РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕЙ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ И ОСУШЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ АРАЛЬСКОГО МОРЯ

АННОТАЦИЯ

Процесс осушения дна Аральского моря разделен на три зоны по значениям солелетучести, которая зависит от областей поэтапных образований солей. По результатам исследований разработаны мероприятия по снижению солелетучести из высохшего дна Аральского моря. Проведенное нами бурение дна Арала показало, что толщина почвенных осадков от юга к северу колеблется от 2 до 6 м при влажности 40–80%. Солесодержание подпочвенных вод оказалось на 0,4–0,9% ниже по сравнению с морской водой. В отличие от восточного в западном бассейне Большого Арала все параметры изменяются по определенной функциональной зависимости друг от друга, что объясняется его глубоководностью и связанностью с восточным бассейном через Куландский перелив и подземные воды.

ABSTRACT

The process of draining the bottom of the Aral Sea is divided into three zones according to the values of salt volatility, which depends on the areas of gradual formation of salts. Based on the research results, measures have been developed to reduce salt volatility from the dried bottom of the Aral Sea. Geological examination of the bottom of the Aral Sea revealed that the thickness of soil sediments from south to north ranges from 2 to 6 m at a humidity of 40-80%. The salinity of underground waters turned out to be 0.4-0.9% lower compared to sea water. Unlike the eastern one in the western basin of the Great Aral, all parameters change according to a certain functional dependence on each other, which is explained by its deep water and its connection with the eastern basin through the Kuland overflow and Groundwater.

Ключевые слова: Аральское море, пыльные бури, солеобразование, солелетучесть, осушенная поверхность, солевой состав, сухой остаток.

Keywords: the Aral Sea, dust storm, salification, salt volatility, drained surface, salt composition, dry residue.

Аральское море в 1958 г. при среднем уровне имело площадь, равную 68 550 км². При наивысшем она достигал 69 670 км², а при наименьшем – 67 300 км². Средняя глубина моря – 16,4 м, наибольшая – 69,5 м. При среднем уровне объем моря составлял 1122 км³, при максимальном – 1153 км³, а при минимальном – 1087 км³. Длина – 428 км, наибольшая ширина – 284 км. Островов на Аральском море довольно много, общая их площадь равна 1276 км² (В.Л. Щульц, 1958 г.). Стоки с полей в среднем и нижнем течении Сырдарьи и Амударьи стали причиной отложений из пестицидов и различных других сельскохозяйственных ядохимикатов, появляющихся местами на площади 59,31 тыс. км² бывшего морского дна, покрытого солью. Пыльные бури ежегодно выносят 43 млн тонн солей из бассейна Аральского моря на расстояние до 500 км.

На втором этапе усыхания наблюдался массообмен между северной и южными частями моря через перелив, который на третьем этапе с построением дамбы на южном берегу Малого Арала прекратился. Однако массообмен продолжился от восточного бассейна к западному через перелив Куланд. По-видимому, в течение 2009–2010 годов перелив заполнялся солевыми отложениями. Несмотря на то что уровень западной части ниже на 26 м, в 2011–2013 гг. в восточной части собралось определенное количество рапы. По литературным данным [6; 7; 5; 1], солевой состав сухих осадков трех бассейнов совершенно разный. В северной части Малого Арала он практически не изменился, а в восточном бассейне Большого Арала его можно охарактеризовать как хлоридно-сульфатный (более 80% хлоридов натрия, остальное – сульфат натрия и 2–6% сульфата магния). Западный бассейн содержит хлоридно-сульфатно-магниевые соли (40–60% хлоридов и солей натрия, 20–40% сульфатов натрия, остальное – соли магния). В таблицах 1–4 на основании наших экспериментальных и литературных данных [6; 7; 5; 1] с интервалом 1,5–2 года приведено поэтапное содержание солей в подземных водах и на осушенной поверхности, в том числе на единицу осушенной поверхности.

Массу солей в осушенной поверхности дна Аральского моря определяли по следующей формуле:

m = [S h ρ φ f σ /(1–( f σ /1000))]10^–5,                                                          (1)

где m – масса солей, тыс. т;

S – площадь осушенной поверхности, км²;

h – глубина почвы, м;

ρ – плотность влажной почвы, кг/м³;

φ – влажность почвы, %;

f – солесодержание подпочвенных вод относительно морской воды, %;

σ – солесодержание морских вод, г/кг.

Проведенное нами бурение дна Арала показало, что толщина почвенных осадков от юга к северу колеблется от 2 м до 6 м при влажности 40–80%. Солесодержание подпочвенных вод оказалось на 0,4–0,9% ниже по сравнению с морской водой. Плотность влажных почв в зависимости от места отбора проб колебалась в пределах 1800–2400 кг/м³.

Для получения предварительных данных расчетным способом нами приняты следующие значения параметров: h = 3 м; ρ = 2200 кг/м³; φ = 60%; f = 0,8. Средние значения S и σ получены из литературных данных [5; 1] и экспериментальных определений, полученных нами в экспедициях на Арал в 2012–2013 годах.

Таблица 1.

Первый этап современного Арала

В 1960–1969 годах осушенная поверхность составляла 3,046 тыс. км², количество соли в ее подземных водах составило 104,539 млн т, удельное содержание соли на единицу осушенной поверхности – 35,00 кг/м² (табл. 1). Через 2 десятилетия (1980–1987) эти показатели достигли 10,770, 709,205 и 64,44, т.е. увеличились в 3,54, 6,78 и 1,84 раза соответственно. За этот период солесодержание воды увеличилось в 2 раза. На первом этапе 20,54 тыс. км² бывшего морского дна покрылось 1100,515 млн т соли. Пыльные бури ежегодно уносят в среднем 11 млн т солей из бассейна Аральского моря (если принять пылеунос 30%).

На втором этапе в течение 1987–1990 годов на територии Большого Арала образовалось 10,079 тыс. км² осушенной поверхности с содержанием 862,88 млн т соли при удельном солесодержании 86,28 кг/м² (табл. 2). Из табл. 2 видно, что каждые пять лет до 2002 года осушенная поверхность увеличивалась на 2,365–4,84 тыс. км² с содержанием 537,51–930,97 млн т соли. За данный период наблюдалось постепенное увеличение удельного солесодержания от 86,28 до 213,02 кг/м².

На Малом Арале наблюдалась другая картина, которая характеризовалась скачкообразным изменением параметров, что связано с поступлением воды из Сырдарьи и построением дамбы между Большим и Малым Аралом. В период первых двух пятилеток (1987–1990, 1991–1995 годы) наблюдался отступ берегов с образованием 0,058 и 0,081 тыс. км² осушенной поверхности с содержанием 4,47 и 6,65 млн т соли при удельном солесодержании 74,61 и 83,14 кг/м² соответственно. В период 1996–2000 годов уровень и объем воды в море увеличивался и, соответственно, увеличивалась площадь водной поверхности с уменьшением площади ранее осушенного морского дна.