Характеризуются гидрогеологические условия и проблемы территории Пермского края: дефицит пресных подземных вод, истощение их запасов, экологические проблемы. Обобщены материалы гидрогеологического картографирования и исследований. Выполнены гидрогеологическая стратификация и районирование территории. Построена современная гидрогеологическая карта. Выделены и охарактеризованы 25 основных водоносных комплексов и горизонтов зоны активного водообмена, имеющих различное практическое значение для водоснабжения. Дана их характеристика по водообильности отложений, химическому составу и качеству подземных вод. Отмечается связь водоносности отложений с геодинамическими активными зонами и тектоническими структурами. Основные перспективы поисков подземных вод для обеспечения населения пресной водой связаны с водообильными зонами, обусловленными геодинамическими факторами. Отмечено, что выявлению и картированию водообильных зон будет способствовать комплексирование стандартных гидрогеологических методов с дистанционными методами и геоинформационными технологиями.
гидрогеология
пресные подземные воды
водоносные комплексы и горизонты
водообильные зоны
гидрогеологическая карта
Пермский край.
2. Атлас Пермского края / под общей редакцией А.М. Тартаковского. – Екатеринбург: Уральский рабочий, 2012. – 124 с.: ил.
3. Буданов Н.Д. Гидрогеология Урала. – М.: Наука, 1964. – 303 с.
4. Гидрогеология СССР. Т. XIV. Урал / под ред. И.К. Зайцева. – М.: Недра, 1972. – 648 с.
5. Коноплев А.В., Копылов И.С., Пьянков С.В., Наумов В.А., Ибламинов Р.Г. Разработка принципов и создание единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми (инженерная геология и геоэкология) // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6. – URL: http://www.science-education.ru/106-7893.
6. Копылов И.С. Геоэкологические исследования нефтегазоносных регионов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. – Пермь, 2002. – С. 307.
7. Копылов И.С. Составление гидрогеологической карты Пермской области масштаба 1:500 000 / Информ. карта. – М.: ВГФ, 2002.
8. Копылов И.С. Составление (обновление) серийных легенд государственных гидрогеологических карт масштаба 1:200 000 (Пермская серия) / Информ. карта. – М.: ВГФ, 2003.
9. Копылов И.С. Концепция и методология геоэкологических исследований и картографирования платформенных регионов // Перспективы науки. – 2011. – № 23. – С. 126-129.
10. Копылов И.С. Принципы и критерии интегральной оценки геоэкологического состояния природных и урбанизированных территорий // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6. – URL: www.science-education.ru/100-5214.
11. Копылов И.С. Гидрогеохимические аномальные зоны Западного Урала и Приуралья // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – Пермь, 2012. – С. 145-149.
12. Копылов И.С. Линеаментно-геодинамический анализ Пермского Урала и Приуралья // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6. – URL:www.science-education.ru/106-7570.
13. Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми, как проявления факторов геодинамики и техногенеза // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 1-2. – С. 335-339.
14. Копылов И.С. Составление геологического атласа Пермского края // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. – 2013. – № 16. – С. 356-362.
15. Копылов И.С. Закономерности формирования почвенных ландшафтов Приуралья, их геохимические особенности и аномалии // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – №. 4. – URL: www.science-education.ru /110-9777.
16. Копылов И.С. Результаты и перспективы региональных гидрогеологических работ в Пермском крае и их геоинформационное обеспечение // Геоинформационное обеспечение пространственного развития Пермского края: сб. науч. тр. Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь. – 2013. – Вып. 6 – С. 34-40.
17. Копылов И.С. Поиски и картирование водообильных зон при проведении гидрогеологических работ с применением линеаментно-геодинамического анализа // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2013. – № 93. – С. 468-484.
18. Копылов И.С. Геодинамические активные зоны Приуралья, их проявление в геофизических, геохимических, гидрогеологических полях // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 4. – С. 69-74.
19. Копылов И.С. Геоэкологическая роль геодинамических активных зон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 7. – С. 67-71.
20. Копылов И.С., Коноплев А.В. Геологическое строение и ресурсы недр в атласе Пермского края // Вестник Пермского университета. Геология. – 2013. – № 3 (20). – С. 5-30.
21. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Региональные факторы формирования инженерно-геологических условий территории Пермского края // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 84. – С. 102-112.
22. Копылов И.С., Ликутов Е.Ю. Структурно-геоморфологический, гидрогеологический и геохимический анализ для изучения и оценки геодинамической активности // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-3. – С. 602-606.
23. Методические основы гидрогеологического районирования территории СССР / Л.А. Островский, Б.Е. Антыпко, Т.А. Конюхова. – М.: Недра. – 1990. – 240 с.
24. Минерально-сырьевые ресурсы Пермского края: энциклопедия / гл. ред. А.И. Кудряшов. – Пермь: Книжная площадь, 2006. – 464 с.
25. Михайлов Г.К., Оборин А.А. Подземная кладовая пресных вод Сылвенского кряжа. – Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 2006. – 154 с.: ил.
26. Принципы гидрогеологической стратификации и районирования территории России (методическое письмо) / М.С. Голицын, М.В. Кочетков, Л.В. Леоненко и др. – М.: МПР РФ, 1998. – 21 с.
27. Шерстнев В.А. Водообильные зоны. – Пермь: ПГУ, 2002. – 132 с.
28. Шимановский Л.А., Шимановская И.А. Пресные подземные воды Пермской области. – Пермь: Кн. изд-во, 1973. – 195 с.
29. Likutov E.Yu., Kopylov I.S. Complex of methods for studying and estimation of geodynamic activity // Tyumen State University Herald. – 2013. – № 4. – С. 101-106.
Введение
Территория Пермского Прикамья - Пермского края является крупным регионом, площадью 160,6 тыс. км2, с населением - более 3 млн человек, характеризуется большим разнообразием природных условий и ресурсов, сложными гидрогеологическими и гидрогеоэкологическими условиями. В крае разведано 126 месторождений пресных подземных вод, с суммарными эксплуатационными запасами 1125 тыс. м3сут, из них (по данным ГИДЭК - 2010 г.) эксплуатируются 67 месторождений с общим водоотбором 226 тыс. м3/сут. Текущая потребность в хозяйственно-питьевых водах удовлетворяется подземными водами лишь на 15 %. Важнейшими проблемами территории являются отсутствие источников водоснабжения для многих населенных пунктов, дефицит пресных подземных вод, истощение их запасов, экологические проблемы, связанные с повсеместным загрязнением вод, недостаток современной региональной гидрогеологической информации .
