Сабыралиева Б.Н.

Тараз инновациялық-гуманитарлық университеті, Қазақстан

ЖЕР АСТЫ СУЫНЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫН БОЛЖАМДАУ

Суғармалы геожүйеде топырақтың түрі мен оның сулы – физикалық қасиеттеріне және жер асты суларының орналасу тереңдіктеріне, сонымен қатар өсімдіктер тамырының жайылу жағдайына байланысты ондағы тектік қалдықтардың түзілуі әр алуан болып келеді. Ең алдымен, топырақ түзілуіндегі түріне тікелей байланысты. Өйткені, қара, сұрғылт, қара қызыл, қоңыр, боз, сор және сортаңды топырақтар өзінің тектік, шірінді, ылғалды сіңіру қабілеттілігі сулы-физикалық қасиеттерімен (ылғалдылығы, ылғал сыйымдылықтары, кеуектіліктігі, тығыздығы, қатты фазаның тығыздығы т.б) ерекшеленеді.

Суғарылатын аудандарда жер асты суының минералдануын және химиялық құрамының өзгеруін болжамдауды гидрохимиялық тәртіптің болжаудау есептеулерімен гидрохимиялық тәртіп сабасына есепке алып іске асу мақсатқа сәйкес келеді. Сулы-тұздың тәртіптің болжамдау есептеулерімен гидрохимиялық тәртіптің әрбір сатысының ұзақтығы, оның ішінде ерекше керек уақытындағы дренаж құрылысы үшін шығарылу сатысына бастапқы құрамын белгілеу өте маңызды. Жер асты суының гидрохимиялық тәртібін талдау негізінде олардың минералдану және химиялық құрамы суландыруын суғару әсерінен өзгеруі заңдылық табиғаттың тұздануы жоғары жерлерде негізінен гидрохимиялық тәртіптің бес сатысын ерекшелендіреді.

Бірінші саты – жер асты суының минералдануының қарқынды ұлғаюмен бір уақытта олардың деңгейінің жоғарлауын суғарудың бастапқы жылдарында (5-7 жыл) пайда бола бастайды [1-3].

Бұл мерзімде үрдістердің бастылары болып алмасу реакциялары және жаңадан қаныққан қабатттардағы ауаландыру аймағы жыныстарындағы тұздардың еруі, сілтіленуі және суғару және шолу суларының сіңіп кетуімен жер асты суларына сіңіп кетілуі болып табылады. Бұған кеуектік ертінділердің ығыстырылуы да әсер жасайды немесе басқаша айтқанда судың байланысқан түрін жыныстан ауаландыру аймағына ығыстыруы, өйткені онда жер асты суына қарағанда минералдануы бірнеше сатысында жабу шөгінділері күшті тұздалғанан 20.-.30г/л және одан да көбірек ұлғаюуы мүмкін. Далалық зонада судың деңгейі көтеріліп және тұздың аккумулятивтік қабаттары суға қаныққан кезде жер асты суларының минералдануы 7.-.15 г/л жетеді. Жер асты суының химиялық құрамының сипатталуын а) минералдану 3.- 5 г/л дейінгі кезде гидрокорбонаттық-кальцийлі және гидрокорбанаттық натрий б) минералдану 3.-.5 тен 15.-.20 г/л дейін болған кезде сульфаттік натрий. в) одан жоғары минералданған кезде хлоридтік түрге ие болады.

Ең бір үлкен амплитудағы еру сатысынан әлсіз дәлдеген және жер асты суының әлсіз ағысы бар, іс жүзінде ақпайтын гидрогеологиялық аймақтар шамасында жоғары минералдану және ауаландыру аймағы жыныстарының жоғарылаған тұздануы анық байқалады.

