§ 16. Подземные воды

Вопросы для повторения. 1. Какие воды называются подземны­ми? 2. Какие типы горных пород выделяются по отношению к воде? 3. Что такое артезианский бассейн? 4. От каких факторов зависит глубина залегания зеркала грунтовых вод? 5. Какие ионы чаще всего растворены в подземных водах? 6. Какие воды счита­ются пресными, солоноватыми, солеными?

Недра Татарстана достаточно богаты подземными водами, чему способствует геологическое строение—переслаивание во­доносных и водоупорных горизонтов, а также расчлененность территории, обеспечивающая пополнение запасов пластовых напорных и безнапорных вод. Воды зоны активного водообмена относятся к комплексам четвертичных, неогеновых и верхне­пермских отложений. Более глубокие водоносные горизонты относятся к зоне затрудненного водообмена.

Четвертичные отложения на территории РТ почти повсеме­стно водоносны, но основное значение имеют воды аллювия крупных и средних рек. Они вскрываются на глубине 5—10 м, мощность водоносных горизонтов достигает 30—35 м и более. На правобережье Казанки в низовьях через аллювий происхо­дят разгрузка напорных вод из коренных отложений, поэтому здесь имеются фонтанирующие источники. Аллювиальные под­земные воды чаще всего гидрокарбонатные кальциевые, очень слабо минерализованы (0,3—0,4 г/л). Лишь на участках раз­грузки вод из древних отложений минерализация возрастает до 1,5—2 г/л. Такая картина наблюдается в долинах Волги и Казанки выше г. Казани, в долине Камы у устья Белой. Вблизи населенных пунктов и в районах нефтедобычи химический состав грунтовых вод в последние годы меняется, в них увели­чивается доля нитратов, органических веществ, содержание сульфатов, хлоридов.

об

Неогеновый водоносный комплекс приурочен к отложениям древних погребенных долин. Этот комплекс хорошо защищен от поверхностного воздействия, поэтому отличается высоким каче­ством, водообильностыо, напорным характером. Он является надежным источником питьевого водоснабжения в долинах Волги, Камы, устья Белой. Эти воды слабо минерализованы (0,4—0,7 г/л), преимущественно гидрокарбонатные кальциевые.

На юго-западе Предволжья Татарстана развиты водоносные комплексы меловых и юрских отложений. Они малообильны, не выдержаны по площади и по мощности. Химический состав их гидрокарбонатный кальциевый, иногда сульфатно-натриевый. Существенной роли в водоснабжении эти водоносные горизонты не играют.

Наибольшим распространением по территории республики пользуются водоносные комплексы верхней перми—татарско­го, казанского и уфимского ярусов. В западных и центральных районах Татарстана на водоразделах почти повсеместно развит водоносный комплекс татарского яруса. Он безнапорный, редко слабонапорный, дает многочисленные источники по склонам речных долин, которые широко используются сельским населе­нием, а также для частичного водоснабжения городов Бугульма, Тетюши. В химическом отношении эти воды пресные (минера­лизация 0,2—0,6 г/л), гидрокарбонатные кальциевые, редко магниевые или натриевые. Лишь только на участках развития в отложениях татарского яруса гипсов воды становятся сульфат­ными натриевыми с минерализацией до 3—4 г/л (левобережье Свияги).

Водоносный комплекс казанского яруса также имеет значи;

тельное распространение. Он часто дренируется речными доли­нами и балками, образуя массу довольно обильных источников. В долинах Шешмы и Кичуя расход источников может достигать 25—30 л/с, в окрестностях Казани до 1—2 л/с. Наиболее обилен казанский водоносный комплекс на западе и в центральной части республики. На востоке и северо-востоке водообильность его резко уменьшается. На юго-западе Татарстана эти воды зале­гают глубоко и являются солеными, повышенной (до 3 г/л) минерализацией отличаются воды казанского яруса также в долине р. Ашит. На остальной части республики воды высокого качества (минерализация 0,4—0,7 г/л, состав гидрокарбонатный кальциевый), поэтому широко используются для' водообеспече-ния (Казань, Чистополь, север Поволжья, нефтяные районы).

Водоносный комплекс уфимского яруса развит преимущест­венно в восточной половине Татарстана. Он вскрывается сква­жинами на глубинах от 20 до 220 м или дает источники. По долине р. Ик они малообильные, редкие, в долинах Шешмы и Зая частые и водообильные (до 1,5—5,0 л/с). На склонах долины Камы у г. Елабуги они образуют группу мощных (до 15 л/с) источников, на которых базируется водоснабжение города.

