2.4. Гидрогеология

Воронежская область размещается на стыке трех крупных гидрогеологических структур: на севере и северо-западе Московский, на северо-востоке и востоке Приволжско-Хоперский, на западе и юго-западе Донецко-Донской артезианские бассейны. Здесь находится своеобразный подземный водораздел, с которого инфильтрационные воды в виде потоков подземных вод движутся по уклону пластов пород к центральным частям артезианских бассейнов [28,29].

Анализ и обобщение результатов информационно-поисковых исследований и гидрогеологические съемки подтверждают, что на территории Воронежской области располагается особый тип гидрогеологического разреза. Он характеризуется наличием трех структурно-гидрогеологических этажей — нижнего, среднего и верхнего.

Верхний этаж, сложенный относительно рыхлыми отложениями, представлен водоносными горизонтами современно-четвертичного, неогенового и палеогенового возраста, заключающими поровые и порово-пластовые преимущественно безнапорные воды. Средний этаж образован водоносными горизонтами и комплексами меловых, юрских, каменноугольных и девонских отложений, содержащих скопления пластово-трещинных, пластово-карстовых, пластово-поровых вод. Нижний этаж представлен напорной водоносной зоной трещиноватых кристаллических архейско-протерозойских пород.

Наибольший интерес представляет распространенный первым от поверхности неоген-четвертичный водоносный комплекс, приуроченный к аллювиальным и флювиогляциальным отложениям Окско-Донской равнины и Среднерусской возвышенности. Он включает современный аллювиальный, нижне-верхнечетвертичный делювиально-перегляциальный, верхнечетвертичный аллювиальный, среднечетвертичный аллювиальный, донско-окский аллювиально-флювиогляциальный, донской ледниковый и южноворонежский аллювиально-озерный, плиоценовый и миоценовый водоносные горизонты. Водовмещающими породами являются разнозернистые пески, часто с галечником в основании, супеси, покровные суглинки, мелкозернистые глинистые пески с обломками пород. Водоносные горизонты распространены повсеместно в речных долинах и на водораздельных пространствах, где отсутствуют нижне-верхнечетвертичные покровные суглинки, а также среднечетвертично-донские отложения, распространенные в пределах Окско-Донской равнины. Все водоносные горизонты контактируют между собой, гидравлически взаимосвязаны и формируют в основном безнапорную систему грунтовых вод. Небольшие местные напоры до 10 м возникают в местах появления в кровле водоносного горизонта плотных глин или тяжелых суглинков [3].

Уровень грунтовых вод в пределах речных долин на пойменных землях залегает на глубине 0–10 м, на террасах глубина возрастает до 30 м, на водоразделах в покровных суглинках глубина может составлять б м. В более древних аллювиальных горизонтах глубина уровня грунтовых вод увеличивается до 60,7 м (южноворонежский водоносный горизонт). Мощность водоносного комплекса колеблется от 1–3 до 25 м. Повсеместно песчаные отложения характеризуются хорошей водопроницаемостью (0,6–53 м/сут) и достаточной водообильностью. В породах средне-нижнечетвертичного возраста встречаются слабопроницаемые отложения, представленные донской мореной [26,27].

В неогеновых отложениях выделяются два водоносных горизонта: плиоценовый и миоценовый. Первый широко распространен на территории Окско-Донской равнины в глубоких врезах древних речных долин. Воды здесь заключены в разнозернистых песках с гравием и с прослоями суглинков и глин.

Второй, приуроченный к древним палеодолинам, в основном распространен в восточной части Окско-Донской равнины. Воды циркулируют в тонкозернистых песках и алевритах с прослоями глин. Глубина залегания кровли водоносных горизонтов составляет 20–70 м. Водоносные горизонты напорно-безнапорного характера весьма водообильны и, как правило, используются для централизованного водоснабжения крупных городов.

Вышеуказанные водоносные комплексы получают инфильтрационное питание атмосферными осадками. В местах гидрогеологических «окон» они подпитываются водами вышележащих горизонтов или напорными водами нижележащих отложений. Разгрузка подземных вод осуществляется в отрицательные формы рельефа, в реки, озера. В местах выхода грунтовых вод наблюдается заболачивание местности и формирование болот. Воды исключительно пресные с минерализацией 0,3-0,7–1,2 г/л, пригодные для водоснабжения населения. Основные химические типы: гидрокарбонатный, кальциево-магниевый, гидрокарбонатно-сульфатный кальциево-магниевый или гидрокарбонатно-хлоридный натриевый (смешанный).

