nCa Report
В первой части этой серии мы приводили цитаты из исследования о трансграничных водоносных горизонтах в Центральной Азии.
Термин "трансграничный" в контексте водоносных горизонтов не очень старый – впервые он был использован в 2017 году.
Когда водоносный горизонт является трансграничным, т.е. разделяемым двумя или более странами, его физические характеристики определяются соответствующими геостратегическими условиями. Например, если подпитка водоносного горизонта происходит за счет природных источников в одной стране, но грунтовые воды забираются в другой стране, это становится источником разногласий.
Тем не менее, в этой серии статей мы в первую очередь уделяем внимание вопросам пополнения запасов водоносных горизонтов, чтобы их можно было поддерживать в качестве устойчивого источника подземных вод. Это касается всех водоносных горизонтов, независимо от того, являются ли они трансграничными или расположены полностью в недрах одной страны.
Физические характеристики водоносного горизонта сильно различаются. Водоносный горизонт, как подземный слой водоносного материала, может представлять собой проницаемую породу или трещиноватую породу, или состоять из рыхлого материала, такого как гравий, песок или ил.
Водоносные горизонты могут быть насыщенными или ненасыщенными, замкнутыми или неограниченными, изотропными или анизотропно изменяющимися, пористыми, карстовыми или трещиноватыми и т.д.
Более подробное описание характеристик водоносных горизонтов выходит за рамки данного отчета.
Водоносные горизонты или залежи грунтовых вод могут залегать на любой глубине – от залегания непосредственно под землей до глубины более 9000 метров.
Во многих пустынных районах есть известняковые холмы или возвышенности, которые могут использоваться в качестве источников подземных вод.
Поскольку водоносный горизонт представляет собой скопление воды или водоносносодержащего материала, его объем ограничен, и в процессе эксплуатации он истощается. Для поддержания устойчивости его необходимо пополнять естественным или искусственным путем. — когда вода из-под земли перемещается под землю в карман, образованный водоносным горизонтом, это называется подпиткой водоносного горизонта.
Существует множество научных и технических материалов о пополнении запасов водоносных горизонтов. Здесь мы сошлемся только на одну статью, написанную Мутуминалом и Моханой Прийей. Она называется "Обзор методов пополнения запасов подземных вод и их последствий'.
Эта статья представляет собой главу в сборнике исследований под названием "Ирригация и дренаж". В виде книги она была подготовлена под редакцией Мухаммада Султана и Фиаза Ахмада. Дата публикации веб-версии – 17 июня 2022 года.
Статья Мутуминала и Прии доступна по этой ссылке:
https://www.intechopen.com/chapters/82293
Далее мы приводим цитаты из статьи Мутуминала и Прии:
Движение воды с поверхности земли в подповерхностные области рассматривается как гидрологический процесс, который помогает улучшить уровень грунтовых вод на уровне земли. Этот процесс движения воды в нисходящем направлении называется пополнением запасов грунтовых вод, глубоким дренажем или глубокой просачиванием.
Пополнение запасов грунтовых вод может быть достигнуто либо естественным путем, либо искусственным, который включает антропогенные процессы.
Методы искусственного пополнения запасов осуществляются путем сбора дождевой воды, когда дождевая вода направляется в подземную зону через скважины.
Пополнение запасов подземных вод
Мир на 99% состоит из морской воды, и только один процент приходится на воду, которую можно использовать в качестве питьевой. Этот 1% питьевой воды приходится на пресную воду, которая поступает из ручьев, и на грунтовые воды, которые хранятся под водоносными горизонтами. Из них 40% грунтовых вод в настоящее время используются только для целей орошения в мире, поскольку они обеспечивают около 13% от общего объема производства продовольствия, а также 44% производства продуктов питания на орошаемых землях во всем мире.
Несмотря на то, что производство продовольствия и урожайность сельскохозяйственных культур значительно возросли, в некоторых частях мира наблюдается истощение запасов грунтовых вод, что приводит к их восполнению.
По оценкам, от 14 до 17 % продуктов питания, производимых с использованием подземных вод, зависит от нерациональной добычи ресурсов подземных вод во всем мире. На региональном уровне производство продовольствия в наибольшей степени зависит от истощающихся источников подземных вод в Южной Азии, странах ОЭСР, Восточной Азии, а также на Ближнем Востоке и в Северной Африке (БВСА), где 15%, 16%, 21% и 25% от общего объема производства сельскохозяйственных культур за счет подземных вод, соответственно, являются неустойчивыми.
Для поддержания устойчивости используется процесс пополнения запасов грунтовых вод, при котором скорость пополнения запасов обычно трудно измерить. Количественная оценка скорости пополнения запасов грунтовых вод – процесс сложный, поскольку для достижения баланса в окружающей среде необходимо измерять связанные с этим процессы, такие как транспирация, испарение и инфильтрация.
Что касается пополнения водоносного горизонта, то естественные методы включают выпадение осадков и проникновение их в почву. Другая форма естественного пополнения происходит при утечке воды из озер, прудов, ручьев и т.д.
Искусственный метод более эффективен по сравнению с естественным и он включает различные способы.
Искусственное пополнение
Бассейны или резервуар для фильтрации
Фильтрационный резервуар – это антропогенный метод: высокопроницаемый грунт в резервуаре позволяет просачиваться избыточной сточной воде и увеличивает запас грунтовых вод.
Цель фильтрационного водохранилища – пополнение запасов грунтовых вод; он позволяет просачиваться под дно. Большинство фильтрационных резервуаров представляют собой земляные плотины, каменные конструкции которых служат только в качестве водосбросов.
Система канав и борозд
Неглубокие канавы или борозды с плоским дном, расположенные близко друг к другу, обеспечивают максимальную площадь контакта с водой для пополнения запасов воды из ручья или канала в местах с изменяющимся рельефом. Этот метод менее чувствителен к заиливанию и требует гораздо меньше времени для подготовки почвы.
Расположение боковых канав
Поверхностные сточные воды направляются в питающий канал/канаву, из которой под прямым углом формируются канавы меньшего размера. Расход воды из питающего канала в канавки контролируется задвижками. Такие факторы, как равномерная скорость, максимальная смачиваемая поверхность и глубина борозды, определяются топографией. Обратный канал отводит излишки воды, а также любой оставшийся осадок обратно в основной поток.
Система дендритных канав
Вода стекает в основной канал. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода не впитается в землю через канавы меньшего размера, которые соединяются с основным каналом в виде ответвлением (похожи на ветви дерева).
Контурная схема
Канавы прокладываются в соответствии с контурами поверхности земли на участке. Канава соединяются с основным потоком в нижней точке, возвращая в него дополнительную воду.
Увеличение стока
Наиболее важным источником накопления грунтовых вод является утечка, которая происходит из естественных ручьев или рек. Когда общий доступный запас воды в ручье/реке превышает уровень инфильтрации, избыток выводится в виде стока. Степень инфильтрации может быть увеличена за счет установки обратных клапанов, благодаря которым сток воды может быть остановлен, когда общее количество доступной воды превысит допустимый уровень инфильтрации.
* * *
Всем, кто интересуется более подробной информацией, можно ознакомиться со статьей Мутуминалом и Прией.
Существует множество материалов от других авторов, доступных в открытых источниках. /// nCa, 24 апреля 2024 г.