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 Балтийский бассейн трещинных вод Украинский бассейн трещинных вод Донецкий бассейн трещинных вод

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.

Балтийский бассейн трещинных вод


Породы, слагающие Балтийский бассейн, характеризуются слабой водообильностыо. Основной водоносный горизонт здесь приурочен преи­мущественно к верхней трещиноватой зоне архейских и протерозойских кристаллических пород. На возвышенностях кристаллические породы обнажены, на склонах и в понижениях рельефа перекрыты четвертич­ными образованиями, представленными в основном моренными глина­ми. Только около 5% территории бассейна занимают участки, сложен­ные песками. Мощность четвертичных отложений составляет 3 — 5 м, реже 10 — -15 м, мощность верхней трещиноватой части кристаллических пород изменяется от 5 — 15 м в слаботрещиноватых до 20 — 70 м в ин­тенсивно трещиноватых породах.

Трещиноватые породы характеризуются неравномерной и в основ­ном невысокой водоносностью. Наиболее водообильные участки приуро­чены к линиям тектонических нарушений, приконтактовым зонам интру­зий и древней коре выветривания пород, сохранившейся в понижениях рельефа. На этих участках расходы источников достигают 5 — 10 л/с, на остальной территории бассейна не превышают 0,5 л/с. Дебиты сква­жин соответственно изменяются от нескольких литров до долей литра в секунду. Более обводненная территория занимает всего несколько процентов от всей площади бассейна. Водопроводимость пород изучена слабо, по имеющимся сведениям она не более 10 — 20 м²/сут.

Естественные ресурсы подземных вод Балтийского бассейна со­ставляют около-500 м³/с при среднегодовом модуле подземного стока от 1,5 до 5 л/с на 1 км², минимальный модуль естественных ресурсов, рассчитанный по зимнему меженному стоку рек, не превышает 0,5 — 1 л/с на 1 км². Наибольшие значения модулей отмечаются в пределах возвышенной центральной части Кольского полуострова, минималь­ные — в низменной части западного побережья Белого моря, сложенной с поверхности глинистыми породами.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод в Балтийском бассейне оценивались на отдельных небольших участках, где имелись данные по параметрам водоносных горизонтов. Среднее значение модуля эксплуатационных ресурсов по этим участкам составляет не более 0,1 л/с на 1 км². Так как изученные участки находятся в различных гидрогеологических условиях, это значение модуля можно распростра­нить на всю территорию бассейна (около 310 тыс. км²) и считать экс­плуатационные ресурсы равными примерно 30 м³/с Большой интерес для водоснабжения представляет величина родникового стока, которая в целом по бассейну составляет 5 м³/с.

Территория Балтийского бассейна характеризуется невысокой плот­ностью населения. В двух самых крупных городах — Мурманске и Петрозаводске — проживает по 200 — 300 тыс. человек, в остальных го­родах и поселках численность населения не превышает 10 — 50 тыс. В настоящее время водоснабжение большего числа городов и поселков базируется на поверхностных водах, только в нескольких городах (Ки-ровск, Ревда, Ковдор, Выборг и др.) для водоснабжения частично используются в небольших количествах (50 — 200 л/с) и подземные воды. Эксплуатируются родники, одиночные скважины и колодцы, при­уроченные к четвертичным и коренным породам. Дебиты каптируемых родников достигают 40 — 50 л/с, расходы скважин измеряются несколь­кими литрами в секунду. Всего в настоящее время по Балтийскому бассейну для городского водоснабжения используется около 350 л/с подземных и около 10 м³/с поверхностных вод. Перспективная потреб­ность городского населения Мурманской области и Карельской АССР может быть обеспечена подземными водами только на 10 — 15%. Сюда относятся небольшие города и поселки, расположенные преимуществен­но в районах распространения обводненных песчано-галечниковых от­ложений. В основном же водоснабжение городов следует ориентировать на использование поверхностных вод.

Потребности сельского населения в основном могут быть удовлет­ворены за счет подземных вод.


Украинский бассейн трещинных вод


Украинский бассейн трещинных вод характеризуется в целом не­большими эксплуатационными ресурсами подземных вод.

Условия формирования этих ресурсов определяются прежде всего степенью трещиноватости пород кристаллического фундамента, мощ­ностью, литологическим составом и водоносностью рыхлых перекрываю­щих отложений, морфологией территории, наличием и густотой речной сети, крупностью рек, а также климатическими условиями.

Характерной особенностью рассматриваемой территории является уменьшение величины атмосферных осадков от 600 мм в год на севере и северо-западе до 400 мм на юго-востоке. В этом же направлении повышается величина испарения. Это обусловило заметное уменьшение ресурсов подземных вод с северо-запада на юго-восток УКМ.

