Саяно-Алтайско-Енисейская гидрогеологическая складчатая область

Саяно-Алтайско-Енисейская гидрогеологическая складчатая область

Описываемая ниже гидрогеологическая область включает бассей-ны трещинных вод горных сооружений Алтая, Саян, Салаира, -Кузнец-кого Алатау, Сангилен, Колывань-Томской возвышенности и многие артезианские и адартезианские бассейны межгорных впадин. Среди последних наиболее крупными по размерам являются Кузнецкий, Ры-бинский, группа Минусинских и Тувинских бассейнов.

Бассейны трещинных вод приурочены к площадям распространения метаморфических, осадочных и магматических пород палеозоя, проте-розоя и архея; в межгорных артезианских и адартезианских бассейнах основные водоносные горизонты сформировались в четвертичных, ме-зозойских, верхне- и среднепалеозойских отложениях.

Естественные ресурсы рассматриваемой гидрогеологической обла-сти оцениваются в объеме 2300 м3/с. Почти половина этих ресурсов (1040 м3/с) заключена в протерозойских и палеозойских интрузивных и метаморфических породах Саян, около одной четвертой части. — в иижне- среднепалеозойских метаморфических отложениях Алтая. В це-лом естественные ресурсы горных районов составляют около 2100 м3/с, в артезианских бассейнах — около 200 м3/с, в том числе Кузнецком — 75 м3/с, Минусинской группе бассейнов — 80 м3/с, Тувинской группе — 40 м3/с.

В бассейнах трещинных вод величина среднемноголетнего модуля подземного стока изменяется от 0,5 до 12 л/с на 1 км2. Наибольшие ве-личины модуля характерны для низкогорных частей Алтая (5 — 9 л/с на 1 км2). Кузнецкого Алатау (до 12 л/с на 1 км2) и северо-западной части Восточных Саян. К северу, югу и востоку от районов максималь-ных величин модули уменьшаются. В артезианских бассейнах они обычно меньше, чем в горах, и составляют в Кузнецком бассейне 1 — 5 л/с на 1 км2, в Минусинских бассейнах — около 1 л/с на 1 км2.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод оценены на наиболее изученных площадях, которые приурочены главным образом к межгор-ным артезианским бассейнам.

Ресурсы горных районов охарактеризованы в основном дебитами родников и только Колывань-Томская возвышенность и небольшие предгорные участки Кузнецкого Алатау и Салаира — модулем эксплу-атационных ресурсов. Родники трещинных вод метаморфических и магматических пород палеозоя, протерозоя и архея имеют дебиты от сотых долей литра в секунду до 10 л/с, преобладают дебиты больше 1 л/с. На площадях, сложенных закарстованными породами, расходы родников достигают 500 — 1000 л/с (Восточные Саяны, Кузнецкий Ала-тау) , в зонах тектонических нарушений — 20 — 600 л/с и даже 3 м.3/с (Горный Алтай). Модули эксплуатационных ресурсов подземных вод пород нижнего и среднего палеозоя в предгорьях Салаира и Кузнец-кого Алатау в среднем меньше 1 л/с на 1 км2, изменяясь от 0,3 до 2,5 л/с на 1 км2.

В межгорных артезианских и адартезианских бассейнах модуль эксплуатационных ресурсов варьирует в широких пределах — от 0,1 до 10 л/с на 1 км2 и больше.

Источниками формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод как в горных районах, так и в артезианских бассейнах являются главным образом подземный сток, поверхностные воды и естественные запасы. Значение того или иного источника в образовании ресурсов за-висит от характера связи подземных и поверхностных вод. В благо-приятных условиях восполнения ресурсов речными водами последние становятся основным источником и восполняемая часть ресурсов до-стигает 80; — 90% от суммарных. При затрудненной связи с поверхност-ными водами ресурсы формируются преимущественно за счет подзем-ного стока и естественных запасов и величина восполняемых ресурсов не превышает 60%.

В Саяно-Алтайско-Енисеейской гидрогеологической складчатой области эксплуатационные ресурсы оцениваются в объеме 70 — 75 м3/с, из них 80% приурочено к артезианским бассейнам. Между основными водоносными горизонтами и комплексами ресурсы распределяются почти равномерно (табл. 19).

