1.3 Гидрогеологические условия
Гидрогеологическая характеристика территории расположения участка «Свинцовка» дана на основании материалов региональных картографических работ и отчетных материалов о результатах гидрогеологических исследований по изысканию дополнительных источников водоснабжения г. Поворино Воронежской области и отражено в приложении А, рисунок 4. Гидрогеологическая стратификация разреза приведена в соответствии со сводной легендой Московской и Брянско-Воронежской серий листов Государственной гидрогеологической карты СССР масштаба 1:200000, утвержденной Гидрогеологической секцией НРС МИНГЕО СССР при ВСЕГИНГЕО 10 апреля 1989 года [33]. На территории района размещения участка «Свинцовка» выделяются следующие основные гидрогеологические подразделения [12]:
Водоносный современный аллювиальный горизонт (a IV).
Проницаемый локально слабоводоносный нижне-верхнечетвертичный комплекс аллювиальных и делювиальных отложений (pr, d I-III).
Водоносный верхнечетвертичный аллювиальный горизонт (a III).
Водоносный верхне-среднечетвертичный аллювиальный горизонт (a II –III).
Слабоводоносный локально водоупорный донской водно-ледниковый горизонт (f I ds1).
Водоносный миоцен-плиоценовый терригенный комплекс (N 1-2).
Водоносный апт-альбский терригенный горизонт (K1-2 a-al).
Водоносный берриасс-барремский терригенный комплекс (K1b-br ).
Водоносный верхнефранско-фаменский терригенно-карбонатный комплекс (D3fr2-fm)
Ниже приводится краткая характеристика выделяемых гидрогеологических подразделений.
Водоносный современный аллювиальный горизонт (aIV)
Горизонт распространен в долинах рек, ручьев и балок. Водовмещающие породы представлены разнозернистыми песками, иногда глинистыми и супесями.
Водопроницаемость песков характеризуется коэффициентом фильтрации – 16 м/сут. Водопроводимость – 383 м2/сут. Мощность горизонта составляет 0,5 – 20 м в долине р. Хопер, преобладает – 8 – 15 м, по долинам ручьев и балок – 2 – 3 м.
Верхнего водоупора горизонт не имеет, нижним водоупором служат на отдельных участках глины плиоцена, мезозоя и верхнего девона. В местах, где глины отсутствуют, горизонт гидравлически взаимосвязан с нижележащими горизонтами.
Уровни подземных вод залегают на глубине от долей метра до 5 м (абсолютная отметка уровня – 88 – 90 м в пойме р. Хопер и 92 – 92,6 в пойме р. Свинцовка).
Водообильность горизонта неравномерная - удельные дебиты скважин изменяются от десятых долей л/сек до 1,6 л/сек.
По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциевые и кальциево-натриевые, с минерализацией до 1,0 г/дм3. Воды жесткие ( общая жесткость – 10,15 мг.экв./дм3). Из азотистых соединений присутствуют ионы NO3 в количестве до 18 – 25,4 мг/дм3.
Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, паводковых вод и частично за счет притока из нижележащих водоносных горизонтов и комплексов.
Проницаемый локально слабоводоносный нижне-верхнечетвертичный комплекс аллювиальных и делювиальных отложений (pr, d I-III).
Воды горизонта распространены локально и приурочены к нерасчлененным образованиям водоразделов, делювиальных отложений склонов и аллювиально-делювиальных осадков овражно-балочной сети. Водоносные линзы в покровных отложениях встречаются на самых различных абсолютных отметках.
Водовмещающими породами служат преимущественно суглинки, реже пески и супеси. Залегают воды обычно близко к поверхности в виде линз. Мощность водоносных отложений не превышает 3 м. Режим их полностью зависит от климатических факторов. Преобладают воды безнапорные.
Водообильность верховодки незначительная (преобладающие расходы родников составляют – 0,01 – 0,05 л/сек).
Воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые, кальциево-натриевые, в меньшей степени карбонатно-сульфатного типа. Частое присутствие в воде колодцев азотистых соединений NH4, NO2, NO3 указывает на неудовлетворительное санитарное состояние колодцев.
