Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым)
The study reports the data of in situ observations of the submarine ground water discharge collected in September 2007 in the region of the cape Aya (Crimea, Ukraine). We used a special equipment designed in Marine Hydrophysical Institute (Ukraine) to measure the current speed, temperature, water sa...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5680 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) / В.А. Иванов, А.В. Прусов, Ю. Г. Юровский // Доп. НАН України. — 2008. — № 7. — С. 105-111. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860018767868723200 |
|---|---|
| author | Иванов, В.А. Прусов, А.В. Юровский, Ю. Г. |
| author_facet | Иванов, В.А. Прусов, А.В. Юровский, Ю. Г. |
| citation_txt | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) / В.А. Иванов, А.В. Прусов, Ю. Г. Юровский // Доп. НАН України. — 2008. — № 7. — С. 105-111. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | The study reports the data of in situ observations of the submarine ground water discharge collected in September 2007 in the region of the cape Aya (Crimea, Ukraine). We used a special equipment designed in Marine Hydrophysical Institute (Ukraine) to measure the current speed, temperature, water salinity, turbidity, and silica concentration in a grotto and the area around it. The evaluation of the submarine ground water discharge is provided.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:46:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
7 • 2008
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
УДК 551.49:551.351.2
© 2008
Член-корреспондент НАН Украины В.А. Иванов, А. В. Прусов,
Ю.Г. Юровский
Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод
в районе м. Айя (Крым)
The study reports the data of in situ observations of the submarine ground water discharge
collected in September 2007 in the region of the cape Aya (Crimea, Ukraine). We used a special
equipment designed in Marine Hydrophysical Institute (Ukraine) to measure the current speed,
temperature, water salinity, turbidity, and silica concentration in a grotto and the area around
it. The evaluation of the submarine ground water discharge is provided.
Важность изучения субмаринной разгрузки подземных вод подчеркивает ряд международ-
ных документов последних лет, например совместный проект ЮНЕСКО и Международного
атомного энергетического агенства [1], где отмечено, что пресные подземные воды являются
ценнейшим полезным ископаемым, востребованность которого возрастает с каждым годом.
Возникла необходимость в обоснованной региональной оценке естественных ресурсов суб-
маринных вод, их зависимости от воздействия природных и техногенных факторов. В ко-
нечном итоге, необходима прогностическая модель формирования и пространственно-вре-
менной изменчивости субмаринной разгрузки подземных вод Крымского полуострова.
Экспедиционные работы по изучению субмаринной разгрузки подземных вод Крыма
проводились Морским гидрофизическим институтом НАН Украины в рамках научно-тех-
нического проекта “Комплексные гидрофизические и гидрохимические исследования мор-
ской среды с целью рационального, экологичного и техногенно безопасного использования
его ресурсного потенциала”.
Цель исследований авторов настоящего сообщения — оценка роли субмаринной раз-
грузки подземных вод Крымского полуострова в водном и солевом режиме береговых зон,
обоснование возможности их практического использования в народном хозяйстве, а также
прогноз реакции этих источников на возможные изменения климата в Крыму и интенси-
фикацию хозяйственной деятельности.
Измерения выполнялись на участке известной, но слабоизученной субмаринной разгруз-
ки около м. Айя на Южном берегу Крыма как внутри карстовых полостей, так и в при-
брежной зоне, непосредственно примыкающей к ним.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №7 105
Рис. 1. Схема гидрологического полигона в районе карстовой полости. Цифры на схеме (1–23) — гидроло-
гические станции
Субмаринная разгрузка у м. Айя имеет свои особенности. Это не концентрированные
выходы на дне (собственно субмаринные источники), а рассеянные по многочисленным
трещинам водопроявления. Часть из них расположена в затопленных и полузатопленных
морем карстовых полостях, часть в клифе.
Комплексные натурные наблюдения включали измерения скоростей течений, темпера-
туры, солености, мутности и содержания кремнекислоты. На первом этапе они были сосре-
доточены в районе карстовой полости в 100 м от м. Пелекето, а также в самой полости.
Схему района работ с указанием местоположения выполненных гидрологических станций
вне полости иллюстрирует рис. 1.
