Гидродинамическое состояние подземных вод

Естественные условия формирования гидрогеодинамического режима подземных вод характерны для большей части территории СФО, и определяются ландшафтно-климатическими факторами, особенностями геологического строения, гидрогеологических условий и геокриогенной обстановки территории.

Основным фактором, определяющим состояние подземных вод в краткосрочной перспективе, в частности в годовом цикле, является климатический.

Естественные условия формирования гидрогеодинамического режима подземных вод характерны для большей части территории, за исключением участков техногенного воздействия, приуроченных, главным образом, к крупным водозаборам и техногенным объектам.

Большая территория СФО и разнообразие климатической обстановки обуславливает различие в режиме подземных вод не только по отдельным регионам, но и внутри них.

Наблюдения за состоянием подземных вод в естественных условиях ведутся в пределах Западно-Сибирского и Сибирского САБ, Алтае-Саянской и Байкало-Витимской СГСО.

Западно-Сибирский САБ / Иртыш-Обский АБ

В пределах бассейна подземные воды приурочены к отложениям четвертичного, неогенового, палеогенового, мелового и юрского возрастов. Уровенный режим подземных вод для всех наблюдаемых водоносных подразделений имеет схожие циклические сезонные колебания, а также аналогичные сроки наступления характерных уровней.

Гидрогеодинамический режим подземных вод характеризуется типичным весенним резким подъемом уровня связанным с весенним снеготаянием и прохождением паводка на реках. Минимальные предвесенние уровни подземных вод наблюдаются в марте, после чего начинается постепенный их подъем. Максимальные весенние уровни отмечаются в апреле-мае, в северных районах – в июне. По окончанию половодья фиксируется плавное снижение уровней, которое ввиду малого количества осадков в летне-осенний период обычно продолжается до поздней осени. Однако при наличии осадков в летне-осенний сезон часто наблюдается незначительный подъем уровней.

Значительных изменений в колебаниях уровня во внутригодовом распределении за учетный период не выявлено. Среднегодовые уровни подземных вод были выше относительно прошлого года на 0,03–0,12 м и нормы на 0,25–0,55 м.


Графики уровней подземных вод в пределах Иртыш-Обского АБ (Западно-Сибирский САБ) в 2017–2019 гг.

Сибирский САБ / Ангаро-Ленский АБ

В пределах бассейна подземные воды приурочены к отложениям речных долин и зонам трещиноватости четвертичных, юрских и палеозойских пород.

В 2018 г. среднегодовые уровни подземных вод изучаемых водоносных подразделений близки к отметкам прошлого года ± 0,02–0,10, но ниже величины нормы на 0,22–0,51 м. Изменений во внутригодовом распределении уровней не выявлено.


Графики уровней подземных вод в пределах Ангаро-Ленского АБ (Сибирский САБ) в 2017–2019 гг.

Предвесеннее минимальное положение уровня наблюдалось в марте. Весенний максимальный подъем уровня – в конце мая-начале июня. В летне-осенний сезон подземные воды получали достаточное питание, что не привело к четко выраженному спаду уровней и формированию летне-осеннего минимума, который плавно перешел в осенне-зимний, минуя меженный период. Наибольший подъем уровней характерен для периодов, когда наблюдались положительные температурные аномалии совместно с количеством осадков выше нормы.

В отличие от гидродинамического режима подземных вод четвертичных и юрских отложений, воды кембрийского комплекса характеризовались отклонением от нормы величин амплитуды колебаний. Широкий размах колебаний уровней обусловлен низкими зимними уровнями и высокими в весенне-летний период. Амплитуда колебания уровня в половодье составила 0,47–1,65 м, что более чем в 2 раза по сравнению с предыдущим годом, и превысило норму (0,25–1,30 м).

Байкало-Витимская СГСО

В пределах Байкало-Витимской СГСО подземные воды приурочены к четвертичным, меловым и юрским отложениям межгорных бассейнов и к зонам трещиноватости палеозойских и архей-протерозойских пород гидрогеологических массивов.

В 2018 г. для зон Прибайкалья и Забайкалья гидрометеорологическая обстановка довольно ощутимо изменилась по сравнению с предыдущими годами: многоснежная зима, синхронное снеготаяние, малые потери снега на испарение, сильные дожди в летние месяцы, сформировавшие дождевые паводки на реках, впадающих в оз. Байкал и, как результат, – увеличение притока воды до значений, близких к среднемноголетним. Соответственно этому изменялось положение уровней подземных вод.

Аномальное количество осадков в зимний и летний сезон обусловило повышенное их положение в течение всего года. Для сезонных уровней характерны те же особенности, что и для годовых – уровни увеличились относительно 2017 г., приблизившись к среднемноголетним значениям. По большей части скважин минимальные предвесенние уровни наблюдались в марте-апреле, максимальные – в июле-августе, в некоторых районах в мае-июне.


Графики уровней подземных вод в пределах Хамардабан-Баргузинской (Q, K) и Малхано-Становой ГСО (PZ) (Байкало-Витимская СГСО) в 2017–2019 гг.

Алтае-Саянская СГСО

В многолетнем плане прослеживается тенденция подъема уровней. Закономерности во внутригодовом распределении уровней четко прослеживаются для вод, залегающих близко к поверхности. Минимальные предвесенние уровни по большинству скважин наблюдаются в марте-апреле, максимальные – в июне-июле.

Особенностью 2018 г. был повсеместный рост уровней в весенний период относительно прошлого года на 0,10–0,78 м и нормы на 0,03–0,50 м, что обусловлено высоким количеством осадков в это время. Амплитуда колебаний уровня подземных вод в половодье составила 1,22–1,73 м и увеличилась относительно прошлогодних значений на 0,16–0,73 м.

