4 შუალედური ანგარიშის დანართი
2.1.1- შერჩეულ უბნებში ნალექებისა და მდინარეების წყლის იზოტოპური შემადგენლობის მონიტორინგი

გაგრძელდა რეჟიმული დაკვირვებები ჰაერის ტემეპარატურაზე, ტენიანობასა და ატმოსფერული ნალექების რაოდენობაზე ადრე შერჩეულ შემდეგ მეტეოროლოგიურ სადგურებზე: თიანეთი, თელავი,  ლაგოდეხი და დედოფლის-წყარო (დანართი 4-1).  აღნიშნულ პუნქტებზე მეტეო მონაცემების გაზომვა ხდებოდა ყოველდღიურად. ასევე, ყოველთვიურად ხდებოდა ნალექების სინჯების აღება და შენახვა (დანართი 4-2).  სინჯების ტრანსპორტირების შემდგომ მათში ტარდებოდა სტაბილური იზოტოპების და ჰიდროქიმიური პარამეტრერბის განსაზღვრა გეოფიზიკის ინსიტიტუტის ჰუდროგეოფიზიკისა და გეოთერმიის კვლევითი ცენტრის რადიო-ჰიდროქიმიურ ლაბორატორიაში (დანართი 4-2).
გაგრძელდა რეჟიმული დაკვირვებები მდინარეებში წყლის დონის ვარიაციებზე მდინარე იორზე თიანეთის რაიონში და ალაზანზე სოფ. შაქრიანთან თელავის რაიონში (დანართი 4-1). აღნიშნული მდინარეებიდან ასევე, თვეში ერთხელ ხდებოდა სინჯების აღება სტაბილური იზოტოპების გაზომვის მიზნით და მათი შემდგომი ანალიზი სტაბილური იზოტოპების შემადგენლობის დადგენის მიზნით (დანართი 4-2). 
თელავისა და შაქრიანის სადგურებზე, როგორც ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს გლობალურ ქსელის GNIP  da GNIR ის სადგურებისთვის, დამატებით ხდებოდა სინჯების აღება ტრიტიუმის განსასაზღვავად ნალექებსა და მდინარის წყალში. აღნიშნულ ქსელს დაემატა დაკვირვებები გუდაურის მეტეო სადგურზე. 
დამატებით, იზოტოპური შემადგენლობის დადგენის მიზნით, გაგრძელდა მდინარის წყლის ყოველთვიური რეჟიმული დასინჯვები მდინარე იორის ქვედა-წელში, დედოფლის-წყაროს რაიონში და ასევე, მდინარე ალაზანის ქვედა წელში, აზერბაიჯანის საზღვართან ახლოს, სოფ. სამთავისის სიახლოეს.

ნახ. 1 სარეჟიმო პუნქტების განლაგება ტერიტორიაზე. ვარსკვლავი-მეტეო სადგურები, წრე- სარეჟიმო სადგურები, სამკუთხედი- მდინარეზე დაკვირვების პუნქტები

2.1.2.   არაღრმა მიწისქვეშა ჰორიზონტებში თოვლის ნადნობი წყლის წილის განსაზღვრისათვის ჰიდროქიმიური და იზოტოპური დასინჯვების ქსელის ორგანიზება;

განხორციელდა 2014 წლის ზამთარში პროფილებზე აღებული თოვლის სინჯების იზოტოპური შემადგენლობის ანალიზები. რომლეთა შედეგები შედარდება 2013 წლის ზამთარში აღებულ სინჯების შედეგებს (დანართი 4-2). 

ნახ. 2 თოვლის პროფილირების განხორციელების პუნქტების განლაგება ტერიტორიაზე.