Кроме того, были выполнены несколько буксировок (на глубине ∼ 0,1–0,2 м) гидроло-
гического и гидрооптического зондов вдоль береговой линии (5 м от берега), позволяющих
оперативно обнаруживать следы субмаринной разгрузки. Для оценки фоновых течений
проводились визуальные наблюдения за дрейфом поверхностных поплавков.
Все измерения выполнялись новыми приборами, разработанными в Морском гидрофи-
зическом институте НАН Украины. Их компактность позволила проводить измерения как
на глубине, так и в тонком поверхностном слое, где, как правило, сосредоточена распрес-
ненная вода.
Для оценки дебита субмаринной разгрузки в карстовой полости, кроме измерения гид-
рологических (температура, соленость, мутность) и гидрохимических (кремнекислота) ха-
рактеристик требовались надежные оценки средних скоростей течений, уносящих пресную
воду из полости (предполагалось [2, 3], что эти скорости очень малы и составляют сан-
тиметры в секунду). Зная распределение солености и средних скоростей, по формуле (1)
можно оценить суммарный дебит разгружающихся там источников:
Q =
H∫
0
L∫
0
Uср(x, z)
Sф − S(x, z)
Sф − Sпресн
dxdz, (1)
где Q — искомый дебит; x, z — ширина, глубина на входе в полость; L, H — максимальные
ширина и глубина (7 и 8 м); Uср(x, z) — средняя скорость течения в точке (x, z) сечения;
Sф — фоновая соленость; S(x, z) — соленость в точке (x, z); Sпресн — соленость (минера-
106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №7
Рис. 2. Профили температуры T (◦С) солености S (епс): а — на входе в полость (расстояние между станциями
1–7 около 1 м); б — вдоль оси полости (расстояние между станциями 8–13 ∼7 м)
лизация) пресной воды (в нашем случае порядка 0,7 г/л). Вертикальное сечение водной
массы на входе в полость показано на рис. 2, а. Измерения выполнялись в сезон устойчивой
межени, которому предшествовала длительная засуха (дождей здесь практически не было
более 4-х мес.).
Период выполнения измерений совпал с ситуацией сгона, вызванного действием продол-
жительного западного ветра. Анализ карт температуры поверхности моря, полученных со
спутника NOAA-17, показал, что при общем фоне температуры поверхности моря в Чер-
ном море 20–22 ◦С (а в районе работ до 26 ◦С), 18–19 сентября от м. Херсонес до м. Аю-
даг наблюдался развитый сгон. Температура воды на акватории, охваченной им, упала до
13–15 ◦С. В день проведения работ (20 сентября) акватория сгона резко уменьшилась, но
вблизи м. Айя температура воды оставалась низкой (14 ◦С). Работы велись в штиль. На-
блюдалась зыбь с периодом t = 3 с, высотой h до 0,30 м, бегущая на юго-восток (почти
под прямым углом к полости).
Измерения температуры и солености производились разработанным и изготовленным
в Морском гидрофизическом институте НАН Украины гидрологическим СTD-зондом
ГАП-12Р. Был выполнен гидрологический разрез по продольной оси полости длиной 41 м
и поперечный разрез у входа в полость. На входе на каждой вертикали проводились изме-
рения временной изменчивости температуры и солености с экспозицией 0,5–1,0 мин.
Вертикальные профили температуры и солености на разрезе поперек входа в карстовую
полость (станции 1–7) приведены на рис. 2, а. В верхнем слое до глубины 1 м наблюда-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №7 107
лись воды с повышенной температурой. На поверхности температура равна 14,7–15,0 ◦С.
Средняя температура в слое 1,5–6 м равна 14,7 ◦С. Глубже 6 м температура уменьшалась,
достигнув у дна значения 14,2 ◦С.
Характер вертикальной структуры солености примерно таков: в верхнем слое, толщи-
ной около 1 м, сосредоточились распресненные воды (минимум солености достиг 12,34 епс).
Распреснение прослеживалось до глубины 1,5 м. Далее соленость практически не менялась
и равнялась 18,22 епс. Климатическая норма солености на поверхности моря для района
м. Айя равна 17,9 епс, а температуры 21 ◦С [4]. Повышенная соленость в слое 1,5–8,0 м свя-
зана со сгоном, при котором глубинные воды поднимаются к поверхности. Такая соленость
(18,22 епс) в сентябре при отсутствии сгона характерна для глубин 30–50 м.