Материалы и методы исследованияНа основе материалов гидрогеологического картографирования и исследований (Л.И. Шимановский, Г.К. Михайлов, Е.А. Бобров, А.М. Оскотский В.И. Мошковский, Е.А. Иконников, В.А. Поповцев, С.В. Заякин, А.Г. Мелехов, И.М. Синицин, А.В. Ревин, В.П. Куликов, П.П. Ведерников, В.М Балдин, И.С. Копылов и др.) проведены систематизация, анализ данных; выполнена гидрогеологическая стратификация и районирование. В соответствии c территория расположена на стыке и в пределах четырех бассейнов подземных вод первого порядка: I - восточной окраины Восточно-Русского сложного бассейна пластовых вод, II - Предуральского сложного бассейна пластовых вод, III - Тимано-Печорского сложного бассейна пластовых вод, IV - Большеуральского сложного бассейна корово-блоковых вод, разделенные на бассейны (блоки) более низких порядков. В гидрогеологическом разрезе выделяются: водоносные или водоупорные этажи > водоносные комплексы (ВК) > водоносные горизонты (ВГ) или водоносные зоны (ВЗ). Наименования их приводятся согласно принципам гидрогеологической стратификации и обновленной серийной легендой государственных гидрогеологических карт масштаба 1:200 000 для Пермской серии листов с уточнением. Распространение их с учетом современных геологических и гидрогеологических основ показано на гидрогеологической карте (рис. 1).
Рис. 1. Основные водоносные комплексы и горизонты Пермского края
Результаты исследования и их обсуждениеВ соответствие с изложенными принципами ниже приводится краткая характеристика основных гидрогеологических подразделений, имеющих практическое значение.
Водоносный комплекс кайнозойских образований включает ряд водоносных и водоупорных горизонтов элювиальных, делювиальных, аллювиальных, озерных, болотных, ледниковых, флювиогляциальных, полигенетических образований, а также относительно водоупорные горизонты неогеновых и палеогеновых образований. Все они могут иметь значение для водоснабжения, однако источники их не постоянны во времени, а воды их часто некондиционные по качеству.
Водоносный горизонт четвертичных аллювиальных образований распространён по долинам рек особенно - Камы, Чусовой, Сылвы, Обвы, Иньвы, Чермоза и др. Он объединяет отложения низких аккумулятивных террас (поймы, высокой поймы, I и II надпойменных террас) и верхних цокольных и эрозионно-аккумулятивных террас (III и IV надпойменных террас). Мощность аллювия находится в пределах 5-15 м, достигая 40-50 м в долине р. Камы. В верхней части разреза преобладают глины, суглинки и супеси, в нижней - пески, гравий, галечники. Коэффициенты фильтрации имеют значения в пределах первого десятка м/сут.
Аллювиальные отложения содержат грунтовые безнапорные воды, глубины, залегания которых определяются поверхностью террас над урезом воды и колеблются от 0 до 13 м. Дебиты родников обычно не превышают 0,2-0,3 л/с (до 8 л/с), скважин - 0,3-2 л/с при понижениях 1-7 м. Состав вод преимущественно НСО 3 -Са (Мg-Ca, Na-Ca) с минерализацией 0,1-3 г/дм 3 , в среднем 0,2 г/дм 3 . Питание подземных вод аллювия малых рек осуществляется за счет атмосферных осадков и притока из коренных отложений. Воды горизонта используются для водоснабжения водозаборами: Усть-Качка, Конец-Бор, Оханск, Кама. Из-за низкого гипсометрического положения помимо болотного загрязнения (Na, Cl, SO 4 , NO 3) велика вероятность попадания в него сточных вод.
Водоносный горизонт днепровских флювиогляциальных образований распространён в бассейне рек Весляны, Тимшора, Камы, Косы, Уролки. Связан с кварцевыми мелкозернистыми песками с редкой галькой. Мощность горизонта от 0,5 до 40 м. Воды HCO 3 -Ca (Na-Ca) состава с минерализацией 0,1-0,2 г/дм 3 . Возможно болотное загрязнение.
Относительно водоупорные горизонты неогеновых и палеогеновых образований распространёны в южной части территории в переуглублённых частях долин рек бассейна р. Буй. Представлены глинами, суглинками, с прослоями и линзами алевролитов, песков и галечников. Мощность отложений горизонтов до 20-25 м. По химическому составу воды HCO 3 -Ca (Mg-Ca, Ca-Mg) состава с минерализацией 0,3-0,4 г/дм 3 .
Водоносный комплекс мезозойских образований развит в северо-западной части территории в бассейнах рек Весляны, Косы, Иньвы. Водоносный горизонт средней юры сложен песками с линзами гравия и гальки, песчаниками и глинами с прослоями алевролитов мощностью до 25 м и более.Относительно водоупорный горизонт нижнего триаса сложен глинистыми породами с прослоями песчаников и алевролитов мощностью до 21 м. По составу воды НСО 3 -Са (Na) с минерализацией до 0,5 г/дм 3 . Водообильность невысокая, дебит родников не превышает 0,5 л/с. Возможно водоснабжение небольших предприятий и хозяйств.
Водоносный комплекс средней-верхней перми включает водоносные горизонты северодвинских, уржумских и казанских отложений. Водоносный горизонт северодвинских отложений верхней перми распространен в западной части территории, полосой с шириной до 30 км пестроцветных песчано-глинистых отложений, спорадически обводненных. Дебиты родников до 1 л/с, состав вод - НСО 3 -Са-Na, с минерализацией до 0,5 г/дм 3 .
Водоносный горизонт уржумских отложений средней пермиимеет широкое распространение в западной части Пермского Прикамья, c шириной до 120 км, мощностью до 200-260 м. Представлен красноцветной песчано-глинистой толщей с преимущественно песчаниковым (>50%) типом разреза с подчинёнными известняками, конгломератами, аргиллитами. Мощность водонасыщенных слоев составляет 1-5 м, редко достигает 10-15 м и более.По фильтрационным свойствам горизонт крайне неоднороден. Наиболее проницаемые пласты залегают выше местного эрозионного вреза, где формируют родниковый сток, характеризующийся нередко крупными по дебиту родниками (5-20 л/с и более). Водообильность отложений определяется геодинамическими и структурно-тектоническими условиями, с которыми связаны значительные водообильные зоны. Практически все они приурочены к узлам пересечения крупных линеаментов, отождествляемых с тектонических нарушениями и обуславливающими геодинамические активные зоны .По химическому составу воды HCO 3 (CI-HCO 3 , SO 4 -CI-HCO 3)-Na-Mg-Ca (Mg-Na-Ca, Ca-Mg-Na), с минерализацией 0,1-0,5 г/дм 3 . Иногда наблюдаются подтоки минерализованных вод.Подземные воды горизонта широко используется для водоснабжения средних населенных пунктов.