Подземные воды в пределах рассматриваемой территории приуро­чены к трещиноватой зоне в докембрийских породах, а также к перек­рывающим их рыхлым песчаным породам мезозоя и кайнозоя. Послед­ние характеризуются небольшой мощностью и спорадическим разви­тием. На значительных территориях кристаллические породы перекрыты по существу безводными глинистыми и суглинистыми породами мощ­ностью от первых метров до нескольких десятков метров.

Преобладают слабонапорные и грунтовые воды. Мощность наибо­лее трещиноватой зоны кристаллических пород обычно не превыша­ет 100 м.

Водопроводимость пород относительно низкая, составляет, как правило, несколько десятков квадратных метров в сутки и несколько повышается от водоразделов к речным долинам.

Подземные воды, приуроченные к рыхлому осадочному чехлу, в большинстве случаев используются совместно с трещинными водами, играя в отдельных районах важную роль в формировании эксплуата­ционных ресурсов за счет относительно высокой емкости водовмещаю-щих песчаных отложений, а иногда и повышенной водопроводимости.

В северной части УКМ на трещиноватых породах залегают обвод­ненные флювиогляциальные, а в долинах рек — аллювиальные пески. Мощность обводненных песков изменяется от нескольких метров до 35 м.

На юго-западной окраине массива существенное значение приоб­ретает водоносный горизонт в известняках и песках сармата, залегаю­щий непосредственно на трещиноватых породах фундамента. Мощность, горизонта до 12 м.

На востоке центральной части УКМ важную роль играет водонос­ный горизонт в песках палеогена, которые выполняют депрессии кри­сталлического фундамента. Особое значение этот горизонт имеет в пре­делах Днепровского буроугольного бассейна. Мощность его около 20 м.

В Конкско-Ялынской впадине мощность осадочного чехла превы­шает 250 М: Основным здесь является напорный водоносный горизонт бучакских пород, залегающий на глубине около 150 м.

В пределах УКМ преобладают подземные воды с минерализацией до 1 г/л, лишь на юго-востоке и на юге она повышается до 1 — 3 г/л, реже до 3 — 5 г/л. Характерно закономерное возрастание минерализации с северо-запада на юго-восток.

Общая величина естественных ресурсов подземных вод зоны интен­сивного водообмена УКМ составляет около 60 м³/с при среднем значе­нии модуля подземного стока 0,4 л/с на 1 км². Наибольшие величины среднемноголетнего модуля подземного стока (около 0,7 — 0,8 л/с на 1 км²) характерны для северо-западной части щита, в юго-восточном направлении значение модулей снижается на коротком расстоянии до 0,1 л/с на 1 км².

Суммарные эксплуатационные ресурсы подземных вод УКМ оцене­ны в 50 м³/с, в том числе 5 м³/с — воды с минерализацией 1 — 3 г/л. Рас­пределение их по территории массива неравномерное. Так, на северо-за­паде модули эксплуатационных ресурсов составляют 0,5 — 0,7 л/с на 1 км² при модулях восполняемых ресурсов 0,25 — 0,4 л/с на 1 км². В центральной части массива модули эксплуатационных ресурсов рав­ны 0,1 — 0,5 л/с на 1 км², а в южной части и в Приазовье — меньше 0,1 л/с на 1 км². В целом при довольно низкой величине моду­лей эксплуатационных ресурсов по району отмечается их закономерное и быстрое уменьшение с северо-запада на юго-восток. В пределах Конкско-Ялынской впадины модуль возрастает до 0,5 л/с на 1 км². В небольших депрессиях, выполненных хорошо проницаемыми палеоге­новыми или неогеновыми отложениями, модули достигают 1 — 2 и даже 3 л/с на 1 км². Существенное увеличение модуля эксплуатационных ре­сурсов может также наблюдаться в долинах рек на участках с повы­шенной трещиноватостью кристаллических пород.

Восполняемые ресурсы составляют около 60% от общей величины эксплуатационных ресурсов. В процессе эксплуатации доля восполняе­мых ресурсов должна существенно возрасти за счет привлечения по­верхностных вод.

Основной объем эксплуатационных ресурсов приходится на водо­носные горизонты трещиноватых докембрийских пород (около 35%), аллювиально-флювиогляциальные и докембрийские отложения (около 35%), меньше ресурсов содержится в сарматских и докембрийских (12%) и палеогеновых и докембрийских (7%) породах.

