Уральская гидрогеологическая система

Территория Урала бедна ресурсами подземных вод. Подземные, воды, как правило, сосредоточены в верхней зоне выветривания горных пород до глубины 30 — 60 м и имеют безнапорный характер. Наибо-лее водообильные участки приурочены к локальным зонам тектониче-ских нарушений, контактам различных пород и небольшим бассейнам трещинно-карстовых вод. Подземные воды Урала преимущественно пресные, за исключением юго-восточной окраины, где минерализация их повышается до 1 — 3 г/л.

В пределах Урала выделяется пять основных водоносных зон тре-щиноватости, отличающихся литологическим составом пород и сте-пенью их обводненности: в карбонатных, вулканогенно-осадочных, ин-трузивных, терригенных и метаморфических образованиях. Кроме пяти основных водоносных зон трещиноватости большое значение для орга-низации водоснабжения на Южном Урале имеют подземные воды чет-вертичных аллювиальных отложений долины р. Урала и ее притоков.

Естественные ресурсы подземных вод Урала оцениваются по всей площади примерно в 840 м3/с. В соответствии с изменением общих ге-олого-структурных, гидрогеологических и физико-географических усло-вий значения среднемноголетних модулей подземного стока изменяются от 0,3 до 10 л/с на 1 км2. Закономерное уменьшение модулей наблюда-ется с севера на юг и с запада на восток от 5 до 0,3 л/с на 1 км2, что связано с возрастанием засушливости климата в южном направлении, большей увлажненностью и широким распространением карбонатных пород на западном склоне Урала.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод Урала составляют около 150 м3/с, из них около 80% приурочено к карбонатным породам. Экс-плуатационные ресурсы формируются в основном за счет восполняемых (см. табл. 18). В процессе эксплуатации водозаборов увеличение экс-плуатационных (ресурсов можно ожидать главным образом .в долинах рек, в местах, где они пересекают карбонатные породы или тектониче-ские нарушения.

Модули эксплуатационных ресурсов подземных вод Урала изменя-ются в широких пределах — от 0,05 до 3 л/с. Наиболее высокие значе-ния модулей, равные 2,5 — 3 л/с на 1 км2, характерны для карбонатных пород, модули в терригенно-осадочных и эффузивно-метаморфических породах колеблются в основном в пределах 0,1 — 0,5 л/с на 1 км2, на площади распространения метаморфических и интрузивных пород вели-чины модулей не превышают 0,1 л/с на 1 км2. В зависимости от лито-логического состава пород изменяется и величина модуля, формирую-щегося за счет осушения пласта; для карбонатных пород она состав-ляет 0,5 — 0,6 л/с на 1 км2, для остальных пород — 0,01 — 0,05 л/с на 1 км2.

Для территории Центрального Урала, который представляет собой типичную горную страну, эксплуатационные ресурсы не оценивались. Дебиты родников здесь в основном небольшие (ОД — 0,5 л/с), на от-дельных участках трещиноватых зон они достигают нескольких литров в секунду, а в карстовых районах — нескольких сотен литров в секунду.

Современное использование подземных вод на Урале не превы-шает 5 — 10% от эксплуатационных ресурсов (см. табл. 18)/что связано в основном с незначительной водообильностью большего числа водонос-ных горизонтов. Кроме того, значительная часть ресурсов подземных вод приурочена к слабонаселенньш северным районам Урала, где от-сутствуют потребители, в то время как промышленно развитые области Среднего и Южного Урала бедны ресурсами подземных вод. .

Подземные воды используются преимущественно для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Водоносные горизонты вскрываются главным образом одиночными скважинами и в меньшей мере групповыми водо-заборами. Групповые водозаборы с дебитом от 10 до 300 л/с приуро-чены преимущественно к месторождениям подземных вод ограничен-ных структур с трещияно-карстозыми водами, зон тектонических нару-шений и контактов литологически и петрографически разнородных пород.