В палеогеновых отложениях выделяются водоносные горизонты, распространенные в основном на водоразделах юго-западной части Среднерусской и Калачской возвышенностей.

Харьковско-полтавский и сумско-бучакский водоносные горизонты разделяются киевскими водоупорными глинами мощностью 0,2–4,4 м. Водовмещающими породами служат тонкозернистые, разнозернистые пески, алевриты с прослоями глин и песчаники. Мощность водоносных отложений колеблется от 5 до 20 м. Основной вид питания водоносных горизонтов — инфильтрация атмосферных осадков и перетекание вод через гидрогеологические «окна» из вышележащих горизонтов четвертичных отложений. Подземные воды дренируются реками Дон, Толучеевка и др., в которые происходит их разгрузка. Воды обычно пресные с минерализацией 0,2–0,5 г/дм³, гидрокарбонатного кальциево-магниевого типа.

Ниже по разрезу следуют водоносные горизонты меловых отложений. Водоносные горизонты верхнего мела широко распространены на водоразделах Среднерусской возвышенности, залегая на глубинах от 30 до 90 м. Водовмещающие породы представлены трещиноватыми мело-мергельными породами с суммарной мощностью от 5 до 75 м. Турон-маастрихтский водоносный горизонт обычно безнапорный, в то время как турон-коньякский, залегая под сантонским водоупором, как правило, напорный.

Гидродинамическая структура потоков весьма тесно связана с дренирующим влиянием рек бассейна Дона. Основное движение подземной воды направлено к Дону, в котором разгружаются запасы вод верхнемеловых горизонтов [29]. Питание водоносных горизонтов осуществляется атмосферными осадками. Воды верхнемеловых отложений исключительно пресные, с минерализацией 0,2–0,8 г/дм³, характеризуются преобладанием гидрокарбонатного и гидрокарбонатно-сульфатного кальциево-магниевого типов. В некоторых водопунктах отмечается повышенное содержание сульфатов. Подземные воды верхнемеловых отложений используются для водоснабжения сельского и городского населения.

Альб-сеноманский водоносный горизонт в основном распространен в восточной и юго-восточной части Окско-Донской равнины и на правобережье Дона. Водовмещающие разнозернистые пески контактируют с турон-коньякским водоносным горизонтом и нижележащим неоком-аптским водоносным комплексом. Горизонт обычно безнапорный, лишь ограниченно, на участках появления в кровле верхнего водоупора, возникает местный напор. Мощность горизонта составляет 10–50 м. Водоносный горизонт питается инфильтрацией атмосферных осадков на водоразделах. Разгрузка происходит в долинах рек, в балках и в оврагах в виде многочисленных родников. Химический состав воды характеризуется преобладанием гидрокарбонатов и реже сульфатов кальция. Воды пресные, с минерализацией 0,6–0,9 г/дм³. Воды горизонта широко используются для водоснабжения сельских населенных пунктов и районных центров Острогожск, Нижнедевицк, Бутурлиновка и др.

Берриас-аптский водоносный комплекс распространен на территории северо-восточной части Воронежской области. Водовмещающие породы — пески, песчаники, алевриты — залегают на одновозрастных или юрских глинах, играющих роль водоупоров [7]. На большей части территории они отсутствуют. В этом случае водоносный комплекс совмещается с водоносными горизонтами верхнего девона и более древних отложений. Глубина кровли водоносного комплекса колеблется от 1 до 60 м. На водораздельных пространствах распространены воды часто напорного характера с высотой напора до 43 м, который исчезает на участках речных долин. Мощность водоносного комплекса нередко достигает 10–30 м. Питание подземных вод обычно происходит за счет перетекания вод из вышележащих и нижележащих горизонтов.

В гидрогеохимическом отношении воды пресные, с минерализацией 0,7–0,9 г/дм3, которая определяется преимущественным содержанием гидрокарбоната и кальция, что обусловливает их использование для сельскохозяйственного водоснабжения.

Подземные воды нижнекаменноугольных отложений приурочены к отложениям визейского и турнейского отделов. В первом выделяется яснополянский водоносный комплекс, распространенный в северо-восточной и юго-восточной части Воронежской области. Воды циркулируют в песчано-глинистых и карбонатных отложениях. Мощность водоносной части около 20 м. Питание осуществляется преимущественно на водоразделах за счет перетекания вод из берриас-аптского и вышележащих водоносных комплексов в местах их совместного контактирования. В основании водоносных пород залегает малевский водоупор с мощностью 5–10 м. Водоупор не выдержан по простиранию, местами размыт с образованием «окон», через которые осуществляется разгрузка вод в турнейский водоносный комплекс.