57

Очень часто эти воды напорные. Химический состав их разно­образен. В областях поднятий, где идет питание, они слабо минерализованы, преимущественно гидрокарбонатные каль­циевые, по мере удаления от этих областей они становятся .суль­фатными кальциевыми с минерализацией до S—5 г/л (р. Мен-зеля, низовья р. Ик), а в долине Вятки и Ашита—до 10—19 г/ л. В районах развития битумов формируются содовые и серово­дородные воды (ст. Кувак, пос. Шугурово и др.).

Воды нижнепермского комплекса вскрыты преимущест­венно скважинами на глубинах 100—300 м от дневной поверх­ности и часто приурочены к древним карстовым полостям. Водообильность и химический состав сильно меняются по терри­тории. В понижениях рельефа скважины, вскрывшие эти воды, часто фонтанируют. На участках активного водообмена в цент­ральных районах Татарстана они слабо минерализованы (1,5— 3,0 г/л) и преимущественно сульфатно-кальциевые. К сводам поднятий и погребенным неогеновым долинам приурочены почти пресные (минерализация до 1 г/л) сульфатно-гидрокарбо­натные и сульфатные воды, обладающие большими запасами и используемыми для водоснабжения (г. Елабуга, Лениногорский район). Хлоридно-кальциевые солоноватые (15 г/л—долины Мензели и Ика) и соленые (до 18—20 г/л—долины Камы, Белой) сформировались, очевидно, под влиянием нижележащих вод. К этому водоносному комплексу относятся знаменитые Ижев­ские и Шугуровские источники. Их минерализация составляет 4—о г/л, а состав—сульфатный натриевый и кальциевый.

Водоносный комплекс девонских и каменноугольных отло­жений залегает на большой глубине и поэтому изучен слабо. Часто выделяются совместные нефтеводоносные слои. Преобла­дают здесь рассолы с минерализацией до 250—300 г/л, хотя на отдельных участках (Шугурово) есть и распресненные воды. По химическому составу они хлеридные натриевые, содержат так­же сероводород, бром, иод. В питании поверхностных вод этот комплекс не участвует.

В скважинах, вскрывших кристаллический фундамент, бы­ли обнаружены рассолы подземных вод на глубинах до 5 км. Состав их хлоридно-кальциевый с высоким содержанием брома.

Таким образом, верхние водоносные комплексы в пределах Татарстана являются пресными и используются для водоснаб­жения, орошения. Более глубокие водоносные горизонты, отно­сясь к категории солоноватых и соленых, имеют определенное бальнеологическое значение.

Вопросы и задания. 1. В каюж районах республики можно плани­ровать водоснабжение из четвертичных, неогеновых отлоя<енмй?

2. Почему нижние водоносные комплексы имеют более высокую минерализацию, чем верхние? 3. Какие родники или другие источники подземных вод имеются в окрестностях вашего насе­ленного пункта?

58

й§ 17. Водные ресурсы и охрана вод

Вопросы для повтореиия. 1. Что такое водные ресурсы? 2. Какие фаэсгоры определяют количество м качество водных ресурсов? 3. Какие регионы России хорошо обеспечены водой, какие нет,

почему? 4. Какие вы можете назвать мероприятия, способные

'изменить водные ресурсы того клк много региона?

Республика Татарстан достаточно хорошо обеспечена водны­ми ресурсами. Они слагаются из запасов воды в реках, озерах, прудах и водохранилищах, а также включают верхние горизон­ты пресных подземых вод. Главную роль в формировании водных ресурсов республики играет, речной сток, суммарный годовой объем которого составляет 10 км³. Из этого количества около 3 км³ дают крупнейшие транзитные реки—Волга, Кама и Вятка. Местный сток малых и средних рек Татарстана составля­ет 7,2 км⁸ в средний по водности год. В маловодные, засушливые годы этот сток едва достигает 5,5 км³. На 1 км² территории республики в год приходится 73 тыс. м³ местного стока. На 1 жителя Татарстана в среднем на все нужды (промышленные, сельскохозяйственные, бытовые и др.) может быть израсходова­но 3 тыс. м³ в год.

Вклад озерных вод в водные ресурсы республики невелик, так как суммарный объем всех озер 28 млн, м³, что составляет 0,3% речного стока. Поскольку большинство озер небольшие по площади и по объему воды, они имеют преимущественно мест­ное значение.

Довольно значительны запасы пресных подземных вод, кото­рые могут быть использованы для нужд населения и хозяйства. Эксплуатационные ресурсы их. могут обеспечить в год до 11<м³ воды высокого качества. Это составляет 10% суммарного речно­го стока.

