Министерство геологии СССР всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (всегингео) гидрогеология СССР сводный том выпуск 3 ресурсы подземных вод СССР и перспективы их использования редактор

Вид материала

Книга

Содержание Распределение ресурсов подземных вод по районам Днепровско-Донецкого артезианского бассейна Причерноморский артезианский бассейн

Подобный материал:

• Методическое сопровождение работ по ведению мониторинга состояния недр, 2202.08kb.
• Строительные нормы и правила защита горных выработок от подземных и поверхностных вод, 2534.15kb.
• Г. А. Мавлянова на правах рукописи удк (553. 79: 546. 14) 575. 1 Бакиев саиднасим алимович, 926.06kb.
• Кнебель М. И., Кириленко К. Н., Литвиненко Н. Г., Максимова, 7467.82kb.
• Вопросы геологии, петрологии и металлогении метаморфических комплексов Востока ссср,, 1661.26kb.
• Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, 784.13kb.
• Разработка теоретических основ квалиметрии, 530.26kb.
• Учебное пособие по дисциплине «Гидрогеомеханика» для студентов специальности 080300, 951.39kb.
• А. А. Богданов отделение экономики ан СССР институт экономики ан СССР, 5421.75kb.
• Ливанова Т. Л 55 История западноевропейской музыки до 1789 года: Учебник. В 2-х, 10455.73kb.

Таблица 6

Распределение ресурсов подземных вод по районам Днепровско-Донецкого артезианского бассейна

Район, водоносный горизонт, комплекс	Эксплуатационные ресур­сы подземных вод, М3/с	Модуль эксплуата­ционных ресурсов, л/с на 1 кма
всего	восполняемые
Северо-западный район, водоносный горизонт четвертичных, неогеновых, палеогеновых + ме­ловых отложений	220	70	2 — 10
Центральный район, водоносный горизонт чет­вертичных + палеогеновых отложений	100	20	0,1 — 5
Северо-восточный район, водоносный горизонт верхнемеловых пород	160	90	0,2 — 5
Юго-восточный район, водоносный комплекс чет­вертичных + неогеновых + палеогеновых отло­жений	50	20	0,1 — 0,5
Всего	530	200

Центральный район значительно меньше обеспечен ресурсами под­земных вод, чем северо-западный. На большей его площади могут быть сооружены водозаборы с производительностью в несколько десятков литров в секунду и только на наиболее перспективных участках, при­уроченных к долинам рек, расходы водозаборов могут достигать не­скольких сотен литров в секунду.

На северо-востоке бассейна основной водоносный горизонт заклю­чен в мергельно-меловой толще верхнемелового возраста, к которой приурочено 25 — 30% эксплуатационных ресурсов бассейна. Модуль экс­плуатационных ресурсов этого горизонта резко изменяется по площади: на водоразделах он составляет всего 0,2 — 0,5 л/с на 1 км², а в долинах рек возрастает до 5 л/с на 1 км², средневзвешенное значение модуля равно 1 — 2 л/с на 1 км². Модуль срабатываемых естественных запасов трещиноватой толщи небольшой — не превышает 0,2 л/с на 1 км², при­мерно такая же величина модуля восполнения на водоразделах. В при-долинных участках, где эксплуатационные ресурсы определялись с уче­том поверхностных вод, привлекаемых в процессе эксплуатации (на основе опыта работы действующих водозаборов), модули восполнения достигают 4 л/с на 1 км².

Возможные дебиты водозаборов в соответствии с модулями состав­ляют от 1 — 10 л/с на водоразделах до нескольких сотен литров в секун­ду, а местами до 1 м³/с в долинах рек.

Крайняя юго-восточная часть Днепровско-Донецкого бассейна от­носится к районам, наименее обеспеченным подземными водами. Здесь распространены в основном водоносные мелкозернистые пески четвер­тичного, неогенового и палеогенового возраста. Модуль эксплуатацион­ных ресурсов равен 0,1 — 0,5 л/с на 1 км²; восполняемая часть состав­ляет всего 10 — 20% от общих эксплуатационных ресурсов, что объясняется неблагоприятными условиями питания и относительно высокой водоотдачей слабонапорных и безнапорных водоносных горизонтов. Возможные дебиты групповых водозаборов измеряются несколькими десятками литров в секунду.

В целом по Днепровско-Донецкому бассейну величина восполняе­мых ресурсов колеблется от 10 до 50% в зависимости от гидрогеоло­гических и климатических факторов, в среднем она составляет 40% от эксплуатационных ресурсов и 40% от естественных ресурсов зоны ак­тивного водообмена.

