Водообменные процессы по В.Г. Жогло

Расчеты по оценке естественных ресурсов подземных вод выполнены В.Г. Жогло на базе численной геофильтрационной модели «REGION». При ее калибрации в качестве расчетного принят модуль подземного стока в реки 1, 0 л/с·км² (по данным С.С. Белецкого), что составляет 507000 м³/сут [13, с. 106].

По результатам численного моделирования естественного режима геофильтрации определена структура водного баланса верхнего гидрогеологического этажа Гомельского региона, составлены карты площадного питания и испарения грунтовых вод и интенсивности водообмена между смежными водоносными горизонтами, которые в совокупности характеризуют минимальную, наиболее гарантированную часть естественных ресурсов подземных вод исследуемой территории. Их суммарная величина и все балансовые составляющие приведены в таблице 2 [13, с. 106].

Суммарная величина результирующего питания грунтовых вод, равная 1094326 м³/сут (высота слоя воды 68, 0 мм/год), представляет собой наиболее обеспеченную часть естественных ресурсов подземных вод зоны интенсивного водообмена междуречья. Расход грунтовых вод осуществляется в поверхностные водоемы и водотоки (507166 м³/сут; слой стока 31, 6 мм/год) и путем испарения с депрессионной поверхности через зону аэрации (587160 м³/сут; высота слоя воды 36, 5 мм/год) [13, с. 109].

Таблица 1 – Структура баланса подземных и поверхностных вод Гомельского региона в естественных условиях при стационарном режиме фильтрации (м³/сут) [13, с. 107, таблица 4.1]

Естественные ресурсы межпластовых вод нижнесреднеплейстоценового водоносного горизонта на меженный период равны 534489 м³/сут (высота слоя воды 33, 2 мм/год). Их формирование происходит за счет нисходящей фильтрации грунтовых вод. Интенсивность водообмена через днепровскую морену изменяется в широких пределах от -300 -450 мм/год до 300 мм/год [13, с. 109].

Суммарная величина естественных ресурсов подземных вод палеогенового водоносного горизонта (431386 м³/сут; высота слоя воды 26, 8 мм/год) несколько снижается в сравнении с нижнесреднеплейстоценовым ВГ. На участках выклинивания слабопроницаемых слоев, в зонах их размыва и замещения грубообломочным материалом, интенсивность перетекания между смежными горизонтами значительно возрастает [13, с. 111].

Для турон-маастрихтского водоносного горизонта характерно дальнейшее снижение величины естественных ресурсов подземных вод. Их суммарный объем уменьшается до 367644 м³/сут (высота слоя воды 22, 9 мм/год). Основные области водообмена с вышележащими водоносными горизонтами приурочены к северо-восточной части территории, что связано с отсутствием здесь отложений палеогена [13, с. 111].

В структуре естественных ресурсов межпластовых вод юрско-нижнесеноманского водоносного горизонта происходит существенные изменения. Их суммарная величина снижается до 44663 м³/сут (высота слоя воды 2, 7 мм/год). В сравнении с верхней частью разреза более чем на порядок снижаются и удельные характеристики водообмена через мергельно-меловую толщу. Влияние местных особенностей рельефа и гидрографической сети падает, одновременно усиливается роль региональных орографических закономерностей [13, с. 111].

В целом ресурсы подземных вод межпластовых водоносных горизонтов региона формируются на водораздельных пространствах в результате перетекания из вышележащих водоносных горизонтов. Их разгрузка в форме рассредоточенной по площади восходящей фильтрации через разделяющие слои происходит в пониженных элементах рельефа. Интенсивность межпластового водообмена закономерно снижается с глубиной и в юрско-нижнесеноманском водоносном горизонте не превышает 20-30 мм/год по модулю [13, с. 111].

Водообменные процессы по Н.А. Журавлю

В пределах изучаемого района водообменные процессы хорошо характеризуются с помощью карты мощности зоны интенсивного водообмена (рисунок 16).

