Оцінка впливу гіпсового карсту на стік хімічних речовин у верхній частині басейну Дністра

Більш рівномірний протягом року розподіл стоку сульфат-іонів можна пояснити буферною ємністю підземного сульфатного карсту – здатністю поглинати маломінералізовані води весняного сніготанення та дощові опади, затримувати їх у підземних колекторах, насичуючи сульфат-іонами та поступово віддавати у річкову мережу.

Важливою проблемою є розрахунок частки підземного стоку, що проходить через закарстовану гіпсо-ангідритову товщу [Claassen, 1981], призводячи до розчинення порід, наслідком чого є збільшення об’єму підземних порожнин та утворення провалів.

За розрахункову ділянку ми прийняли частину басейну Дністра, обмежену водпостами Самбір та Жванець. Склавши баланс стоку сульфатів з цієї території, можна орієнтовно оцінити стік підземних вод, що проходить крізь закарстовані породи:

Rн = Rв + Rо + Rк,

де: Rн –стік сульфатів через нижній замикаючий переріз (водпост Жванець);

Rв – стік сульфатів через верхній замикаючий переріз (водпост Самбір);

Rо – кількість сульфатів, що надходить на даний водозбір з атмосферними опадами;

Rк – кількість сульфатів, що надходить з даного водозбору за рахунок розчинення гіпсів.

Маючи складові частини балансу стоку сульфатів із території (стік та хімічний склад природних вод), неважко розрахувати частку стоку сульфатів, що формується за рахунок розчинення гіпсів.

Щороку через переріз водпоста Самбір Дністер вносить на ділянку 33,5 тис.тон розчиненого сульфату кальцію. Крім того, з атмосферними опадами на площу водозбору між водпостами Самбір та Жванець випадає близько 37,2 тис.тон сульфату кальцію [Галущенко, 1977, Ромась, 1979]. Через розрахунковий переріз (водпост Жванець) Дністер виносить 460 тис.тон сульфату кальцію. Таким чином, із закарстованих сульфатних порід території водозбору, обмеженої водпостами Самбір та Жванець, щороку виноситься близько 390 тис.тон розчиненого сульфату кальцію. Таким чином, можна стверджувати, що за рахунок розчинення порід гіпсо-ангідритової товщі у басейні Дністра вище водпоста Жванець формується 85% стоку сульфатів кальцію. Враховуючи ту обставину, що розчинення гіпсів відбувається, переважно, по тріщинах, можна вважати, що об’єм підземних порожнин щороку збільшується на 210 тис.м3.

Користуючись формулою розрахунку іонного стоку R, можливо розрахувати об’єм води W, необхідної для розчинення такої кількості гіпсу:

W = Rк / dC,

де: dC - приріст мінералізації природних вод за рахунок розчинення гіпсу.

Завдяки багаторічним польовим дослідженням, виконаним у найдовших гіпсових печерах світу (Оптимістична, Озерна, Попелюшка), досліджений хімічний склад підземних вод, приурочених безпосередньо до сульфатних порід [Аксьом, Хільчевський, 2000]. Установлено, що, проходячи крізь товщу гіпсо-ангідритових відкладів, мінералізація підземних вод за рахунок розчинення сульфату кальцію збільшується на 1,56 г/дм3.

Таким чином, для переведення в розчинений стан зазначеної вище кількості сульфату кальцію, крізь товщу гіпсо-ангідритових відкладів повинно щороку проходити близько 2,5108 м3 води, що відповідає 7,3 мм шару стоку.

На поверхню басейну Дністра випадає 645 мм опадів, із яких 541 мм витрачається на випаровування і 141 мм – на сумарний стік [Галущенко, 1977]. Підземний стік становить 35 мм, з яких частка карстової складової стоку становить 21%..Таким чином, виконані дослідження дозволили визначити об’єм гіпсу, що виноситься підземними водами з товщі сульфатних порід, а також оцінити частку підземного стоку, яка проходять крізь цю товщу. Наведені цифри є в достатній мірі орієнтовними. Для одержання більш достовірних значень необхідно продовжити дослідження з метою уточнення структури водного та сольового балансу та його компонентів.