Поверхностные и подземные воды по территории республи­ки распределены очень неравномерно, поэтому водообеспечен-ность отдельных районов очень различается. Сезонность стока сильно сказывается на водообеспеченности. Наибольшее водо-потребление приходится на летние жаркие месяцы, когда сток очень невелик. Во многих районах республики (юг Предволжья и Западного Закамья) летом испытывают острый дефицит воды. Затруднено обеспечение водой в ряде районов Предкамья, северной части Западного Закамья. Достаточно хорошо обеспе­чены водой в летнюю межень Лениногорский, Альметьевский, Заинский, Елабужский, Агрызский районы. Частично острая потребность воды летом снижается путем регулирования стока (строительство прудов). Суммарное водопотребление в респуб­лике достигает 2 км³ в год, т. е. около 20% всех водных ресурсов. Из малых и средних рек забирается 1,5 км³. Эти воды расходу­ются на. промышленные (источник продукции, участие в техно-

59

логическом процессе), сельскохозяйственные (орошение полей, садов, водопой скота, участие в технологическом процессе на механизированных фермах и др.) нужды, для населения (хозяй­ственно-бытовые, коммунальные расходы воды), на транспорте. Следует различать водопотребителей, забирающих и использу­ющих непосредственно воду из различных источников, и водо­пользователей, которые воду не забирают, а только ею пользу­ются (водный транспорт, рыбоводство, спорт, гидроэлектро­станции и др.).

Из общего водопотребления 15—30% составляет безвозврат­ное, остальная часть возвращается обратно, но в другом месте и другого качества, т. е. загрязненными в той или иной степени. Объем сброса в реки загрязненных стоков достигает 249 млн. м³ в год, а частично очищенных стоков 550 млн. м³. Все это существенно ухудшает качество вод и общее экологическое состояние рек.

В настоящее время почти 50% годового речного стока дают сильно загрязненные реки (Ик, Зай, Шешма, Тойма, Свияга, Меша, низовья Казанки). Наиболее чистыми пока являются реки бассейна Илети (Ашит) и притоки Вятки.

Для большинства рек разработаны и начинают осуществ­ляться крупные мероприятия по предотвращению загрязнения поверхностных вод. Сейчас на территории республики действу­ет 57 биологических очистных сооружений (БОС) суммарной мощностью до 450 млн. м³ в год. Но этого количества явно не достаточно, они работают с перегрузкой и не доводят очистку воды до необходимого качества. Ведется строительство еще 20

ТЧ/"\/Ч rt- /^ •>

БОС мощностью до 210 млн. м

В настоящее время почти по всем водным объектам разрабо­таны планы водоохранных мероприятий, включающие создание санитарно-защитных зон (лесозащитных полос, лугов), очист­ных сооружений, противоэрозионных мероприятий, обустрой­ство или вынос из водоохранных зон всех источников загряз­нения (ферм, загонов для скота, складов горюче-смазочных материалов и др.). Но эти планы выполняются медленно.

Вопросы и задания. 1. Какие водные объекты играют главную роль в формировании водных ресурсов? 2. Как и почему водообеспе-ченность меняется по территории республики? 3. Какие реки наиболее загрязнены на территории Татарстана, какие менее всего, почему? 4. Какие источники загрязнения поверхностных вод имеются вблизи вашего населенного пункта? 5. Определите условно качество воды в ближайшем к вашей школе водном объекте.

'|Т ем а 4.

^ ПОЧВЫ, РАСТИТЕЛЬНОСТЬ, ЖИВОТНЫЙ МИР i§18. Двтоиорфные почвы

'•V

Вопросы для повторения. 1. Какое природное тело называется почвой? 2. Вспомните почвообразующие факторы. 3. Что такое почвенный профиль м почвенные горизонты? 4, Какие типы почв ^ вы изучали?

^

I Группы почв. Исследованиями В. В. Докучаева доказано, $ что почва—особое природное тело, состоит из многих составных частей и может существовать только в процессе взаимодействия факторов почвообразователей. Выделяют следующие факторы почвообразования: почвообразующие, или материнские, поро­ды, растительные и животные организмы, элементы климата (атмосферные осадки, количество тепла), рельеф, воды и дея­тельность человека. В течение сотен и тысяч лет факторы почвообразования в результате взаимодействия приходят в сформировавшейся почве в состояние динамического равнове­сия. Определяющим условием процесса почвообразования яв­ляется соотношение тепла и влаги, поэтому в разных кли­матических условиях образуются разные типы почв. Так, в условиях умеренно-континентального климата зоны тайги с -коэффициентом увлажнения больше 1 формируются подзоли­стые почвы, в жарком и влажном тропическом климате— красноземы.

