Почвените води на наносните конуси в западната част на Казанлъшката котловина и тяхната физикогеографска обусловеност

П. Пенчев. Почвените води на наносните конуси в западната част на Казанлъшката котловина и тяхната физикогеографска обусловеност

Р. Реnсhеv. Les eaux souterraines des cônes de déjection dans la partie occidentale de lа vallée de Kazanlik et leurs causes physio-géographiques

---

ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ КОНУСОВ ВЫНОСОВ В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАЗАНЛЫКСКОЙ КОТЛОВИНЫ И ИХ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ        ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ

П. Пенчев

РЕЗЮМЕ

В обширной строительной программе народно-демократической власти в Болгарии гидротехническое строительство занимает одно из главных мест. Строительство различных гидротехнических мероприятий нуждается в организации и в проведении систематических исследований водных объектов.

Наши исследования мы считаем небольшим вкладом в вопрос о влиянии морфологической структуры и местной климатической обстановки на гидрологический процесс. Объектом нашей гидрологической оценки является полоса конусов выносов, которые являются наиболее характерным элементом морфологии северо-западной части Казанлыкской котловины.

Исследованная область обнимает западную часть Казанлыкской котловины и склоны Старой-Планины до водораздельной линии. На юге она доходит до линии подножий склонов Средней-Горы, по которой, с незначительными отклонениями, проходит русло реки Тунджи. По виду поверхности всю область можно разделить на две части: гористая полоса (южные склоны Старой-Планины), занимающая площадь 373,237 кв. км. и котловинная часть (дно котловины) 270,500 кв. км. Соотношение площадей между этими двумя частями имеет большое гидрологическое значение. Главная часть общего количества осадков приходится на гористую полосу и посредством старопланинские притоки р. Тунджи пополняет грунтовых вод котловины.

Главной рекой в этой области является Тунджа. Ее левые (старо-планинские) притоки более многочисленны, длиннее и более полноводны, чем правые (Средней-Горы). К главным левым притокам относятся: Тыжа, Едровица, Лешница, Голяма, Средняя и Крайняя Варовитая, Ашкадере и Енинская река.

В геологическом и структурном отношении обе орографические части этой области принадлежат и двум отдельным структурным единыцам. Балканам и Забалканским котловинам.         

Старопланинская полоса является частью Центрально-Балканской антиклинали. Ядро этой антиклинали составлено из сильно дислоцированных палеозойских сланцев, а ее наружная часть составлена преимущественно из мезозойских пород. Местами по горному склону сохранены старотерциерные конгломераты, песчаники, глины.

Над автохтонной частью этой области надвинута громадная масса гранитогнейсов, огорванных от тела Средней-Горы.

Равнинная часть области является частью большой синклинали с „рамповым“ тектоническим переоформлением. Наиболее старыми породами, которые вскрываются на этой равнине, являются выше упомянутые старотерциерные материалы. Они обнаруживаются близ русла реки Тунджи в южной части котловины и с наклоном в 40°—45° к северу. Остальная часть котловины покрыта четвертичными гальками, песком и глиной на речных террасах и наносных конусах. Стратиграфическое положение всех указанных материалов показано на фиг. 2.

При гидрологической оценке пород, составляющих изучаемую область, устанавливается, что очен водопроницаемыми являются только сенонские, сильно закарстовавшиеся, известняки и надвинутые гранитогнейсы горной полосы, которые сильно измельчены. Старотерциерные конгломераты и глины в равнинной части области имеют незначительную водопроницаемость, а четвертичные конусные и террасные материалы являются наиболее водопроницаемыми в этой области.

Для нашей области морфологическая структура, вследствие своей специфики, имеет решающее значение как для способа формирования, так и для динамики грунтовых вод.

Современный морфологический облик этой области зависит от морфогенетических процессов, связанных с молодыми эпейрогенными движениями. Образование Казанлыкской котловины как негативной формы между Средней-Горой и Старой-Планиной началось в конце Миоцена. Тогда обширная младомиоценовая денудационная поверхность была изогнута сводообразно в Старую-Планину и Среднюю-Гору, а как негативная складка образовалась котловина.

Денудационные выравненности, особенно младомиоценская поверхность, обладают широким развитием и имеют большое гидрологическое значение благодаря характерному для них снегозадержанию.