Рисунок 16 – Карта мощности зоны интенсивного водообмена (ЗИВ) изучаемого района (составила Громыко Д.А. по материалам [14])

Под зоной интенсивного водообмена (ЗИВ) подразумевается верхняя часть разреза артезианских бассейнов и гидрогеологических массивов, в которую инфильтруются атмосферные осадки, вследствие чего формируются маломинерализованные подземные воды, движущиеся в пределах водосборных бассейнов от возвышенных участков к углублениям земной поверхности – долинам рек, континентальным водоемам, шельфам – и дренируемые ими. ЗИВ рассматривается как зона проникновения атмосферных осадков и дренажа крупными и средними реками [15, с. 5].

На свободную поверхность грунтовых вод в зоне избыточного увлажнения инфильтрация поступает повсеместно – на водоразделах, склонах долин, площади развития террас. Поступление атмосферных осадков в межпластовые водоносные горизонты отличается своеобразием и зависит от строения ЗИВ. На водоразделах атмосферные осадки проникают наиболее глубоко под влиянием максимальных абсолютных отметок свободной поверхности грунтовых вод. С приближением к области разгрузки глубина просачивания атмосферных осадков уменьшается: на площади распространения средних надпойменных террас инфильтрационное питание сверху получают только грунтовые воды и воды первого от поверхности напорного пласта, а на низких надпойменных террасах и поймах долин крупных и средних рек – грунтовые воды " подруслового потока", гидравлически связанные с поверхностными водами, т.е. по направлению движения подземных вод от водораздельных пространств к пониженным участкам рельефа в пределах водосборного бассейна происходит закономерное уменьшение глубины проникновения атмосферных осадков в горные породы. Очевидно, за подошву ЗИВ следует принимать наинизшую абсолютную отметку поступления атмосферных осадков под водоразделами [15, с. 5-6].

Разгрузка подземных вод ЗИВ происходит в пониженных элементах рельефа и отличается своеобразием. Под естественным дренажем или дренированием следует понимать процесс выведения долиной реки и рекой подземных вод из ЗИВ или ее части (подзоны). Так как гидрографическая сеть существует не повсеместно, то ЗИВ в плане можно подразделить на недренированные и дренированные площади (подразумевается дренаж в вертикальном направлении, так как движение подземных вод в латеральном направлении к рекам и ручьям происходит повсеместно). Зона дренирования в разрезе в долинах малых рек представляет собой верхнюю часть ЗИВ, из которой подземные воды поступают в аллювиальные отложения и русла рек, а в долинах средних и крупных рек зона дренирования соответствует по мощности ЗИВ (на отдельных участках долин крупных рек мощность зоны дренирования может быть больше мощности ЗИЗ в связи с подтоком подземных вод из зоны замедленного водообмена) [15, с. 6].

Следуя классификации участков ЗИВ, приведенной в «Методике составления карт мощности зоны интенсивного водообмена» автора Журавля Н.А., можно констатировать, что в пределах территории БССР распространена региональная группа, водораздельно-долинная подгруппа, сплошной тип. По количеству относительно выдержанных водоносных пластов преобладает многопластовый подтип участков ЗИВ, отличающийся своеобразием, особенно в верхней части зоны интенсивного водообмена. Толща водно-ледниковых и моренных отложений антропогена мощностью до 200 м представляет собой чередование водоносных горизонтов, приуроченных к флювиогляциальным отложениям, и относительно водоупорных горизонтов – морен [15, с. 22].

Карта мощности ЗИВ обоснована данными по 71 ключевому участку. При площади территории БССР 207, 6 тыс. км² один ключевой участок приходится в среднем на 2, 9 тыс. км². Расстояние между участками изменяется от 13 до 85 км, составляя в среднем около 50 км [15, с. 12].

Под ключевым участком понимается территория, изученная в большей степени по сравнению с окружающими районами, по которой можно определить мощность ЗИВ гидродинамическим или геолого-гидрогеологическим методами [15, с. 12].

Таблица 2 – Характеристика ключевого участка зоны интенсивного водообмена [15, с. 38]