Таблица 19

Ресурсы подземных вод Саяно-Алтайско-Енисейской гидрогеологической складчатой области

Примечания: 1. Естественные ресурсы по области составляют 2300 м3/с 2. Использова-ние подземных вод в области не превышает 15 м3/с, что составляет около 20% от эксплуатацион-ных ресурсов.

В настоящее время для водоснабжения городского и сельского населения рассматриваемой гидрогеологической области используются поверхностные и подземные воды. В пределах площади, входящей в Кемеровскую область и Алтайский край, эксплуатационные ресурсы оценены в количестве, немногим больше 50 м3/с, из них отбирается около 6 м3/с. Кроме того, в Кузнецком бассейне шахтный водоотлив достигает 5 м3/с. Шахтные воды практически не используются. В Красноярском крае подземных вод расходуется не более 15% от количества эксплуатационных ресурсов.

Подземные воды отбираются главным образом одиночными сква-жинами, реже групповыми водозаборами. Последние расположены обычно в долинах рек Енисея, Абакана, Томи и их притоков и эксплуа-k тируют воды аллювиальных четвертичных, терригенных, юрских и пер-мо-карбоновых отложений и карбонатных пород нижнего палеозоя и протерозоя. Групповые водозаборы в долине р. Томи расположены в пойме и на надпойменных террасах.

В пойме вскрываемые галечники имеют мощность 2 — 6 м, водопро-водимость их от 1000 до 15 000 м2/сут. Если пойменный аллювий капти-руется галереями, то с течением времени (10 — 30 лет) происходит его кольматация. При каптаже горизонта скважинами и колодцами и раз-мещении их на расстоянии 150 — 200 м друг от друга и 80 — 150 м от меженного уровня реки заиления галечников не происходит и водозабо-ры с дебитом каждой скважины до 200 л/с работают при установив-шемся режиме фильтрации. Эксплуатационные ресурсы в данных усло-виях образуются почти полностью за счет инфильтрационных реч-ных вод. - .

На надпойменных террасах мощность водоносных галечников до-стигает 16 м, они содержат песчаный и суглинистый заполнитель, по-этому водопроводимость галечников снижается до 300 — 2000 м2/сут, а дебиты скважин не превышают 35 л/с. Галечники залегают на трещи- . новатых юрских и пермских породах и перекрыты глинистыми образо-ваниями, благодаря чему аллювиальные воды имеют напор, достига-ющий 20 м. В этих условиях водозаборы работают при установившемся режиме фильтрации, и модуль эксплуатационных запасов достигает 10 — 20 л/с на 1 км2. Источниками формирования ресурсов в процессе эксплуатации являются подземный сток и инфильтрация вод из русел притоков р. Томи.

В долине р. Томи под водоносным аллювием в терригенных поро-дах юры и перми до глубины 100 — 150 м вскрываются трещиноватые зоны (от одной до восьми), где напорные воды гидравлически связаны с аллювиальными водами. Водопроводимость юрских и пермских по-род изменяется от 250 до 10 000 м2/сут. Источниками формирования эксплуатационных -запасов этих месторождений являются естественные ресурсы аллювия и коренных пород и инфильтрационные речные воды. Существенное значение имеют естественные запасы коренных пород и аллювия, которые расходуются в периоды отсутствия или недостаточ-ного питания речными водами и восстанавливаются в периоды павод-ков. Эти благоприятные условия питания обеспечивают работу водоза-боров в режиме установившейся фильтрации.

В долинах мелких рек водоносные трещиноватые породы мезозоя и палеозоя залегают преимущественно под четвертичными суглинками, мощность которых в долинах рек около 2 — 3 м, на водбразделах 10 — 50 м. Водопроводимость песчаников, алевролитов и аргиллитов нахо-дится в пределах 200 — 500 м2/сут, модуль эксплуатационных запасов — 2 — 5 л/с на 1 км2. В формировании запасов подземных вод в процессе длительного непрерывного водоотбора основное значение имеют естест-венные ресурсы и инфильтрационные воды из -мелких рек. На Ленинск-Кузнецком месторождении с подобными условиями водозабор, разме-щенный на площади 10 км2, извлекает воды в количестве 210 — 230 л/с. Этот объем превышает величину подземного стока и инфильтрации по-верхностных вод, в результате чего водозабор работает при неустано-вившемся уровне, скорость снижения которого колеблется от 0,3 до 2 м/год.