Водоносный горизонт казанских отложений приурочен к белебеевской свите казанского яруса средней перми. Распространён восточнее уржумского горизонта, полосой шириной до 30 км. Общая мощность 100-275 м. Отложения представлены песчаниками, конгломератами, алевролитами, аргиллитами, с линзами известняков, мергелей; но до глубины 100-150 м преобладает глинистый тип разрез (глин >50%). Водоносными являются пласты алевролитов с прослоями песчаников. Мощность водонасыщенных слоев обычно составляет 1-5 м, редко 5-10 м. Характерно спорадическое распространение подземных вод с отдельными водообильными зонами. Крупнейшие водообильные зоны (дебиты родников от 5-20 л/с до 50 л/с) установлены на стыке Пермского свода и Висимской впадины, характеризующимся повышенной геодинамической активностью и трещиноватостью пород .Подземные воды HCO 3 (Ca-Mg и Ca-Na) состава и минерализацией 0,2-0,4 г/дм 3 . Ниже местного эрозионного вреза (до глубины 100 м) установлены воды смешанного состава с минерализацией 10-15 г/л (на участках рек Иньвы, Чермоза, Нердвы). Подземные воды могут быть использованы эксплуатацией одиночных скважин производительностью 50-100 м 3 /сут.
Водоносный комплекс отложений уфимского яруса включает водоносные горизонты шешминских и сликамских отложений уфимского яруса нижней перми. Водоносный горизонт шешминских отложений (P 1 ss)приурочен к шешминскому горизонту верхнего подъяруса уфимского яруса. Выходит на поверхность полосой меридионального простирания шириной до 60 км, мощностью от 20-30 до 320-410 м, в придолинных частях рек Камы, Бабки, Тулвы, а также на водоразделах рек Камы и Вишеры, Буя и Быстрого Таныпа. Сложен переслаивающимися песчаниками, алевролитами, аргиллитами, с линзами известняков, мергелей; характерна загипсованность. Водоносными являются трещиноватые прослои пород, толщиной 1-3 м. Дебиты родников от 0,1-0,5 до 5-10 л/с. Состав вод выше эрозионного вреза преимущественно HCO 3 -Ca (Mg, Na),с минерализацией 0,2-0,5 г/дм 3 , ниже эрозионного вреза преобладают SO 4 (HCO 3 -SO 4 , CI-SO 4)-Ca (Na, Mg) воды с минерализацией от 1,5 до 14 г/дм 3 . Воды горизонта используются населением г. Перми для водоснабжения одиночными скважинами, колодцев и каптажа источников, редко - групповых водозаборов. В пределах водообильных зон возможно сооружение водозаборов с дебитом 1000-2000 м 3 /сут.
Водоносный горизонт соликамских отложений приурочен к нижнеуфимскому (соликамскому) горизонту. Выходит на поверхность в виде полосы меридионального простирания шириной до 30 км в Предуральском бассейне и узкой прерывистой полосой в пределах Тулвинской группы бассейнов, иногда перекрываясь шешминскими отложениями, и, погружаясь на запад под шешминский горизонт на глубину более 600 м. Мощность горизонта достигает 300 м и более. Представлен чередованием известняков, мергелей, аргиллитов, песчаников, гипсов. Состав вод преимущественно HCO 3 -Mg-Ca с минерализацией до 0,5 г/л, на участках с промышленно-бытовым загрязнением и подтоком вод из нижележащих отложений до 1,0 г/дм 3 , состав меняется на HCO 3 -CI и HCO 3 -SO 4 . В нижней зоне надсолевых вод на глубине 300-350 м развиты рассолы CI-Na состава с минерализацией до 155-317 г/дм 3 . Имеет большое практическое значение для водоснабжения, однако, из-за плохой защищённости подземные воды подвержены загрязнению.
Водоносный комплекс отложений кунгурского яруса представлен несколькими водоносными и водоупорными горизонтами. Первый кунгурский (иренский) ВГприурочен к западному крылу Пермско-Башкирского свода и крыльям Ксенофонтовско-Колвинского вала и Колвинской седловины. Сложен чередующимися гипсово-ангидритовыми и известняково-доломитовыми пачками, которые водоносны только в месте выхода их на поверхность; с погружением под более молодые породы комплекс становится водоупором (водоупорный иренский горизонт). Верхняя часть разреза подвержена интенсивному карстованию. Состав вод выше эрозионного вреза SO 4 -HCO 3 -Ca, с минерализацией до 3 г/дм 3 . На глубине порядка 100 м минерализация увеличивается до 4,1-9,3 г/дм 3 , состав вод SO 4 -Ca-Na, CI-Na. Подземные воды горизонта практически не защищены и могут быть подвергнуты загрязнению. Второй кунгурский ВГ распространен на поверхности в восточных частях Тимано-Печорского и Предуральского сложных бассейнов. По литологии отличается большим разнообразием. Исходя из фациальной неоднородности и невыдержанности водовмещающих пород, характеризуется сложными гидрогеологическими условиями, разнообразным химическим составом от HCO 3 до HCO 3 -SO 4 и SO 4 -CI-с минерализацией 0,1-3,0 г/дм 3 и более.
Водоносный комплекс ассельско-артинских отложений занимает прерывистую полосу вдоль восточного борта Предуральского прогиба. Сложен песчаниками, аргиллитами, с прослоями и линзами конгломератов, известняков, мергелей, мощностью до 330 м. Отложения фациально не выдержанны. Характерно полное отсутствие загипсованности. По составу воды комплекса преимущественно HCO 3 -Ca, с минерализацией до 0,1-0,8 г/дм 3 . Водоносные комплексы нижней перми в кунгурских и артинских отложениях представляют особый интерес для водоснабжения, особенно на Уфимского плато, где в линейных трещинных зонах дебит родников достигает 1000 л/с, а удельный дебит скважин - 135 л/с .
Водоносный комплекс среднего и верхнего карбона развит в пределах западного склона Урала площадями преимущественно субмеридионального простирания и сводовой части Ксенофонтовско-Колвинского вала. Сложен известняками, доломитами с прослоями песчаников, аргиллитов, мергелей толщиной до 200 м. Развиты трещинно-карстовые воды преимущественно HCO 3 -Mg-Ca, с минерализацией 0,1-0,7 г/дм 3 . Используется для централизованного водоснабжения г. Кизела. Перспективы связаны с линейными водообильными зонами, где дебиты родников достигают 100-400 л/с.
