Днепровское-Донецкий артезианский бассейн

Днепровское-Донецкий артезианский бассейн

1

В Днепровское-Донецком бассейне до глубины 500 — 700 м содержатся значительные ресурсы пресных подземных вод, приуроченных к основным водоносным горизонтам кайнозойских и мезозойских отложений. Подземные воды повышенной минерализации (от 1 до 5 г/л) в верхних водоносных горизонтах отмечаются в центральной части бассейна, на участках развития соляных куполов и на юго-восточной окраине бассейна.

Естественные ресурсы Днепровское-Донецкого бассейна оцениваются примерно в 540 м'/с, при среднем значении модуля подземного стока около 1 л/с на 1 км'. Для бассейна характерно постепенное уменьшение модуля с северо-запада на юго-восток от 2 — 4 до 0,1 л/с на 1 км2, связанное с увеличением засушливости климата в этом направлении. Значения минимальных модулей подземного стока изменяются от 0,05 до 2,5 л/с на 1 км'. Эксплуатационные ресурсы подземных вод бассейна определены примерно в 530 мз/с. Они сосредоточены в основных водоносных горизонтах отложений четвертичного, неогенового, палеогенового, мелового и юрского возраста. Наиболее широко распро° устранены горизонты четвертичных, палеогеновых и меловых пород, которые содержат около 99% эксплуатационных ресурсов подземных вод бассейна.

Дать количественную характеристику эксплуатационных ресурсов подземных вод отдельных водоносных горизонтов представляется затруднительным, так как на значительной площади бассейна водоносные горизонты гидравлически взаимосвязаны и эксплуатационные ресурсы оцениваются суммарно для всей водоносной толщи. Однако по условиям формирования эксплуатационных ресурсов территорию Днепровское-Донецкого бассейна можно разделить на четыре района: северозападный, центральный, северо-восточный и юго-восточный (табл. 6).

В северо-западном районе, примерно до р. Сулы, основные водоносные горизонты приурочены к четвертичным, неогеновым, палеогеновым и меловым отложениям, которые образуют единую водоносную толщу. Эта часть территории Днепровское-Донецкого бассейна наиболее обводнена. Модули эксплуатационных ресурсов, образующихся за счет сработки напора и осушения песчаных пластов, которые содержат грунтовые или слабонапорные воды, достигают 1 — 2 л/с на 1 км'. Восполняемая часть эксплуатационных ресурсов составляет всего около 30% от суммарных, при этом модуль восполняемых ресурсов отдельных водоносных горизонтов изменяется от 0,3 до 1 л/с на 1 км'. Модули эксплуатационных ресурсов всей водоносной толщи изменяются от 2 до 5 л/с на 1 км', увеличиваясь в долинах Днепра и Десны до 5 — 10 л/с на 1 км'. В северо-западном районе сосредоточено около 50% всех эксплуатационных ресурсов бассейна. Здесь возможно проектирование групповых водозаборов производительностью до 0,5 м'/с, а в долинах Днепра и Десны — до 1 м'/с.

В центральной части бассейна распространен преимущественно напорный горизонт бучакско-каневских отложений, ресурсы которого и долинах рек оцениваются совместно с аллювиальным горизонтом. На большей части описываемой площади модуль эксплуатационных ресурсов небольшой и составляет 0,1 — 0,5 л/с на 1 км', в долинах рек значение модуля повышается до 2 л/с на 1 км', а местами до 5 л/с на 1 км~. В естественных условиях питание водоносных горизонтов незначительно, модуль восполняемых ресурсов равен примерно 0,1 л/с на 1 км~, а восполняемые ресурсы не превышают 15 — 20% от эксплуатационных ресурсов.

Центральный район значительно меньше обеспечен ресурсами подземных вод, чем северо-западный. На большей его площади могут быть сооружены' водозаборы с производительностью в несколько десятков литров в секунду и только на наиболее перспективных участках, приуроченных к долинам рек, расходы водозаборов могут достигать нескольких сотен литров в секунду.

