Влияние подземных вод на развитие экзогенных процессов

На территории Смоленской области подземные воды существенно влияют на ход различных экзогенных процессов. Особенно заметно их влияние на заболачивание земель. Участие подземных вод в этом процес­се проявляется в пределах почти всех типов низинных болот, в наиболее глубоких низинах, котловинах с распространением избыточно увлажнен­ных грунтово-глеевых, грунтово-глееватых почв. В их заболачивании принимают участие в основном грунтовые воды. Но во многих случаях подземные воды первого от поверхности напорного водоносного горизон­та также участвуют в заболачивании земель, подпитывая грунтовые воды. Это обусловлено тем, что пьезометрический уровень первого напор­ного горизонта нередко превышает зеркало грунтовых вод. Подпитка грунтовых вод, участвующих в заболачивании земель, может происхо­дить не только из флювиогляциальных межморенных водоносных гори­зонтов, но и из горизонтов коренных пород в случаях близкого залегания их к поверхности (обычно в долинах, оврагах, балках, прорезающих тол­щу четвертичных отложений).

Важнейший признак участия таких вод в заболачивании — отло­жение карбонатных пород под слоем торфа или отложение на болотах торфа с высоким содержанием кальция.

Широко распространены на территории области участки в пониже­ниях рельефа, где в разной степени в заболачивании почв принимают участие как грунтовые, так и поверхностные воды. В наиболее выра­женных в рельефе понижениях формируются в таких случаях торфяно- и торфянисто-глеевые почвы, в менее выраженных - дерново-глеевые, дерново-подзолисто-глеевые. В пределах пониженных зандровых и особенно понил;енных моренных равнин грунтовые воды принимают участие в образовании дерново-подзолисто-глееватых почв.

В целом заболоченные земли Смоленской области по типу водного пи­тания делят на четыре группы: поверхностного, грунтового, напорного и смешанного. В определенных геолого-геоморфологических условиях пре­обладает и определенный тип водного питания. Так, на плоских морен­ных равнинах, в поймах рек с глинисто-суглинистым составом аллювия, во многих межхолмовых понижениях моренных равнин заболачивание осуществляется в основном поверхностными водами. Грунтовый и напор­ный тип водного питания характерен для пойм рек с преимущественно песчаным составом аллювия, в глубоких котловинах, в пределах зандровых равнин. Влияние напорных вод наиболее заметно в долинах крупных рек и приуроченных к ним эрозионных форм рельефа, т. е. там, где эро­зионный врез ниже уровня обладающих напором межпластовых вод. На­порные воды водоносных горизонтов каменноугольных отложений влия­ют на болотообразование на отдельных участках в долинах рек Гжати, Угры, Вазузы, Днепра, Вопи и др. Напорные воды мезозойских отложе­ний участвуют в образовании отдельных болот в долинах Сожа, Вихры, Ипути, Десны и некоторых других рек юга области.

Слабонапорные четвертичные водоносные горизонты дренируются значительно чаще в бортах долин различных по величине рек, где с ними связано образование многих торфяников.

Смешанный тип водного питания встречается в различных геомор­фологических условиях и зависит от соотношения разных типов пита­ющих вод, но с обязательным участием грунтовых.

Заболачивание во многих местах области вызвано техногенной дея­тельностью, наиболее заметно оно выражено вдоль трасс автомобильных и железных дорог, газопроводов, что является результатом недостаточно­го учета особенностей рельефа, стока поверхностных и грунтовых вод при строительстве этих объектов. Весьма значительные проявления процес­сов заболачивания характерны для территорий, примыкающих к Вазуз-скому, Яузскому и Десногорскому водохранилищам. Достаточно велика суммарная площадь заболоченных земель в результате подпора грунто­вых вод после строительства многочисленных прудов на небольших ре­ках и ручьях.

Подземные воды области являются основными источниками пита­ния рек и озер в меженные периоды. В питании рек принимают учас­тие в той или иной степени воды всех горизонтов зоны активного во­дообмена пресных вод. В питании небольших рек, глубина вреза долин которых незначительна, принимают участие обычно лишь грунтовые воды и иногда воды первых межпластовых водоносных горизонтов. Среднегодовой модуль подземного стока таких рек не превышает обыч­но 1 л/с • км2 и лишь в пределах зандровых равнин он может увели­чиваться до 1,5 л/с • км2 и более. Реки, в долинах которых имеются выходы вод из водообильных межпластовых горизонтов коренных по­род, имеют более высокие значения среднегодовых модулей подземного стока - до 3,0 л/с • км2. Обычно подземный сток увеличивается от истока к устью реки. В целом модули подземного стока выше на севе­ро-западе области для рек бассейна Зап. Двины, что в основном связа­но с заметным увеличением здесь количества выпадающих осадков и с более широким распространением песчаных грунтов. Модули подземно­го стока за зимний период у большей части рек Зап. Двины выше, чем за летний, тогда как на остальной части области, наоборот, модули лет­него стока выше зимних.

