Зміна гідрогеологічних умов.

 

Початок науковим дослідженням по вивченню режиму, балансу і хімічного складу ґрунтових і підземних вод в басейні річки Стохід було покладено в 1967 році, коли відділом меліоративної гідрогеології (тепер відділ природоохоронних заходів) УкрНДІГіМ (тепер Інститут гідротехніки і меліорації УААН) були в басейні річки закладені спостережні створи в верхів'ях річки Стохід і в її середній течії. На початку восьмидесятих років ця спостережна мережа була передана Львівській гідрогеоломеліоративній експедиції (ГГМЕ). В роботах по обґрунтуванню і організації спостережної мережі в басейні річки Стохід від УкрНДІГіМ в різні роки брали участь В.Є. Алексієвський, О. В. Цвєтова, І. Ю. Насєдкін. Ю. І. Солов'яненко, Ж. С. Ільчишина, І. М. Пода, Л. В. Подзіна та інші співробітники відділу. В вивченні хімічного складу підземних вод і його змін під впливом осушення в басейні річки Стохід брали участь Д. В. Закревський, Г. П. Рябцева, Н. І. Іванушкіна, у виявленні особливостей формування режиму І. Т. Грудинська, Г. І. Пастухов, І. Ю. Насєдкін, І. Б. Корсунська. В верхів'ях річки Стохід, вперше на лівобережжі Українського Полісся, була побудовані лізиметрична водно-балансова станція (у с. Малинівка), ініціатором створення якої виступав начальник Львівської ГГМЕ К. П. Терещенко, а в її організації безпосередню участь брали Б. Д. Різник, Г. І. Самсонюк, Б. І. Козловський, Й. М. Білоус. Н. Є. Кутко та інші спеціалісти експедиції.

На цьому об'єкті були одержані унікальні дані про зміни режиму, балансу і хімічного складу підземних вод під впливом осушення, про вплив осушення на прилеглі землі, на поверхневий стік і т. і. Результати спостережень і досліджень були відображені в численних публікаціях і добре відомі за межами України.

На жаль, далеко не всі результати досліджень, одержані в даному басейні, були впроваджені в практику проектування, будівництва і експлуатації водогосподарських об'єктів, а сама спостережна мережа з середини дев'яностих років стала занепадати, так само, як і самі спостереження і дослідження. Пояснюється це різними причинами (об'єктивними і суб'єктивними), але в першу чергу недостатністю фінансування. Не покращилася справа і в наш час, а існуюча спостережна мережа свердловин і водно-балансова станція функціонують переважно на ентузіазмі працівників Волинського Облводгоспу і гідрогеолого-меліоративної служби.

Методичне вивчення впливу на режим, банане і хімічний склад ґрунтових вод здійснювалося шляхом порівняння природних їх характеристик з такими в процесі будівництва осушувальних систем, експлуатації і інтенсивного сільгоспвикористання.

Дані 25-річних спостережень за природним режимом ґрунтових вод у створі у с. Гулівка в четвертинних відкладах і в відкладах верхньої крейди свідчать про те, що рівневий режим синхронний і ідентичний коливанням рівня води в р. Стохід. У розрізі року тут виділяються весняний підйом, літньо-осінній спад, осінньо-зимовий підйом і зимові спад. Весняний підйом рівня відмічається в різні строки (лютий - квітень), що пояснюється різними строками появи позитивних температур і сніготаненням. Весняний підйом рівнів, правило, є річним максимумом (виняток складають декілька років 1972,1974,1980,1988,1991. коли переважали осінньо-зимові підйоми). Найбільше значення РГВ весняного підйому (0,13 м вище поверхні землі) відмічалося в 1971 р.

Зимовий спад з мінімумом в січні-березні фіксувався за період спостережень від 1,32 до 0,10 м. Амплітуда зимового спаду змінювалася від 0,20 до 1,40м.

Річна амплітуда коливань РГВ за період спостережень змінювалася в широкому діапазоні від 0,32 м (1990 р.) до 1,52 м (1975). Амплітуда коливань рівнів ґрунтові вод за увесь період спостережень складала 1,72 м.