На северо-востоке бассейна основной водоносный горизонт заключен в мергельно-меловой толще верхнемелового возраста, к которой приурочено 25 — 30% эксплуатационных ресурсов бассейна. Модуль эксплуатационных ресурсов этого горизонта резко изменяется по площади: на водоразделах он составляет всего 0,2 — 05 л/с на 1 км~, а в долинах рек возрастает до 5 л/с на 1 км', средневзвешенное значение модуля равно 1 — 2 л/с на 1 км'. Модуль срабатываемых естественных запасов трещиноватой толщи небольшой — не превышает 0,2 л/с на 1 км~, примерно такая же величина модуля восполнения на водоразделах. В придолинных участках, где эксплуатационные ресурсы определялись с учетом поверхностных вод, привлекаемых в процессе эксплуатации (на основе опыта работы действующих водозаборов), модули восполнения достигают 4 л/с на 1 км'.

Возможные дебиты водозаборов в соответствии с модулями составляют от 1 — 10 л/с на водоразделах до нескольких сотен литров в секунду, а местами до 1 м'/с в долинах рек.

Крайняя юго-восточная часть Днепровское-Донецкого бассейна относится к районам, наименее обеспеченным подземными водами. Здесь распространены в основном водоносные мелкозернистые пески четвертичного, неогенового и палеогенового возраста. Модуль эксплуатационных ресурсов равен 0,1 — 0,5 л/с на 1 км', восполняемая часть составляет всего 10 — 20% от общих эксплуатационных ресурсов, что объясняется неблагоприятными условиями питания и относительно высокой ' водоотдачей слабонапорных и безнапорных водоносных горизонтов.

Возможные дебиты групповых водозаборов измеряются несколькими десятками литров в секунду.

В целом по Днепровское-Донецкому бассейну величина восполняемых ресурсов колеблется от 10 до 50% в зависимости от гидрогеологических и климатических факторов, в среднем она составляет 40% от эксплуатационных ресурсов и 40% от естественных ресурсов зоны активного водообмена.

Рассмотрев условия формирования эксплуатационных ресурсов

в Днепровское-Донецком бассейне, можно предположить, что значительные резервы для их увеличения имеются в северо-западном и центральном районах за счет перетекания из вышележащих горизонтов в процессе эксплуатации водозаборов.

Подземные воды Днепровское-Донецкого бассейна широко используются для водоснабжения, здесь отбирается около 60 м'/с, что составляет более 10% от эксплуатационных ресурсов бассейна. Большая часть городов и поселков, расположенных на площади бассейна (даже таких крупных городов, как Киев, Харьков и др.), обеспечивается полностью или частично подземными водами, при этом большая часть воды (60- 70%) расходуется на,хозяйственно-питьевые нужды и меньшая (около 30%) — на промышленные цели. Расходы крупных водозаборов достигают 2 — 3 мз/с, преимущественно составляя 0,5 — 1,0 м'/с.

Наиболее интенсивно эксплуатируются подземные воды мергельно-

меловой толщи, суммарный водоотбор из нее достигает примерно 50% от общего расхода подземных вод в бассейне. Около половины подземных вод этого горизонта отбирается Северско-Донецкими водозаборами, из которых вода подается в города и поселки Донбасса.

Большая часть эксплуатирующихся месторождений подземных вод

относится к артезианским бассейнам платформенного типа. Вскрываемые водоносные горизонты в палеогеновых, меловых и юрских отложениях залегают на различной глубине — от нескольких десятков метров до 600 м. Кроме того, крупные водозаборы расположены на месторождениях речных долин, где развиты мергельно-меловые породы.

В качестве примера эксплуатации горизонта в бучакско-каневских песках рассмотрим один из водозаборов, расположенных в северо-западном районе Днепровское-Донецкого бассейна. На этом водозаборе . водоносный горизонт залегает на глубине от 60 до 120 м и перекрывается выдержанным по площади слоем киевских -глин и мергелей мощностью 20 — 30 м. В результате длительной эксплуатации группового водозабора производильностью 0,5 — 1 м'/с образовалась воронка депрессии глубиной всего 15 — 20 м. Режим работы водозабора близок к установившемуся. Упругие запасы горизонта, сработанные в процессе эксплуатации, составляют примерно 1% от общего количества отобранной воды. Основное питание водоносный горизонт получает, очевидно, через киевские глины из вышележащего горизонта грунтовых- вод в харьковских песках, имеющего тесную гидравлическую связь с подземными водами аллювиальных отложений, которые в свою очередь связаны с поверхностными водами. Действительно, расчетные понижения на водозаборе, определенные без учета перетекания, оказываются в 2 — 3 раза больше наблюдаемых.