Особенностью естественного режима подземных вод палеозойских образований, повсеместно распространенных в пределах АССГСО, является хорошая гидравлическая связь с грунтовыми водами, обусловленная спецификой гидрогеологических условий. Воды имеют напорно-безнапорный характер. На большей части территории их режим с явно выраженным предвесенним минимумом и значительным весенне-летним подъемом оставался естественным и был аналогичен режиму грунтовых вод четвертичных отложений. Большой размах среднегодовых амплитуд, изменяющихся от 0,07 до 2,98 м, объясняется условиями питания данного водоносного комплекса, которые зависят от мощности, интенсивности и выдержанности экзогенной трещиноватости.


Графики уровней подземных вод в пределах Алтае-Томского ГМ (Q, D) и Саяно-Тувинской ГСО (Є) (Алтае-Саянская СГСО) в 2017–2019 гг.

Гидродинамический режим подземных вод в нарушенных условиях

Интенсивная многолетняя добыча подземных вод для питьевого водоснабжения населения и обеспечения водой промышленности, извлечение подземных вод на разрабатываемых месторождениях полезных ископаемых, а также при водопонижении в процессе строительства и эксплуатации различных объектов, неизбежно приводят к снижению уровней подземных вод.

Значительное влияние на гидрогеодинамический режим оказывает интенсивная добыча подземных вод, которая осуществляется практически повсеместно на территории округа. Наибольшую нагрузку на геологическую среду, в частности, на подземные воды, оказывают централизованные водозаборы, приуроченные к крупным населенным пунктам. Положение уровней определяется, прежде всего, величиной водоотбора и зависит от фильтрационных и емкостных свойств водоносных горизонтов и комплексов, условий питания и разгрузки подземных вод.

В зонах влияния многих водозаборов сформированы локальные понижения уровней подземных вод, в большинстве случаев находящиеся в пределах допустимых и не ведущие к изменению их количества и качества. На более крупных водозаборах интенсивная эксплуатация подземных вод часто приводит к формированию депрессионных областей и воронок регионального уровня.

Установившийся режим фильтрации и относительно постоянная пьезометрическая поверхность подземных вод наблюдается на водозаборах, функционирующих длительное время, где суммарная добыча в многолетнем периоде не меняется и нагрузка на скважины рационально перераспределена. Такие водозаборы отмечаются в пределах Томской области (Томский, Стрежевской и Северские водозаборы), Республики Хакасия (Хакресводоканал, водоканал г. Абакан, ХакТЭК и Абаза-Энерго), Красноярского края (Южно-Шарыповский, Дубининский и Александровский водозаборы) и работают с 1960–1970-х гг. На остальных водозаборах, в зоне влияния которых сформированы депрессионные воронки, режим неустановившийся.

Чрезвычайных ситуаций, связанных с подземными водами, в 2018 г. не наблюдалось. Признаки напряженной работы водозаборов (на грани допустимых понижений или их превышающие) отмечаются на водозаборах Кемеровской области (Пугачевский, Уропский и Ягуновский). Превышения допустимых понижений, как правило, связаны с неправильным распределением нагрузки на эксплуатационных скважинах водозабора или с использованием водоподъемного оборудования, не соответствующего рекомендованным эксплуатационным характеристикам скважины (производительность водоподъемного оборудования, глубина загрузки, режим эксплуатации), а также закольматированность затрубного пространства скважины и ее забоя.

На отдельных участках в Республики Алтай (водозабор Улалинский) и Забайкальском крае (водозабор Угданский) на протяжении ряда лет при увеличении производительности водозаборов наблюдается подтягивание некондиционных вод из нижележащих отложений, что часто приводит к загрязнению вод эксплуатируемого водоносного комплекса.

В районах разработки месторождений твердых полезных ископаемых при извлечении подземных вод также происходит снижение уровенной поверхности и формирование депрессионных областей и воронок. Наблюдательная сеть на таких объектах часто отсутствует, а данные ведения мониторинга по имеющейся сети не всегда предоставляются недропользователями, поэтому достоверно оценить гидродинамический режим в районах горных выработок затруднительно.

В целом на территории СФО при работе шахт, карьеров, рудников и т.п. происходит понижение уровенной поверхности подземных вод за счет водоотлива. Дренажные воды, зачастую, сбрасываются либо в близлежащие реки, на рельеф, либо в специально созданные пруды-отстойники. По мере удаления от карьеров режим постепенно переходит в естественный. При отработке месторождений открытым способом происходит осушение пород до глубин 100–120 м, а при подземной отработке породы осушаются преимущественно до глубины 400–500 м. При этом образуются локальные депрессионные поверхности, которые при понижении уровней в 5–10 м достигают размеров от первых сотен метров (при открытых разработках) до 1–2 км и более (при подземной отработке), составляя, в среднем 0,7–1,0 км. Вследствие этого происходит осушение территорий, которые потом активно застраиваются. Однако, при прекращении работы шахт, карьеров и т.п. происходит восстановление уровней, что приводит к подтоплению застроенных площадей.

Так, в Республике Хакасия при отработке Черногорского месторождения каменного угля тремя разрезами и двумя шахтами фактически сформировалась единая депрессионная воронка подземных вод, которая достигла на севере окраины г. Черногорск.

На отдельных территориях в результате интенсивной техногенной нагрузки наблюдается подъем уровней подземных вод. Наиболее негативная обстановка в этом плане сложилась в Новосибирской области. Так, в левобережной части г. Новосибирска процесс техногенного подтопления охватывает значительную часть Кировского района, в том числе и промышленную зону. На правобережье города техногенный подъем уровня грунтовых вод отмечается, практически, на всей территории и составляет от нескольких метров до 20–25 м.