Рассмотрев условия формирования эксплуатационных ресурсов в Днепровско-Донецком бассейне, можно предположить, что значитель­ные резервы для их увеличения имеются в северо-западном и централь­ном районах за счет перетекания из вышележащих горизонтов в процес­се эксплуатации водозаборов.

Подземные воды Днепровско-Донецкого бассейна широко исполь­зуются для водоснабжения, здесь отбирается около 60 м³/с, что состав­ляет более 10%. от эксплуатационных ресурсов бассейна. Большая часть тородов и поселков, расположенных на площади бассейна (даже таких крупных городов, как Киев, Харьков и др.), обеспечивается полностью или частично подземными водами, при этом большая часть воды (60 — 70%) расходуется на,хозяйственно-питьевые нужды и меньшая (около 30%) — на промышленные цели. Расходы крупных водозаборов до­стигают 2 — 3 м³/с, преимущественно составляя 0,5 — 1,0 м³/с.

Наиболее интенсивно эксплуатируются подземные воды мергельно-меловой толщи, суммарный водоотбор из нее достигает примерно 50% от общего расхода подземных вод в бассейне. Около половины подзем­ных вод этого горизонта отбирается Северско-Донецкими водозабо­рами, из которых вода подается в города и поселки Донбасса.

Большая часть эксплуатирующихся месторождений подземных вод относится к артезианским бассейнам платформенного типа. Вскрывае­мые водоносные горизонты в палеогеновых, меловых и юрских отложе­ниях залегают на различной глубине — от нескольких десятков метров до 600 м. Кроме того, крупные водозаборы расположены на месторож­дениях речных долин, где развиты мергельно-меловые породы.

В качестве примера эксплуатации горизонта в бучакско-каневских песках рассмотрим один из водозаборов, расположенных в северо-за­падном районе Днепровско-Донецкого бассейна. На этом водозаборе водоносный горизонт залегает на глубине от 60 до 120 м и перекрывает­ся выдержанным по площади слоем киевских глин и мергелей мощ­ностью 20 — 30 м. В результате длительной эксплуатации группового водозабора производильностью 0,5 — 1 м³/с образовалась воронка депрес­сии глубиной всего 15 — 20 м. Режим работы водозабора близок к уста­новившемуся. Упругие запасы горизонта, сработанные в процессе экс­плуатации, составляют примерно 1 % от общего количества отобранной воды. Основное питание водоносный горизонт получает, очевидно, через киевские глины из вышележащего горизонта грунтовых вод в харьков­ских песках, имеющего тесную гидравлическую связь с подземными во­дами аллювиальных отложений, которые в свою очередь связаны с по­верхностными водами. Действительно, расчетные понижения на водоза­боре, определенные без учета перетекания, оказываются в 2 — 3 раза, больше наблюдаемых.

На основании данных работы водозаборов можно предполагать, что в бучакско-каневском горизонте эксплуатационные запасы формируют­ся в основном за счет перетекания вод через киевские глины из выше­лежащих водоносных горизонтов.

На ряде крупных водозаборов эксплуатируется горизонт сеноман-альбских пород, перекрытый выдержанной по площади мергельно-мело-вой толщей мощностью от 100 до 400 м. Водоносный горизонт залегает на глубине от 100 до 700 м. При эксплуатации этого горизонта обра­зуются воронки депрессии глубиной в несколько десятков метров и ра­диусом до 60 км и более. Водозаборы работают при неустановившемся режиме фильтрации. Расчетные понижения уровней воды на действую­щих водозаборах без учета перетекания хорошо согласуются с факти­ческим положением уровней воды в скважинах. Вероятно, в этих усло­виях основным источником формирования эксплуатационных ресурсов является сработка упругих запасов водоносного горизонта.

Однако в краевых частях бассейна или в районах с повышенно» тектонической активностью мергельно-меловая толща, очевидно, об­ладает так называемой «трещинной» проницаемостью и при длительной: эксплуатации водозаборов их расход полностью или в значительно» мере формируется за счет подземных вод, поступающих из вышележа­щих горизонтов. Такие условия формирования эксплуатационных запа­сов наблюдаются на водозаборах, например в районе Киева. Здесь же отмечено влияние тектоники на проницаемость водоупорной глинисто-алевритовой 100-метровой толщи бат-келловейских отложений.