Доля естественных запасов в общей величине эксплуатационных ресурсов возрастает в районах, где трещиноватые кристаллические породы перекрыты обводненными четвертичными, неогеновыми или па­леогеновыми песками. В районах, где водоносный горизонт кристалли­ческих пород перекрыт глинистыми породами, доля естественных запа­сов в общих эксплуатационных ресурсах становится незначительной.

В приведенных величинах не учитывается та часть эксплуатацион­ных ресурсов, которая может формироваться за счет поверхностного стока средних и крупных рек.

В связи с низкими фильтрационными свойствами водовмещающих пород использование подземных вод на большей части территории УКМ возможно одиночными скважинами или небольшими групповыми водо­заборами производительностью до 10 — 20 л/с. В то же время на от­дельных участках, главным образом на северо-западе, где в форми­ровании запасов могут принимать участие подземные воды четвертич­ных и палеогеновых отложений, возможны дебиты водозаборов от нескольких десятков литров в секунду до 100 — 150 л/с. Такие участки приурочены, как правило, к долинам рек, где/ трещиноватость кристал­лических пород достаточно интенсивна для обеспечения высокой произ­водительности эксплуатационных скважин, а восполнение запасов мо­жет быть обеспечено поверхностным стоком рек.

Интенсивность использования подземных вод на территории УКМ невысокая, несмотря на то, что данный район постоянно испытывает дефицит в питьевой воде. Это связано с неблагоприятными условиями для создания крупных концентрированных водозаборов. В пределах УКМ водоотбор составляет около 10% от эксплуатационных ресурсов. Эксплуатация осуществляется преимущественно одиночными скважина­ми для нужд сельского хозяйства.

Наиболее крупным из действующих водозаборов является водоза­бор г. Бердичева с производительностью около 200 л/с. Эксплуата­ционные запасы обеспечены в основном за счет поверхностного стока. Модуль эксплуатационных ресурсов, определенный по опыту эксплуа­тации действующего водозабора, составил около 4 л/с.

Производительностью в несколько десятков литров в секунду ха­рактеризуются также водозаборы городов Умани, Кировограда,-Алек­сандрии. В ряде городов (Днепропетровск, Смела) эксплуатируется самостоятельно аллювиальный водоносный горизонт.

В целом опыт эксплуатации действующих водозаборов и материалы разведочных работ свидетельствуют о том, что в пределах УКМ могут быть выявлены участки, где модули эксплуатационных запасов окажут­ся значительно выше средних по району, хотя существенного увеличе­ния ресурсов подземных вод всего региона ожидать трудно.

В настоящее время в пределах УКМ разведано несколько десятков месторождений подземных вод, однако они, как правило, небольшие по размерам (несколько десятков л/с). Утвержденные в ГКЗ и ТКЗ запасы по сумме всех категорий составляют около 2,5 — 3 м³/с.

Опыт разведки и эксплуатации действующих водозаборов показы­вает, что при работе групповых сосредоточенных водозаборов эксплуа­тационные запасы подземных вод будут обеспечиваться прежде всего естественными ресурсами, формирующими в ненарушенных условиях поверхностный сток рек, и в меньшей степени естественными запасами рыхлых перекрывающих отложений. Однако минимальный меженный сток рек не характеризует полностью восполняемые эксплуатационные ресурсы, которые, как правило, оказываются больше. Видимо, часть ресурсов расходуется на формирование подруслового потока.

Большая часть используемых и перспективных месторождений под­земных вод в данном районе может быть отнесена к типу ограниченных по площади структур, приуроченных к зонам повышенной трещинова-тости кристаллических пород. Среди характерных подтипов можно выделить:

а) трещиноватые породы перекрыты водоносными четвертичными флювиогляциальными песками, развитыми на значительной площади и замещающимися аллювиальными отложениями в долинах рек (города Олевск, Овруч);

б) трещиноватые породы перекрыты слабопроницаемыми отложе­ниями коры выветривания, которые в долинах рек полностью (города Умань, Звенигородка) или частично (города Бердичев, Казатия) раз­мыты. В долинах рек развиты маломощные аллювиальные отложения;

в) кристаллические породы перекрыты сарматскими известняками, имеющими площадное распространение.

В большинстве случаев на месторождениях этого типа транзитный поверхностный сток рек отсутствует; меженный поверхностный сток рек полностью формируется в пределах месторождения за счет есте­ственных ресурсов подземных вод.

Меньшее развитие в пределах УКМ получили месторождения в до­линах рек, эксплуатирующие непосредственно аллювиальные отложе­ния, когда их водопроводимость существенно превышает водопроводи-мость кристаллических пород (города Фастов, Кировоград).