Главным элементом в морфологии этой области являются речные долины. Их характер находит большое отражение в режиме грунтовых вод. В верхних течениях всех старопланинских притоков Тунджи долины широки и поетому здесь есть продолжительное снегозадержание. В средних течениях долины тех же рек глубоко врезаны, завуалированы обширными каменными россыпями. Последние имеют благоприятный гидрологический эффект, так как регулируют быстрый сток осадков по склонам.    

Очень большое гидрологическое значение имеют нижние течения рек, протекающих через равнинную часть области. Там реки нанесли большие конусы выносов, которые сливаются и образуют обширную полосу конусов. Образование конусов произошло главным образом в начале четвертичного периода. Вследствие их постепенного нарастания произошло оттеснение реки Тунджи к южной части равнины к теперешнему ее месту.

Для выяснения фильтрационной способности конусов выносов был произведен гранулометрический анализ 14 разрезов верхней, средней и нижней части полосы конусов. Гранулометрический состав материалов изложен в таблицах от 2—17.           

Данные гранулометрического анализа для отдельных горизонтов каждого разреза представлены графически кумуляционными кривыми.

Данные гранулометрического анализа мы использовали для вычисления коэффициента фильтрации по эмпирическим формулам Павловского Газена, Зельгейма, Люгера и Крюгера. Полученные результаты изложены в таблице 19, из которой видно, что в среднем фильтрирующие воды продвигаются от 25 до 40 см в сутки. На глубине ниже 2,5 м однако, с помощью анализа кривых для уровня воды в колодцах с. Горно Сахране, в табачной сушильне и с. Долно Сахране мы вычислили скорость 72,89 м и 56,71 м в сутки. Из полученных данных делаем заключение, что фильтрация в верхних горизонтах конусов выносов сравнительно малая. Воды осадков редко могут достигнуть до глубокого пьезометрического уровня, следовательно, они не могут быть эффективными для пополнения грунтовых вод. Питание последних осуществляется исключительно путем фильтрации речных вод старопланинских притоков р. Тунджи в более глубоких горизонтах полосы конусов. Фильтрирующая там вода движется в горизонтальном направлении по водонепроницаемым песочно-глинистым пластам, которые вдаются как клинья от периферии к внутренним частям тел конусов.

Колебания пьезометрического уровня находится в зависимости от хода осадков. Они однако не проявляются одновременно во всех колодцах, расположенных по полосе конусов, а с соответствующими запаздываниями от верхней к нижней части конусов выносов, что служит ясным указанием на то, что пополнение грунтовых вод происходит путем фильтрации не осадков, а речных вод.

Для рационального извлечения подпочвеных вод из полосы конусов необходимо иметь данные их баланса. Рассмотрев все современные методы количественного определения баланса грунтовых вод, мы нашли, что в условиях наличных гидрологических материалов, наиболее подходящим является метод Ткачука (48). Его метод основывается на коэффициенте эффективности осадков. Коэффициентом эффективности осадков называется влияние выпадающих осадков на уровень грунтовых вод.     

При наших вычислениях мы использовали фактическую эффективность осадков и количество осадков, которое выпало на площадь отдельных речных бассейнов и соответствует количеству речного стока. Для среднего значения Q (общое количество поступающей в водоносный горизонт воды) ми получили 212,41 мм/год., что означает, что 212,41 мм, из общего, для всех речных бассейнов 703,8 мм годового количества выпавших осадков идет на пополнение грунтовых вод.

В заключение подчеркиваем, что режим грунтовых вод представляет из себя сложный процесс, зависящий от ряда генетически связанных между собой факторов, как морфография, гидрография, геологическая структура, литологический состав, геоморфологическая структура и климатические условия. Для уяснения этого процесса следует непременно определить характер и величину влияния, которое оказывает каждый из этих факторов. Настоящую работу мы выполнили насколько нам позволили силы, исходя из этого основного принципа. Кроме того мы постарались удовлетворить хотя бы отчасти необходимость в конкретных данных для двух важных мероприятий нашего социалистического строительства, каковыми являются орошение западной части Казанлыкской котловины и водоснабжение гор. Старая Загора.

LES EAUX SOUTERRAINES DES CONES DE DEJECTION DANS LA PARTIE OCCIDENTALE DE LA VALLEE DE KAZANLIK ET LEURS CAUSES PHYSIOGEOGR APHIQUES

par P. Pеnčev

RÉSUMÉ

Dans le vaste programme d’édification du pouvor populaire en Bulgarie la construction hydrotechnique occupeune des premières places. La construction des divers ouvrages hydrotechniques rend nécessaire l’organisation et l’exécution de prospections systématiques des lieux qui en sont l’objet.