Почвы, формирующиеся в условиях климатов природных зон, объединены -в одну группу зональных почв. Зональные почвы образуются на междуречных пространствах. Для таких местоположений увлажнение определяется количеством атмос­ферных осадков, одна часть которых испаряется, другая— фильтруется в почву. Водный режим таких почв не зависит от грунтовых вод, поэтому они называются автом&рфными (табл. 6). На территории Татарстана развиты следующие типы автоморфных почв: в таежной зоне—подзолистые, в зоне лист­венных лесов—серые лесные и в лесостепной зоне—чернозем­ные.

На пониженных участках рельефа, во впадинах, лощинах, на поймах, где грунтовЫе воды залегают бяизко к дневной поверхности, формируются гидроморфные почвы. Филь­трующиеся атмосферные осадки и грунтовые воды создают условия избыточного увлажнения, в которых формируются такие типы почв, как болотные и аллювиальные насыщенные.

61

Нижние части склонов, днища лощин и впадин, высокие участки пойм, где грунтовые воды залегают несколько глубже, характеризуются перемежающимися условиями увлажнения.

Таблица 6

Распределение почв, других земель и территории под водой в Республике Татарстан

Почвы, другие земли	Площадь
	тыс. га	%
Автоморфвые
Дерново-подзолистые	656,5	9,9
Дерново-карбонатные	175,6	2,5
Серые лесные	2511,3	36,9
Черноземы оподзоленные	294,7	4,3
Черноземы выщелоченные	1236,9	17,8
Черноземы типичные	643,3	9,6
Полугидроморфные
Лутово-черноземные	141,2	2,1
Гидроморфные
Лугово-болотные	36,0	0,6
Аллювиально-болотные	36,0	0,6
Аллювиальные дерновые насыщенные	271,6	4,0
Болотные низинные торфяные	19,1	0,3
Пески	3,8	0.1
Смыто-намытые почвы	254,0	3.7-
Под водой	514,0	7,6
Всего:	6783,7	100,0

Во время весеннего снеготаяния и паводков в этих местах образуется единый водный горизонт за счет более глубокой фильтрации талых вод или за счет поднятия уровня грунтовых вод. Для почвообразования создаются условия, подобные гидро-морфным. То же наблюдается и после рбильных ливней. В остальное время увлажнение этих почв подобно автоморфным. В таких условиях формируются Полугидроморфные лу-гово-черноземные почвы.

Автоморфные почвы. При формировании почв образуют­ся почвенные горизонты: А —лесная подстилка (Ад—дерно­вый—под травянистой растительностью); А,—гумусовый; Ag—

62

Рис. 13(а). Типичные профили почв.

Почвенные горизонты; А„-лесная подстилка, Ад-дерновый, А(А,)-гумусовый, А^-вымывания (подзолистый), АдВ-переходный, В-вмывания, С-материнская (почвообразующая) порода.

Рис. 13(6). Подтипы почв: 1-дерново-подзолистая, 2-дерново-карбонатная, 3--светло-серая лесная, 4-серая лесная, 5-темно-серая лесная, 6-чернозем оподзоленный, 7-чернозем выщелоченный, 8-чернозем типичный.

горизонт вымывания; В—горизонт вмывания; С—материнская, или почвообразующая, порода (рис. 13).

Территория Республики Татарстан располагается в трех почвенных зонах: зоне .подзолистых почв, зоне серых лесных почв и зоне черноземов. Большой вклад в изучение почв рес­публики внесли В. В. Докучаев, С. С. Коржинский, А. Я. Гор-дягин, Р. В. Рисположенский, И. В. Тюрин, А. М. Мясников, В. С. Колосков, М. Г, Шендриков, Н. Н. Розов, М. А. Вино­куров, А. Ш. Фаткуллин, А. В. Колоскова.

63

При детальном изучении почв установлено, что в одних почвенных профилях мощности горизонтов одни, в других профилях—другие. Принято по мощности горизонтов выделять тип почвы и его подтипы. Так, тип серых лесных почв подраз­деляется на три подтипа: светло-серые лесные, серые лесные и темно-серые лесные; тип черноземных почв подразделяется на черноземы оподзоленные, черноземы выщелоченные и чернозе­мы типичные (рис. 13).

