24834 (Балтийско-Польский артезианский бассейн)

Ранее движение артезианских вод уподобляли потоку в трубе с источником питания, расположенным выше точки истечения воды. В большинстве учебников гидрогеологии артезианский бассейн представлен в виде синклинальной структуры с областями питания, расположенными выше уровня разгрузки воды. Первоначальный уровень артезианских вод постепенно понижается от областей питания в сторону очага разгрузки. Артезианский водоносный горизонт залегает между пористыми, но почти непроницаемыми слоями, называемыми водоупорами и слабоводопроницаемыми слоями. Такое строение типично для многих больших артезианских бассейнов. Однако в природных условиях их разнообразие бесконечно. Ниже описано несколько типичных артезианских бассейнов.

На рис. 2.11, а показан артезианский бассейн с низким напором, формирующимся в области распространения закрепленных дюнных песков. Здесь заболоченные низины служат слабоводопроницаемыми слоями. На рис. 2.11,б изображен водоносный горизонт, представляющий собой зону трещиноватости, образованную разрывным смещением консолидированных водонепроницаемых пород. Такие водоносные горизонты обладают большим напором, но низкой производительностью. На рис. 2.11, в видно, что артезианский водоносный горизонт может представлять собой не только синклиналь, но и антиклиналь. Горизонтально залегающие породы часто образуют артезианские водоносные горизонты. Напорные водоносные горизонты также распространены в ледниковых отложениях. На рис. 2.11, д показана артезианская скважина, вскрывающая напорные воды на контакте флювиогляциальных и моренных отложений.

Балтийско-Польский артезианский бассейн

Сложные гидрогеологические условия в пределах рассматриваемого бассейна, связанные с различным геологическим строением его частей, обусловили и особенности распределения эксплуатационных ресурсов пресных подземных вод.

В строении водосодержащей толщи зоны интенсивного водообмена, к которой приурочены основные ресурсы пресных подземных вод, принимают участие отложения от четвертичного до докембрийского возраста. Наибольшее площадное распространение имеют основные водоносные горизонты четвертичных, швентойско-тартусских и сеном-туронских отложений.

Общая величина естественных ресурсов подземных вод по Балтийско-Польскому бассейну равна примерно 700 мз/с. Основная часть 50% естественных ресурсов сосредоточена в, аллювиальных, флювиогляциальных и других генетических типах четвертичных отложений, около 20% ресурсов приурочено к сенонтуронским отложениям (табл. 2).

Среднемноголетний модуль подземного стока изменяется в широких пределах (от 1 до 5 — 6 л/с на 1 км), в среднем для всей площади бассейна модуль равен 2 — 3 л/с на 1 км. Наиболее высокие значения модуля подземного стока наблюдаются на севере Эстонии, в районе распространения известняков ордовика и силура, и в центральной части бассейна на площади развития, мощной толщи четвертичных отложений. В целом по бассейну наблюдается тенденция уменьшения модуля в южном направлении по мере уменьшения влажности климата.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод Балтийско-Польского бассейна оцениваются примерно в 430 м/с, из них около половины приходится на долю восполняемых. Восполняемые ресурсы принимаются равными около 30% от естественных. Распределение эксплуатационных ресурсов по основным водоносным горизонтам приведено в табл.2. Как видно из таблицы, около 45% ресурсов приурочено к четвертичному и 25% — к сеном-туронскому водоносным комплексам. Очень незначительными ресурсами, измеряемыми несколькими кубическими метрами в секунду, характеризуются сеноманский, верхнепермский, кемброордовикский и кембро-вендский горизонты и комплексы.

Модули эксплуатационных ресурсов по Балтийско-Польскому бассейну колеблются от 0,1 до 3 — 5 л/с на 1 км, в среднем по бассейну модуль составляет 1,5 л/с на 1 км. Наиболее водообильные участки, где модули достигают 2 — 5 л/с на 1 км, расположены на севере бассейна, на площади развития ордовикских, силурийских и среднедевонских отложений, в центральной части бассейна, где основные водоносные горизонты приурочены к четвертичным отложениям и неогеновым, палеогеновым и меловым породам. Участки с высоким значением модуля эксплуатационных ресурсов выделяются также на юге бассейна, где развиты мергельно-меловые породы. Участки, наименее обеспеченные подземными водами, расположены по берегам Финского и Рижского заливов, а также в западных частях Литвы и Латвии и на юге Украины (южная окраина бассейна).