Будівництво Верхньо-Стохідської осушувальної, системи здійснювалося в 1961 - 73 рр. Вона замикається створом гідрологічного поста р. Стохід - с. Малинівка площа водозбору якого складає 612 кв. км і розташована у 5 районах центральної частини Волинської області: Рожищенському (33,5% території басейну), Турійському (29,9%), Ковельському (18,9%), Локачинському (10,4%) і Луцькому (7,8%). Переважаючою формою рельєфу є слабкохвиляста рівнина з невеликим нахилом поверхні в бік річки Стохід. В верхоріччі басейн розчленований невеликими балками і ярами з пологими схилами. Абсолютні висоти 180 м в низов'ї басейну і до 200 м в верхоріччі. В долині р. Стохід виділяється заплава і перша надзаплавна тераса. Ширина заплави коливається від 0,5 м до 1,0 - 1,5 км. Поверхня заплави нерівна, з невеликим підвищеннями (висотою до 2,0 м) і ізольованими, розташованими уздовж першої надзаплавної тераси численними блюдцеподібними пониженнями. Складена заплава товщею алювіальних відкладів, представлених торфовищами, супісями і пісками.

В геологічній будові беруть участь відклади верхньої крейди і четвертинні відклади. Відклади верхньої крейди, маючи повсюдне поширення, виражені білою писальною крейдою, щільними, тріщинуватими з лінзами і гніздами мергелями. Четвертинні відклади поширені переважно в нижній частині басейну. Потужність коливається від 2.0 до 4,0 м. Подані дрібнозернистими пісками. Піски сірі, слабко озалізнені, з рідкими включеннями дрібної гальки.

Відповідно до геологічної будови на території Стохідської осушувальної системи виділяються два основних водоносних горизонти: водоносний горизонт четвертинні відкладів і водоносний горизонт крейдяних відкладів. Перший розвинутий повсюдно і бере безпосередню участь в формуванні заболочених площ. Глибина залягань рівня ґрунтових вод різна - найменші глибини відмічаються в заплавній частині, найбільші - на першій надзаплавній терасі. Улітку вони коливаються в межах 1,0 -2,0 м від поверхні землі, а у водопілля - 0,5 - 1,0 м, в заплаві - вище 0,5 м. Потужність водоносного горизонту змінюється в межах від 0,5 м на терасі до 15 - 20 м і більше заплавній частині. Цей горизонт відокремлений від крейдяного водоносного горизонту вивітреною зоною пластичної крейди, яка є водотривом. Водоносний горизонт крейдяних відкладів пристосований до туронського ярусу крейдяної товщі, який залягає на невеликій (від 1 -2 до 5- 10 м) глибині під четвертинними відкладами. Водоносність цих відкладів пов'язана з зоною підвищеної тріщинуватості і їх частковою закарстованістю. На більшій частині території водотрив між водоносним горизонтами крейдяних і четвертинних відкладів відсутній і вони є єдиним водоносним комплексом. Тільки на окремих ділянках в північній і східній частинах, дякуючи наявності місцевих водотривів, крейдяний горизонт набуває напірних властивостей і підживлює грунтові води.

Основні типи грунтів в цьому басейні: дерново-середньопідзолисті супіщані (40%), дерново-слабкопідзолисті піщані і глинисто-піщані (30%), чорноземи опідзолені чорноземи типові мапогумусні (15%), в заплавах річок і балок - торфово-болотні і торфовища (15%).

Для осушення заболоченого масиву і регулювання водного режиму проектом передбачалося будівництво відкритої осушувальної мережі, яка забезпечила б скидань поверхневих вод і зниження рівня ґрунтових вод на глибину 0,5 - 0,6 м від поверхні землі на передпосівний період і на 0,7 - 1,1 м в період вегетації. При проектуванні системи передбачалися і умови по раціональному використанню осушуваних земель і використання сучасної техніки і технологій. Регулювання водного режиму передбачалося попереднім шлюзуванням за рахунок використання власного стоку річок, для чого були запроектовані шлюзи-регулятори на магістральному каналі трубчасті регулятори на бокових каналах. Водоприймачем є річка Стохід, зарегульована від витоків до перетинання їх автошляхом Ковель - Луцьк протягом 46 км.