2.1.2.         საკვლევ რეგიონში დამატებითი საველე აგეგმითი/დასინჯვითი  სამუშაოების ჩატარება (გეოფიზიკური, ჰიდროგეოლოგიური, სტაბილური იზოტოპები) მიწისქვეშა წყლის ნაკადის მიმართულებისა და წყალშემცველი ჰორიზონტების ჰიდროდინამიკური პარამეტრების განსაზღვრისათვის;
საკვლევ ტერიტორიაზე რეგიონის ჰიდროგეოლოგიური თავისებურებების დადგენის მიზნით გაგრძელდა საველე ჰიდროგეოლოგიური, ჰიდროგეოქიმიური და იზოტოპური დასინჯვები. დაისინჯებოდა ყველა ტიპის წყალ-პუნქტი (წყაროები, ჭაბურღილები, ჭები, მდინარეები). დასინჯვების პერიოდში იზომებოდა წყლის ფიზიკური თვისებები (წყლის  ტემპერატურა, ელექტროგამტარებლობა, pH და თავისუფალი ჟანგბადი), საველე ჰიდროქიმიური ლაბორატორიის საშუალებით (Multi-340i/SET, Spectroquant® Colorimeters and Laser Spectrometer). ყველა პუნქტზე ხდებოდა სინჯების აღება,   მთავარი მაკრო და მიკროკომპონენტების და იზოტოპური შემადგენლობის განსაზღვრა. ამავე დროს, რღვევებისა და ჰიდროგეოლოგიური “ფანჯრების” დაფიქსირების მიზნით დამატებით იზომებოდა რადიაქტიური გაზები ჰელიუმი და რადონი.

nax.3 ჰიდროქიური dasinjvis პროცესი

საველე დასინჯვები განხორციელდა როგორც მდინარე ალაზანის, ასევე მდინარე ივრის ხეობებში (დანართი 4-3).

ნახ. #4 დასინჯული წყალპუნქტების განლაგება საკვლევ ტერიტორიაზე

 
ნახ. #5-6 წყალბადის და ჟანგბადის იზოტოპების მნიშვნელობების განწილება საკვლევ ტერიტორიაზე

2.1.4.- ჰიდროდინამიკური და ჰიდროქიმიური მონიტორინგის ორგანიზება მიწისქვეშა წყლების რეჟიმის შესასწავლად და როგორც მაკონტროლებელი სისტემა სასმელი წყლის შესაძლო დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად

გაგრძელდა რეჟიმული ჰიდროდინამიკური და ჰიდროქიმიური დაკვირვებები წყლის დონესა და ტემპერატურაზე შერჩეულ ჭაბურღილებზე და მდინარე ალაზანზე. მონიტორინგი მიმდინარეობდა გახშირებულ რეჟიმში (დანართი 4-1).  
დამატებით, მიწისქვეშა წყლებში იზოტოპური შემადგენლობის დროში და სივრცეში ცვლილებათა დადგენის მიზნით, გაგრძელდა სინჯების აღება კახეთის ტერიტორიაზე განლაგებულ ჭაბურღილებსა და ჭებზე. საქართველოს წყლის კომპანიასთან შეთანხმებით, მათ სასმელი წყლის შემკრებ ჭაბურღილებსა და ჭებზე, ყოველთვიურად ხდებოდა სინჯების აღება მათში სტაბილური იზოტოპების განსაზღვრის მიზნით. დაკვირვებებისათვის შერჩეული იქნა სხვა და სხვა წყალშემცველ ჰორიზონტებში განლაგებული ჭაბურღილები და გალერეები. ისინი თანაბრადაა განლაგებული მთელ ტერიტორიაზე. კერძოდ, ახმეტის, ყვარელის, ლაგოდეხის, თელავის, გურჯაანის, სიღნაღის, საგარეჯოს, წნორის და დედოფლის-წყაროს ტერიტორიებზე (დანართი 4-2).   

 

ნახ. #7 ჰიდროქიმიური მონიტორინგის წყალპუნქტების განლაგება საკვლევ ტერიტორიაზე

პერიოდულად ხდებოდა სინჯების და მონაცემების შეგროვდება განყოფი¬ლების თანამშრომლების მიერ და მათი ანალიზი ცენტრის ლაბორატორიაში.