Питание происходит за счет атмосферных осадков.
Водоносный верхнечетвертичный аллювиальный горизонт (aIII)
Горизонт приурочен к отложениям первой и второй надпойменных террас. Водовмещающими породами являются пески, супеси. Значения коэффициента фильтрации песков колеблются в пределах 4 – 10 м/сут; коэффициент водопроводимости составляет 114 - 265 м2/сут. В среднем мощность водоносного горизонта составляет 5 – 18 м в пределах первой надпойменной террасы, увеличиваясь на второй надпойменной террасе до 26 м. Водоупорного перекрытия горизонт не имеет, нижним водоупором местами служат глины нижнего мела. В местах, где глины нижнего мела отсутствуют и развиты песчаные отложения плиоцена, наблюдается гидравлическая взаимосвязь верхнечетвертичного горизонта с водоносными горизонтами плиоцена. Горизонт безнапорный, но в местах, где в кровле водовмещающих пород залегают суглинки и глины, воды приобретают напорный характер. Водообильность горизонта зависит от гранулометрического состава песков и весьма изменчива: 0,04 – 1,4 л/сек (удельные дебиты скважин).
Воды по химическому составу преимущественно гидрокарбонатные кальциевые или кальциево-натриевые. Минерализация составляет 0,2 – 0,4 г/дм3.
Жесткость колеблется от 0,7 до 28,6 мг-экв/дм3. Присутствие в воде азотных соединений NH4, NO2, NO3 указывает на поверхностное загрязнение этих вод.
Питание горизонта за счет инфильтрации атмосферных осадков и подтока вод из нижележащих горизонтов. Разгрузка горизонта осуществляется путем боковой фильтрации в современный аллювиальный горизонт.
Водоносный средне-верхнечетвертичный аллювиальный горизонт (aII-III)
Горизонт приурочен к песчаным отложениям второй, третьей и четвертой надпойменных террас. Мощность песков изменяется от 0,5 до 5,0 м. Воды грунтовые – верхний водоупор отсутствует. Водообильность горизонта незначительная – расходы родников (по данным геолого-съемочных работ) составляют 0,05 – 0,1 л/сек.
Воды пресные, гидрокарбонатные кальциево-магниевые, минерализация – 0,1 – 0,4 г/дм3.
Источником питания водоносного горизонта служат атмосферные осадки. Разгрузка горизонта происходит в долинах рек в основном путем боковой фильтрации в верхнечетвертичный водоносный горизонт.
Слабоводоносный локально водоупорный донской водно-ледниковый горизонт (f I ds1)
Данный горизонт имеет ограниченное распространение. Водовмещающими породами горизонта служат пески времени наступания донского ледника. Мощность водоносного горизонта в долине р. Хопер – до 20 м, горизонт залегает под современным аллювием, преобладающие значения мощности равны 10 – 15 м.
Горизонт имеет напорно-безнапорный характер.
Водообильность горизонта низкая (удельные дебиты скважин составляют 0,015 – 0,4 л/сек).
По химическому составу воды разнообразны: гидрокарбонатные кальциево-натриевые, сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые, с минерализацией соответственно: 0,4 – 0,6 г/дм3; 1,4 г/дм3.
По жесткости воды могут быть охарактеризованы от умеренно жестких до очень жестких. Из азотных соединений присутствуют ионы NO3 – от следов до 108 мг/дм3, ионы NO2 – отсутствуют.
Питание водоносного горизонта на водораздельных участках – инфильтрационное, а в долине р. Хопер запасы вод пополняются путем перетекания из вышележащего современного аллювиального водоносного горизонта.
Водоносный миоцен-плиоценовый терригенный комплекс (N 1-2)
Водоносный комплекс приурочен к мощной толще песков различных свит плиоцена и миоцена. По гранулометрическому составу эти пески различны – от глинистых до гравелистых, что обуславливает различную их водопроницаемость. Коэффициенты фильтрации песков колеблются в широких пределах, наиболее часты их значения 1 – 14 м/сут. Значения коэффициента водопроводимости изменяются в пределах 40 – 200 м2/сут.