Месторождения ограниченных структур с трещинно-карстовыми водами расположены обычно в межгорных депрессиях и приурочены к меридионально вытянутым полосам известняков, контактирующих со слабопроницаемыми породами. Ширина полос известняков колеблется в больших пределах — от нескольких сотен метров до 20 км. Водовме-щающие породы обычно перекрыты песчано-глинистыми четвертичными отложениями, мощность которых изменяется от долей метра до 50 м.

Основным источником питания подземных вод карбонатных пород в ненарушенных условиях являются атмосферные осадки и воды со-седних слабопроницаемых пород, для которых известняки являются естественной дреной. При эксплуатации вод известняков водозаборами, расположенными на водоразделах, эксплуатационные запасы обеспечи-ваются в основном естественным питанием. Если же полоса известня-ков пересекается рекой, эксплуатационные запасы, как правило, опре-деляются расходом этой реки, так как для этого типа месторождений характерна хорошая связь подземных и поверхностных вод. Отбор под-земных вод в придолинных частях карбонатных массивов изменяется от нескольких десятков литров в секунду до 1000 л/с. Уровень подзем-ных вод в таких водозаборах имеет сезонные колебания, связанные с сработкой естественых запасов подземных вод известняков и перекры-вающих их рыхлых отложений в меженный период, с последующим их восполнением в паводок. Расходы водозаборов, заложенных на водо-носных известняках, слагающих водоразделы, как правило, составляют несколько десятков литров в секунду. Режим работы их близок к уста-новившемуся, если расход не превышает естественного питания под-земных вод.

Трещинно-жильные месторождения подземных вод приурочены к некарбонатным породам. Для этого типа месторождений характерно незначительное площадное распространение, высокие фильтрационные свойства пород и небольшие естественные запасы подземных вод. На водораздельных трещинно-жильных месторждениях расход водозаборов определяется величиной естественных ресурсов и не превышает 50 л/с. Если трещинно-жильные зоны пересекаются рекой, имеющей гидравли-ческую связь с подземными водами, расход водозаборов формируется в основном за счет поверхностных вод и режим их имеет те же законо-мерности, что и на инфильтрационных водозаборах в придолинных мес-торождениях трещинно-карстовых вод. Расходы водозаборов на таких участках изменяются от 50 до 400 л/с.

Из краткого описания типов месторождений подземных вод, экс-плуатируемых в пределах Урала, видно, что. они имеют неравномерное распределение по площади. Большая часть наиболее крупных место-рождений, приуроченных к трещино-закарстованным породам, распо-ложена на западном склоне Урала и частично на восточном. Второй особенностью этих месторождений является их относительно небольшие эксплуатационные возможности. В связи с этим большое число городов и промышленных объектов лишено источников подземных вод и исполь-зует в основном поверхностные воды. К таким городам относятся Челя-бинск, Свердловск, Нижний Тагил, Златоуст и др. В более благопри-ятных гидрогеологических условиях находится крупнейших город Ура-ла — Магнитогорск, для водоснабжения которого используются под-земные воды известняков.

Более обеспечены города Оренбургской области, расположенные в долинах р. Урала и ее притоков, где современные хозяйственно-питье-вые нужды полностью обеспечиваются подземными водами.

По отношению к эксплуатационным ресурсам Урала разведанные , и утвержденные ГКЗ и ТКЗ запасы подземных вод составляют не бо-лее 15%. Однако в пределах промышленной части Урала изученность подземных вод относительно высокая, здесь разведана или эксплуати-руется большая часть наиболее перспективных месторождений с тре-щинно-карстовыми водами. Большая часть утвержденных запасов от-носится к этому типу месторождений подземных вод.