ნახ. #8 დეიტერიუმის განაწილების გრაფიკი წყალპუნქტებში საკვლევ ტერიტორიაზე
 
ნახ. #9 ჟანგბადის იზოტოპის განაწილების გრაფიკი წყალპუნქტებში საკვლევ ტერიტორიაზე

 

nax. #10 იზოტოპების განაწილების გრაფიკი მსოფლიო მეტეოროლოგიურ ხაზზე

2.1.5.- მონაცემთა მულტი-პარამეტრული ბაზის შექმნა
Pმონაცემთა ბაზას დაემატა გეოლოგიური, გეოფიზიკური, ჰიდროლოგიური და ჰიდროდინამიური მონაცემები (მიწისქვეშა წყლების დონეები ან წნევები), ჰიდროქიმიური და მეტეოროლოგიური მონაცემები და აგრეთვე იზოტოპების და სხვა ხანგრძლივი დაკვირვებების შედეგები (მთლიანად დანართი 4) ვებ-გვერდზე (http://gga.ge/index2.php?s=4) ხორციელდება მონაცემების განთავსება საჯარო მოხმარებისთვის.

2.1.6. სასაზღვრო პირობების განსაზღვრა და საკვლევი რეგიონების კონცეპტუალური ჰიდროგეოლოგიური მიდელის შექმნა;
აღმოსავლეთ საქართველო, მისი ნახევრად უდაბნო კლიმატის გამო, დგას 1040 კუბური მეტრი მოცულობის წყლის - როგორც საყოფაცხოვრებო, ასევე საირიგაციო დანიშნულების, დეფიციტის წინაშე. ერთ-ერთ ყველაზე ნათელ მაგალითს წარმოადგენს შირაქის ველის სასოფლო-სამეურნეო დანიშნულების ტერიტორია, რომელიც მოიცავს 80.000 კმ2 ფართობზე მეტს ალაზნისა და იორის მდინარეებს შორის არსებული ზეგანის ნაწილობრივ არტეზიულ წყალშემცველ ჰორიზონტს. იმისათვის, რომ შეგვეფასებინა აღნიშნული რეგიონის წყლის რესურსები, შექმნილი იქნა მიწისქვეშა ჰიდროდინამიკის ციფრული მოდელი. მოდელირებისათვის შეიქმნა კონცეპტუალურ მოდელი, რომელიც ეფუძნება წინასწარ (გეოლოგიურ, გეოფიზიკურ, ჰიდროგეოლოგიურ, ჰიდროლოგიურ და ა.შ. ) მონაცემებს. ციფრული მოდელირება შესრულებული იქნა სპეციალიზირებული კომპიუტერული პროგრამის „Visual Modflow Package“ გარემოში.
გეო-ტექტონიკური თვალსაზრისით, რეგიონი წარმოადგენს მდინარე მტკვრის ტექტონიკური ზონის ნაწილს და ქმნის მნიშვნელოვანი გაფართოების (50 კმ-მდე) განიერ (20 კმ-მდე) და დახრილ სინკლინს. ამ ფორმირების ღერძი და კალთები წარმოდგენილია კრასნოკოლოდცის წყების 1000 მ სიმძლავრის დანალექი ქანებით, რომელიც ეკუთვნის აგრიჩაი-აფშერონის ფენას. ლითოლოგიურად ეს ფორმაცია წარმოდგენილია თიხიანი ქვიშებითა და ხრეშით, რომელიც თავის მხრივ წარმოადენე დაწნევით ჰორიზონტს.  შირაქის ველის მთელ ტერიტორიაზე ძირითადი ქანები დაფარულია ალუვიალ-დელუვიური და ტბური თაბაშირ-თიხიანი  ქვიშებით, რომლებიც შეიცავენ მსხვილმარცვლოვან და თიხიანი ქვიშების ჩანართ ფენებს. მეოთხეული ფენა ძირითადად ხასიათდება ლითოლოგიური შემადგენლობის მრავალფეროვნებით და ნიადაგიც სხვადასხვა ტიპისა და სიმძლავრითაა წარმოდგენილი, 5-10 მეტრიდან 40-50 მეტრამდე.
