Гидрогеология

Территория Удмуртской Республики богата подземными водами. По условиям залегания обычно выделяют следующие типы подземных вод: почвенные, грунтовые, межпластовые безнапорные, межпластовые напорные (артезианские) и жильные.

По характеру связи с поверхностными водами и участию в мировом влагообороте в вертикальном разрезе сверху вниз выделяются: зона активного водообмена, зона затрудненного водообмена и зона весьма затрудненного водообмена.

Почвенные воды не образуют постоянного водоносного горизонта и характеризуются высоким содержанием органических веществ и микроорганизмов. Мощность слоя с почвенной водой изменяется от нескольких сантиметров до 1 —1,5 м.

Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они относятся к водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным притоком воды. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах – выше.

Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.

Грунтовые воды — это безнапорные (или с местным напором) подземные воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, залегающего на первом выдержанном по площади водоупорном пласте. Между почвенными и грунтовыми водами, в зоне аэрации, при просачивании дождевых и талых вод на слабоводопроницаемых породах образуются временные скопления линз подземных вод, называемые верховодкой.

Межпластовые безнапорные воды приурочены к водопроницаемым грунтам, находящимся между двумя выдержанными по площади водоупорными пластами. Межпластовые воды называются напорными (артезианскими), если они испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровня в области питания и в месте выхода.

Подземные воды дренируются речной и эрозионной сетью и выходят на поверхность в виде многочисленных родников и источников, которые могут быть нисходящего (безнапорные) и восходящего (напорные) типа. В местах выхода источников восходящего типа возникает явление, напоминающее кипение воды («кипун»).

Жильные воды — это особый тип подземных вод, они распространены в трещиноватых и закарстованных горных породах. Заполняя трещины и пустоты в земной коре, они пересекают изолированные водоносные горизонты и служат в качестве «гидрогеологических окон».

Зона активного водообмена, содержащая пресные гидрокарбонатные воды, имеет мощность от 50 до 280 м и обычно расположена выше регионального базиса эрозии. Общие запасы пресных вод под землей оцениваются в республике в 60 км3. Они содержатся в многочисленных водоносных горизонтах, объединяющихся в неоген-четвертичный и верхнепермский водоносный комплексы.

Водовмещающими породами являются песчаники, пески, известняки, доломиты, аргиллиты, конгломераты и алевриты.

Воды зоны активного водообмена по преобладающим ионам характеризуются как гидрокарбонатно-кальциево-магниевые. Для них характерно проявление широтной зональности, что выражается в повышении общей минерализации в южном направлении и увеличении концентрации сульфатных и хлоридных ионов.

Зона затрудненного водообмена залегает ниже гидрокарбонатных вод и представлена солоноватыми и солеными гидрокарбонатно-сульфатными, сульфатными, хлоридно-сульфатными и хлоридными водами с минерализацией от 1 до 35 г/л. Ее мощность изменяется от нескольких десятков до 400 м, обычно залегая выше нижнепермских галогенных пород, выполняющих роль регионального водоупора.

Подземные воды имеют разнообразный состав: от слабоминерализованных сульфатно-натриевого состава до концентрированных рассолов хлоридно-натрие-вого и хлоридно-кальциево-натриевого типов с содержанием йода (3,2—16,1 мг/л), брома (145—1280 мг/л), стронция и других элементов. На отдельных участках (Чурский, Глазовский) возможно промышленное извлечение йода и брома.

В данной зоне в анаэробных условиях сульфатные ионы биохимически восстанавливаются до свободного сероводорода и образуются сероводородные сильно минерализованные воды. Отдельные разности обладают бальнеологическими свойствами (Кизнерский минеральный источник и др.).

Химический состав пресных подземных вод в Удмуртии.

