6. Гидрогеология

Равнинная часть Пермского края входит в состав восточной окраины Волго-Камского многопластового артезианского бассейна. Полигон практики — г. Пермь и его окрестности— расположен в пределах Камской гидрогеологической области (рис.6.1). Со слагающими полигон различными по возрасту и литологическому составу породами связаны подземные воды нескольких типов. В рыхлых отложениях развиты обычно поровые грунтовые воды, характеризующиеся небольшой глубиной залегания, отсутствием напора, легкой загрязняемостью. В коренных песчано-глинистых породах верхней, затронутой выветриванием, части разреза распространены субнапорные трещинно-грунтовые воды. В более глубоких частях разреза развиты напорные воды: порово-пластовые, трещинно-пластовые и карстовые. [по Шимановскому, 1973].

По условиям взаимосвязи с земной поверхностью водоносные подразделения разделяются на два гидрогеодинамических этажа: верхний и нижний, границей между ними является региональный иренский водоупор. К верхнему этажу относятся гидрогеологические подразделения, в той или иной степени связанные с поверхностью; они содержат пресные и солоноватые воды. Нижний этаж объединяет гидрогеологические подразделения, которые практически утратили связь с поверхностью и характеризуются застойным режимом; в них распространены соленые воды и рассолы.

Гидрогеологическая характеристика полигона практики приводится по материалам отчетов о гидрогеологических съемках соответствующих листов и сводного отчета [36, 42, 46]. Описание гидрогеологических подразделений производится в стратиграфической последовательности сверху вниз.

6.1 Верхний гидрогеодинамический этаж

В верхний гидрогеодинамический этаж входят: водоносный локально-слабоводоносный четвертичный аллювиальный горизонт, водопроницаемые локально-водоносные четвертичные флювиогляциальный, эоловый и элювиально-делювиальный горизонты, слабоводоносный локально-водоносный шешминский терригенный комплекс, водоносная и водопроницаемая локально-водоносная соликамские терригенно-карбонатные свиты, водоносная иренская карбонатно-сульфатная серия.

Водоносный локально-слабоводоносный четвертичный аллювиальный горизонт.Основными водосодержащими породами являются слои и линзы галечников гравия, песков и супесей. Литологическая невыдержанность аллювиальных отложений, сложное строение речных долин, большие амплитуды колебаний высотных отметок поверхностей террас и их цоколей обусловливают существование нескольких самостоятельных водоносных пластов.

Аллювиальный горизонт относится к грунтовому типу и характеризуется в основном отсутствием напора подземных вод. Напор вод наблюдается лишь на участках, где водоносные слои перекрыты глинами и суглинками. Глубина залегания кровли аллювиального горизонта в большинстве случаев находится в пределах 1,5—15 м. Питание подземных вод происходит за счет атмосферных осадков, подтока из коренных отложений и, частично, путем инфильтрации из водохранилищ. Коэффициент фильтрации изменяется от сотых долей до нескольких десятков метров в сутки, но наиболее часто составляет 1—10 м/сут. Дебиты колодцев обычно 2000— 4000 м3/сут., одиночные водозаборные скважины имеют производительность от 10—15 до 100 м3/сут.

Грунтовые воды аллювиальных отложений отличаются значительными колебаниями минерализации и разнообразными гидрохимическими фациями. Преобладают гидрокарбонатно-кальциевые пресные воды с невысокой минерализацией 0,1—0,7 г/дм3, реже, обычно в аллювиальных отложениях II и IV террас, встречаются гидрокарбонатно-кальциево-магниевые пресные воды с минерализацией 87—550 мг/дм3. Встречаются воды и с более сложным химическим составом. В них отмечаются повышенные содержания сульфатов, хлоридов, нитратов калия и натрия с одновременным увеличением минерализации до 2 г/л. Появление таких вод объясняется бытовым загрязнением или влиянием подстилающих аллювий пород (гипсов и ангидритов иренской свиты).

Воды аллювиальных отложений широко используются для водоснабжения населенных пунктов, расположенных в долинах рек.

Водопроницаемый локально-водоносный четвертичный флювиогляциальный горизонтсвязан с флювиогляциальными отложениями. Глубина залегания подземных вод достигает 10 м, наиболее же часто —0,5—4,0 м. Коэффициент фильтрации варьирует от 0,2 до 9,0 м/сут. Питание вод происходит за счет атмосферных осадков. Разгрузка идет через редкие родники в речных долинах и путем фильтрации в подстилающие породы. Дебиты скважин, .вскрывших горизонт, составляют 0,17—0,51 л/с (14,7—44,1 м3/сут.).

По химическому составу воды относятся к пресным гидрокарбонатным кальциевым и натриево-кальцневым с минерализацией 0,1—0,2 г/дм3.

Водопроницаемый локально-водоносный четвертичный эоловый горизонтприурочен к эоловым мелкозернистым кварцевым пескам, коэффициент фильтрации песков 9,1—10.5* м/сут. Грунтовые воды залегают на глубинах от 0,5 до 4—5 м. Питание горизонта за счет атмосферных осадков и подтока из аллювиальных отложений. Подземные воды гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые, пресные.

Водопроницаемый локально-водоносный четвертичный элювиально-делювиальный горизонт. Грунтовые воды находятся в супесях и скоплениях щебнисто-глыбового материала. Глубина их залегания зависит от рельефа местности и колеблется от 0,2 до 15—16 м. По химическому составу и минерализации подземные воды не отличаются от грунтовых вод аллювиальных отложений.