Екінші саты-тұздардың сілтіленуі және оларды жер асты суларынан алып шығу сатысын аэрация зонасы жыныстарындағы жеңілірек тұздардың негізгі көлемі ерітіндіге өткенен кейін басталады. Бұл мерзімде минералдың төмендеуі өтеді, өйткені еру және алмасу реакциясы есебінен тұздардың келуінен сүзіліп өту ағымдығы тұз ертінділерінің конвективті тасымалдануы артық болатын тұщы суғару суларының араласуы басталады. Бұл саты жер асты суларының жоғарғы ағындағы территория алабында анық байқалады, ал іс жүзінде ағын жоқ аумақта пайда болады.

Үшінші саты-тұздардың шоғырлануы сатысы, жер асты суларының қарқынды булануы олардың деңгейін шекті тереңдікке дейін көтерілгеннен кейін басталады. Ауаландыру аймағы жыныстарының кеуектік ерітінділері тамшылану жиегі аймағындағы судың булану кезіндегі тұздармен толықтырылады; бұл кезде жер асты суының минералдануы күшті ұлғаяды. Көп жылдық жоспарда жер асты суының жер бетінен жақын жатқан кезінде жер асты суының минералдануының ұлғаюуы тұзданудың өркендеу үрдісіне әсер жасайтын шоғырлану сатысынан құралғанын көрсетеді. Бұл жағдайда жер асты суының минералдануын төмендету жасанды дренажға құрылыс көмегімен ғана мүмкіншілікте болады. Дренажды жабдықтау кезінде жер асты ағып кетуінің ұлғаюуы төртінші сатының құралуына алып келеді - минералдың төмендеуі.

Гидрохимиялық тәртіптің тұрақтануына жетуді оның бесінші сатысының құрылуы деп қарастыруға болады. Табиғаттық тұзданбаған аудандарда бірінші саты жоқ болады. Суғарудың әсерінен жер асты суларының химиялық құрамы өзгеруінің болжамдануы байланыстылығымен шешуі өте қиын. Тұздардың ертіндіге тез өтетін жеңіл құрамын, басты түрде ауылшаруашылық өсімдіктеріне зиянды әсер жасайтын уақыттыларының құрамын есептелінеді. Құрамды бөліктерден конвективті-диффузиялық тасымалданудан адсорбациялық әсер етуге ұшырмайтын немесе басқа ағыннан және кабиондарға қарағанда едәуір шамада әсер етілетін хлор құрамы сенімді болжамдалады, сульфат-ионның құрамының өзгеруін тек қана конвективті диффузия әсерінен сүзіліп өткен ағынмен тасмалдау ғана емес, сондай-ақ гипстің қатты фазасының еруі кезінде оның қосымша процесте шығуы деп есептелді. Бұл үшін кристалды гипстің толық болуы жөнінде, ертінділердегі тұздардың химиялық құрамының түрінен едәуір шамада тәуелді болатын, оның еру жылдамдығы жөнінде мәліметтерді білу қажет. Гидрокарбонат-иондарының құралуы қатты фазадан кальций және магний карбонаттарының еру жылдамдығында тәуелді. Ерудің жылдамдығы және сипаттамасы, сондай-ақ көмірқышқылдың бос құрамымен, ортаның сілтілігімен және тағы басқаларымен анықталады. Натрий гидрокарбонаты қағида бойынша ерітіндіде болады. Олардың көлеміне жұтылған негізгі және олардың ерітінді натиондарымен алмасу реакциясы әсер етеді. Байланыстық әдісінен болжамдау есептерін шешу кезінде шамалаумен алмасатын натридің жалпы құрамының 2/3 бөлігінің көлемінде ертіндіден кальций иондарымен натрий иондарының алмасу жинағын ығыстыратынын есепке алады. Суғарылатын аумақтарда ең бір кең таралу ертінділердің сульфатты-натрилігі құрамының құруы болады (сульфатиондардың шығуы гипстің еруімен қамтамасыз етіледі қатты фазадағы тұздардың еру деңгейі сүзіліп өткен судың тұщы суғару сулы әсерінен жыныстық минерологиялық құрамы түрленуі кезіндегі иондардың шығуы, сазды минералдардың бұзылуы, олардың монтмориллонитизациялану жер асты суының, минералдануы жоғарылануын анықтайды. Пайда болған тұздардың еруіне сәйкестілікте қатты фазаға тұздардың алға ұмтылуының құлауы және тепе-теңдігі белгіленеді. Тұздардың еру шектілігі өте күшті өзгереді. Еру шегіне жеткен кездегі судың минералдану ұлғаю үрдісінде тұздар тұнбаға айналады осыған байланысты судың химиялық құрамы өзгереді. Жоғары тұздалған суғарылатын жердегі тұщы суғару суларының, сүзіліп өтуі кезінде химиялық құрамының хлорлы-натрилігі және сульфатты натрилігі, сульфатты-кальцилигі түрінен гидрокарбонатты және жер асты суының минералдануы байқалады. Минералданудың ұлғаюмен аниондардың болуы бойынша химиялық құрам түрі силикаттықтан карбонаттық одан келіп сульфаттықтан хлорлыққа өзгереді. Катиондық құрамда натрий құрамының ұлғаюуы өтеді. Аниондар үшін үздік –үздік сызық кальций иондарының аз қозғалысы кезінде сондай-ақ суды сипаттайды. Мұндағы жағдай қозғалмалы кремний кальцийлі байланысты оның көшіп қонуына кедергі жасайтын гумустық зонаға сәйкес. Катиондар үшін үздік-үздік сызық аридтік ауа райы жағдайында құрылуы мүмкін хлорлы кальций түрдегі суларға жатқызады. Әрбір ауданның геологиялық тарихына тәуелділікте жер асты суының химиялық құрамының белгілі бір түрі қалыптасады және суғару жағдайы әсерінен химиялық құрам түрінде аламасып өзгеруі жиі өтеді. Теңіз генезисі шөгінділерінде хлор ионы натрий ионына қарағанда көбірек болады, теңіз суындағы натрий ионның хлор ионына 0,87 құрайды. Континентальды жағдайда судың алмасу жылдамдығы және климаттық ылғалдылығына тәуелділікті гидродинамикалық және гидрохимиялық су зоналығы құрылады. Табиғаттық жағдайда минералдануға тәуелділікте құрамындағы аниондар және катиондардың өте тығыз байланысы белгіленіп тұрақталады. Иондар арасындағы және жалпы минералдануға ерекше хлор иондарының натридің және магнидің корреляциялық тәуелділіктерін анықтауды суғарылатын аумақтар жүргізу мақсатқа сәйкес келеді.