Анализ работы водозаборов, находящихся в различных гидрогео-логических условиях, показывает, что во многих случаях при длитель-ном и непрерывном водоотборе эксплуатационные запасы значительно превышают подсчитанные при региональной оценке эксплуатационные ресурсы. Эта разница объясняется тем, что при расчете модуля эксплу-атационных ресурсов были учтены не все источники восполнения, обна-руживаемые в (процессе эксплуатации.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод Саяно-Алтайско-Ени-сейской гидрогеологической области изучены неравномерно. В Кемеров-ской области и Алтайском крае запасы, утвержденные ГК.З и ТКЗ, со-ставляют 8 м3/с, т. е. около 20% от подсчитанных эксплуатационных ресурсов, в Красноярском крае — меньше 1%. Из водоносных комплек-сов наиболее изучен юрский. Используются разведанные запасы всего на 10 — 15%.

Перспективная потребность в воде населенных пунктов Краснояр-ского края может быть удовлетворена подземными водами аллювиаль-ных отложений, за исключением нужд городов, расположенных в зоне развития многолетнемерзлых пород (Игарка) и вдали от речных долин (Канск и др.). JB Алтайском крае и Кемеровской области будущее во-доснабжение в большинстве случаев может быть полностью основано на подземных водах, за исключением городов Рубцовска, Анжеро-Суд- . женска и некоторых других, где водоснабжение возможно преимущест-венно за счет поверхностных вод.

Ниже приводится краткая характеристика основных водоносных комплексов, для которых определялись эксплуатационные ресурсы подземных вод.

Водоносный горизонт в четвертичных аллюви-альных песках и галечниках развит по долинам рек Ени-сея и его притоков ,в Минусинских и Тувинских бассейнах, Томи и Кон-домы в Кузнецком бассейне и имеет большое значение для водоснабже-ния. Водоносный-горизонт со свободным уровнем воды имеет мощность от. нескольких до 30 м. Средняя водопроводимость пород равна 350 — 400 м2/сут, модуль эксплуатационных ресурсов изменяется в пре-делах 0,5 — 13 л/с на 1 км2, наибольшее значение его наблюдается в до-лине р. Кондомы.

Эксплуатационные ресурсы аллювиальных вод в Кузнецком бас-сейне определены в. объеме примерно 12 м3/с и в Тувинской группе бассейнов — 8 м3/с, из них значительная часть (до 75%) образуется за счет естественных ресурсов и составляет от суммы последних в данных бассейнах около 20%. В процессе эксплуатации ресурсы могут увели-читься в результате привлечения речных вод и уменьшения расхода под-земных вод на испарение вследствие снижения уровня грунтовых вод.

Дебиты водозаборов при использовании аллювиальных вод могут достигнуть 50 л/с, местами больше.

Водоносный комплекс в меловых песчаниках и алевролитах распространен в Неня-Чумышоком и Назаровском (Мину-синская группа) бассейнах. Водоносные породы мощностью до 100 м содержат напорные воды. Водопроводимость пород незначительная — первые десятки квадратных метров в сутки; модуль эксплуатационных ресурсов меньше 1 л/с на 1 км2. Суммарные эксплуатационные ресурсы не превышают 1 м3/с, формирование их происходит в основном за счет естевенных запасов.

Ресурсы водоносного комплекса юрских отложе-ний оценены на площади Кузнецкого, Назаровского, Чебаково-Балах-тинского (Минусинская группа), Рыбинского и других более мелких бассейнов.