Доля питания подземными водами у рек, имеющих унаследован­ные долины, выше, чем у рек, имеющих собственные долины. Унасле­дованные реками ложбины стока талых ледниковых вод или глубокие рытвины ледникового выпахивания имеют значительные размеры, большую глубину и поэтому обычно вскрывают более глубокие гори­зонты подземных вод, в том числе нередко водоносные горизонты ко­ренных пород. Это хорошо видно на примере таких рек, как Сертейка, Малый и Большой Вопец, Рутовечь. Они даже в засушливый период имеют относительно высокие расходы воды.

Роль подземных вод в питании рек увеличивается на облесенных водосборах, так как наличие древесно-кустарниковой растительности способствует переводу поверхностных вод вглубь толщи почвогрунтов. Однако влияние леса на подземный сток проявляется неодинаково в различных геолого-геоморфологических условиях.

Геологические и гидрогеологические условия во многом определя­ют развитие оползневого процесса. Смоленская область не относится к территориям интенсивного развития этого процесса. Но предпосылки для этого здесь в отдельных местах достаточно велики, что весьма важ­но учитывать при решении вопросов, касающихся хозяйственного ис­пользования таких территорий.

Различные формы оползней прослеживаются на склонах крупных оврагов, в долинах Днепра и его основных притоков -- pp. Вазузы, Гжати, Угры, Десны, Сожа. В основном это мелкие оползни, оплыви-ны в покровных и моренных суглинках, возникновение которых свя­зано с подмывом временными водотоками оснований склонов при раз­витии боковой эрозии. Но встречаются и крупные оползни. Их можно наблюдать в долинах pp. Сожа, Десны, Остера, Вазузы, Днепра. Глуби­на захвата склона такими оползнями превышает 20-25 м, оползневый склон протягивается на 1-3 км. Отдельные случаи сползания значи­тельной массы грунта связаны с интенсивным обводнением верхней части склона или присклоновых участков. Отмечаются они обычно на склонах оврагов при застройке приовражных территорий и неправиль­ном решении вопросов организации поверхностного стока.

Благоприятных предпосылок для развития карстовых процессов в условиях повсеместного распространения значительной мощности кровли четвертичных ледниковых и водноледниковых отложений на территории области мало. Видимые проявления этого процесса воз­можны лишь в местах близкого залегания к поверхности карстующих-ся пород - в отдельных районах на юге и востоке области.

В восточной части области в местах близкого к поверхности залега­ния известняков карбона можно встретить провальные воронки, неболь­шие ложбины и западины глубиной 0,5-12 м, диаметром от 3 до 60 мет­ров. Но встречаются они относительно редко. Чаще их можно встретить в долине Угры. Карстовые формы рельефа в виде воронок и впадин име­ются на участках близкого залегания карбонатных пород (в основном ме­ловых) в долине Остра, Десны, Ипути.

Под толщей четвертичных отложений, где преобладают карбонатные породы девонских, каменноугольных и меловых систем, карстовый про­цесс получил значительное развитие. Карбонатные породы верхнего дево­на, подвергаясь растворяющему воздействию инфильтрационных вод на протяжении многих геологических периодов начиная с конца девона, характеризуются особенно высокой степенью закарстованности. Сетью буровых скважин в них выявлены крупные полости. Карстовые пустоты характерны и для карбонатных пород карбона.

Но наиболее интенсивно карстовый процесс развивался в откры­той форме в периоды континентального режима - до начала оледене­ний. В породах девона и карбона в результате эрозии и растворяюще­го воздействия поверхностных вод образовались глубокие желоба, трещины, отдельные выступы. В связи с этим рельеф коренных по­род отличается сильной изрезанностью, наличием большого количе­ства разных по размерам и весьма заметно обозначенных форм.

В настоящее время карст продолжает развиваться в закрытой фор­ме под мощным покровом четвертичных отложений. Однако сведений об интенсивности его развития в различных по составу, возрасту, осо­бенностям залегания породах пока очень мало. Не ясно, как сказыва­ется на этом процессе эксплуатация подземных вод, их загрязнение и иные воздействия человека.

Грунтовые воды при близком залегании их к поверхности оказывают значительное влияние на формирование почв. При разной интенсивности и продолжительности их воздействия, разном содержании минеральных солей в них формируются почвы, отличающиеся значительным многооб­разием - от торфяных до слабоглееватых, от бедных до очень богатых гу­мусом. С выходом грунтовых вод на поверхность, что наблюдается чаще в долинах рек в глубоких котловинах, связано образование известкового туфа, мергеля, охры, вивианита, болотных руд.