Осушувальна мережа включає 16 магістральних каналів загальною довжиною 143 км і 314 каналів другого і третього порядків довжиною 333,4 км. В комбінаціях відкритою мережею передбачався кротовий дренаж на площі 1973 га. В цілому система охоплює землі 17 колгоспів в межах Рожищенського, Володимир-Волинського, Ковельського районів Волинської області Система природоохоронних заходів проектом не передбачалася.

Спостережна мережа на системі дозволяла здійснювати спостереження за рівневим режимом як ґрунтових вод в четвертинних відкладах, так і вод крейдяної водоносного горизонту. Окремі створи були організовані за декілька років до початку осушувальних заходів, що дозволило розкрити особливості формування природної режиму в межах різних геоморфологічних елементів.

Природний режим ґрунтових вод в межах заболоченої заплави Стоходу характеризується двома екстремальними положеннями — весняним максимумом і літнім мінімумом. Весняний максимальний рівень фіксується, як правило, у другій декаді березня.

Глибина залягання ґрунтових вод у період весняного максимуму коливається в широких межах, залежно від умов того чи іншого року — від 25 до 100 см і більші. Спрацювання рівня відбувається достатньо швидко: тривалість періоду зниження рівня значною мірою залежить від глибини залягання дзеркала ґрунтових вод в період максимуму.

Літній мінімум рівнів відмічається, як правило, в третій декаді серпня - першій декаді вересня, тільки в окремих випадках відмічається його настання на місяць раніше (3 декада липня - 1 декада серпня) Глибина залягання водоносного горизонту змінюється в цей час в межах 150-180 см (за розглядаємий ряд років). Період літнього мінімуму достатньо тривалий - 90 -120 діб при незначній амплітуді (до 15-20 см) коливання рівня ґрунтових вод.

Різниця в глибині залягання водоносного горизонту між весняним максимумом з пітнім мінімумом складає від 50 до 150 см.

В межах вододільних просторів графік річного ходу рівня ґрунтових вод, повторюючи в загальних рисах хід їх рівнів на заплаві, має свої специфічні особливості. Передусім треба відзначити тут наявність двох додаткових екстремальних положень - осінньо-зимового максимуму і зимового мінімуму, які хоча і виражені значно слабше основних - весняного максимуму і зимового мінімуму - все таки простежуються достатньо чітко. Осінньо-зимовий максимум фіксується, як правило, в останніх числах листопада - першій декаді грудня. Тривалість його в часі, а також перевищення над рівнем літнього мінімуму, дуже різні і повністю залежать від кліматичних умов року.

Зимовий мінімум настає звичайно між третьою декадою січня і другою декадою лютого.

Всі екстремальні положення рівня ґрунтових вод в межах вододільного простору виражені значно чіткіше, ніж на осушуваній заплаві

В цілому по території аналіз рівневого режиму дозволяє зробити висновки про його безпосередній зв'язок з кліматичними факторами, при цьому весняні максимуми рівня повністю залежать від кількості зимових опадів.

Проведені І. Ю. Насєдкіним в 1968-71 рр. водно-балансові дослідження на заболочених землях в долині р. Стохід (на землях, які не осушувалися) показали, що основними факторами, які визначають нагромадження (збільшення) або спрацювання (зменшення) запасів підземних вод є кількість атмосферних опадів (інфільтрація), температура повітря (випаровування), а також вельми незначна величина відтоку (припливу), яка складає 3-15% від випаровування і 2-3% від інфільтрації.

Основне нагромадження ґрунтових вод як в заплаві, так і на прилеглих (вододільних) землях, відбувається навесні, при цьому значну роль відіграють талі води, які визначають високе положення РГВ.

Для розкриття процесу впливу осушення на рівне вий режим ґрунтових вод заболоченого масиву були зіставленні глибини залягання рівнів ґрунтових вод в створі 1-1 за увесь період досліджень. Дані режимних спостережень дозволили не тільки оцінити вплив осушувальних меліорацій на водоносні горизонти в четвертинна відкладах і в відкладах крейдяної товщі, але і в межах різних геоморфологічним елементів. Виконаний І. Б. Корсунською кореляційний метод обробки даних показав, що кореляційний зв'язок між РГВ і режимостворюючими факторами фіксується в межах всієї осушуваної площі, а пристосованість до того чи іншого геоморфологічного елементу позначається на характері і щільності (істотно неоднакових дня заплави, схилів і вододільних просторів).