Турнейский водоносный комплекс распространен в восточной периферии Калачской возвышенности. Водовмещающие известняки с прослоями глин и песчаников залегают на глубине примерно 110–120 м. Мощность водоносного комплекса достигает 60–70 м. Подземные воды — напорные с высотой напора над земной поверхностью 2–3 м [16].

Водоносный комплекс контактирует с верхнедевонским водоносным горизонтом или залегает на кристаллическом фундаменте архея-протерозоя. Питание водоносного комплекса осуществляется инфильтрационными водами вдоль его западной границы из вышележащих водоносных горизонтов, в основном из берриас-аптского на водоразделах рек Дон–Битюг–Хопер. Разгрузка вод происходит в вышележащие горизонты под влиянием напорной фильтрации. В водоносном комплексе распространены солоноватые воды с минерализацией 5–10 г/дм³, обнаружены бромистые минеральные лечебные воды.

Низы гидрогеологического разреза среднего структурно-гидрогеологического этажа представлены водоносными горизонтами и комплексами девонских отложений. Среди рассмотренных выше водоносных горизонтов важное значение имеют подземные воды верхнедевонского водоносного комплекса и среднедевонских отложений.

В верхах разреза верхнедевонских отложений юго-восточной части Воронежской области выделяется как фациально замещающая карбонатные отложения мамонская терригенная толща, в которой воды циркулируют в песках, песчаниках, алевритах с прослоями глин. Этот горизонт в связи с невыдержанностью верхнего и нижнего водоупора гидравлически взаимосвязан в верхах с турнейским водоносным комплексом или альб-сеноманским, а у подошвы — с лебедяно-кудеяровским горизонтом верхнего девона. Глубина погружения кровли возрастает в южном направлении от 8 до 342 м. Воды в основном напорные, с напором воды до 155 м. Водообильность пород изменяется от 0,003 до 1 л/с. Химический состав отличается преобладанием гидрокарбонатов кальция и магния, минерализация варьируется от 0,1 до 0,9 г/дм³. Питание водоносного комплекса происходит водами вышележащих горизонтов в местах гидравлической связи. Разгрузка вод осуществляется в реку Дон.

Другие водоносные горизонты верхнего девона весьма широко распространены в северной и северо-восточной части Воронежской области. Они имеют ступенчатый характер залегания на склонах Воронежского кристаллического массива, последовательно переходя от древних отложений к более молодым с падением к оси Московского или Приволжско-Хоперского артезианских бассейнов. Водовмещающие породы представлены трещиноватыми, местами закарстованными известняками с подчиненными прослоями глин и мергелей. В верхах гидрогеологического разреза верхнедевонской водоносной системы, преимущественно на водоразделах, водоупорной кровлей служат юрские или неокомские глины нижнего мела, или озерско-хованского горизонта каменноугольных отложений, или местами глины и мергели самой водовмещающей толщи. Поэтому подземные воды верхнедевонских водоносных горизонтов обладают напорным характером, пьезометрические отметки напорной поверхности вод возрастают на водоразделах и падают к речным долинам. В области питания горизонтов распространены безнапорные воды, например, в долине р. Вороны на Окско-Донской равнине, где верхнедевонский водоносный комплекс близко подходит к земной поверхности.

По мере погружения пород в северном и юго-восточном направлении безнапорные воды сменяются напорными с абсолютными отметками в долине р. Хопер до 91 м и высотой напора до 160 м. Мощность водовмещающих пород увеличивается при погружении горизонтов в Московский и Приволжско-Хоперский артезианские бассейны. Суммарная мощность горизонтов колеблется от 35 до 350–400 м.

Водообильность пород не постоянна и определяется трещиноватостью и закар-стованностью пород. Наиболее водообильный — евлановско-ливенский водоносный горизонт (удельные дебиты скважин в районах Воронежской области составляют 3,2–4,7 л/с). Однако в восточной периферии области водообильность снижается. Питание водоносных горизонтов осуществляется за счет инфильтрации вод из вышележащих горизонтов в нижележащие вдоль границ распространения отдельных горизонтов на склонах Воронежского кристаллического массива и в местах гидрогеологических «окон».