Современный водоотбор на территории бассейна равен 25 — 30 м/с, что составляет около 6% от эксплуатационных. ресурсов. Наиболее интенсивно эксплуатируются водоносные горизонты четвертичных, меловых, швентойско-тартусских и ордовикских отложений.

Подземные воды широко используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения городского и сельского населения. Водоснабжение мелких и средних городов почти повсеместно базируется на подземных водах, в балансе водопотребления таких крупных городов, как Рига, Калининград, Талин, подземные воды составляют около 40 — 50.%.

Перспективная потребность большей части городов, расположенных на территории бассейна, может быть удовлетворена за счет подземных вод, за исключением нескольких городов, расположенных в северной части бассейна (Таллин, Клайпеда, Шауляй, Калининград и др.), где подземные воды могут обеспечить только 30 — 60% потребности.

По Балтийско-Польскому бассейну ГКЗ и ТКЗ утверждено около 35 мз/с подземных вод, что составляет около 8% от эксплуатационных ресурсов. Более половины утвержденных запасов относится к четвертичному водоносному горизонту (см. табл. 2).

Ниже дается краткая характеристика основных водоносных горизонтов и комплексов Балтийско-Польского бассейна, для которых проведена оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод.

Четвертичный водоocный комплекс выделяется в качестве основного в центральной части Балтийско-Польского бассейна. На юге Белоруссии эксплуатационные ресурсы четвертичного комплекса оцениваются вместе с ресурсами неогеновых, палеогеновых и меловых отложений. На большей площади четвертичные отложения представлены водно-ледниковыми образованиями. В северной части бассейна практическое значение для водоснабжения имеют ресурсы подземных вод аллювиальных и водно-ледниковых отложений, выполняющих переуглубленные участки речных долин (Даугава, Лиелупе, Гауя, Нярис и др).

Водовмещающие породы четвертичного комплекса представлены песчано-гравийно-галечниковыми отложениями. В ледниковых отложениях, как правило, содержится несколько водоносных горизонтов, мощность которых изменяется в широких пределах — от нескольких метров до 10 — 20, реже 30 — 40 м. В переуглубленных долинах мощность водовмещающих пород колеблется также от нескольких метров до 50- 100 м, а в наиболее крупных переуглубленных долинах до 150 м, и более.

Четвертичные отложения характеризуются крайне неоднородными фильтрационными свойствами; водопроницаемость на небольших расстояниях может изменяться от нескольких метров в сутки до 50- 60 м/сут, а -коэффициент водопроводимости от нескольких десятков метров в сутки до 200 — 400 м/сут. Соответственно и возможные дебиты групповых водозаборов в четвертичных горизонтах изменяются в широких пределах — от нескольких десятков, метров в секунду до 0,2- 0,5 м/с, на отдельных участках производительность групповых водозаборов может достигать 1 м/с и более.

Естественные ресурсы четвертичного водоносного комплекса достигают 350 м/с, а средний модуль подземного стока составляет 4 л/с на 1 км. Высокие значения модулей подземного стока объясняются значительной величиной осадков и благоприятными условиями питания подземных вод.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод четвертичных отложений достигают 190, м/с, при этом около половины приходится на восполняемые ресурсы.

Подземные воды четвертичных отложений широко используются для водоснабжения. Наиболее крупные водозаборы приурочены к переуглубленным долинам, где имеется постоянный источник восполнения запасов, большая мощность и высокие фильтрационные свойства пород. Достаточно отметить, что в водохозяйственным балансе Латвийской ССР 60 — 90/0 потребности городов в хозяйственно-питьевой воде обеспечивается за счет ресурсов подземных вод речных долин. Дебиты инфильтрационных водозаборов составляют от 0,1 до 2 м/с.

Перспективны и в настоящее время частично используются воды древнеаллювиальных образований, слагающих террасы р. Даугавы у г. Даугавпилса, аллювиальные отложения р. Гауи для водоснабжения г. Риги, погребенные долины в районе городов Талина, Кохтла-Ярве и Тарту. В Литовской ССР большие погребенные долины с мощностью водовмещающих отложений около 50 — 100 м вскрыты в среднем течении р. Нямунас, в районах городов Друскининкай и Бирштонас. На эксплуатации подземных вод древней аллювиальной долины основано водоснабжение г. Вильнюса, где суммарные эксплуатационные запасы по эксплуатирующим их водозаборам составляют около 1,5 м/с.