Статистична обробка даних режимних спостережень свідчить про те. що в заплаві, де грунтові води в умовах осушення в вегетаційний період знаходяться на певних глибинах, кореляційний зв'язок між рівнями ґрунтових вод і метеофакторами значно слабший, ніж в осінньо-зимовий період, іноді тісність зв'язку найбільш тісна (основну роль в цей час грають температурний режим і вологість даного місяця). На площі вододілу, де коливання рівня водоносного горизонту запізнюються відносно зміни температури і випадіння опадів, кореляційна залежність простежується дуже слабко в усі місяці року.

Як зазначалося раніше. Львівською ГГМР в районі с. Малинівка в долині р. Стохід була організована лізиметрична водно балансова станція (загальна площа водно-балансової ділянки 1200 га. експериментальної водно-балансової площадки 0,073 га). Організація цієї станції мала на меті можливість вирішення таких задач:

- вивчення режиму ґрунтових вод, як фактора, який регулює зволоженість грунтів;

- вивчення взаємозв'язку різних водоносних горизонтів і їх ролі у створенні боліт;

- вивчення водно-фізичних властивостей болотних відкладів:

- експериментальне визначення окремих елементів водного балансу і т. і.

Проведення спостережень і досліджень на Малинівській водно-балансовій станції дозволило розкрити особливості формування балансу ґрунтових вод в умовах осушення. Виконаний Б. О. Веремчуком і Ю. А Овсянніковим аналіз багаторічних даних показав, що під час випадіння опадів випаровування з грунтів відсутнє, величина інфільтраційне живлення залежить від запасів вологи зони аерації. Із збільшенням потужності зони аерації і зменшенням її вологості, між початком випадіння опадів і початком живлення ґрунтових вод прямо протилежна браку насичення грунтів та обернено пропорційна коефіцієнту фільтрації. Інфільтраційне живлення фунтових вод здійснюється протягом усього року, проте з різною інтенсивністю, яка залежить від зміни метеофакторів.

Найбільші величини інфільтраційного живлення спостерігалися у 1990 році, а також у 1992 і 1993 роках. Нагромадження запасів ґрунтових вод в ці роки відбувалося, головним чином, за рахунок інфільтрації атмосферних опадів і вод поверхневого стоку. Протягом 1990 року, в березні, червні, вересні і жовтні спостерігалося формування від'ємного балансу. Випаровування, посилене транспірацією, перевищувало інфільтрацію. В решті місяців інфільтраційне живлення перевищувало випаровування, що і обумовило формування позитивного балансу і підйому рівнів ґрунтових вод В лютому 1991 р. і квітні того ж року при від'ємних температурах повітря відбувалося випаровування і відтік ґрунтових вод Рівні ґрунтових в значно знизилися. Найбільш інтенсивна інфільтрація атмосферних опадів відмічається в березні місяці (85,24 мм) В липні і серпні відмічається від'ємне формування балансу (-0,30 мм і –7,48 мм), копи випаровування перевищило інфільтрацію. Також від'ємне формування балансу спостерігалося в грудні 1992 р. (-7,85 мм). В 1992 році найбільші величини формування позитивного балансу спостерігаються в березні (+61,07 мм), вересні-листопаді (+60 -70 мм) місяцях, копи інфільтраційне живлення перевищило випаровування і відтік грунтових вод. Формування від'ємного водного балансу спостерігалося у квітні (-11,02 мм), липні-серпні (-6,63 і -46,72 мм) і грудні (-2,93 мм) місяцях, коли атмосферних опадів випадало менше норми і випаровування і відтік фунтових вод перевішували інфільтраційне живлення. В 1993 році формування позитивного водного балансу спостерігалося у бере; (+66,35 мм), червні-липні (+60,87 і +51,42 мм) та грудні (+56,70 мм) місяцях, коли атмосферних опадів випало значно більше норми. Інтенсивне інфільтраційне живлені спостерігалося на початку 1944 року (січень, березень) Невелика кількість опадів, перевищення випаровування і відтоку над інфільтрацією призвели до формування від'ємне балансу з квітня по серпень місяць, що призвело до зниження рівнів фунтових вод. В наступні періоди року велика кількість випавших атмосферних опадів обумовила поповнені запасів фунтових вод за рахунок інфільтрації.