Характерным типом месторождений на востоке центральной части УКМ являются замкнутые депрессии, выполненные палеогеновыми (ре­же меловыми) отложениями. Подстилающие кристаллические породы могут быть обводнены незначительно (г. Коростышев, Александрийский буроугольный бассейн).

В пределах УКМ за счет подземных вод возможно в основном удовлетворение потребностей мелкого сельского и поселкового водо­снабжения за счет эксплуатации рассредоточенных водозаборов и оди­ночных скважин. Однако в ряде случаев дефицит водопотребления сред­них потребителей (от 50 до 300 л/с) может быть полностью или частич­но покрыт за счет подземных вод (города Жмеринка, Казатин, Овруч и др.).


Донецкий бассейн трещинных вод


Территория Донбасса относится к районам, плохо обеспеченным подземными и поверхностными водами. Распространенные здесь основ­ные водоносные горизонты характеризуются невысокой водообильно-стью и содержат, как правило, воду повышенной минерализации (1 — 3 г/л).

Основные водоносные горизонты в пределах Донецкого бассейна приурочены к юрским, триасовым, пермским и каменноугольным от­ложениям.

Водоносный горизонт юрских и триасовых пород, развитый на северо-западе Донецкого бассейна, занимает около 15% его площади. Водовмещающими породами служат пески, песчаники и известняки, переслаивающиеся с глинами, водопроводимость которых изменяется в пределах 50 — 150 м²/сут. На площади развития этих го­ризонтов возможно сооружение небольших водозаборов с производи­тельностью в несколько десятков литров в секунду.

Пермский водоносный го р.и зонт распространен на не­значительной площади в северо-западной части Донбасса и характери­зуется невысокой водообильностью; водопроводимость пород не превы­шает 10 — 20 м²/сут. На площади распространения хемогенной толщи минерализация подземных вод превышает 10 г/л и они не могут быть использованы для водоснабжения без предварительного опреснения.

Около 70% площади Донецкого бассейна занимают водоносные горизонты каменноугольных отложений, которые выхо­дят на дневную поверхность или перекрыты небольшим слоем четвер­тичных образований. Отложения представлены перемежающимися пес­чаниками, аргиллитами, алевролитами, известняками и углями. Под­земные воды приурочены к прослоям песчаников, которые занимают от 10 до 50% разреза. Породы характеризуются в основном невысокой водообильностью, водопроводимость их изменяется от 20 до 100 м²/сут; возможные дебиты групповых водозаборов, как правило, не превышают 20 л/с. Участок повышенной водообильности, занимающий всего о.коло 1 % территории Донбасса, расположен на юге, где на поверхность вы­ходит известняковая толща нижнекаменноугольного возраста, содержа­щая трещинно-карстовые воды. Водопроводимость пород в долинах рек здесь достигает нескольких сотен квадратных метров в сутки, а дебиты родников (Кипучая Криница) 100 — 200 л/с.

Климатические условия Донбасса, северо-западная часть которого находится в зоне неустойчивого, а юго-восточная — в зоне недостаточ­ного увлажнения, мало благоприятны для восполнения запасов подземных вод. Модули подземного стока в ненарушенных условиях, определенные по расчленению гидрографов рек, составляют 0,1 — 0,3 л/с на 1 км², а общие естественные ресурсы бассейна определены примерно в 10 м³/с Эксплуатационные ресурсы подземных вод Донецкого бас­сейна оцениваются примерно в 30 м³/с. Из общей суммы ресурсов около 65% приходится на водоносные горизонты каменноугольных и осталь­ные 35% на водоносные горизонты мезозойских и пермских отложений.

В целом по рассматриваемой территории эксплуатационные ресур­сы складываются из естественных запасов, естественных и привлекаемых ресурсов. Соотношение различных составляющих для отдельных во­доносных горизонтов неодинаково. В водоносных горизонтах каменно­угольных пород большую часть эксплуатационных ресурсов составляют привлекаемые ресурсы, возникающие в процессе интенсивного шахт­ного водоотлива за счет поглощения речного стока, уменьшения испа­рения и увеличения перетекания из вышележащих горизонтов. На пло­щади распространения юрских и триасовых отложений эксплуатацион­ные ресурсы складываются в основном из естественных запасов (80 — 90%) и в меньшей мере из естественных ресурсов. Восполняемая часть эксплуатационных ресурсов на рассматриваемой территории со­ставляет около 80% от естественных ресурсов. Средний модуль экс­плуатационных ресурсов составляет около 1,2 л/с на 1 км², крайние его значения изменяются в широких пределах — от 0,05 до 6 — 8 л/с на 1 км². Максимальные значения наблюдаются на площади распростра­нения карбонатной толщи нижнекаменноугольных отложений, мини­мальные — на участках распространения пермских. Среднее значение модулей эксплуатационных ресурсов для каменноугольных терригенных отложений с учетом шахтного водоотлива составляет 0,7 — 0,8 л/с на 1 км².