В пределах Большеуральского сложного бассейна корово-блоковых вод развиты следующие водоносные подразделения: ВК нижнего и среднего карбона, ВК карбонатных отложений среднего девона - нижнего карбона, ВК терригенных отложений девона, ВК карбонатных отложений силура - нижнего девона, ВК карбонатных отложений среднего - верхнего ордовика, ВК терригенных отложений нижнего - среднего ордовика, ВК терригенных отложений верхнего венда, ВК терригенных и метаморфических отложений нижнего венда, водоносная зона трещиноватости метаморфических пород рифея, водоносная зона трещиноватости магматических пород. Они содержат корово-блоковые воды, приуроченные к трещиноватой зоне коры выветривания и локальным тектоническим трещинам. Первые два ВК содержат трещинно-карстовые воды. В пределах развития тектонических трещин они более водообильны (дебит родников до 1-3 л/с). По составу воды преимущественно HCO 3 -Mg-Ca, с минерализацией 0,01 - 0,2 редко до 0,9 г/дм 3 . Подземные воды слабо изучены, по данным могут представлять интерес для локального водоснабжения.
Заключение
На территории Пермского края выделены 25 основных водоносных комплексов и горизонтов. Основные перспективы поисков подземных вод для обеспечения населения пресной водой связаны с водообильными зонами, расположенными неравномерно по площади, обусловленными главным образом действием геодинамических и структурно-тектонических факторов. Выявление и картирование водообильных зон наиболее эффективно проводить при комплексировании стандартных гидрогеологических методов с дистанционными методами и применением ГИС-технологий на основе создания баз данных, автоматизированных методов дешифрирования и обработки данных.
Подземный водоносный комплекс Московской области представлен пятью горизонтами каменноугольных палеозойских отложений, представляющих интерес для водоснабжения: водоносный горизонт окской и серпуховской свит нижнего карбона, каширский и мячковско – подольский горизонты среднего карбона, касимовский и гжельский горизонты верхнего карбона.
Водоносные горизонты тульской, угленосной и упинской толщ нижнего карбона, расположенные подокскими известняками, а также горизонты верхнего девона на территории Московской области характеризуются малым водообилием и повышенной минерализацией вод.
Указанные пять водоносных горизонта, используемые для водоснабжения, отделены друг от друга значительными толщами глин, затрудняющими связь вод отдельных горизонтов. Каждый горизонт имеет свои условия формирования вод и различно реагирует на местные условия.
Водоносный горизонт окской и серпуховской свит нижнего карбона мощностью 60 – 70 м представлен известняками и доломитами. На юге области в пониженной части долины р. Ока водоносный горизонт имеет очень большое водообилие. Удельные дебиты скважин часто превышают 50 м3 / час, в то время как в других районах области удельные дебиты скважин этого горизонта редко достигают 25 м3 / час.
Каширский водоносный горизонт среднего карбона мощностью 40 – 60 м, представлен известняками и доломитами с прослойками известковых глин, характеризуется малым изобилием.
Исключение составляет территория города Коломна, где в силу специфических гидрогеологических условий наблюдаются значительные удельные дебиты водозаборных трубчатых колодцев.
Московско – подольский водоносный горизонт верхнего карбона мощностью около 45 м представлен доломитами и известняками с многочисленными прослойками известковых глин. В зоне, прилегающей к южной границе его распространения, встречаются участки, где он состоит, в основном, из глин, являясь практически безводным. В местах, где водоносный горизонт покрыт гжельскими отложениями, удельные дебиты трубчатых колодцев не превышают 15 м3 / час, а там, где гжельские отложения отсутствуют и водоносный горизонт располагается на небольшой глубине, удельные дебиты достигают 60 м3 / час (например город Щелково).
Гжельский водоносный горизонт верхнего карбона мощностью около 75 м состоит из доломитов и известняков с очень редкими и маломощными прослойками мергеля и известняковой глины. Горизонт имеет хорошо развитую трещиноватостъ и большое водообилие. Удельные дебиты трубчатых колодцев иногда превышают 60 м3 / час. В пределах Клинско - Дмитровской гряды удельные дебиты уменьшаются до 10 – 20 м3 / час.
В северной, восточной и на большей центральной части области отложения карбон покрыты толщей верхнеюрских глин мощностью от 10 до 60 м (район города Истры). Верхнеюрские глины служат водоупорной кровлей для вод карбона и создает напорность этих вод. В значительной части распространения верхнеюрских глин на них лежат пески и глины волжского яруса верхней юры и нижнего мела мощностью до 30 м (110 м в пределах Клинско–Дмитровской гряды).
Нижне – и верхнемеловые пески волжского яруса содержат огромные запасы подземных вод. Однако использовать эти воды для централизованного водоснабжения крайне трудно, т.к. пески очень мелкозернистые и глинистые с плохой водоотдачей. Вопрос использования этих вод является очень актуальным. Особенно в северных районах области.
Качество меловых вод, как правило, удовлетворительное. Они относятся к гидрокарбонатному типу с плотным остатком 200–300 мг /л, но часто содержат большие количества железа (до 10 мг /л). В опоковидных песчаниках верхнего мела и трепелах встречаются воды, которые в Загорском районе питают родники и колодцы. Такие воды слабоминерализованные, гидрокарбонатного типа с плотным остатком в пределах 150-200 мг / л.
Анализируя водоносный комплекс Московской области можно сделать вывод, что условия захвата подземных вод каменноугольных отложений чрезвычайно разнообразны. Поэтому глубины трубчатых колодцев, конструкция фильтров и оборудование варьируется в широких пределах.
По условиям залегания водоносных горизонтов, по качеству вод территорию области можно разделить на семь гидрогеологических районов.
1. Южный район имеет трубчатые колодцы, питающиеся водами серпуховской и окской свит нижнего карбона, глубиной 40 – 120 м с удельным дебитом до 15 м3 / час. Статические уровни воды в колодцах располагаются на глубине от 10 до 70 м. Плотные остатки вод не превышают 600 мг / л, содержание фтора около 1 мг / л.
2. Водозаборные скважины Юго – западного региона питаются водами каширского водоносного горизонта среднего карбона и серпуховской и окской свит нижнего карбона, Каширский водоносный горизонт характеризуется, как правило, небольшим водообилием. Удельные дебиты скважин составляют 2 – 3 м3 /час. В верхних слоях горизонта плотный остаток вод не превышает 300 мг / л, а содержание фтора порядка 0,5 мг / л. В нижних слоях плотный остаток до 500 мг / л. а фтор до 3 мг /л.