Нақты аудан үшін белгіленген минералдандық өзгеруіне тәуелділікте жер асты суының химиялық құрамы түрінде аламасу заңдылығы жер асты суларының жоғары сіңген сулардан қоректену кезіндегі суғару жүйесі әрекетінен және енгізу мерзімінде де сақталады. Жер асты суының минералдануынан иондардың болуы тәуелділігі графигінен және табиғаттық сондай-ақ бұзылған тәртіптер үшін белгіленген коррелациялық тәуелділіктегі сәйкестікті жер асты суының химиялық құрамының жақындататын болжамдағы өзгеруі үшін қабылдау қажет. Бұл кезде гидрохимиялық тәртіп болжамдарының есептеуін жер асты суының минералдануы және хлор иондарының құрамда болуы бойынша орындайды, ал негізгі бөліктер құрамына байланысты графиктері бойынша табады. Жер асты суының минералдануынан аниондар және катиондар қатысуы тәуелділігі графигінде келтірілген. Топырақпен абсорбцияланатын катиондардың жер асты суларының сүзіліп өту ағынында өзгеруін болжамдауды жинақтық топырақтың жұтуы және ертінді ионыдарының арасында масса алмасуын кинетикалық есепке алып, екі есе кеуектіліктегі теңдеу жүйесі бойынша жүргізуге болады. Әртүрлі құрамды бөліктегі сорбциялдық катиондар қатынасы бойынша топырақтық ертінділерімен алдын- ала қанықан монометтерді шаюдың шығу қисықтары және қанығу мерзімі үшін шығу қисықтары ЭВМ де математикалық үлгілер үшін гидрохимиялық параметрлер есептеу үшін пайдаланады. Д.Ф. Шульгин, В.Е. Кулинов, И.П. Айдаров және т.б. [5-7] жасаған әдістеме бойынша иондардың топырақпен сорбцияланатын шығу қасығы бойынша масса алмасу кинетикалық параметрлерін есептейді: ерітіндінің иондары және топырақты жұту жинағы арасындағы алмасау жылдамдығы коэффиценті және кеуекті ортада тұз иондарының таралуы коэффиценті. Хлор ионға қарағанда нитрат ионының іс жүзінде топырақпен сорбцияланбайтын, сынақ жүргізу арқылы белгіленген, бұл иондардың шығу қисықтары гидродисперсия және белсенді кеуектілік коэффиценттерін есептеу үшін қолданады. Демек, сорбцияланатын катиондардың (натрий, магний, кальций) өзгеруін болжамдау, олардың ертіндіде және топырақтық жұту жинағындағы өзара байланысты баяндайтын теңдеудің жүйесі негізінде мүмкіншілікті натрий және магний иондарының өзгеруін болжамдау мәліметтері бойынша, жақындату теңдеуі бойынша (Базилович Н.И. және Палков Е.И. 1968) тұз сілтесі болуы пайызын есептейді.