В долинах р. Северского Донца и его притоков расположены наибо­лее крупные водозаборы в мергельно-меловой толще. Здесь эксплуа­тируется несколько десятков водозаборов производительностью от 50 л/с до 1 м³/с. Большая часть водозаборов состоит из нескольких десятков скважин, расположенных вдоль русла реки на пойменной и первой надпойменной террасах. В результате работы этих водоза­боров развиваются воронки депрессии, вытянутые по реке и имеющие поперечные размеры 2 — 4 км. Понижение в центре воронки обычно не превышает высоту напора, равную 10 — 15 м. Питание водозаборов происходит за счет поверхностных вод р. Северского Донца. В течение: года наблюдается сработка естественных запасов подземных вод ал­лювиальных песков, которые восполняются в период паводков. Приток подземных вод к водозаборам на 1 км длины русла реки составляет 100 — 150 л/с.

Ресурсы подземных вод Днепровско-Донецкого бассейна характе­ризуются неравномерной изученностью. Всего по бассейну утверждено! в ГКЗ и ТКЗ около 66 м³/с подземных вод или около 12% от выявлен­ных эксплуатационных ресурсов. Из этого количества около 26 м³/с приходится на долину Северского Донца и почти 14 м³/с. на краевую-зону бассейна (область сочленения бассейна с Украинским щитом). Около 60% остальной части ресурсов подземных вод утверждено по мергельно-меловому горизонту, распространенному на значительной; площади центральной части бассейна (территории Харьковской, Пол­тавской, Белгородской, Сумской и Черниговской областей). Наименее разведаны ресурсы водоносных горизонтов отложений четвертичного и палеогенового возраста, эксплуатационные запасы которых утверждены в количестве 6,5 м³/с.

Большая часть эксплуатационных запасов утверждена на участках действующих водозаборов или разведанных площадках, где проекти­руется отбор воды для снабжения крупных городов Днепровско-Донец-кого бассейна, а также промышленных районов Донбасса.

Перспективы обеспечения нужд городского и сельского населения Днёпровско-Донецкого артезианского бассейна подземными водами весьма благоприятны. Несмотря на значительный рост потребности, практически все города и поселки могут быть обеспечены подземными водами для хозяйственно-питьевых целей. В то же время уже сейчас при эксплуатации основного источника водоснабжения Донбасса — мер-гельно-мелового водоносного горизонта — возникают две проблемы: загрязнение подземных вод сбрасываемыми в реки неочищенными шахт­ными и промышленными водами и ухудшение условий питания, связан­ное с зарегулированием поверхностного стока Северского Донца и его притоков. Последнее приводит к уменьшению высоты паводков, прекра­щению заливов пойменных террас. В связи с этим на ряде действующих водозаборов целесообразно проводить искусственное восполнение запа­сов подземных вод.


Причерноморский артезианский бассейн


Причерноморский артезианский бассейн является одним из наиме­нее обеспеченных пресными подземными водами в пределах Восточно-Европейской гидрогеологической области. На большей части бассейна в зоне интенсивного водообмена развиты слабосолоноватые воды с ми­нерализацией 1 — 3 г/л. Пресные подземные воды приурочены к участкам наиболее активного питания водоносных горизонтов, расположенным в долине Днепра, на северо-восточной окраине бассейна и на северо-западе, в пределах Одесской области и Молдавской ССР. На юго-за­падной периферии бассейна (от Дуная до Одессы) подземные воды основных водоносных горизонтов имеют минерализацию до 3 — 5 г/л.

Ресурсы пресных и слабосолоноватых подземных вод в Причерно­морском бассейне приурочены в основном к неогеновым отложениям, которые занимают около 90% его площади, а также к водоносным гори­зонтам отложений четвертичного, палеогенового и мелового возраста, имеющим незначительное площадное распространение.

Четвертичные аллювиальные водоносные отложения в долинах рек состоят преимущественно из супесей и суглинков с маломощными про­слоями гальки и гравия. Самостоятельное значение аллювиальный во­доносный горизонт имеет только в долинах Дуная и Днепра, где мощ­ность галечников достигает 20 — 30 м.

Водовмеща ющие отложения неогенового возра­ста представлены известняками, мергелями, песками и песчаниками, переслаивающимися со слабопроницаемыми глинистыми породами. Мощность водоносных прослоев изменяется от нескольких метров до 50 м. Породы моноклинально погружаются в южном направлении, соответственно глубина залегания их увеличивается от нескольких метров на севере до 200 м и более на юге. Неогеновые водоносные горизонты характеризуются неравномерной проницаемостью, поэтому величина водопроводимости колеблется от нескольких десятков метров в сутки (юго-западная, северная и центральная части бассейна) до 100 м²/сут и более (долины Днестра и Днепра, Сивашский бассейн).