Водоносный горизонт нижнего карбона более водообилен. Удельные дебиты здесь достигают 5 – 7 м3 / час. Характерно, что минерализация вод нижнего карбона уменьшается с юго – востока на северо – запад. В юго – восточных частях района плотный остаток достигает 900 мг / л, содержание фтора составляет 2,5 – 3 мг / л, значительно возрастает сульфатность вод. В северо – западных частях района плотный осадок не превышает 400 мг /л, а количество фтора в воде до 1 мг /л.
3. Большой центральный район занимает значительную часть территории области. Трубчатые колодцы района питаются главным образом водами мячковско – подольского водоносного горизонта, реже – каширского водоносного горизонта среднего карбона и горизонтов нижнего карбона. В этом районе колодцы следует закладывать на мячковско – подольский горизонт, который характеризуется большим водообилием, чем нижнележащие горизонты. Удельный дебит скважин рекомендуемого горизонта достигает 15 м3 /час.
Воды Мячковско – подольского водоносного горизонта характеризуются плотным остатком до 500 мг / час, содержанием фтора обычно до 1 мг / л и относятся к гидрокарбонатному или гидрокарбонатно-сульфатному типу. Участки территории, приуроченные к районам залегания мезозойский фосфоритных отложений характеризуются водами с содержанием фтора до 5 мг /л.
4. В малом центральном районе трубчатые колодцы питаются водами Касимовского горизонта верхнего карбона и Мячковско – Подольского горизонта среднего карбона. Касимовский горизонт у южной границы района имеет мощность 10 – 20 м, к северу мощность его увеличивается до 45 м. Водообилие горизонта возрастает с юга на север, где удельный дебит скважин достигает 20 м3 / час. Воды горизонта имеют слабую минерализацию, плотный остаток не выше 300 мг/л, количество фтора до 0,6 мг л.
Мячковско - Подольский горизонт характеризуется небольшим водообилием, удельные дебиты достигают 10 м3 / час. Воды характеризуются значительной сульфатностью и минерализацией. Плотный остаток достигает до 1650 мг / л, содержание фтора составляет 5,5 мг /л.
Основным источником водоснабжения загородных домов в Московской области являются водоносные комплексы каменноугольных палеозойских отложений.
Перечислим их:
Перечисленные горизонты разделены между собой достаточно выдержанными прослоями глин, поэтому связи между собой они практически не имеют. Каждый горизонт имеет свои особенности водообильности, величины напора и химического состава подземных вод.
По этим характеристикам Московскую область можно разделить на шесть гидрогеологических районов.
Является основным источником водоснабжения в Талдомском, Дмитровском, Сергиево-Посадском, Пушкинском, Щелковском, Ногинском, Павлово-Посадском, северной части Орехово-Зуевского и Шатурского административных районов.
Глубина залегания водовмещающих пород: от 2 до 190 м. Горизонт характеризуется весьма высокой, хотя и неоднородной водообильностью. Удельные дебеты скважин изменяются от 3 до 50 м3/час.
Воды пресные, с нормативным содержанием примесей. Иногда отмечается повышенное содержание железа и фтора.
Из этого водоносного горизонта берут воду Клинский, Солнечногорский, Мытищинский, Сергиево-Посадский, Пушкинский, Щелковский, Орехово-Зуевский, Ногинский, Павлово-Посадский, Раменский, Шатурский и Егорьевский районы.
Водообильность у касимовского горизонта, как и у гжельско-ассельского весьма высокая, но неоднородная, дебеты скважин изменяются от 3 до 50 м3/час. Наибольшая водообильность отмечается в долинах рек.
По химическому составу воды пресные, количество минеральных примесей 0,1-0,6 г/литр. В некоторых скважинах отмечается повышенное содержание железа и фтора.
Этот водоносный горизонт распространен почти на всей территории Московской области, за исключением юго-западной части. Он является основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения в Волоколамском, Шаховском, Истринском, Рузском, Можайском, Одинцовском, Наро-Фоминском, Подольском, Домодедовском, Воскресенском, Коломенском, Чеховском административных районах.
Глубина залегания кровли подольско-мячковского водоносного горизонта начинается от 10-20 м в долинах рек Рузы, Москвы, Пахры и Оки (местами он даже выходит на поверхность) и возрастает в северо-восточном направлении, достигая 450м. Напор воды в скважинах колеблется от 20 до 120м. Дебет скважин на воду, пробуренных на этот водоносный горизонт может достигать 15 м3/час.
Минерализация воды возрастает к северо-востоку от линии Дмитров-Ногинск-Шатура и достигает 10 мг/литр, с повышенным содержанием фтора (до 6 мг/литр) и железа (до 2-3, иногда 7-10 мг/литр). Поэтому, если вы проживаете в данных районах, вам придется задуматься о приобретении качественной системы водоочистки .
Каширский водоносный комплекс распространен на всей территории Московской области и размыт на юге. Водовмещающими породами являются трещиноватые известняки и доломиты.
Глубина их залегания изменяется от 10-20 м в долинах рек до 30-40 м на водоразделах. Каширский горизонт в основном напорный. Величина напора увеличивается по мере погружения горизонта в северо-восточном направлении. Удельный дебет скважин, пробуренных на этот горизонт, как правило, небольшой: 2-3 м3/час.
Минерализация воды достигает 1,0 мг/литр с преобладанием сульфатов. Каширский водоносный комплекс в основном эксплуатируется в южной и юго-западной частях Московской области.
Водовмещающими породами являются трещиноватые, часто закарстованные известняки. В северо-восточных районах появляются загипсованные доломиты, что сказывается на химическом составе воды.
Уровни воды в скважинах на этот водоносный горизонт составляют от 9 м (у Можайска) до 89 м (у Подольска), а к северо-востоку от Москвы увеличиваются до 110-150 м. Дебет скважин составляет 3-5 м3/час.
Вода в протвинском горизонте жесткая (до 15-20 м. моль/литр), с повышенным содержанием железа (2-3 мг/литр) и фтора (до 5 мг/литр).
Глубина залегания комплекса меняется от нескольких метров в долинах до 110 м на водоразделах и увеличивается в северо-восточном направлении, достигая 350-400 м в районе Шатуры и Дмитрова. Уровни воды в артезианских скважинах меняются от 0 до 60 м, снижаясь к долинам Волги и Оки.
На площади района развиты в основном два комплекса осадочных пород - толща палеогенового флиша, представляющего собой осадки мелководного моря, и перекрывающий ее комплекс нижненеогеновых моласс, характеризующий отложения предгорий и подножий горных хребтов, выполняющих Внутреннюю зону Предкарпатского прогиба.