В целом вертикальная структура вод свидетельствует о том, что на разрезе вдоль входа
в полость происходит субмаринная разгрузка подземных вод. Следы ее наблюдались до глу-
бины 1,5 м. Максимальные изменения солености отмечены в слое 0–1 м. Граница нулевых
вертикальных градиентов солености была на глубине 0,8–1,0 м. Максимальные вертикаль-
ные градиенты достигали 1 епс на 0,1 м. Наименьшая соленость и наибольшая темпера-
тура, т. е. следы разгрузки пресных вод, наблюдались у западной стенки входа в грот —
станция 1 (см. рис. 2, а).
Аналогично распределены по вертикали на входе в полость показатель мутности (умень-
шение в 2 раза, по сравнению с фоновым) и содержание кремнекислоты (увеличение кон-
центрации в 30 раз, по сравнению с фоновой).
Рассмотрим распределение по вертикали термохалинных характеристик на осевом раз-
резе в полости (см. рис. 2, б, станции 8–13). По сравнению и их распределением на входе
в полость, есть существенное отличие — непосредственно в полости наблюдался верхний
однородный слой мощностью около 0,25 м, с повышенной температурой и пониженной со-
леностью. Т. е. здесь следы субмаринной разгрузки заметней, чем на входе. Минимум со-
лености достиг 12 епс. Диапазон изменчивости солености на поверхности от станции 8 до
станции 13 составил 4,5 епс (12,0–16,5).
В 1993 г. в ходе совместной экспедиции Института геологических наук НАН Украины
и Морского геофизического института НАН Украины измерения в этой полости показали
меньший разброс значений солености — 2 епс [2]. Разброс значений температуры в слое
1–3 м на разрезе вдоль полости больше, чем на поперечном разрезе при входе в полость.
Наибольшее распреснение, отмеченное по наименьшему значению солености (12 епс) и по
максимальной мощности распресненного слоя (0,3 м), наблюдалось на входе в полость (стан-
ция 9) и в конце полости (станция 12). Именно в этих местах находятся два источника суб-
маринной разгрузки, отмеченные ранее [2, 3, 5]. Наличие мощного источника на дне, вблизи
станции 9 проявлялось на поверхности визуально. Следы локализации источников пресных
вод на осевом разрезе отмечены и по данным измерений показателя мутности погружным
автономным мутномером ИМП-2а. Отметим бóльший, по сравнению с разрезом на входе
в полость, разброс значений температуры в слое 1–3 м.
Таким образом, для оценки по формуле (1) дебита исследуемой разгрузки получено
значение фоновой солености Sф (18,22 епс) и ее распределение S(x, z) по вертикальному
сечению толщи вод на входе в карстовую полость. Необходимы еще оценки распределения
средней скорости Uср(x, z) в направлениях “в полость — из полости”.
Для выполнения этой задачи использовался новый прибор ИСТ-1. Он разработан
в Морском гидрофизическом институте НАН Украины и прошел государственные испыта-
ния. Предназначен для измерений, индикации и регистрации в цифровом виде скорости
108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №7
Рис. 3. Временные ряды скоростей на входе в полость (ст.4). Левый фрагмент — горизонты 0,1–0,2–0,3 м;
правый фрагмент — горизонты 1,0–1,5–2,0 м.
Положительные значения скоростей соответствуют направлению из полости, отрицательные — в полость.
Uср — средние скорости, полученные осреднением за время (t) экспозиции
течения, глубины и температуры воды в водотоках и водоемах. Измерения производятся
с накоплением данных в энергонезависимой памяти с отображением данных на дисплее
бортового блока или ПЭВМ. Встроенные в микроконтроллерах программы обеспечивают
управление измерениями и первичной обработкой данных. Для обеспечения необходимой
точности измерений в бортовом блоке дополнительно вычисляется скорость звука в воде.
