Раздел 3. Водная среда города 141

о бщая минерализация откачиваемых подземных вод возросла от 0,5—0,7 до 1,8—2,2 г/дм³, общая жесткость повысилась от 5—7 до 18—20 ммоль/дм³, что является результатом выщелачивания меломергельных пород под воз­действием увеличения скорости фильтрации и растворяющего воздействия проникающих сверху агрессивных вод.

Наибольшую защищенность пресные подземные воды имеют в пределах артезианских бассейнов, зона развития которых простирается до глубины от нескольких сот метров до 1 км. Полный водообмен в этих горизонтах проис­ходит в течение сотен и тысяч лет.

На первый взгляд, это как будто дает возможность пользоваться чистым источником воды еще длительное время. Однако на практике в силу специ­фических гидродинамических и геохимических процессов, происходящих в подземной гидросфере при интенсивном отборе подземных вод, и поступле­ния загрязняющих веществ через стволы неисправных скважин качествен­ные показатели подземных водоносных горизонтов постепенно ухудшаются.

Математическое моделирование гидрогеологических процессов позволя­ет прогнозировать количественные показатели этих изменений. Глубокие го­ризонты пресных вод могут подвергнуться воздействию как вышезалегающих загрязненных горизонтов, так и нижезалегающих комплексов, содержащих некондиционные солоноватые воды. Мало изученным остается состав поро-вых растворов прилегающих слабопроницаемых слоев, отжим которых также может давать увеличение содержания в эксплуатируемых артезианских водах нежелательных компонентов — таких как соли жесткости, хлориды, сульфа­ты, Fe, F, Вг, В, Li, Sr, A1, сероводород, нитриты.

Ухудшение качества воды, связанное с поступлением макро- и микроком­понентов из прилегающих толщ в силу ненасыщенности природных вод всегда необратимо. При эксплуатации артезианских водозаборов за период амортиза­ционного срока (обычно 25 лет) извлечение подземных вод происходит с участ­ка, имеющего площадь, измеряемую несколькими квадратными километрами. Приток нежелательных инфедиентов в эксплуатируемый водоносный горизонт в тот же период происходит на всей площади депрессии, измеряемой многими десятками квадратных километров. Таким образом, на урбанизированных тер­риториях под воздействием интенсивной хозяйственной деятельности склады­вается нарушенный (антропогенный) режим подземных вод. Изменение гидро­динамических характеристик подземных вод (напора, скорости, расхода), их состава и температуры происходит не только под воздействием естественных факторов (атмосферных осадков, температуры, режима поверхностных вод и др.), но и техногенных, которые часто ифают ведущую роль.

При условии сохранения объема элемента гидросферы и емкостных ха­ рактеристик слагающих его горных пород водный баланс выражается уравне­ нием вида: „

£(QjAt)± Ду=0,

¹

где Q_i — сумма приходных и расходных статей водного баланса элемента, м³/сут.; (+) — приток, (—) — отток подземных вод; At — длительность рас­четного периода, сут.; Av — изменение объема (запасов) подземных вод, м³.

142

Экология города

Под запасами подземных вод понимается общий объем воды, содержа­щейся в рассматриваемом элементе гидросферы. Приток подземных вод к рассматриваемому элементу, пополнение запасов, приходные статьи водного баланса называются питанием подземных вод; отток, сработка запасов, рас­ходные статьи баланса — разгрузкой подземных вод.

Для элемента грунтового горизонта уравнение водного баланса выража­ется зависимостью:

где W_n — суммарное питание грунтовых вод с поверхности, м³/сут.; Р — раз­грузка грунтовых вод на поверхность, м³/сут.; ± Q_H— приток из нижележащих горизонтов или отток в нижележащие горизонты, м³/сут.; ±AQ — разность притока и оттока по грунтовому водоносному горизонту, м³/сут.; Q₃— отбор грунтовых вод, м³/сут.; F — площадь балансового участка, м²; АН — измене­ние уровня грунтовых вод в рассматриваемом элементе потока (м) за расчет­ный период At; \i — гравитационная емкость, доли единицы.

Суммарное питание грунтовых вод с поверхности W_n включает в себя со­ставляющие: W—инфильтрационное питание грунтовых вод; К— конденса­ция; Q_noB — поглощение поверхностных вод; W_u — искусственное питание.

Составляющими разгрузки грунтовых вод на поверхность Р являются Z_p— разгрузка суммарным испарением, включающим транспирацию, и Р_п — разгрузка грунтовых вод на поверхность (родники, мочажины, пластовые выклинивания).

При неизменной емкостной характеристике горных пород и площади балансового участка изменение составляющей приходной части водного ба­ланса W_n и расходной части Q₃ приводит к изменению АН — подъему или снижению уровня грунтовых вод.

Глубина залегания грунтовых вод, обусловленная природными фактора­ми, имеет зональный характер. Глубина залегания грунтовых вод в различ­ных зонах Украины, выделенных на основе особенностей увлажнения и ре­льефа, показана в табл. 3.16.

Таблица 3.16. Средние зональные характеристики грунтовых вод

	Глубина за-	Величина пи-	Минерализа-	Химический
Зона	легания, м	тания, мм/год	ция, г/л	состав
Неглубоких	5-Ю	45 -90	0,3 - 0,5	НСО3-Са
оврагов
Глубоких	10- 15	30 -45	до 0,1	НСО,-Са
оврагов				HCO3SO4-Ca
Овражно-ба-	до 20	10 -20	1,0- 3,0
лочные сети	и более			SO4-Ca(Na)
Зона причер-	до 50	5,0 - 1,0	до 3,0 - 5,0	SO4 HCO3-Ca
номорских	и более			SO4-Ca
балок				ClSO4-(Na)Ca