Межморенные водоносные горизонты широко используются для водоснабжения на территории Литовской ССР и Калининградской области, где производительность существующих - водозаборов находится Б пределах 0,1 — 0,3 м/с. В южной части Балтийско-Польского бассейна — в Брестской и Гомельской областях — на эксплуатации межморенных горизонтов основывается частично или полностью не только сельскохозяйственное, но и централизованное водоснабжение крупных населенных пунктов. Дебиты водозаборов не превышают в большинстве случаев 0,1 — 0,2 м/с, однако возможно строительство водозаборов с дебитом до 1 м/с.

На территории Украины практическое значение для централизованного крупного водоснабжения имеют ресурсы подземных вод в четвертичных отложениях при условии их совместной эксплуатации с залегающими ниже водоносными горизонтами.

Таким образом, на территории Балтийско-Польского артезианского бассейна в четвертичном водоносном комплексе формируются два основных типа месторождений подземных вод — речных долин и флювиогляциальных отложений. Основными источниками формирования эксплуатационных ресурсов этого комплекса являются привлекаемые ресурсы (поверхностный сток и перетекание из вышележащих неэксплуатируемых водоносных горизонтов). Несколько меньшую роль играют естественные ресурсы. 'В переуглубленных речных долинах существенное значение может иметь сработка естественных запасов подземных вод. На ряде водозаборов, использующих подземные воды четвертичных отложений, одним из основных, источников формирования эксплуатационных ресурсов являются искусственные ресурсы, которые образуются благодаря проведению специальных инженерных мероприятий по искусственному восполнению ресурсов подземных вод (водозаборы Балтэзерс, Эйгуляй).

Водоносный комплекс отложений верхнего мела.

Основным водоносным горизонтом в отложениях верхнего мела является сенон-туронский, развитый в южной и юго-восточной частях Белоруссии и на всей территории Украины, за исключением ее южных окраин. Водовмещающими породами служат трещиноватые мелы и мергели с относительно редкими прослоями глин. Мощность во1дообильной зоны, соответствующей глубине развития трещиноватости, по площади неравномерна, в пределах Брестского артезианского бассейна она достигает 80 — 100 м, а на окраинах бассейна редко превышает 20 — 25 м. Воды на большей части территории напорные, причем обычно напоры, не превышают 40,м.

В кровле трещиноватая зона заилена на большей части территории. Мощность зоны заиления на водоразделах 5 — 10 м, в долинах рек довольно часто эта зона отсутствует и здесь, наиболее благоприятные условия взаимосвязи с подземными водами четвертичных отложений, а через них и с поверхностными водами.

Водообильность мергельно-меловых отложений изменяется в широком диапазоне, что обусловливается различной степенью трещиноватости и закарстованности водовмещающих пород. На водоразделах удельные дебиты скважин редко превышают 0,2 — 0,3 л/с, в долинах рек и в балках, т. е. в местах развития максимальной трещиноватости как по открытости,, так и по глубине, удельные дебиты повышаются до 2 — 8 л/с и как аномальные значения встречаются удельные дебиты, равные 20 — 30 л/с.

Благодаря хорошему качеству и высокой водообильности мергельно- меловая толща является основным источником водоснабжения всей южной части Балтийско-Польского артезианского бассейна: Производительность водозаборов обычно 0,1—2 м/с, эта величина не является предельной.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод Волыно-Подольского артезианского бассейна, приуроченные к сенон-туронскому водоносному комплексу и взаимосвязанному с ним на большей части территории водоносному комплексу четвертичных отложений, настолько велики и настолько превышают перспективную потребность этого района в воде, что стоит вопрос о рациональности переброски воды из Волыно-Подольского артезианского бассейна в соседние области Украинского кристаллического массива и некоторые районы Предкарпатья.

Как отмечено выше, наиболее крупные месторождения в сенонтуронском комплексе формируются в речных долинах, где мергельно-меловая толща залегает непосредственно под аллювиальными песками. Здесь основными источниками формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод в меженный период является сработка естественных запасов подземных вод аллювиальных отложений, восполнение которых происходит во время паводков. В западной части бассейна (главным образом на территории Львовской области) формируются своеобразные месторождения в верховьях небольших ручьев и балок. Эти месторождения относятся к типу ограниченных структур, в которых основными источниками формирования эксплуатационных ресурсов служат естественные ресурсы подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходит путем родникового стока, в речную сеть и путем, испарения. Как показывает опыт эксплуатации этих структур, не следует ориентироваться в рассматриваемых условиях на сработку естественных запасов в качестве дополнительного источника формирования эксплуатационных ресурсов. Небольшое превышение водоотбора над естественными ресурсами приводит здесь к резкому падению уровней подземных вод.