Толща флиша выражена более или менее ритмичным чередованием роговиков, сланцев, мергелей, песчаников, алевролитов, глин. Породы обнаруживают частую смену состава не только в вертикальном разрезе, но и по простиранию. Молассовая толща состоит из более грубых пород, чем флишевая. Наряду с мощными пачками гипсоносных и соленосных глин в разрезе наблюдаются прослои и горизонты алевролитов, мергелей, песков, песчаников, конгломератов, гравелитов, брекчий, известняков.
Естественно, что при подобном составе и строении этих двух генетически и стратиграфически отличных комплексов осадочных образований района и разреза их практически невозможно выделить водоносные горизонты, которые одинаково хорошо прослеживались бы как в разрезе, так и по площади. В связи с этим приходится ограничиться выделением более крупных стратифицированных гидрогеологических единиц - водоносных комплексов. По существу такими водоносными комплексами, состоящими из серии водоносных горизонтов, являются отложения всех описанных выше свит палеогена и неогена, кроме отложений четвертичного возраста, в которых имеется лишь один регионально выдержанный водоносный горизонт, сформировавшийся в аллювиальных и аллювиально-пролювиальных отложениях речных долин.
Таким образом, согласно приведенному выше геологическому очерку в пределах района можно выделить водоносные комплексы менилитовой серии, ноляницкой, нижневоротыщенской, загорской (или средневоротыщенской), верхневоротыщенской, стебникской и баличской свит и водоносный горизонт четвертичных отложений.
Водоносный комплекс менилитовой серии развит в глубоких горизонтах глубинных складок Внутренней зоны Предкарпатского прогиба, вскрытых в районе Бориславского нефтяного месторождения. Водовмещающие породы его представлены главным образом различными по составу песчаниками и алевролитами. Г. А. Голева (1960 г.) указывает, что к категории водоносных в разрезе менилитовой серии следует относить и сланцы, которые ряд исследователей неправильно рассматривает как водоупорные. В действительности они сильно трещиноватые и в связи с этим накапливают в себе воду, правда, может быть в значительно меньших количествах, чем это наблюдается, например, в песчаниках.
Мощность водоносных песчаников в разрезе комплекса меняется от долей метра до 1,2-2 м, редко больше. Водоносные алевролиты имеют, по-видимому, несколько большую мощность, а сланцы еще большую. Эти водовмещающие породы залегают обычно среди глин, в связи с чем заключенные в них воды характеризуются напорным режимом. По данным К. Г. Гаюна и И. М. Койнова, воды вскрываются на глубине от 800 до 1600 м. Однако уровень ее после вскрытия поднимается лишь на высоту 3-107 м, что позволяет относить водоносные горизонты, заключающие эту воду, к слабонапорным. Водоносность пород также чрезвычайно слабая: многие скважины, пройденные в породах менилитовой серии на площади Бориславского нефтяного месторождения, оказались совершенно безводными и вскрывают лишь одну нефть.
По составу воды хлоридные натриево-кальциевые * с минерализацией, изменяющейся от 230 до 280 г/л. Кроме того, в них содержатся бром в количестве 480-612 мг/л и йод до 20 мг/л. Обобщенная формула Курлова состава воды такова:
Водоносный комплекс поляницкой свиты широко распространен в районе. Водовмещающие породы его состоят из прослоев алевролитов и слюдистых мелкозернистых песчаников, залегающих среди водоупорных сланцев и глин. Песчаники обычно образуют чрезвычайно невыдержанные линзообразные и маломощные тела. По данным бурения, на площади Бориславского нефтяного месторождения подземные воды, формирующиеся в них, в большинстве своем ограничивают нефтеносные горизонты, т. е. являются контурными, и очень редко разделяют их. В сводовой части нефтеносных структур они вскрываются на глубине 380-400 м, а на крыльях - более чем на 1050 м. Так же как и воды менилитового комплекса, они относятся к классу слабонапорных (напор 8-100 м). В. Г. Ткачук, обобщавшая материалы по нефтяным водам Бориславского района, пришла к заключению о наличии в составе комплекса нескольких разобщенных водоносных горизонтов с различными отметками пьезометрических уровней. Водоносность песчаников поляницкой свиты слабая, притоки воды к скважинам не превышают 0,25 л/с.
Вода хлоридная натриево-кальциевая с минерализацией 150- 270 г/л, содержание брома 500-600 мг/л, йода до 20 мг/л. Формула Курлова следующая:
Если сравнить эти воды с водами менилитового комплекса, то нетрудно заметить, что при том же анионном составе они имеют меньшую минерализацию, содержат больше ионов натрия и меньше кальция. Содержание брома и иода в тех и других водах примерно одинаковое.
В. М. Щепак и Е. С. Гавриленко (1965 г.), давая общую характеристику химического состава подземных вод флишевой толщи палеогена Предкарпатья по более новым материалам, указывают, что эти воды представляют собой хлоридные натриево-кальциевые рассолы с минерализацией от 150 до 380 г/л, закономерно увеличивающейся с глубиной. Лишь в зоне Оболоня - Ольховка в складчатых структурах, залегающих на глубине 900-2700 м, встречены гидрокарбонатные натриевые воды с минерализацией 40-90 г/л. Содержание брома в водах в зависимости от минерализации колеблется от 40-90 до 1200 мг/л. Концентрация иода не связана с минерализацией и меняется от 15 до 35 мг/л. В подземных водах района Борислава, Улично, Воли Блажевской и Ольховки количество стронция варьирует от 30 до 1362 мг/л. Максимальное содержание его характерно для высокоминерализованных вод Бориславского (1362,5 мг/л) и Битковского (1275,25 мг/л) нефтяных месторождений, наименьшее - для зоны Струтынь - Ольховка, в пределах которой оно чаще всего составляет 30-100 мг/л и редко возрастает до 260-320 мг/л.
Водоносный комплекс нижневоротыщенской свиты содержит воду в прослоях песков, песчаников и алевролитов, залегающих среди глин, включающих пласты, линзы и гнезда каменной и калийной солей и гипса. Первый от поверхности земли водоносный комплекс залегает на небольшой площади в юго-западной части района, а на остальной части он перекрыт толщей глин мощностью от 300 до 800 м более молодого возраста. Воды напорные, но напоры невысокие, не превышают 50 м. Водоносность пород чрезвычайно слабая. Дебиты скважин, вскрывающих воды комплекса в районе Борислава, не превышают 0,02-0,045 л/с. Лишь скважины, находящиеся в зонах разломов, дают более высокие водопритоки. Минерализация воды достигает 30 г/л, местами более, состав хлоридный натриево-магниевый с сероводородом в количестве до 10 мг/л. В районе Болеголова из рассолов комплекса вываривается поваренная соль.