В гидрогеохимическом отношении исследуемые воды разнообразны по минерализации и химическому составу. Преобладают пресные воды с минерализацией 0,2–0,7 г/дм³, гидрокарбонатно-сульфатного кальциевого-магниевого или гидрокарбонатного кальциевого типов. Они используются для водоснабжения населения северо-западной части области (Землянск, Семилуки) и в юго-восточной (Калач, В. Мамон).

Среднедевонский водоносный комплекс представлен системой переслаивающихся водоносных горизонтов: верхнещигровско-семилукского, нижнещигровско-ястребовского, старооскольского, мосоловского и морсовско-ряжского. В разрезе среднего девона местами выделяются слабопроницаемые отложения старооскольского горизонта мощностью до 25 м и черноярского горизонта мощностью 3–20 м, выполняющие роль относительного водоупора [17].

Среднедевонские водоносные горизонты распространены значительно шире по территории, чем верхнедевонские. Их юго-западная граница проходит в Воронежской области (с. Белая Горка – с. Давыдовка – с. Гремячье) и уходит в Белгородскую область. Нижние горизонты водоносной системы отсутствуют на выступах Воронежского кристаллического массива. Водовмещающими породами служат карбонатно-терригенные породы с преобладанием последних. Водоносные горизонты залегают на глубинах от 4 до 770 м и более. Глубина залегания горизонтов увеличивается в северном и северо-восточном направлении. Мощность водоносных горизонтов колеблется от 0,6 до 100 м и увеличивается по мере погружения их в центральные части отмеченных артезианских бассейнов. Водоносные горизонты носят напорный характер с высотой напора над кровлей от 4 до 647 м (район оз. Ильмень). Напор воды возрастает вниз по вертикали разреза водоносной системы. Пьезометрический уровень на водоразделах устанавливается ниже земной поверхности на 10–52 м. В речных долинах нередко наблюдалось фонтанирование скважин. Водообильность пород не постоянна в разрезе и в плане. Удельные дебиты скважин указывают на невысокое водообилие пород — 0,05–0,4 л/с.

Питание водоносных горизонтов носит сложный характер. Располагаясь в основном в зоне затрудненного водообмена, они получают питание путем перетекания вод под влиянием напорной фильтрации из нижележащих горизонтов в вышележащие в местах их контактирования, преимущественно за границей распространения черноярского водоупора. Разгрузка вод осуществляется в смежные горизонты, выше- или нижележащие, под влиянием напора и типизируется как субфлювиальная или структурная.

В гидрогеохимическом отношении воды среднедевонских отложений отличаются от вод вышележащих горизонтов преобладанием солоноватых, соленых и рассолов. Минерализация изменяется в интервале от 0,5 до 110–120 г/дм³. В разрезе, а также вдоль простирания пластов от области питания к области разгрузки четко прослеживается вертикальная гидрогеохимическая зональность. Основные типы вод: гидрокарбонатные кальциево-натриевые, хлоридные натриево-кальциевые и хлоридные натриевые. Широко распространены в краевой зоне Приволжско-Хоперского артезианского бассейна минеральные бромные и йодо-бромные воды.

Нижний структурно-гидрогеологический этаж представлен архейско-протерозойским водоносным комплексом. Подземные воды типа трещинных приурочены к коре выветривания дислоцированных и сильно метаморфизованных пород с различной водопроницаемостью и водообильностью. Наиболее водообильными являются участки, совпадающие с глубинными тектоническими разломами субширотного или субмеридионального направлений. Водоупорную кровлю слагают глинистые коры выветривания или глины среднего и верхнего девона. Водоупорным основанием являются монолитные архейские породы Воронежского кристаллического массива. Глубина залегания кровли обводненных пород колеблется от 0 (г. Павловск) до 850 м и более (район оз. Ильмень, Поворинский район).

Водоносный комплекс содержит высоконапорные воды с высотой напора над кровлей пород от 0 до 850 м и более. В северо-восточной части исследуемой территории скважины фонтанируют с пьезометрическим уровнем столба воды выше земной поверхности на 1,2–19 м.

Питание водоносного комплекса осуществляется атмосферными осадками в районе свода Воронежского кристаллического массива (г. Павловск). В местах глубокого погружения питание осуществляется инфильтрирующими водами вышележащих горизонтов на участках гидрогеологических «окон». Разгрузка вод происходит по типу субфлювиальной в долину реки Дон. В зонах глубокого погружения водоносного комплекса до настоящего времени она изучена недостаточно.