На основании данных работы водозаборов можно предполагать, что в бучакско-каневском горизонте эксплуатационные запасы формируются в основном за счет перетекания вод через киевские глины из вышележащих водоносных горизонтов.

На ряде крупных водозаборов эксплуатируется горизонт сеноманальбских пород, перекрытый выдержанной по площади мергельно-меловой толщей мощностью от 100 до 400 м. Водоносный горизонт залегает на глубине от 100 до 700 м. При эксплуатации этого горизонта образуются воронки депрессии глубиной в несколько десятков метров и радиусом до 60 км и более. Водозаборы работают при неустановившееся режиме фильтрации. Расчетные понижения уровней воды на действующих водозаборах без учета перетекания хорошо согласуются с фактическим положением уровней воды в скважинах. Вероятно, в этих условиях основным источником формирования эксплуатационных ресурсов является сработка упругих запасов водоносного горизонта.

Однако в краевых частях бассейна или в районах с повышенной

тектонической активностью мергельно-меловая толща, очевидно, обладает так называемой «трещинной» проницаемостью и при длительной эксплуатации водозаборов их расход полностью или в значительной мере формируется за счет подземных вод, поступающих из вышележащих горизонтов. Такие условия формирования эксплуатационных запасов наблюдаются на водозаборах, например в районе Киева. Здесь же отмечено влияние тектоники на проницаемость водоупорной глинисто- алевритовой 100-метровой толщи бат-келловейских отложений.

В долинах р. Северского Донца и его притоков расположены наиболее крупные водозаборы в мергельно-меловой толще. Здесь -эксплуатируется несколько десятков водозаборов производительностью or 50 л/с до 1 м'/с. Большая часть водозаборов состоит из нескольких десятков скважин, расположенных вдоль русла реки на пойменной и первой надпойменной террасах. В результате работы этих водозаборов развиваются воронки депрессии, вытянутые по реке и имеющие поперечные размеры 2 — 4 км. Понижение в центре воронки обычно не превышает высоту напора, равную 10 — 15 м. Питание водозаборов ' происходит за счет поверхностных вод р. Северского Донца. В течение года наблюдается сработка естественных запасов подземных вод аллювиальных песков, которые восполняются в период паводков. Приток подземных вод к водозаборам на 1 км длины русла реки составляет 100 — 150 л/с.

Ресурсы подземных вод Днепровское-Донецкого бассейна характеризуются неравномерной изученностью. Всего по бассейну утверждено: в ГКЗ и ТКЗ около 66 м'/с подземных вод или около 12% от выявленных эксплуатационных ресурсов. Из этого количества около 26 мз/с приходится на долину Северского Донца и почти 14 м'/с. на ~краевую зону бассейна (область сочленения бассейна с Украинским щитом). Около 60% остальной части ресурсов подземных вод утверждено по мергельно-меловому горизонту, распространенному на значительной площади центральной части бассейна (территории Харьковской, Полтавской, Белгородской, Сумской и Черниговской областей). Наименее разведаны ресурсы водоносных горизонтов отложений четвертичного и палеогенового возраста, эксплуатационные запасы которых утверждены в количестве 6,5 мз/с.

Большая часть эксплуатационных запасов утверждена на участках действующих водозаборов или разведанных площадках, где проектируется отбор воды для снабжения крупных городов Днепровское-Донецкого бассейна, а также промышленных районов Донбасса.

Перспективы обеспечения нужд городского и сельского населения Днепровское-Донецкого артезианского бассейна подземными водами весьма благоприятны. Несмотря на значительный рост потребности, практически все города и поселки могут быть обеспечены подземными водами для хозяйственно-питьевых целей. В то же время уже сейчас при эксплуатации основного источника водоснабжения Донбасса — мергельно-мелового водоносного горизонта — возникают две проблемы: загрязнение подземных вод сбрасываемыми в реки неочищенными шахтными и промышленными водами и ухудшение условий питания, связанное с зарегулированием поверхностного стока Северского Донца и его притоков. Последнее приводит к уменьшению высоты паводков, прекращению заливов пойменных террас. В связи с этим на ряде действующих водозаборов целесообразно проводить искусственное восполнение запасов подземных вод.