Преобладающая мощность водосодержащих пород равняется 10 – 25 м, а наибольшая в долине Хопра достигает 49 м. Комплекс заключает в себе напорно-безнапорные воды. Наиболее характерная величина напора 10 – 25 м. При наличии гидрогеологических «окон» наблюдается связь с нижележащими водоносными горизонтами.
Водообильность комплекса изменчива, что обусловлена различным гранулометрическим составом отложений: для глинистых песков свойственны минимальные дебиты – 0,02 л/сек, а для гравелистых песков – максимальные – 5,5 л/сек. Наиболее часты удельные дебиты 0,3 – 0,9 л/сек.
Химический состав вод разнообразен: наиболее часты гидрокарбонатные кальциево-натриевые воды; затем гидрокарбонатно-сульфатные и хлоридно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые или магниево-кальциевые воды.
Минерализация не превышает 1,0 г/дм3 (0,3 – 0,8 г/дм3), по величине жесткости вода бывает от мягкой до очень жесткой. Вода содержит железо от следов до 16 мг/дм3, но обычно – 0,2 – 1,5 мг/дм3.
Питание водоносного комплекса по склонам долин рек осуществляется путем инфильтрации атмосферных осадков (т.е. там, где мощность перекрывающих покровных суглинков наименьшая). Другими источниками пополнения запасов данного водоносного комплекса являются четвертичные воды и подстилающие его напорные водоносные горизонты.
Водоносный апт-альбский терригенный горизонт (K1 a-al)
Водовмещающими породами служат в основном альбские пески, с редкими прослоями песчаников. Пески разнозернистые, участками мелкозернистые и глинистые. Мощность их изменяется от 18 и до 36 м. Пески в целом слабоводопроницаемые, коэффициенты фильтрации их изменяются в пределах 2 – 4 м/сут.
Водопроводимость горизонта характеризуется значениями Km – 30 – 220 м2/сут.
Верхнего водоупора горизонт на большей части площади не имеет, нижним же водоупором служат также невыдержанные по площади и в вертикальном разрезе прослои глин аптского и барремского возраста.
Подземные воды преимущественно грунтового типа.
Основное движение подземного потока происходит к долине р. Хопер со стороны водораздельных пространств.
Водообильность горизонта неравномерная. Преобладают удельные дебиты 0,2 – 0,4 л/сек, что характеризует горизонт как слабоводообильный.
В основном воды гидрокарбонатно-кальциевые, натриево-магниевые и гидрокарбонатно-хлоридные кальциевые или кальциево-магниевые.
Минерализация колеблется в пределах 0,2 – 0,7 г/дм3. Жесткость изменяется от 1,5 до 12,7 мг-экв/дм3.
Нитриты и нитраты содержатся в небольших количествах. В воде содержится фтор – 0,2 – 0,38 мг/дм3, бор – 0,13 – 0,19 мг/дм3, медь – 0,002 мг/л и цинк – 0,09 мг/дм3.
Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. В незначительной степени питание происходит за счет напорной фильтрации из нижележащего берриасс-барремского водоносного комплекса на участках отсутствия глин в подошве аптских отложений.
Водоносный берриасс-барремский терригенный комплекс (K1 b-br)
Комплекс развит почти на всей площади. Водовмещающими породами являются пески берриасского, валанжинского, готеривского и барремского ярусов нижнего мела. Водопроницаемые свойства песков не одинаковы и зависят от их гранулометрического состава. Преобладают коэффициенты фильтрации 3 – 10 м/сут. Пески преимущественно мелкозернистые с коэффициентами фильтрации 0,6 – 2 м/сут; в долинах рек коэффициенты фильтрации, как правило, выше – 4 – 25 м/сут. Водопроводимость горизонта характеризуется величинами Kм – 50 – 300 м2/сут. Мощность обводненных отложений колеблется от 10 до 30 м и более. Выдержанного водоупорного перекрытия горизонт не имеет. Нижний водоупор представлен невыдержанными по простиранию глинами различных горизонтов девона. Невыдержанность нижнего водоупора по площади способствует гидравлической взаимосвязи рассматриваемого водоносного комплекса с нижележащими водоносными подразделениями верхнедевонского возраста.