Химический состав воды изменяется от пресных гидрокарбонатных натриевых до солоноватых сульфатных натриево-кальциевых со сменой последних в глубоко погруженных участках на хлоридно-бромные натриевые или кальциево-натриевые рассолы с минерализацией до 106,0 г/дм³.

Пресные воды архейско-протерозойских пород используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Солоноватые и соленые воды могут быть использованы в качестве лечебных минеральных вод.

Социально-экономическое состояние Аннинского района.

Завод располагается вблизи поселка Садовое, Аннинского района. Предположительно впервые о селе было упомянуто еще в 1682 году, и именно этот год считается годом основания села.

В Аннинском районе работают сахарный, кирпичный, спиртовой, маслоэкстракционный заводы.

Общая численность работающих на промышленных предприятиях - около 2.5 тысяч человек. Среди предприятий стоит отметить ООО «Аннинское молоко», ООО Сахарный завод «Садовский» , ОАО «Люкс», ОАО «Маслоэкстракционный завод «Аннинский», ОАО Мясокомбинат «Аннинский» и ООО «АннК» , ООО Винзавод «Аннинский», Хлебокомбинат и ООО «Аннинский хлеб». В районе 32 сельхозорганизации заняты сельскохозяйственным производством, 152 фермерских хозяйства, 13,5 тысяч личных подсобных хозяйств.

Сахарный завод, как и все село располагается на левом берегу реки Битюг, протекающей через добрую половину Воронежской области.

Население поселка с момента первой переписи населения в нем в 2000 году у пало с 5300 человек до 4200. Связано это с многими факторами, начиная от естественной убыли население и отсутствия интереса к поселку со стороны городских жителей, заканчивая банальной урбанизацией, которая затрагивает в большинстве своем молодежь.

Село Садовое- город, который является центром Садовского района, но кроме города в самом районе лишь сельскохозяйственные угодья и поля.

Мониторинг Сахарного завода Воронежской области.

Мониторинг Сахарного завода Воронежской области и близлежащих территорий проходил по таким параметрам, как: мониторинг почвенного и снежного покрова, мониторинг состояния подземных вод и состояния поверхностных вод, мониторинг загрязнения атмосферного воздуха и возможности переноса негативных последствий деятельности завода на большие дистанции, проверка состояния растительности в зоне деятельности этого завода.

Рисунок 4.21 — Ситуационный план с.Садовое

Мониторинг почвенного покрова

При мониторинге почв было принято решение воспользоваться Радиальной системой отбора проб в районе зоны полей фильтрации. Связано это с тем, что продолжающееся загрязнение может так же затрагивать обширные территории и распространяться во все стороны. Также это подводит точки вплоть к самому заводу. Непосредственно у завода сетка меняется на ромбическую для более плотного опробования. Наличие у завода множества труб делает необходимым более тщательный мониторинг почв и снега в данном регионе.

Мониторинг подземных и поверхностных вод

Мониторинг Подземных и поверхностных вод проходит по привычной схеме. Точки выставляются у поля фильтрации по направлению к реке, поскольку именно к реке и направлены подземные воды. Точка ставится у начала фильтрационного поля, на самом поле и далее к реке. Та же конструкция у самого завода. Так же точки находятся у ближайших к очагам точкам реки(поверхностные воды).

Мониторинг атмосферного воздуха

Состояние атмосферного воздуха контролируется по направлению розы ветров в регионе. Именно в соответствии с ней были выставлены точки по направлению от сахарного завода и поля фильтрации. Растительность обозревалась в районе отбора почвенных проб. Состояние ее нейтральное.

Рисунок 4.22 — Геологическая карта района полей фильтрации Садовского сахарного завода

Рисунок 4.23 — Гидрогеологический разрез по линии I-I в районе полей фильтрации Садовского сахарного завода

Заключение.

Был проведен ряд работ в районе Сахарного завода села Садовое. В исследовании затрагивались материалы местности по гидрогеологии региона, литологии Воронежской области, климатические особенности региона и тектоника.

В ходе работы был проведен мониторинг территории сахарного завода, фильтрационного поля и примыкающей местности на предмет состояния почв и снеговых отложений, состояния подземных и поверхностных вод, мониторинг атмосферного воздуха и растительности.