Сілтілі тұздың жинағының өзгеруін болжамдау бойынша осы формула бойынша катиондардың (натрий және магний) жалпы жиналуын шамамен есептеуге болады. Аниондар бойынша тұздың түрінің жақын мәнінің тұздың жалпы болуы және хлор ионының өзгеруін болжамдау негізінде Б.А. Калачев графигі көмегімен анықтайды. Жыныстық жабу қалыңдығы және жер асты суында ұзақ уақыт суғарғанан және натрий хлоридтерін алып катионан кейін уытты тұздар пайда болып, құралады – ертіндіден кальций иондарының алмасу жинағынан натрий иондарын ығыстыруынан және гипстің еруі әсерінен натрий сульфаты . Сол себептен, мысалы, ферма аңғарында топырақтық және жер асты суының тұздануы хлор және натрий иондарының төмен құрамымен сипатталынады топырақтық ерітіндінің минералдануы 30 г/л болғанға дейін топырақтың тұздануы, түрі сульфаттық немесе хлоридті сульфаттық болып қала береді (И.И. Айдаров мәліметтер бойынша 1983). Кеуектік ерітіндіде болатын әрбір есептелінген химиялық құрамды бөлік немесе құрамының қозғалысы есепке алатын конвективті диффузиялық тұздалу жүйесінде көрстілген жер асты суының гидрохимиялық тәртібінің математикалық үлгісін С.А. Боронмен қатты фазадағы материалдық байланыстық теңдеуі жүйесі және ең аз мәндегі гиббос бос энергиясы жағдайы қосымша енгізілген теңдеулер жүйесі жер асты суының химиялық құрамын, жер асты суының болжамдалған минералдануы бойынша барлық негізгі құрамды бөліктердің құрамын есептеуге мүмкіншілік береді.

Әдебиет:

1. Сейітқазиев Ә.С., Тұзданған жерлерді мелиорациялау.- Тараз, 2001.- 105б.

2. Руководство по разработке раздела «Охрана природы» в составе проекта мелиорации земель.- ВТР-П-2.3.-86.- М.,1981.- с.57.

1. 3. Мустафаев Ж.С. Почвенно-экологическое обоснование Мелиорации сельскохозяйственных земель в Казахстан. – Алматы: Гылым, 1997. - 358с.

3. Базилевич И.И., Родина Л.Е. Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах.- Л.: Наука, 1971. - С.5-29.

4. Волобуев В.Р. Расчет промывки засоленных почв. – М., 1975. - 71с.

5. Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования. -М.: Наука, 1974. -120с.

6. Аханов Ж.У. Почвообразование в дельтовых равнин южного Казахстана.- Алма-Ата, 1987.- 240с.

7. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель.- М., 1985.-С. 304.