг, восток и юго-восток в смежные фильтрационные депрес­сии. Наиболее крупная депрессия приурочена к центральной депрес­сионной воронке. Пути миграции к ней проведены по линиям тока,