Поповнення запасів ґрунтових вод відбувається переважно в січні-березні місяці і вересні-листопаді. Формування від'ємного водного балансу відбувається в квітні і листопаді-серпні. Нагромадження запасів ґрунтових вод відбувалося, головним чином, за рахунок інфільтрації атмосферних опадів і вод місцевого поверхневого стоку. Інфільтраційне живлення фунтових вод і випаровування з їх дзеркала змінюються в часі залежно від зміни метеорологічних умов і викликають зміни рівнів ґрунтових вод в сезонному і річному розрізах.

Не менш цікаві дані Малинівської водно-балансової станції про зміни запасів вологи в зоні аерації осушуваних земель в долині річки Сто хід. Максимальні значення запасів вологи відмічаються улітку, рідше восени, коли рівні фунтових вод залягають на великих глибинах. О. В. Цвєтова робить також висновки про те, й незважаючи на ефект регулювання водного режиму на осушуваних землях, основним фактором формування запасів вологи запишаються метеорологічні умови і їх розподіл у часі. Спостереження за хімічним складом підземних вод на Верхньо-Стохідській осушувальній системі проводиться регулярно починаючи з 1969 року. При цьому визначається хімічний склад не тільки фунтових вод, але і вод першого від поверхні напірного водоносного горизонту (крейдяного). За цей період було відібрано посезонне, проаналізовано і оброблено понад 700 аналізів із свердловин, розташованих на різних елементах рельєфу, на грунтові і напірні води: до 100 аналізів поверхневих вод р. Стохід і скидних каналів.

Тривалість спостережень і кількість відібраних проб дають підставу робити перш висновки про формування хімічного складу природних вод в цьому басейні.

Однозначно можна стверджувати, що хімічний склад підземних вод в верхньокрейдяних відкладах не зазнав якоїсь характерної зміни протягом періоду спостережень, які можна було б віднести за рахунок існуючих меліоративних заходів. Зміни у вмісті компонентів, які відбивають антропогенне навантаження на водоносний горизонт (вміст іонів хлору, сульфату, калію); свідчать про те, що зафіксовані коливання їх вмісту відповідають багаторічним природним і залежать від гідрогеологічних і кліматичні особливостей території. Але розраховані генетичні гідрохімічні коефіцієнти свідчать про збільшення інтенсивності водообміну, який може бути обумовлений особливостями водовідбору з водоносного горизонту.

Зміни хімічного складу ґрунтових вод. як компонентного, так і мінералізації, свідчать про залежність від геоморфологічних умов території, її кліматичних особливостей і осушувальних меліорацій в комплексі з сільськогосподарським освоєнням земель. В межах заплави, з початком осушення починається швидке зростання мінералізації води і така ж швидка її стабілізація, без зміни співвідношення компонентів. В межах надзаплавних терас з початком осушення відмічається повільне зростання мінералізації, але із зміною співвідношення компонентів - на загальному тлі гідрокарбонатних кальцієвих вод часто з'являються хлоридні кальцієві і магнієві, сульфатні.

На прилеглих землях зміни більше відбивають кліматичну залежність, але на осушуваних площах в прісних родах відмічена періодична поява двовуглекислої, іноді нормальної соди. В річному розрізі відмічене сезонне збільшення мінералізації, переважно в теплу пору року. яке визначається ймовірніше за все інтенсифікацією фізико-хімічних процесів в іоні знову сформованої зони аерації під впливом підвищених температур. При відносно низькій мінералізації відмічено стабільну зміну хімічного типу води за генетичним коефіцієнтом.

Аналізуючи увесь ряд спостережень на всій плоті системи, виявляємо певні етапи формування мінералізації і хімічного складу ґрунтових вод, які залежать в будівництва осушувальних систем і освоєння цих земель. Перший період будівництва і початку експлуатації системи (1969 — 72 рр.) характеризуються збільшення мінералізації ґрунтових вод переважно за рахунок підвищення вмісту хлору, в меншій мірі сульфату натрію. У цей же час у знову сформованій зоні аерації інтенсифікуються процеси розкладення органіки, при цьому звільнюються сульфати, частково хлор. В результаті розчинення карбонатів із водовмісних порід при зміні умов рівноваги карбонатної системи в новій зоні аерації, яка раніше знаходилася нижче рівня ґрунтових вод, водночас утворюються гідрокарбонати кальцію і частково магнію. Всі ці солі надходять у грунтові води.