Водоносный комплекс имеет напорно-безнапорный характер. Его водообильность неравномерна: удельные дебиты изменяются от 0,05 л/сек до 6 -10 л/сек. В целом же удельные дебиты невысокие – преобладают значения 0,2 – 0,5 л/сек.
По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциево-натриевые, кальциево-магниевые, пресные с минерализацией от 0,3 до 2,1 г/дм3, преобладает 0,3 – 0,6 г/дм3, от умеренно жестких до очень жестких. По результатам опробования в период разведки водоносного горизонта по скважине 4р получены следующие данные о химическом составе подземных вод горизонта: водородный показатель 8-7, сухой остаток за период 1974-1975 гг изменялся от 400 до 204 мг/дм3, общая жесткость изменялась от 5 до 2,14 мг-экв/ дм3, Cl- - от 35 до 80 мг/дм3, SO42- 84 – 16 мг/дм3.
Питание горизонта происходит на водоразделах за счет перетока вод из вышележащих водоносных горизонтов, разгрузка преимущественно в долинах рек на участках отсутствия перекрывающего водоупора.
Водоносный верхнефранско-фаменский терригенно-карбонатный комплекс (D3fr2-fm)
Данный комплекс на исследуемой территории распространен повсеместно и включает несколько водоносных горизонтов. Пресные воды содержатся в карбонатных и терригенных отложениях фаменского яруса и верхнего подъяруса франского яруса верхнего девона. В составе комплекса на отдельных участках выделяются: водоносный озерско-хованский карбонатный комплекс, слабоводоносный плавско-оптуховский терригенно-карбонатный комплекс. Большая часть площади распространения девонских отложений относится к артезианскому бассейну открытого типа – водоносный горизонт на основной площади дренируется наиболее крупными реками, область питания находится в пределах Липецкой и Воронежской (центральная часть) областей, глубина залегания незначительна.
Мощность водоносной зоны пресных вод, как правило, не превышает 100 м и уменьшается по мере погружения кровли девонских отложений. Водообильность водоносного комплекса неравномерна и зависит от степени трещиноватости известняков и гранулометрического состава терригенных отложений. Наиболее выраженной закономерностью в изменении водообильности является повышение ее на участках разветвленной речной сети и в долинах крупных рек. Источниками питания водоносного горизонта являются атмосферные осадки и поверхностные водотоки (за пределами участка исследований), дополнительными источниками питания служат воды вышележащих горизонтов в местах отсутствия водоупорных перекрытий нижнемеловых и юрских глин.
По химическому составу воды комплекса гидрокарбонатно – кальциевые, пресные и слабоминерализованные, с общей жесткостью 5 – 7 мг-экв/дм3, часто до 20 мг-экв/дм3.
Ниже верхнефранско-фаменского водоносного комплекса залегают водоносные и водоупорные подразделения среднедевонского возраста и протерозойско-архейский водоносный комплекс. Характеристика этих водоносных подразделений в настоящей главе не приводится ввиду того, что воды данных горизонтов по своим химическим свойствам (повышенной минерализации, очень большой жесткости, слабой водообильности и большой глубины залегания) не имеют практического применения для целей водоснабжения.
На участке «Свинцовка» водоносные подразделения: современный аллювиальный горизонт, средне-верхнечетвертичный аллювиальный горизонт, миоцен-плиоценовый терригенный комплекс и апт-альбский терригенный горизонт образуют единый пласт – четвертично-нижнемеловой терригенный горизонт. В районе г. Поворино данный горизонт имеет повсеместное распространение, значительную мощность (более 40 м), высокую водообильность и неглубокое залегание. Высокие значения фильтрационных параметров водовмещающих отложений определяет грубозернистый состав аптских терригенных отложений и разнозернистых песков тихососновской свиты плиоцена.