Удалось выполнить измерения на трех станциях: посередине, а также на расстояниях
1,5 м от левой и правой стенок полости. Пробные замеры на горизонте 0,1 м выявили
заметные вертикальные колебания прибора, обусловленные зыбью (амплитуда колебаний
до 0,1 м). После установки ИСТ-1 на специальный поплавок, амплитуда вертикальных
колебаний уменьшилась в 3 раза.
На каждой станции измерения на глубинах 0–0,5 м выполнялись с шагом 0,1 м, далее,
до глубины 2 м, — с шагом 0,5 м. Экспозиция составила 2–3 мин, данные регистрировались
с односекундным осреднением.
На рис. 3 приведены временные ряды скоростей (см/с), измеренных посередине входа
в полость на горизонтах 0,1–0,2–0,3 м (левый фрагмент) и 1,0–1,5–2,0 м (правый фрагмент).
Положительные значения скоростей означают течения из полости, отрицательные — в по-
лость. Максимальные значения флуктуаций скорости (±0,3 м/с) соответствуют орбиталь-
ным скоростям наблюдавшейся зыби. Для периода t = 3 с длина волны λ на глубокой
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №7 109
Рис. 4. Сводная картина распределения средней скорости на входе в полость. Левый фрагмент — 1,5 м от
левой стенки; правый фрагмент — 1,5 м от правой стенки; средний — посередине.
Положительные значения скоростей соответствуют направлению из полости
воде составляет ∼ 14 м. Глубины ∼ 8 м соответствуют глубокой воде. При этом орбиталь-
ная скорость U(x, z, t) на поверхности будет примерно равна 0,3 м/с. Затухание скорости
с глубиной (e−kz) при λ = 14 м должно было привести к ее уменьшению на горизонте
2 м примерно в 2 раза. По-видимому, несколько завышенные значения этих скоростей на
горизонтах 1, 1,5 и 2 м обусловлены, главным образом, продольными колебаниями прибора.
На рис. 3 приведены значения Uср — средних скоростей, полученные осреднением за
время экспозиции. Они равны +4,6; +4,1 и +3,4 см/с на горизонтах 0,1–0,2–0,3 м соот-
ветственно и +1,0; −2,5 и −3,0 см/с на горизонтах 1,0–1,5–2,0 м соответственно.
Таким образом, посередине входа в полость, в верхнем метровом слое, где в основном
была сосредоточена распресненная вода, поток был направлен из полости. Он выносил
пресную воду в открытое море со скоростью в несколько сантиметров на секунду.
Вертикальное распределение скорости U(x, z) у левой и правой стенок полости подобно
вышеописанному. Величина ее несколько меньше, чем в стрежне течения (сказывается бли-
зость стенок). Сводная картина распределения средней скорости U(x, z) на входе в полость
приведена на рис. 4. Используя эти данные, а также данные о фоновой солености Sф и
о распределении солености S(x, z) на входе в полость (см. рис. 2, а) по формуле (1) можно
оценить суммарный дебит Q всех источников пресной подземной воды, разгружающихся
в полости. Его значение равно 1915 м3/сут, причем до 95% дебита дает слой 0–0,5 м. Веро-
ятно, эта значение близко к многолетнему минимуму. По данным работ [2–4], величина Q
в 1993–1998 гг. оценивалась, м3/сут: в 4500, 5500, 6500, 10000, 9500, 10000.
Приведенная оценка величины дебита приблизительна, в том числе и из-за высокой
временной изменчивости температуры и солености. Так, только на двух вертикалях ди-
апазон изменений солености составил 0,3–0,5 епс. На остальных вертикалях он составил
1–5 епс. Такая большая изменчивость объясняется большими вертикальными градиентами
солености (они достигали 1 епс на 0,1 м). Такие градиенты могли быть обусловлены, как
естественными флуктуациями, так и погрешностями измерений (вертикальными колебани-
ями измерителя солености).
Таким образом, анализ результатов измерений скоростей течений, температуры, соле-
ности, мутности, полученных с помощью комплекса измерительной аппаратуры, разрабо-
танной в Морском гидрофизическом институте НАН Украины, показал, что субмаринная
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №7
разгрузка подземных вод (в сентябре 2007 г. после аномально жаркого и засушливого лета)
в карстовой полости около м. Пелекето (Южный берег Крыма) значительна (1915 м3/сут)
и может представлять практический интерес.