Изменение возможных дебитов групповых водозаборов на площади распространения неогеновых горизонтов подчиняется такой же законо­мерности, что и изменение водопроводимости. В центральной части бассейна, на территории Одесской и Николаевской областей, расчетные мощности сосредоточенных водозаборов составляют 1 — 10 л/с, на юго-западе бассейна эксплуатация подземных вод возможна только одиноч­ными скважинами с расходом меньше 1 л/с. Самая высокая производи­тельность водозаборов, которую можно ожидать на территории Причер­номорского бассейна, не превышает нескольких сотен литров в секунду. Наиболее перспективные участки для заложения таких водозаборов находятся в долинах Днестра и Днепра.

Водоносные горизонты палеогеновых и меловых отложений развиты в северной части Причерноморского бассейна в виде узкой полосы и на северо-востоке, на междуречье Днепра и Мо­лочной. На севере эти горизонты характеризуются незначительной во­доносностью, дебиты групповых водозаборов не превышают 10 л/с. Наиболее водообильные горизонты, приуроченные к бучакским пескам и меловым мергелям и песчаникам, прослеживаются на северо-востоке бассейна, где пресные и слабосолоноватые воды развиты примерно до широты г. Мелитополя.

Водоносные породы погружаются в южном направлении, и в райо­не г. Мелитополя они вскрываются на глубине 300 — 400 м. Расходы групповых водозаборов здесь составляют 200 — 300 л/с.

Общая величина естественных ресурсов подземных вод зоны актив­ного водообмена Причерноморского бассейна оценивается примерно в 70 м³/с Значение модуля подземного стока уменьшается с северо-запада на юго-восток от 2,5 до 0,1 л/с на 1 км², средняя величина моду­ля равна 0,4 л/с на 1 км². Минимальные естественные ресурсы бассейна составляют около 40 м³/с.

Эксплуатационные ресурсы пресных и слабосолоноватых подзем­ных вод основных водоносных горизонтов составляют около 50 м³/с, из них 30 — 35% приходится на пресные воды. Эксплуатационные ресурсы формируются в основном за счет естественных запасов (70%) ив мень­шей степени естественных ресурсов (30%). Восполняемая часть экс­плуатационных ресурсов принимается равной примерно половине ми­нимальных естественных ресурсов зоны активного водообмена. В процессе эксплуатации водозаборов можно ожидать увеличение экс­плуатационных запасов за счет привлечения речных вод и поступления воды из выше- и нижележащих неосновных водоносных горизонтов.

Модули эксплуатационных ресурсов на большей части Причерно­морского бассейна небольшие и изменяются в небольших пределах (0,1 — 0,5 л/с на 1 км²). Территории с модулем менее 0,1 л/с на 1 км² приурочены к юго-западной части бассейна и расположены в виде уз­кой полосы вдоль побережья Черного моря. В долинах Днестра и Днеп­ра модули эксплуатационных ресурсов повышаются до 0,5 — 1 л/с на 1 км².

Интенсивность использования ресурсов подземных вод в Причерно­морском бассейне достаточно высокая, здесь отбирается около 27 м³/с пресных и солоноватых подземных вод, что составляет 55% от эксплуа­тационных ресурсов. Наиболее интенсивно подземные воды используют­ся в Молдавской ССР и Херсонской области.

Основная часть (50 — 60%) отбираемых подземных вод расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, около 30 — 40% — на орошение и толь­ко 10% — на промышленные цели.

Подземные воды являются основными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения на большей части рассматриваемой террито­рии. Сельские населенные пункты обеспечиваются водой из более чем 10 тыс. одиночных скважин, небольшие города и поселки снабжаются из водозаборов, производительность которых от 10 до 100 л/с. Из круп­ных городов потребность только г. Херсона полностью удовлетворяется за счет подземных вод, в Кишиневе и Николаеве используются _гподзем-ные и поверхностные воды, водоснабжение Одессы базируется целиком на поверхностных водах. Большая часть используемых подземных вод отбирается одиночными скважинами. На долю крупных городов с пот­реблением воды 0,5 — 1 м³/с приходится около 20 — 30% от общего во-доотбора.

Почти все наиболее крупные действующие водозаборы расположе­ны в долинах Днестра и Днепра и эксплуатируют водоносный горизонт неогеновых известняков. Известняки, как правило, залегают на небольшой глубине и отделены от аллювиальных отложений слабопроницае­мыми глинистыми породами. Режим работ водозаборов установившийся или близкий к установившемуся. Понижение уровня не превышает 20 — 30 м, а влияние водозаборов распространяется не более чем на 10 — 20 км. Формирование эксплуатационных запасов на этих водозаборах происходит в основном за счет поступления речных вод. Естественные запасы водоносного горизонта составляют доли процента в общем ба­лансе водоотбора.