Перспективная потребность большего числа крупных городов Ура-ла обеспечена подземными водами не более чем на 10 — 20%. Только отдельные города (Магнитогорск, Орск, Первоуральск и др.), куда могут быть поданы подземные воды известняков или аллювиальных . отложений р. Урала и ее притоков, могут быть ориентированы на ис-пользование подземных вод. Одним из перспективных источников под-земных вод, использование которого в отдельных случаях может решить проблему водоснабжения небольших городов, является шахтный водо-отлив. В.. настоящее время из шахт откачивается примерно столько же воды, сколько отбирается для хозяйственно-питьевого водоснабжения групповыми водозаборами и одиночными, скважинами. Около половины общего количества этой воды имеет качество, отвечающее требованиям ГОСТ к хозяйственно-питьевым водам. В основном же подземные воды Урала могут быть рекомендованы для снабжения сельского хозяйства. Ниже приводится краткая характеристика основных водоносных гори-зонтов, распространенных на территории Урала.

Водоносный горизонт четвертичных аллювиаль-ных отложений выделен в качестве основного на Южном Урале в долине р. Урала и ее притоков. Аллювиальные отложения представ-лены песчано-гЗлечниковыми породами, характеризуются выдержан-ностью по площади, значительной мощностью и хорошими фильтраци-онными свойствами. Подземные воды долин Урала и Сакмары можно использовать для водоснабжения крупных городов и промышленных объектов, а более мелких притоков — для удовлетворения потребности в воде сельского населения.

Наиболее водообильны карбонатные отложения протерозойского и палеозойского (до перми) возраста, занимающие около 20% террито-рии Урала. Распространены карбонатные породы преимущественно на западном склоне Урала, где они залегают в виде регионально вытяну-той полосы. (В Центральном Урале и на его восточном склоне карбо-натные породы залегают узкими полосами, зажатыми между метамор-фическими породами, или образуют отдельные массивы. Водопроводи-мость карбонатных пород колеблется в широких пределах — от 50 до 1000 м2/сут. На большей площади их распространения возможно уст-ройство водозаборов производительностью 50 — 100 л/с, на закарстован--ных участках, расположенных около рек, расходы водозаборов увели-чиваются до нескольких сотен литров в секунду.

Вулканогенно-осадочный водоносный комплекс пород силура, девона и карбона (зелено-каменная толща) широко распространен в пределах Тагило-Магнитогорского синклинория и на восточном склоне Урала. В одо проводим ость пород, как правило, незначительная и не превышает 50 м2/еут. В линейно-вытянутых зонах повышенной трещи-новатости пород водопроводимость возрастает до 600 м2/сут. Подзем-ные воды вулканогенно-осадочного комплекса могут быть, использованы в основном для сельскохозяйственного водоснабжения при производи-тельности одиночных скважин не более 1 л/с.

Терригеиные отложения палеозоя представленные песчаниками, конгломератами, сланцами, аргиллитами, развиты на за-падном и восточном склонах Урала. В целом водопроводимость терри-генных отложений небольшая (20 — 50 м2/сут), в пределах линейно-вы-тянутых зон повышенной трещиноватости и в долинах рек водопроводи-мость достигает 200 м2/сут. На этих участках подземные воды могут быть получены скважинами с производительностью до 10 л/с, на осталь-ной территории — не более 2 л/с.

Метаморфические образования верхнего протерозоя — кембрия распространены в основном в пределах Центрального Урала и частично на восточном склоне. Породы характеризуются незначитель-ной водоносностью, их водопроводимость изменяется в основном от 5 до 20 м2/сут, повышаясь ,в зонах повышенной трещиноватости до 300 м2/сут. В пределах этих зон могут быть заложены водозаборы с производительностью до 20 л/с, на остальной площади возможа эксплу-атация одиночных скважин с расходом не более 1 л/с.

Интрузивные породы развиты главным образом на восточ-ном склоне Урала. Подземные воды приурочены в основном к перифе-рическим, контактовым зонам массивов, где водопроводимость пород, достигает 400 м2/сут, центральные части интрузий практически без-водны. В периферических зонах интрузивных массивов производитель-ность групповых водозаборов достигает 30 л/с.