Nous considérons notre présente étude comme une modeste coniribution à la question de l’influence de la structure morphologique et des conditions climatiques locales sur le processus hydrologique. Objet de notre étude hydrologique constitue la bande de cônes de déjection, qui sont l’élément de plus caractéristique de la morphologie dans la partie nord-ouest de la vallée de Kazanlik.

La région étudiée comprend la partie occidentale de la vallée de Kazanlik avec l’enclos de la Stara-planina jusqu’à la ligne de partage des eaux. Au sud elle atteint les pieds des versants de là Srédna-gora le long de laquelle, avec des écarts insignifiants, se trouve le lit de la rivière de Toundja. D’après la configuration du sol on peut diviser toute cette région en deux parties: la bande de montagne (les versants sud de Stara-planina) occupant une superficie de 373,237 cm² et la plaine (le fond au bassin) — 270,500 кm². Le rapport de superficie entre ces deux parties est d’une grande importance hydrologique. La partie essentielle du volume total des pluies tombe sur la bande montagneuse et c’est aussi cette quantité qui a un effet décisif pour l’alimentationdes eaux souterraines dans la plaine.

La principale rivière dans la région est la Toundja. Ses affluents de gauche (ceux venant de Stara-planina) sont plus nombreux, plus longs, plus abondants en eau que les affluents de droite (venant de la Srédnai gora). Les principaux affluents de gauche sont : Tăja, Edroviţza, Lešnitza, Golema, Sredna et Kraïna Varovita, Aska dere et Eninska reka.

Au point de vue géologique et structurel les deux parties orographiques de la région appartiennent à deux unités bien distinctes : les Balkans et les bassins subbalkaniques.

La bande de la Stara-planina est partie intégrante de l’anticlina balkanique Central. Le noyau de cet anticlinal se compose de schistes paléozoïques fortement disloqués tandis que la nappe superposée est constituée essentiellement de roches mésozoïques. Par endroits sur le versant montagneux sont conservés des conglomérats Paléogènes des grès et des argiles.

Sur la partie autochtone de la région a été charriée une masse énorme de granite-gneiss, détachée du corps de la Sredna-gora.

La partie de la plaine de la région appartient à un grand synclinal avec une transformation tectonique en „rampe“. Lee roches les plus anciennes qui apparaissent dans la plaine sont des matériaux paléogènes déjà mentionnés. On les découvre autour du lit de la Toundja dans la partie méridionale de la plaine et ils sont d’une inclinaison de 40°—45° vers le nord. L’autre partie de la plaine est couverte de graviers quaternaires, de sable et d’argile des terrasses fluviales et dec cônes de déjection. La position stratigraphique de tous les matériaux indiqués ressort dans la figure 2.

Par l’appréciation hydrologique des roches constitutives de la région en question on a établi que seuls les calcaires sénoniens carstes et les granite-gneiss charriés qui sont très effrités permettent fortement l’infiltration de l’eau. Les conglomérats et les argiles paléogènes dans la partie plaine de la région possèdent une perméabilit insignifiante, tandis que les cônes quaternaires et les matériaux des terrasses sont les matériaux les plus perméables de la région.

Pour notre région la structure morphologique compte tenu de son caractère spécifique, elle est d’une portée exclusive aussi bien pour la manière de sa formation que pour la dynamique des eaux souterraines.

L’aspect morphologique contemporain de la région est dû aux procès morphogénétiques liés aux jeunes mouvements épéirogènes en chaîne. La formation de la vallée de Kazanlik comme forme négative entre la Srédna-Gora et la Stara-Planina a commencé vers la fin du Miocène. A cette époque l’immense surface néomiocène s’est gauchie vers la Stara-planina et Srédna-gora d’une manière particulière et comme pli négatif a été formée la région de la plaine.

Surfaces d’érosion surtaut la surface néomiocène abondent et ont une grande importance hydrologique caractérisée par la retenue de la neige.

L’élément principal dans la morphologie de la région ce sont les vallées fluviales. Leur caractère influence considérablement sur le régime des eaux souterraines. Dans le cours supérieur les vallées de tous les affluents de là Toundja venant de Stara-planina sont larges et couvertes d’immenses mamelons de terrain friable. Ces derniers ont un effet favorable parce qu’ils règlent le déversement rapide des pluies.