Значительная часть действующих водозаборов вскрывает водонос­ные горизонты на глубине от нескольких десятков метров до 100 — 200 м, залегающие под слабопроницаемыми глинистыми отложениями. На­иболее типичный водозабор такого рода находится в северо-восточ­ной части Причерноморского бассейна. Здесь эксплуатируется во­доносный горизонт бучакских песков, вскрываемый на глубине около 300 м. В кровле горизонта залегают выдержанные по площади изве­стняковые глины и мергели киевского яруса мощностью 50 — 100 м. При сравнительно небольшом водоотборе, достигающем 250 л/с, сформиро­валась воронка депрессии глубиной до 60 м и радиусом влияния до. 60 км. Водозабор работает при неустановившемся режиме. Как по­казал анализ его работы, упругие запасы, освободившиеся в пределах воронки депрессии, не превышают нескольких процентов в общем ба­лансе водоотбора. Естественные ресурсы, даже если они полностью отбираются водозабором, составляют не более 50% от его расхода. Можно предположить, что значительную роль в питании водозабора играют воды, поступающие из вышележащих глинистых отложений. Расчеты производительности водозабора без учета этого источника пи­тания дают завышенные величины понижений уровня воды в скважи­нах в 1,5 — 2,5 раза по сравнению с наблюдаемым.

Таким образом, из рассмотрения работы наиболее типичных водо­заборов видно, что в процессе эксплуатации основную роль в питании водозаборов играют так называемые привлекаемые запасы — речные воды и воды, перетекающие из вышележащих горизонтов. Модули экс­плуатационных ресурсов, вычисленные по данным действующих водоза­боров, в несколько раз превосходят модули, учитывающие только сра-ботку естественных запасов и частичное восполнение водоносного гори­зонта. Это свидетельствует о том, что эксплуатационные ресурсы подземных вод оценены очень осторожно и имеются резервы для их уве­личения, связанные в основном с привлечением речного стока и поступ­лением воды из вышележащих горизонтов. Такие участки, где суще­ствуют дополнительные источники питания подземных вод, приурочены . в основном к долинам крупных рек — Днестра, Дуная, Днепра и их притоков.

Современная изученность эксплуатационных ресурсов подземных вод Причерноморского, артезианского бассейна сравнительно высокая. Запасы, утвержденные в ГКЗ и ТКЗ, составляют примерно 30% от эксплуатационных ресурсов. По площади бассейна эти запасы распре­делены неравномерно, около 50% их приходится на территорию Мол­давской ССР.

Более половины утвержденных запасов сосредоточено на участках действующих водозаборов, разведанных участках, расположенных в до­линах Днестра, Днепра и Дуная, где запасы формируются в основном за счет привлечения речных вод. Здесь сооружены наиболее крупные водозаборы с производительностью 0,5 — 1,5 м³/с

Рассмотрев гидрогеологические условия Причерноморского бассей­на, можно предположить, что в пределах Одесской и Николаевской областей нельзя ожидать увеличения эксплуатационных ресурсов в процессе работы водозаборов. Поэтому дальнейшее увеличение водоотбора в этих областях может происходить за счет роста числа одиночных скважин или мелких водозаборов, снабжающих водой сельское населе­ние и небольшие города. Такие крупные города, как Одесса и Никола­ев, в перспективе не могут быть обеспечены подземными водами.

Молдавская ССР, Херсонская и Запорожская области более обес­печены ресурсами подземных вод, чем упомянутые выше районы. Пер­спективная потребность большей части расположенных здесь городов и поселков может быть удовлетворена за счет подземных вод. Крупные города Молдавии, такие как Кишинев, Бельцы и др., могут быть обес­печены подземными водами только частично (на 30 — 50%).

В связи с ограниченностью эксплуатационных ресурсов пресных и слабосолоноватых подземных, а также поверхностных вод на терри­тории Причерноморского бассейна большой интерес представляет воз­можность добычи и опреснения соленых вод.

По данным М. Р. Никитина (Никитин, Цыганова, 1972), суммарные эксплуатационные ресурсы соленых и главным образом сильносолоно­ватых подземных вод на площади бассейна оцениваются в 50 — 70 м³/с Они содержатся в песчано-глинистых отложениях миоцена, палеогена и мела. Возможная производительность одиночных скважин колеблется в значительных пределах — от менее 1 до 50 л/с, а групповых водоза­боров — от 10 до 100 л/с и более. Таким образом, соленые подземные воды после опреснения могут быть использованы для обеспечения хо­зяйственно-питьевой потребности сельского хозяйства и небольших городов.