მიწისქვეშა წყლების დინამიკაზე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს შირაქის მასივის აგებულების თავისებურებებით, კერძოდ იორის ზეგანი, რომელიც თავის მხრივ, ყოფს იორისა და ალაზნის მდინარეების აუზებს მათ ქვედა დინებებისკენ.  ჩრდილოეთისაკენ შირაქის მასივი შესამჩნევადაა გამოყოფილი ალაზნის ველისაგან ეროზირებული ტექტონიკური დაქანებით 400 მ. სიმაღლეზე. დაბლობის თანამედროვე რელიეფი ხასიათდება მნიშვნელოვანი დაქანებით მისი ღერძისაკენ. ამას გარდა, დაქანება ასევე შესამჩნევია სინკლინური ღერძის გასწვრივაც. ამგვარად, მთავარი რეგიონალური დახრილობისა სამხრეთ-აღმოსავლეთ მიმართულებით, დაბლობი შემოსაზღვრულია როგორც ჩაკეტილი დეპრესია.
აღნიშნულ ტერიტორიაზე ჰიდროგრაფიული ქსელის უკმარისობის პირობებში, მიწისქვეშა წყლების მარაგების შევსება ხდება ძირითადად ატმოსფერული ნალექების ხარჯზე, რაც დასტურდება მოცემული რეჟიმული დაკვირვებებით. გარდა ამისა, ჩვენ ვვარაუდობთ მიწისქვეშა წყლების შედინებას ქვემოდან აღმამიმავალი წყლებით. მეოთხეული ასაკის მიწისქვეშა წყლების ჰორიზონტი საკმაოდ კარგათაა ნათლადაა შემოკონტირებული არსებული ჭაბურღილების მონაცემებზე. მთლიანად ჰორიზონტი მცირედ გაწყლიანებულია და ხასიათდება დაბალი ფილტრაციის კოეფიციენტით.  ფილტრაციის კოეფიციენტი საშუალოდ უდრის 0,1-1,2 მ/დღე-ღამეში. ჰიდროიზოგიფსების რუკაზე წყალი გადაადგილდება დეპრესიის შედარებით შემაღლებული პერიფერიული ნაწილებიდან დაბალი, ჩაკეტილი ცენტრალური ნაწილისაკენ, სადაც მიწისქვეშა წყლები ჩაწოლის სიღრმე არაღრმაა  (6-25მ) და მისი უმეტესი ნაწილი „იხარჯება“ აორთქლებაზე. მეოტხეული ჰორიზონტის ქვეშ განაგებული კონტინენტური შრეების (აკჩაგილი-აფშერონი) წყალშემცველი ჰორიზონტი, რომლიც დიდი ნაწილი განლაგებულია დიდი სინკლინში და წარმოადგენს ძირითად წყალშემცველ ჰორიზონტს და შეიცავს წნევიან მიწისქვეშა წყლებს.
შირაქის სინკლინის სამხრეთ-დასავლეთ ნაწილში განლაგებული ჭაბურღილები, ხსნიან წნევიან წყლებს 400-500 მ სიღრმეზე, იძლევიან მაქსიმალურ დებიტს 1.7 ლ/წამში. დანარჩენი ჭაბურღილები სუბარტეზიულებია- უარყოფითი დონით მიწის ზედაპირთან ახლოს. გარდა ამისა, შესაძლებელია ჭების პროდუქტიულობის შესწავლა უფრო ღრმა ჰორიზონტებშიც. წყალშემცველი ჰორიზონტი შეიცავს განამარხებულ დიდი ასაკის წყალს d18O- ის შემცველობით -11-დან -13 პრომილამდე და ტრიტიუმის შედარებით დაბალ კონცენტრაციას (0.1-1.8 TU).
მეტად მნიშვნელოვანია შირაქის დაბლობზე ზედაპირულ და წნევიან ჰორიზონტებს შორის ჰიდრავლიკური ურთიერთკავშირის დადგენა  და მიწისქვეშა წყლების მარაგების შეფასება, მათი  სასმელი და სამეურნეო დანიშნულებისათვის გამოყენების მიზნით.