Слабоводоносный локально-водоносный шешминский терригенный комплекссвязан с отложениями шешминской свиты. Водовмещающими породами являются песчаники и трещиноватые алевролиты, водоупорами служат аргиллиты и глинистые алевролиты. Пестрый литологическии состав шешминских отложений, невыдержанность водоносных пород по мощности и по площади определили сложное строение данного гидрогеологического комплекса.

По гидравлическим условиям и химическому составу подземных вод в шешминском водоносном комплексе выделяются две вертикальные зоны: 1) активного водообмена; 2) затрудненного водообмена.

Для первой зоны, расположенной выше эрозионного вреза, характерны трещинно-грунтовые гидрокарбонатные кальциево-магниевые пресные воды с минерализацией от 0,131 до 1,0 г/дм3 (чаще 0,3—0,5 г/дм3). Относительно высокая минерализация, фиксируемая в источниках г. Перми, его пригородов и крупных населенных пунктов, обусловлена бытовым загрязнением. В водах зоны активного водообмена отмечаются невысокие содержания фтора (0,18—0,24 мг/л), меди (до 0,01%), титана (до 0,03%), следы серебра.

Подземные воды этой зоны являются основным источником водоснабжения населенных пунктов.

Вторая зона залегает ниже базиса эрозии, она характеризуется трещинно-пластовыми высокоминерализованными жесткими водами с общей минерализацией 1—3 г/дм3. По химическому составу подземные воды очень разнообразны. Преобладают воды сульфатсодержащие (сульфатные, гидро-карбонатно-сульфатные, хлоридно-сульфатные) кальциевые, натриево-кальциевые и кальциево-натриевые.

Питание подземных вод шешминского водоносного комплекса преимущественно атмосферное. В пределах распространения соликамского горизонта по гидрогеологическому режиму вод выделяются две водоносные терригенно-карбонатные свиты: водопроницаемая локально-водоносная и водоносная. Водовмещающими в свитах являются известняки, доломиты, мергели, песчаники, алевролиты, водоупорными — аргиллиты и нетрещиноватые разности карбонатных пород. Фильтрационная способность пород невысокая: коэффициенты фильтрации чаще всего равны 1 — 10м/сут.

Водопроницаемая локально-водоносная соликамская терригенно-карбонатная свитаприурочена к площадям выхода нижнесоликамских отложений на поверхность в сводовых частях Краснокамского вала и Межевской валообразной зоны. Здесь подошва свиты занимает высокое гипсометрическое положение по отношению к уровню рек Камы и Чусовой. Возникли условия, при которых соликамская водопроницаемая свита на одних участках оказывается полностью дренированной подстилающими закарстованными породами, а на других она является водоносной. Воды преимущественно трещинно-грунтовые со свободной поверхностью. По химическому составу — гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией до 0,5 г/дм3. Практического значения для целей водоснабжения свита не имеет.

Водоносная Соликамская терригенно-карбонатная свитаразвита на остальной территории полигона практики, т. е. там, где Соликамский горизонт перекрыт породами шешминского горизонта, а также на площадях выхода верхнесоликамских отложений. В верхней части водоносной свиты, находящейся выше эрозионного вреза, распространены трещинно-грунтовые воды, обычно безнапорные, но иногда с местным напором. Воды пресные с минерализацией до 0,5 г/дм3, относятся к гидрокарбонатному магниево-кальциевому и кальциевому типам.

Ниже местных эрозионных врезов распространены напорные трещинно-пластовые воды. На небольших глубинах преобладают пресные гидрокарбонатные магниево-кальциевые и гидрокарбонатные кальциево-натриевые воды с минерализацией до 0,5 г/дм3. С глубиной минерализация вод увеличивается до 4,5 г/дм3, появляются сульфатные (хлоридно-сульфат-ные, сульфатно-хлоридные) натриево-кальциевые, кальциево-натриевые и натриевые воды.

Основным источником питания подземных вод служат атмосферные осадки. Разгрузка вод происходит в долинах рек в виде родников или скрытым переливом в иренский горизонт. Свита является водообильной: дебиты родников доходят до 240 л/с (преобладают дебиты 1 — 15 л/с), дебиты скважин изменяются от 0,1 до 100 л/с (чаще 4,2—9,6 л/с). Воды свиты имеют большое практическое значение для питьевого водо­снабжения; солоноватые воды могут использоваться как минеральные лечебно-столовые.

Водоносная иренская карбонатно-сульфатная серияразвита только в местах выхода иренских пород на земную поверхность или при неглубоком их залегании от поверхности; с погружением пород под более молодые отложения они становятся водоупором.

Водоносная серия содержит безнапорные трещинно-карстовые воды, циркулирующие по карстовым полостям в толще карстующихся пород. Различная степень трещиноватости и закарстованности пород определяет сильную изменчивость их фильтрационных свойств. Наибольшая водообильность пород серии наблюдается в зонах интенсивной трещиноватости, где активно идут процессы карстования. Дебиты родников варьируют от 0,1 до 200 л/с (преобладают 0,1—3,0 л/с), дебиты скважин — от 0,1 до 18,3 л/с.

По химическому составу подземные воды серии преимущественно сульфатные кальциевые с высокой минерализацией (до 2,3 г/дм3). На участках, где воды связаны с карбонатными породами, они имеют сульфатно-гидрокарбонатный состав с минерализацией менее 1,0 г/дм3. На более глубоких горизонтах скважинами вскрываются сульфатно-хлоридные и хлоридные натриевые воды с минерализацией до 4,1 г/дм3.

Трещинно-карстовые воды питаются дождевыми и талыми водами, в некоторых местах они подпитываются водами соликамского горизонта и речными водами. На полигоне встречаются все виды разгрузки подземных вод серии: родниковая, субаквальная (на дне рек и озер) и подземная (в другие водоносные отложения).