Испытание новых приборов и оборудования показало их пригодность для работы в этих
специфических условиях, о чем свидетельствуют, полученные разными физико-химиче-
скими методами, аналогичные выводы о термохалинной структуре вод, распресненных
источниками субмаринной разгрузки. Для получения в дальнейшем более точных данных
используемое оборудование нуждается в некоторой конструктивной доработке. Для оценки
сезонной изменчивости параметров субмаринной разгрузки в районе м. Айя работы будут
продолжены в конце весны 2008 г.
1. Submarine groundwater discharge // UNESCO. – 2004. – 35 p. – [Paris.].
2. Кондратьев С.И., Долотов В. В., Моисеев Ю. Г., Щетинин Ю.Т. Субмаринные источники пресных
вод в районе мыс Фиолент – мыс Сарыч // Мор. гидрофиз. журн. – 1998. – № 3. – С. 57–69.
3. Юровский Ю.Г., Байсарович И.М., Щетинин Ю.Т., Кондратьев С.И. Мониторинг субмаринных
источников в районе м. Айя // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комп-
лексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2000. – Вып. 7. –
С. 46–52.
4. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Изменчивость солености поверхностных вод в прибрежной зоне Южно-
го берега Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное исполь-
зование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2005. – Вып. 12. – С. 21–27.
5. Юровский Ю.Г., Байсарович И.М. Гидрология прибрежной зоны. – Симферополь: ДиАйПи, 2005. –
148 с.
Поступило в редакцию 03.12.2007Морской гидрофизический институт
НАН Украины, Севастополь
УДК 550.41:556.32
© 2008
С.В. Кушнiр
Про причини глибинного концентрування вод
артезiанських басейнiв у зонi гiпергенезу
(фiзико-хiмiчний аналiз)
(Представлено академiком НАН України Є.Ф. Шнюковим)
It is shown that different processes of the diffusive nature can participate in the rise of mi-
neralization of the edge water, but baroosmose through fine-porous sediments (rocks) always
plays the main role. The intraformational gradient of the osmotic pressure of water is a driving
force of baroosmose resulting in the gradual formation of the vertical hydrogeochemical zonality
at depths up to 1000–1500 m.
У переважнiй бiльшостi артезiанських басейнiв у мiру заглиблення водоносного горизон-
ту концентрацiя солей в пластових водах збiльшується, а отже, змiнюється їх хiмiчний
склад [1–8]. Це явище вертикальної гiдрогеохiмiчної зональностi (ВГЗ) характерне не лише
для структур, складених осадовими породами, а й для масивiв кристалiчних порiд [1, 2].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №7 111
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5680 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:46:46Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Иванов, В.А. Прусов, А.В. Юровский, Ю. Г. 2010-02-02T10:28:31Z 2010-02-02T10:28:31Z 2008 Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) / В.А. Иванов, А.В. Прусов, Ю. Г. Юровский // Доп. НАН України. — 2008. — № 7. — С. 105-111. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5680 551.49:551.351.2 The study reports the data of in situ observations of the submarine ground water discharge collected in September 2007 in the region of the cape Aya (Crimea, Ukraine). We used a special equipment designed in Marine Hydrophysical Institute (Ukraine) to measure the current speed, temperature, water salinity, turbidity, and silica concentration in a grotto and the area around it. The evaluation of the submarine ground water discharge is provided. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) Article published earlier |
| spellingShingle | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) Иванов, В.А. Прусов, А.В. Юровский, Ю. Г. Науки про Землю |
| title | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) |
| title_full | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) |
| title_fullStr | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) |
| title_full_unstemmed | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) |
| title_short | Новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. Айя (Крым) |
| title_sort | новые данные о субмаринной разгрузке подземных вод в районе м. айя (крым) |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5680 |
| work_keys_str_mv | AT ivanovva novyedannyeosubmarinnoirazgruzkepodzemnyhvodvraionemaiâkrym AT prusovav novyedannyeosubmarinnoirazgruzkepodzemnyhvodvraionemaiâkrym AT ûrovskiiûg novyedannyeosubmarinnoirazgruzkepodzemnyhvodvraionemaiâkrym |