D’une importance hydrologique de beaucoup plus grande sont les cours inférieurs des rivières traversant la plaine de la région. Là les rivières ont entassé de grandes quantités d’alluvions en forme de cônes qui dévalent et forment une immense bande. La formation des cônes s’est faite essentiellement au début de la période Quaternaire. Par leur accroissement graduel a été rendu possible le déplacement de la Toundja vers la partie méridionale de la vallée à l’endroit actuel.

Afin d’élucider la faculté de filtration des cônes de déjection on a procédé à une analyse granùlométrique le 14 coupes dans la partie supérieure, moyenne et inférieure de la bande conoïde. La composition granulométrique des matériaux est exposée dans les tableaux de 2 à 17.

Les données de l’analyse granulométrique pour les différents horizons de chaque coupe sont représentées graphiquement par des courbes cumulatives. Au moyen de celles-ci on se fait une idée juste de la répartition de ces matériaux en sens vertical.

Nous utilisons les données de l’analyse granulométrique pour le calcul des coefficients de la filtration suivant les formes empiriques de Pavlovski, Hasen, Selheim, Lilger et Kriiger. Les résultats ainsi obtenus sont exposés dans le tableau 19, d’où il devient évident qu’en moyenne les eaux filtrées avancent de 25 à 40 cm toutes les vingt-quatre heures. Cependant à une profondeur vers le bas de 2.5 m, par l’analyse des courbes du niveau piézométrique des puits dans le village de Gorno-Sahrané, le four à sécher de tabac et le village de Dolno-Sahrané, nous avons calculé une vitesse de 72.89 m et de, 56.71 m en vingt-quatre heures. D’apres les résultats obtenues nous déduisons' que la filtration dans les horizons supérieurs des cônes de déjection est en comparaison faible. Les eaux des pluies sont rarement en état d’atteindre le niveau piézométrique profond, par conséquent elles ne suffisent pas à ravitailler les eaux souterraines. L’alimentation de ces dernières a lieu presque exclusivement par filtration des eaux fluviales des affluents de la Stara-planina de la Toundja dans les horizons les plus profonds de la bande conoïde. L’eau filtrée s’y meut en sens horizontal sur des couches de grès et de glaise imperméables qui s’enfoncent tout comme des coins de la périphérie vers l’intérieur des corps conoïdes.

Les fluctuations du niveau piézométrique dépendent de la marche des pluies. Les premières cependant n’apparaissent pas simultanément dans les puits de la bande, mais avec des retards correspondants de la partie supérieure à la partie inférieure des cônes de déjection ce qui prouve d’une maniéré manifeste que l’alimentation des eaux souterraines se fait par filtration non pas des eaux pluvieuses mais bien des eaux fluviales.

Pour l’extraction rationnelle des eaux souterraines de la bande conoïde sont nécessaires des données pour leur balance. Après avoir étudié toutes les méthodes modernes relatives à la détermination quantitative de la balance des eaux souterraines nous trouvons, dans les conditions des matériaux hydrologiques en présence, la méthode qui convient le mieux, celle de Tcatchouk (48). Sa méthode est basée sur l’effet pluvial. On appelle effet pluvial celui dont les pluies exercent une influence sur le niveau des eaux souterraines.

Au cours de nos calculs nous avons pris l’effet pluvial véritable et la quantité de pluie tombée sur la surface des divers bassins fluviaux et correspondant à la quantité de l’écoulement fluvial. Pour la valeur moyenne de Q nous avons obtenu 212.41 mm annuellement, ce qui veut dire que 212.41 mm de la quantité totale 703.8 de pluie annuelle de tous les bassins fluviaux va pour le ravitaillement des eaux souterraines.     

En conclusion nous soulignons que le régime des eaux souterraines constitue un processus complexe qui dépend d’une série de facteurs génétiques liés éntre eux comme la morphographie, l’hydrographie, la structure géologique, la composition lithologique, la structure géomorphologique et les conditions climatiques. Pour l’éclaircissement de ce processus on doit absolument déterminer le caractère et le degré d’influence qu’exerce chacun d’eux.

La présente étude, dans la mesure de nos possibilités, nous avons fait asseoir sur ce principe fondemental. A part cela nous avons essayer de satisfaire — au moins en partie — le besoin de données concrètes pour deux ouvrages importants de notre édification socialiste comme en sont l’irrigation de la partie occidentale de la plaine de Kazanlik et l’alimentation en eau de la ville de Stara-Zagora.

---

Към съдържанието на статията/ Access to the full text of the article