В наступне після виявленого першого етапу п'яти-шестиріччя, в процесі освоєння осушуваних земель мінералізація і склад звичайно стабілізуються, відповідно до попередньої стадії. Через 10-12 років експлуатації системи досить чітко виявляється третій етап з характерним зниженням мінералізації води переважно за рахунок гідрокарбонатів кальцію і рідше сульфатів. Хлору і натрію трохи більше, ніж до осушення, проте по жодному з компонентів вода не наближається до гранично допустимих концентрацій (ГДК), навіть за рибогосподарськими вимогами.

Дві останні стадії переформування складу відбивають вплив сільськогосподарського освоєння земель, коли вносять мінеральні добрива часто з баластом супутніх речовин. При цьому всі вони звичайно легко розчинні, можуть швидко надходити на РГВ з інфільтраційними водами. Наприклад, калій в ґрунтових водах відіграє неістотну роль, максимальні його значення 4-6 мг/куб. дм, з'являється він в максимальних кількостях в чітко фіксований час — в період внесення добрив навесні і при підживленні улітку. Ці - періоди не перевищують 10 діб. Крім того, водночас певну роль відіграють і інші режимоутворюючі фактори, як то водозабезпеченість території, конструкції меліоративних систем, строк їх експлуатації, ступінь окультуреності грунтів.

В цілому, після стабілізації хімічного складу ґрунтових вод на осушуваних землях виявляється сезонна динаміка, яка відбиває в першу чергу вплив кліматичні факторів на тлі знову сформованого хімічного складу. На них накладається в фіксовані відрізки часу збільшення вмісту елементів, які складають мінеральні добрива.

Відомо, що грунтові води є одним із джерел живлення річок, які е водоприймачем для дренованих з системи вод, тому хімічний склад вод річок не може не залежати від їх складу. В басейні р. Стохід грунтові води більш мінералізовані, ніж поверхневі (коефіцієнт відношення їх мінералізації до ґрунтових в усяку пору року менше 1), отже хімічний склад ґрунтових вод буде істотно впливати на хімічний склад вод річки. Аналіз фактичних даних свідчить про те, що і в водоприймачі фіксуються ті самі зміни, іноді і в ґрунтових водах осушувальної системи. Виділяються аналогічні три періоди формування хімічного складу вод річки в багаторічному розрізі, проте вміст нормовані компонентів не наближається до ГДК за рибогосподарськими вимогами.

Таким чином, гідрохімічні процеси в осушуваному басейні у початковий період інтенсифікуються, призводячи до деякого переформування хімічного складу природні вод, який буде оборотним і буде контролюватися природними факторами, якщо площі осушення не перевищуватимуть екологічної ємкості басейну, коли виникнуть незворотні процеси переформування хімічного складу природних вод їх прогнозувати буде практично неможливо, особливо при низькій мінералізації.

На тлі знову сформованого хімічного типу вод можуть змінюватися і інші складові природного середовища в басейні (рослинність мікроорганізми, грунти і т. і.). Все це потребує контролю і оцінки по кожному басейну допустимого антропогенного навантаження на природне середовище і в тому числі на природні води.

З метою характеристики ступеню впливу осушувальної системи на прилеглі землі в межах межиріччя Стоходу - Фоси були проконтрольовані коливання рівнів ґрунтових вод в двох парах свердловин - 16 - на осушуваній заплаві і 17 - на прилеглих землях, з відстанню між ними 500 м, і свердловин 25 — на осушуваній заплаві і 23 на прилеглих землях, з відстанню близько 1000 м. В першому випадку встановлений зв'язок між коливаннями рівнів на осушуваних і прилеглих землях; в другому – такий зв'язок не зафіксований. Тому виконана оцінка дозволяє вважати, що ширина зони впливу осушення на прилеглі території сягає не більше, як на 500 — 700 м. За межами цієї зони коливання рівнів ґрунтових вод визначаються виключно природними факторами, з чим і пов'язана синхронність коливань в межах всього масиву.