В Кузнецком бассейне юрские отложения выполняют отдельные наложенные впадины, где конгломераты, песчаники, реже алевролиты и угли обводнены до глубины 100 — 150 м. В Минусинских бассейнах на-порные водоносные горизонты приурочены к пескам, углям, реже конг-ломератам. С ростом глубин залегания водоносных пород увеличива-ется напор воды до 150 м.

Неравномерная проницаемость пород определила большое непо-стоянство водопроводимости — от 0,4 до 10 000 м2/сут. В Кузнецком бассейне водопроводимость пород, слагающих пологие склоны возвы-шенностей, составляет первые десятки квадратных метров в сутки, в до-линах рек достигает 10 000 м2/сут, в Минусинских бассейнах — колеб-лется от 0,4 до 1000 м2/сут. Модуль эксплуатационных ресурсов варьи- , рует от 0,2 до 1,8 л/с на 1 км2, в среднем равен в Кузнецком бассейне 1,3, в Назаровском — 0,6, в Чебаково-Балахтинском — 0,4 л/с на 1 км2.

Суммарные эксплуатационные ресурсы водоносного комплекса оце-нены в Кузнецком бассейне в количестве 5 м3/с, Доронинском — 7 м3/с, в Назаровском и Чебаково-Балахтинском — около 2 м3/с. Значитель-ная часть (до 80%) этих ресурсов формируется за счет подземного стока, расход которого на восполнение эксплуатационных ресурсов ра-вен примерно 5% от суммарной величины естественных ресурсов наз-ванных бассейнов.

На площади распространения водоносных юрских пород в Кузнец-ком бассейне водозаборы могут работать с производительностью до 100 л/с, а на участках высокой водопроводимости в долинах рек и в Подобасско-Тутуяской депресии — до 1 м3/с.

Водоносные комплексы- верхнепермских и ниж-непермских — нижнекаменноугольных отложений оце-нены в пределах Кузнецкого бассейна, где они широко распространены. Водовмещающими породами служат песчаники, алевролиты, угли, конгломераты. Обводненность этих пород прослеживается до глубины 60 — 100 м, реже 150 м и более, напоры воды составляют 20 — 150 м, в долинах нередко встречаются фонтанирующие скважины.

Водопроводимость пород постепенно возрастает от 45 м2/сут на периферии до 270 м2/сут в центре бассейна. Особенно большая водо-проводимость характерна для .верхнепермских красноярских песчаников в районе г. Кемерово, где значение ее достигает в долинах рек 3200 м2/сут, а в среднем составляет 400 — 180 м2/сут. Величины модулей эксплуатационых ресурсов водоносных комплексов находятся в пре-делах 0,3 — 2,5 л/с на 1 км2, в среднем близки к 1 л/с на 1 км2. Эксплуа-тационные ресурсы образуются в основном за счет естественных ресур-сов, сработки упругих запасов и частичного осушения пласта (см.. табл. 19). Восполняемые ресурсы составляют 15 — 20% от естественных. В некоторых районах бассейна в результате.оседания кровли над отра-ботанными мощными пластами каменного угля увеличилась трещинова-тость пород, тем самым улучшились условия пополнения ресурсов ат-мосферными осадками и поверхностными водами..

На преобладающей площади распространения водоносных комп-лексов верхнепалеозойских пород могут быть сооружены водозаборы с производительностью от 1 — 10 до 100 л/с, в долинах рек, сложенных красноярскими песчаниками — от 100 до 1000 л/с.

Водоносные комплексы в отложениях карбона и девона занимают большие площади в адартезианских бассейнах Минусинской группы. Здесь они приурочены к песчаникам, алевроли-там, аргиллитам, известнякам, мергелям. Подземные воды обнаруживаются на глубинах до 200 — 300 м, являются напорными, иногда само-изливающимися.

Водопроводимость пород колеблется от 10 до 150 м2/сут. Значение модуля эксплуатационных ресурсов в среднем равно 0,5 л/с на 1 км2. В Рыбинском бассейне на отдельных участках речных долин модуль эксплуатационных ресурсов в песчаниках девона изменяется от 1 до 10 л/с на 1 км2.

При использовании этих ресурсов дебиты водозаборов могут со-ставлять 10 — 15 ,л/с, на отдельных участках речных долин больше.