Водоносный комплекс загорской свиты приурочен к экзотическим конгломератам, жупным песчаникам, гравелитам, залегающим среди соленосных и гинсоносных зеленовато-серых глин. Как видно из состава водовмещающнх пород, последние, по сравнению с описанными выше, более грубые, мощность их также значительно больше. В связи с этим дебиты скважин, каптирующих воды этих пород, достигают 1,8-1,9 л/с. Воды имеют напор до 80 м, пьезометрические уровни устанавливаются на абсолютной отметке 360-400 м, т. е. близко от дневной поверхности.
Благоприятные условия питания водоносного комплекса, более грубый состав и значительно меньшая засоленность водовмещающих пород обусловили формирование в нем менее минерализованных подземных вод, чем в нижележащих комплексах, но довольно пестрого состава. И действительно, лишь на участках, где отложения загорской свиты обогащены поваренной солью, минерализация воды достигает 18 г/л, и они имеют хлоридный натриевый состав. Там, где эти отложения более промыты (урочище Липки), в них формируются сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-натриевые воды с минерализацией 2-6 г/л и с содержанием сероводорода до 50 мг/л. На хорошо промытых участках в урочище Помярки распространены гидрокарбонатные кальциево-магниевые воды с минерализацией до 0,3 г/л (источник «Нафтуся» № 2).
Водоносный комплекс верхневоротыщенской свиты широко распространен в районе. Водовмещающие породы его представлены песчаниками и алевролитами, залегающими среди плотных глин, и образующими напорные водоносные горизонты. Хотя мощность отдельных пачек песчаников и небольшая, но на некоторых участках они достигают значительного развития. К. Г. Гаюн и И. М. Койнов указывают на неоднородность свиты в отношении водоносности как по простиранию, так и в разрезе. По простиранию она возрастает с северо-запада на юго-восток, а в разрезе - снизу вверх. Для нижней части ее, сложенной соленосными брекчированными глинами, характерны весьма незначительные притоки воды к скважинам, обычно не превышающие 0,05-0,12 л/с. По составу воды хлоридные натриевые, хлоридно-сульфатные и сульфатно-хлоридные натриевые с минерализацией более 50 г/л. В районе Помярок на глубине 183 м в этих отложениях встречены хлоридно-сульфатные натриевые рассолы с минерализацией 350 г/л и сероводородом в количестве 80 мг/л. В урочище Липки на глубине 238 м в верхневоротыщенских отложениях формируются напорные воды с пьезометрическим уровнем, поднимающимся выше поверхности земли. Это хлоридные натриевые воды с минерализацией до 400 г/л. В районе Стебникского месторождения калийных солей эти отложения практически безводны.
Верхняя часть верхневоротыщенских отложений мощностью около 50-100 м сложена преимущественно песчаными образованиями, она менее насыщена солями и лучше промыта. Пьезометрический уровень формирующихся в них напорных вод устанавливается на абсолютных отметках 245-285 м. Дебиты скважин меняются от 0,25 до 0,5-0,6 л/с, т. е. хотя они и незначительны, но все же в несколько раз выше, чем дебиты скважин, получающих воду из нижней части свиты. В долине р. Воротыще, в безымянных оврагах и балках других участков района из этих отложений выступают родники с дебитами воды 0,04-0,03 л/с. Минерализация воды изменяется от 0,3-0,7 до 20 г/л. состав воды гидрокарбонатный кальциево-магниевый, гидрокарбонатно-сульфатный кальциево-магниевый, хлоридно-сульфатный натриевый.
Из приведенных данных видно, что с глубиной минерализация воды резко возрастает, плотность ее увеличивается до 1,27- 1,29 г/см 3 , хлоридно-сульфатный натриевый состав воды меняется на хлоридный натриевый.
Водоносный комплекс стебникской свиты широко распространен в северо-западной части района, где отложения названной свиты слагают северо-восточное крыло Модрычско-Уличнянской структуры. Водовмещающие породы представлены горизонтами песчаников, залегающих среди глин, местами загипсованных. Наиболее распространенная мощность песчаников около 1 м, но в некоторых местах возрастает до 3-4 м. Пьезометрические уровни водоносных горизонтов устанавливаются на абсолютных отметках 385-405 м. В долине р. Соленице в районе сел Стебник и Солец из песчаников выступает несколько малодебитных родников. Кроме того, эти воды вскрываются здесь неглубокими скважинами и колодцами, имеющими дебиты до 0,12-0,2 л/с. По данным К. Г. Гаюна и И. М. Койнова, наиболее водоносна средняя часть разреза свиты. Именно в ней водовмещающие горизонты песчаников достигают 4 м мощности и скважины дают дебиты до 1-2 л/с. В более глубоких частях комплекса количество и мощность водоносных горизонтов, связанных с песчаниками, заметно уменьшаются, а притоки воды к скважинам сокращаются до 0,23 л/с. С. С. Козлов, В. К. Липницкий и А. Е. Ходьков (1970 г.), по данным наблюдений в районе Стебникского месторождения калийных солей, пришли к заключению, что соленосные отложения района практически водоупорные. В них лишь местами проявляются незначительные капежи и течи с дебитами до 1 л/сут и редко больше.
Состав воды разнообразен. В верхней, наиболее промытой, части комплекса мощностью до 150 м формируются гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией до 1 г/л. В глубоких горизонтах разреза, характеризующихся затрудненными условиями водообмена и наличием засоленных и загипсованных глин, распространены хлоридные и хлоридно-сульфатные натриевые воды с минерализацией до 12 г/л.
В водоносном комплексе баличской свиты вода формируется в тонких прослоях мелкозернистых песчаников, залегающих среди глин на глубине от 10 до 1000-1700 м. Водоносные горизонты характеризуются высокими напорами, пьезометрические уровни устанавливаются от 3 до 200 м ниже поверхности земли. Водоносность песчаников слабая, дебиты родников не превышают 0,35 л/с, дебиты скважин еще меньше. В зоне активного водообмена комплекса развиты пресные гидрокарбонатные кальциевые воды, в глубоких горизонтах - хлоридные и хлоридно-сульфатные натриевые с минерализацией до 300 г/л.