monacemTa bazis Seqmna da analizi
სამგანზომილებიანი კონცეპტუალური მოდელი შედგება სამი ფენისაგან  (Q, N, J). თითოეული ფენა წარმოადგენს ფოროვან გარენოს განსხვავებული ფილტრაციული თვისებებით. გეოლოგიური რუკებისა და  პროფილების მონაცემების  გამოყენებით შექმნილი იქნა სამგაზომილებიანი კონცეპტუალური მოდელი. სადაც, ფენა (Q da N) გამოისახა როგორც გამტარი- შემოუსაზღვრავი.

სურ. 11. კონცეპტუალური მოდელი

კონცეპტუალური და ციფრული მოდელი შექმნილი იქნა სპეციალიზირებული პროგრამების  Visual Modflow Flex  და Visual Modflow Classic  გარემოში.
თითოეული ფენა, როგორც ცალკეული სტრატიგრაფიული ერთეული, დახასიათებული იქნა შესაბამისი ფილტრაციის კოეფიციენტითა, კუთრი წყალშემცველობითა და ეფექტური ფორიანობით.

მდინარეები გამოყენებული იქნა მოდელის საზღვრებად.  ისინი განისაზღვრა როგორც დინების სასაზღვრე პირობები.

Visual Modflow Flex -ი იყენებს სტარდარტულ Drain Boundary Package-ს, რაც ჩვენს მიერ გამოყენებული იქნა  არტეზიული წნევიანი ჭაბურღილების სიმულიაციისთვის. მოდელს დაემატა 20 მდე ნაკადის დრენირების სასაზრვრო პირობა. შემდეგი ცხრილი გვიჩვენებს პარამეტრებს, რომლების განსაზღვრავენ ნაკადის ხარჯს. დებიტის ინტენსივობა დამოკიდებულია ჭაბურღილის ფილტრის მდებარეობაზე.

მოდელის ზედა მარჯვენა ზონა განისაზღვრა როგორც კვების არეალი. კონცეპტუალური მოდელი გარდაიქმნა ციფრულ მოდელად, რომელიც შემდგომში განვითარდა და დაიხვეწა. არტეზიული ჭების დებიტები გამოყენებული იქნა მოდელის კალიბრაციისათვის მდგრად რეჟიმში.
მოდელი ასევე დაკალიბრებული იქნა შირაქის რეგიონში წყაროებსა და ჭაბურღილებში ტრიტიუმის კონცენტრაციის მნიშვნელობების მიხედვით. ტრიტიუმი განისაზღვრა როგორც განცალკევებული „ელემენტი“ 12.32 წლიანი პირველადი დაშლის პერიოდით. გრძივ დისპერსიულობად შერჩეული იქნა 10 წელი.  საწყის კონცენტრაციად შეირჩა 10 T.U. შირაქის მოდელისათვის ტრიტიუმის კონცენტრაციის სიმულირება ნაჩვენებია 11-ე სურათზე.