Водоснабжение Донбасса, где городские жители составляют 80 — 90% населения, представляет собой сложную проблему. Основное значение как источник централизованного водоснабжения Донбасса имеют подземные воды верхнемеловых и четвертичных аллювиальных отложений, долин Северского Донца и его притоков, находящихся в пре­делах Днепровско-Донецкого артезианского бассейна. Около 75% пот­ребляемой воды в настоящее время подается централизованным путем.

Основными источниками централизованного водоснабжения Донец­кой области служат поверхностные воды, подаваемые по каналу Север-ский Донец — Донбасс, и подземные воды верхнемеловых отложений долины Северского Донца; последними снабжается главным образом Ворошиловградская область. Водоснабжение осуществляется по единой водопроводной системе протяженностью в несколько сотен километров. Всего от Северско-Донецких водозаборов из Днепровско-Донецкого артезианского бассейна подается около 15 м³/с. Кроме этого, местными водозаборами, вскрывающими подземные воды каменноугольных и мезозойских отложений, отбирается несколько кубических метров в се­кунду. Большая часть действующих водозаборов, расположенных на площади развития каменноугольных, пермских и мезозойских отложе­ний, представляют собой небольшие группы или одиночные скважины производительностью не более 10 — 20 л/с.

Значительную роль в водном балансе Донбасса играет откачка воды из угольных шахт. Притоки подземных вод в отдельные шахты небольшие и в основном не превышают 20 — 30 л/с; максимальные при­токи в шахту достигают 150 л/с. Однако в целом по Донбассу величина шахтного водоотлива составляет около 14 м³/с. Шахтные воды частично используются для орошения и производственно-технических нужд, боль­шая же часть их без предварительной очистки сбрасывается в реки и загрязняет поверхностные воды. Притоки в шахты формируются за счет естественных запасов, доля которых незначительна в начальный период формирования воронки депрессии. При длительной эксплуата­ции шахт водопритоки определяются естественными ресурсами, а так­же привлекаемыми за счет увеличения питания подземных вод на пло­щади влияния шахтного водоотлива.

Таким образом, в настоящее время на территории Донбасса и при­легающей к нему долине Северского Донца отбирается около 15 — 16 м³/с пресных и солоноватых подземных вод, что составляет немногим более 50% от подсчитанных эксплуатационных ресурсов. Общее коли­чество эксплуатационных запасов подземных вод, утвержденных в ГКЗ и ТКЗ на действующих водозаборах и разведанных участках, составля- ет около 2 м³/с.

Проблему водоснабжения Донецкого бассейна в будущем предпо­лагается решать комплексно, путем использования поверхностных и подземных, в том числе шахтных вод. Подземные воды проектируется использовать в основном для хозяйственно-питьевого водоснабжения, поверхностные — для хозяйственно-питьевого и промышленного, шахт­ные — для технического водоснабжения и орошения. Большее число населенных пунктов будет переведено на централизованное водоснаб­жение. В наиболее благоприятных условиях обеспеченности подзем­ными водами находится Ворошиловградская область. Перспективная потребность в воде городского и сельского населения этой области мо­жет быть обеспечена подземными водами меловых отложений долины Северского Донца (в Днепровско-Донецком артезианском бассейне) за счет расширения действующих водозаборов и ввода новых на раз­веданных участках.

В менее благоприятных условиях находятся населенные пункты Донецкой области, его потребность в воде может быть удовлетворена за счет подземных вод примерно на 30%. Полностью обеспечена потреб­ность городов, расположенных в северной части области, которые и в настоящее время используют подземные воды верхнемеловых отложений. Для водоснабжения остальных городов будут в основном, привлекаться поверхностные воды канала Северский Донец — Донбасс и строящегося канала Днепр — Донбасс. Местные источники водоснаб­жения (подземные воды карбонатной нижнекаменноугольной толщи, песков мезозоя) могут только частично покрыть потребность в воде отдельных городов.

Как отмечено выше, подземные воды основных водоносных гори­зонтов Донбасса содержат преимущественно солоноватые воды. С глу­биной минерализация подземных вод в этих горизонтах увеличивается до 10 — 20 г/л и более. По данным М. Р. Никитина, эксплуатационные ресурсы соленых вод в Донецком бассейне составляют 20 — 30 м³/с, после опреснения эти воды могут быть использованы для водоснабже­ния преимущественно сельского населения.