Водоносный горизонт четвертичных отложений приурочен к аллювиальным и аллювиально-пролювиальным образованиям речных долин. Водовмещающие породы его состоят из супесей и песков, содержащих гальку и гравий. Водоупорным основанием горизонта служат миоценовые глины, глинистые сланцы и другие водоупорные породы. Водоносный горизонт лишь на отдельных участках, где в составе аллювия и аллюво-пролювия имеются прослои глин, является напорным, причем напоры обычно не превышают 2,5 м. Водоносность пород слабая, дебиты водопунктов колеблются от 0,06 до 0,12 л/с. Уровенный режим горизонта находится в тесной зависимости от режима выпадения осадков, амплитуда колебания уровня составляет 1,5-2 м. Воды гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией до 1 г/л, сульфатные кальциевые с минерализацией до 3,5 г/л и хлоридные натриевые с минерализацией до 9 г/л. Формирование слабосолоноватых сульфатных и соленых хлоридных грунтовых вод всеми исследователями объясняется подтоком высокоминерализованных подземных вод из подстилающих водоносный горизонт соленосных отложений миоцена.
Водоносный слой — пласты, порода, в которой залегает грунтовая вода. Грунтовые и подземные воды подразделяются на три основных категории водоносных слоев: верховодка, межпластовые и артезианские воды.
Самый верхний горизонт подземных вод, или иначе «верховодка», наиболее доступен для эксплуатации, так как ближе остальных находится к поверхности. Однако его доступность сопряжена и с определенными недостатками: верховодка имеет свойство менять глубину залегания в зависимости от времени года, среднесуточной температуры и режима выпадения естественных осадков.
Так же немаловажным отрицательным фактором является проблема загрязнения грунтовых вод химическими удобрениями, реактивами от насекомых, используемыми на прилегающих участках, попадающими в грунт выбросами и стоками производств, автотранспорта и т.д.
Меньшую доступность имеют межпластовые грунтовые воды, находящиеся под, так называемым «водоупором», представляющим собой слой глинистого грунта, меняющего свою толщину в зависимости от ландшафта.Такие воды имеют куда более стабильный химический состав и большее постоянство, практически неизменную водообильность на протяжении всего года.
Следует учитывать, что межпластовые воды могут быть напорными, т.е. свободно вытекающими после вскрытия шурфом или бурения на поверхность, а так же безнапорными, и оставаться в зоне песочного водоносного слоя, не поднимаясь выше глинистого водоупора.
Артезианские воды, называемые так же ключевыми, являются самоизливающимися, имея локальное истекание.
Строительство колодца для полива растений и технических нужд не требует рыть колодец на глубину залегания, межпластовых грунтовых вод, как в случаях, когда требуется получение качественной питьевой воды. Для этого достаточно оборудовать колодец меньшей глубины в наиболее низкой части участка используя «верховодку».
Копка колодца для обеспечения качественной питьевой водой и системы автономного водоснабжения жилья требует прохождения «водоупора» из глины с применением бурения или ручного труда.
Поиск подходящих подземных вод для использования в качестве основного или альтернативного автономного источника водоснабжения производится при помощи инженерных методов бурения шурфов и скважин, или такими нетрадиционными методами биолокации определения мест для строительства колодцев, как лозоходство, использованием всевозможных разновидностей контурных рамок реагирующих на колебания биополя человека. Шумовой «фон» от высоких грунтовых вод, однако, далеко не всегда позволяет с безошибочной точностью определить места залегания воды между пластами.
Вода течет сквозь водопроницаемые пласты пород, от более высоких абсолютных отметок к более низким. Встречающиеся на пути движения пустоты, шахты, полости и колодцы, вода заполняет до того же уровня, на котором сама находится.
По той же причине максимальная глубина колодцев на участках расположенных в речной долине, на террасе или в пойме, ограничивается превышением места расположения колодца над уровнем реки, а для колодцев расположенных непосредственно на берегу, высотой самого берега.
Глубина воды в колодце не может быть больше глубины уреза воды в реке по той причине, что водоносный горизонт гидравлически связан с рекой, а водоприток напрямую зависит от коэффициента фильтрации в донной речной части.
Водоносный горизонт (аквифер) — слой или несколько слоев водопроницаемых горных пород, трещины, поры и другие пустоты которых заполнены подземными водами.
Степень водопроницаемости горных пород, т.е. способность горных пород пропускать воду, зависит от размера и количества сообщающихся между собой пор и трещин, а также от отсортированности зёрен горных пород. К хорошо проницаемым горным породам относятся галечники, гравий, крупнозернистые пески, интенсивно закарстованные и трещиноватые породы. Практически непроницаемыми (водоупорными) породами являются глины, плотные суглинки, нетрещиноватые кристаллические, метаморфические и плотные осадочные породы.
Водопроницаемость горных пород может определяться по скорости фильтрации, равной количеству воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения фильтрующей породы. Эта зависимость выражается формулой Дарси:
V = k*I,
где V - скорость фильтрации,
k - коэффициент фильтрации,
I - напорный градиент, равный отношению падения напора h к длине пути фильтрации
Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости (см/сек, м/сут). Таким образом, скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, тождественна коэффициенту фильтрации.
В связи с тем, что вода в породах может передвигаться под влиянием различных причин (гидравлического напора, силы тяжести, капиллярных, адсорбционных, капиллярно-осмотических сил, температурного градиента и др.), количественная характеристика Водопроницаемость горных пород может также выражаться водопроводимости и пьезопроводности. При гидрогеологических исследованиях и расчётах коэффициента водопроводимости (произведение коэффициента фильтрации на мощность водоносного горизонта) является показателем фильтрационной способности горной породы.
В зависимости от геологического строения водоносные породы в фильтрационном отношении могут быть изотропными, когда водопроводимость одинакова в любом направлении, и анизотропными, характеризующимися закономерным изменением водопроницаемости в разных направлениях.
Изучение водопроводимости горных пород необходимо при поисках и разведке подземных вод для целей водоснабжения, при устройстве гидротехнических сооружений, эксплуатации различных типов подземных вод, при расчётах допустимых понижений уровня вод и радиусов влияния водозаборных скважин, при проектировании и осуществлении осушительных и оросительных мероприятий.
Водоносный комплекс — совокупность водоносных горизонтов или зон, приуроченных к толще определённого возраста. Характеризуется обычно закономерным изменением химического состава подземных вод по простиранию и падению комплекса и неоднородностью фильтрационных свойств горных пород.
Водоносный комплекс обычно выделяют, когда не представляется возможным оконтурить хорошо выдержанные водоносные горизонты (слабая гидрогеологическая изученность, быстрая смена фациально-литологического состава, сложное тектоническое строение и т.п.), например, при разведке угольных месторождений, характеризующихся фациально-литологической изменчивостью пород, при мелкомасштабном или обзорном описании района. Наличие гидравлических связи в пределах водоносного комплекса осложняет дренаж водоносных пород и увеличивает продолжительность осушительных работ на шахтах и в карьерах.