Пресные подземные воды содержатся в верхнепермских и четвертичных образованиях. Мощность зоны пресных вод изменяется от 50-80 до 150-200 м, редко достигает 250 м. На отдельных участках, приуроченных обычно к долинам крупных водотоков, мощность зоны сокращается до 25 м. Основными водоносными свитами, используемыми для водоснабжения, служат северодвинская карбонатно-терригенная свита (Р₃sd), уржумская и казанская карбонатно- терригенные свиты (Р₂ur и P₂kz). На юге Удмуртии на небольших площадях используются воды уфимской карбонатно-терригенной свиты (Р₁u) и в долине р.Камы в Воткинском и Камбарском районах воды четвертичного аллювиального горизонта (аQ). На ограниченных участках на севере республики распространены нижнетриасовый терригенный комплекс (Т₁) и вятская карбонатно-терригенная свита, но для водоснабжения они не используются. Для водоснабжения используются, как правило, северодвинская, уржумская и казанская карбонатно-терригенные свиты посредством водозаборных скважин со средней глубиной 80-120 м. Разрез представлен чередованием относительно водоупорных и относительно водоносных отложений. Последних в зоне пресных подземных вод (ЗПВ) бывает до 6-7. Воды их могут существенно различаться по химии. Эксплуатационными на воду скважинами в подавляющем большинстве случаев все вскрытые водоносные прослои эксплуатируются совместно и зачастую выводят природные некондиционные воды. По отношению к ПДК на питьевые воды выделено 5 типов вод. 1. Гидрокарбонатные кальциевые (HCO3-Ca) воды – типичные воды зоны интенсивного водообмена, имеют гидрокарбонатный магниево-кальциевый состав при преобладающей минерализации 0.2 –0.4 г/л. Среднее содержание фтора не превышает 0.3 мг/л. Основное использование – питьевое водоснабжение. 2. Гидрокарбонатные натриевые (HCO3-Na) воды развиты в нижней части зоны пресных вод (ЗПВ). Имеют существенно натриевый состав. Преобладающая минерализация - 0.3 – 0.5 г/л. Выше ПДК находятся только содержания бора. Содержания фтора характеризуются значениями в 0.6 – 1.1 мг/л. На границе ПДК может находиться водородный показатель и содержание натрия. Перспективны для технического водоснабжения, осадок в трубах при их использовании минимальный из-за низких содержаний кальция и магния. 3. Хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатные натриевые (HCO3-SO4-Cl-Na) воды – продукт дальнейшей метаморфизации вод HCO3-Na типа. Преобладающая минерализация - 0.6 – 0.9 г/л. Выше ПДК находятся средние содержания бора, фтора и натрия. Воды развиты ограниченно, площади их распространения совпадают с площадями развития HCO3-Na вод и на гидрохимической карте отдельно не выделяются. По своему составу воды могут быть весьма близки к минеральным столовым и найти применение в этом качестве. 4. Сульфатные кальциевые (SO4-Ca) воды в ЗПВ распространены весьма ограниченно. Выше ПДК находятся средние содержания бора и стронция. На грани ПДК – среднее значение общей жесткости. Здесь также следует ожидать превышений ПДК по бору и стронцию при низкой жесткости. При высокой минерализации воды этого типа могут использоваться как минеральные. 5. Хлоридные натриевые (Cl-Na) воды имеют среднее значение минерализации 1.7 г/л и к ЗПВ не относятся. Воды подстилают ЗПВ на большей части территории, выходя в долинах наиболее крупных рек непосредственно под четвертичные отложения. Для питьевых целей непригодны по целому ряду показателей. Выше ПДК находятся средние содержания хлора, натрия, бора, сухой остаток. Могут использоваться для бальнеологических целей. Использование подземных вод. В настоящее время на территории республики есть более 1300 буровых скважин. Роль подземных вод для питьевого водоснабжения городов и всех населенных пунктов республики будет возрастать. Использование их позволит в сжатые сроки получить качественную воду без больших ка­питальных затрат. Для водоснабжения населения отдельных деревень и сел с большой протяженностью и разбросанностью застройки целе­сообразно вместо колодцев, не отвечающих нормам санитарной гигиены, сооружать мелкие (10—20 м) скважины с ручными насосами. Подземные воды могут быть использованы в котельных установках. Для этого пригодны мягкие воды нижних слоев пресных вод. Использование их не требует химических смягчи­телей. Об этом свидетельствует многолетний опыт эксплуата­ции котлов на заводе строительных материалов в г. Ижевске, где скважиной выведены воды с глубины 115—125 м. Подземные воды, имеющие постоянную температуру +5°, + 10 С, могут быть использованы для кондиционирования воз­духа в кинотеатрах и других общественных зданиях. Перспективен также метод водоснабжения некоторых горо­дов и поселков путем предварительной закачки в водоносные пласты поверхностных вод. Например, использование вод р. Позими для водоснабжения г. Ижевска требует больших капи­тальных затрат на устройство водохранилищ, очистных и дру­гих сооружений. Закачка же воды р. Позими через специальные скважины в водоносные слои увеличит производительность во­дозаборных скважин, расположенных поблизости, а закачивае­мые воды, пройдя через поры и трещины грунтов, подвергнутся механической и бактериологической очистке. Подземную воду из скважин глубиной примерно 150—200 м, имеющую температуру +7°, +8° и содержащую поваренную и другие необходимые для организма человека соли, можно употреблять для питья в горячих цехах (мартеновских, литейных и др.). Более широко подземные воды могут быть использованы для лечебных целей, так как путем сооружения специальных скважин можно в одном месте получать рассолы, воду типа Ново-Ижевского источника и пресные воды для питьевых це­лей, что можно осуществить в районе пос. Кизнер.

Дата добавления: 2015-04-24