სურ.12. ტრიტიუმის კონცენტრაციის განაწილება

სიმულირებული მოდელირებული წყლის ჰიდრავლიკური ზედაპირი  ნაჩვენებია სურ.12-ზე

სურ.13 წყლის ჰიდრავლიკური ზედაპირი

მოდელში დაფიქსირდა წყლის დონის აბსოლუტური მნიშვნელობები (სურ.14) და მოდელირებული იქნა ნაკადის სიჩქარეები შირაქის ტერიტორიაზე (სურ.14)

სურ.14 ნაკადის სიჩქარეები ა)პირველი ბ)მეორე და გ) მესამე ფენაში

სურ.12 gviCvenebs dinebis siCqaris intensiobas da mimarTulebas simulirebuli (imitorebuli) wylis sistemisaTvis. rogorc Cven vxedavT wyali ar Sedis სისტემაში zeda horizontiდან. პირველი horizonti aris ნაკლებად წყალგამტარი da ar axdens wylis infiltracias qvemo mimarTulebiT. Sua zonaSi wyali ganitvirTeba mdinareebSi. Sua horizonti xelmeored ivseba miwisqveSa wylis ნაკადებით. dinebis intensioba matulobs me-3 SreSi
ტრიტიუმით დაკალიბრებული MT3DMS მოდელიდან, მიწისქვეშა წყლების ასაკი განისაზღვრა როგორც განცალკევებული ერთეული, რომელიც საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ მიწისქვეშა წყლების ნაკადის ხანგრძლივობა. შირაქის დაბლობიდან წყალი მიემართება მდ. ალაზნის მხარეს, წყლის საშუალო ასაკი ამ ორ ადგილს შორის არის დაახლოებით 35 წელი. შირაქის გორაკებიდან წყალი მიედინება იორის მხარეს არსებული არტეზიული ჭებისაკენ (კართისწყალი და სხვ), წყლის ასაკი ამ ორ ადგილს შორის არის დაახლოებით 9 წელი (სურ. 13).

 

 

 

 

 

 

 

სურ. 14 მიწისქვეშა წყლების ნაკადების მიმართულება და გადაადგილების ხანგრძლივობა

ჩვენ გამოვყავით ორი ზონა, რათა გაგვერკვია დინების რესურსი მოდელში. ზონები აღნიშნულია მუქი ფერით 15-ე სურათზე.

 

სურ.15 წყლის ზედაპირის სიღრმე და განსაზღვრული უბნები

სურათი გვიჩვენებს მოდელში წყლის ნაკადის რესურსს. როგორც ვხედავთ, ზონა 1 იკვებება უფრო ინტენსიურად, ვიდრე ზონა 2, მაგრამ წყალი ზოგადად 1 ზონაში განიტვირთება. განტვირთის არეალებად 16-ე სურათზე წარმოადგენილია არტეზიული ჭები. მიწისქვეშა წყლების განტვირთვა გაცილებით სუსტია გადინების ზონებში, ვიდრე მდინარეებში.

სურ. 16 ნაკადის ბალანსი, lurji aris gantvirTvის მოცულობა, wiTeli aris kvebის მოცულობა.

შესაბამისად შეიძლება დავასკვნათ, რომ მიწისქვეშა წყლები ეკუთვნის სხვადასხვა ჰიდროქიმიურ და იზოტოპურ ჯგუფებს და უნდა განიხილებოდეს ლოკალურ სტრატიგრაფიასთან მიმართებაში. დაფიქსირდა მინერალიზაციის ცვლილება ჩრდილო-დასავლეთიდან სამხრეთ-აღმოსავლეთისაკენ, რომელიც იზრდება შირაქის სინკლინის მიმართულებით. ასევე, დაიკვირვება საერთო მინერალიზაციის ცვლილება ჭაბურღილების ვერტიკალურ ჭრილებში.
მოდელმა გააერთიანა წყლის მოძრაობის მიმართულებები. ტრიტიუმით დაკალიბრებულმი მოდელიდან, დადგინდა მიწისქვეშა წყლის ასაკი, რომელიც შირაქის დაბლობიდან ალაზნის ნაპირამდე. შეადგენს 35 წელს.

 

დანართი