Вы уже знаете, что известняки и доломиты казанского яруса местами близко подходят к дневной поверхности и, измененные процессами выветривания, становятся материнскими порода­ми. На таких материнских породах формируются карбонатные почвы: в зоне подзолистых почв—дерново-карбонатные, в зоне черноземов—черноземы карбонатные. На пестроцветных мате­ринских породах, образовавшихся в результате процессов вывет­ривания глинисто-мергелистых пород татарского яруса, форми­руется подтип серых лесных почв — серые лесные пестроцвет-ные. Почвы, выделяемые по особенностям строения материн­ских пород, называются литоморфными (литое—камень по-гречески). Почвообразующие породы определяют также ме­ханический состав почв: глинистый и тяжелосуглинистый, средне-и легкосуглинистый, супесчаный и песчаный.

Почвы зоны тайги, сформировавшиеся под хвойными с учас­тием лиственных пород лесами, представлены на территории \i республики дерново-подзолистыми и дерново-карбонатными.

Дерново-подзолистые почвы находятся у южной границы своего распространения. Они сформировались в основном на древне-аллювиальных песчаных отложениях речных террас Волги, Вятки, Камы и других рек, по составу песчаные и местами суглинистые. Содержание гумуса в почвах песчаного состава колеблется от 0,04% до 1,7% и увеличивается у почв суглинистого состава до 3,5%. Дерново-подзолистые почвы развиты на 9,9% площади' республики (табл. 6). Половина площадей этих почв в основном суглинистого состава, использу­ется в сельском хозяйстве, так как при внесении удобрений и окультуривании они становятся достаточно плодородными.

Дерново-карбонатные почвы развиты 'небольшими участка­ми на возвышенных междуречьях, крутых склонах, сложенных породами, содержащими карбонат кальция, занимают 2,5% площади республики (табл. 6). Содержание гумуса в почвах колеблется от 4 до 5%. Почвы используются под пашню, пастбища и отчасти под сенокосы.

Серые лесные почвы занимают 36,9% площади республики, широко развиты в Предкамье, северном и среднем Предволжье, довольно значительны в Закамье. Серые лесные почвы сформи­ровались под широколиственными и мелколиственными лесами с некоторым участием хвойных пород и представлены четырьмя подтипами: светло-серыми лесными (занимают 13,2% площади

64

публики), серыми лесными (10,1%), темно-серыми лесными '1(7,2%) и серыми лесными пестроцветными (6,4%). ;; Светло-серые лесные почвы занимают большую часть Пред-камья, развиты на крайнем севере Предволжья и небольшими .пятнами в Закамье. Их северное положение в республике и, следовательно, несколько более суровые водно-тепловые усло­вия определили невысокое плодородие: содержание гумуса \2,5—3,5%. Подтип серых лесных почв широко развит в цент­ральном и юго-восточном Предволжье, юго-западном и северо­восточном Закамье, характеризуется плодородием в 4,2—5,8%. Темно-серые лесные почвы развиты небольшими участками по все-му Закамью и центральному Предволжью, имеют-гумуса до 7%. Серые лесные пестроцветные почвы небольшими участ­ками, приуроченными к возвышенным междуречьям и крутым склонам, развиты в основном в восточном Закамье и имеют высокое содержание гумуса. Благодаря довольно высокому > плодородию серые лесные почвы хорошо освоены в сельскохо­зяйственном отношении—42,6% всех пахотных угодий—серые лесные почвы.

Задание. По приложению 8 изучите сельскохозяйственную освоенность серых лесных почв.

Черноземные почвы. В. В. Докучаев называл чернозем «ца­рем» почв. Это самые плодородные почвы нашей планеты и для ^1> республики являются истинным природным богатством. Черно­земы занимают 31,7% площади республики, на них приходится 48,08% всех сельскохозяйственных угодий, в том числе 44,05% пахотных земель. Черноземные почвы формируются в опти-S мальных для развития растительности и животного мира водно¹ тепловых условиях умеренного пояса, обусловливающих интен­сивное ежегодное накопление гумуса. Черноземные площади занимают большую часть Закамья, господствуют на его юго-востоке, широко развиты в Предволжье, особенно на юго-западе, но полностью отсутствуют в Предкамье.

Черноземные почвы республики представлены подтипами:

черноземом оподзоленным, черноземом выщелоченным, черно­земом типичным (табл.6).

Черноземы оподзоленные сформировались в южной подзоне зоны широко- и мелколиственных лесов под многоярусным широколиственным лесом с богатым травостоем, содержание гумуса 6,6—10,3%. В настоящее время на них почти нет лесов, так как они были давно вырублены для использования земель в основном под пашню. Выщелоченные черноземы сформирова­лись под растительностью из сменявших друг друга в простран­стве массивов широко- и мелколиственных лесов и участков луго-степей, содержание гумуса 7,6—9,1%. Типичные чернозе­мы сформировались под травянистой растительностью луго-степей с редкими рощами лесов, содержание гумуса 10—13%.

б П-274

65