big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Геологические и гидрогеологические условия Воронежской области, определяющие величину родникового питания

Слагаемые родникового питания Воронежской области формируются под влиянием не только климатических факторов (особенно осадков от таяния снега), но и в значительной степени гидрогеологических особенностей территории. Из геологических и гидрогеологических факторов, влияющих на величину подземного питания источника, наиболее важными являются мощность, водообильность и глубина залегания водоносных горизонтов зоны активного водообмена.

Общая геологическая характеристика. В геологическом отношении Воронежская область относится к Русской платформе, фундамент которой сложен докембрийскими гранитогнейсовыми породами. Основой платформы является Воронежский массив — подземный выступ с неровной поверхностью. В долине Дона, между Павловском и Богучаром, кристаллические породы приподняты и выходят на поверхность. На массиве залегают более молодые осадочные отложения — палеозойские (в основном девонские), мезозойские (юрские, меловые) и кайнозойские (третичные, четвертичные).

Девонская система. Отложения ее подразделяются на среднедевонские (живетский ярус) и верхнедевонские (франский и фаменский) отделы. Образования девона представлены в основном известняками. Для родникового и речного питания наибольшее значение имеют более молодые образования верхнего девона.

Юрская система. Отложения юры залегают на разных горизонтах палеозойских, а местами даже докембрийских пород. Они развиты повсеместно, за исключением южной половины Воронежской области, и всюду представлены песчано-глинистыми морскими образованиями.

Меловая система. Ее отложения почти всюду выходят на поверхность, исключая Окско-Донскую равнину. Нижний отдел меловой системы слагается песчаными глинами и тонкозернистыми кварцевыми песками. Нижнемеловые образования выходят на поверхность в долине р. Девица. Верхнемеловые отложения представлены всеми известными ярусами, кроме датского: сеноманским, туронским, коньякским, сантонским, компанским и маастрихтским. Отложения сеномана распространены широко. Они слагаются светло-серыми, мелкозернистыми кварцевыми песками. Пески альбского и сеноманского ярусов образуют мощный водоносный горизонт.

Третичная система. Она включает палеогеновые (нижнетретичные) и неогеновые (верхнетретичные) образования. Первые представлены тремя отделами — палеоценом, эоценом, олигоценом, вторые — миоценом и плиоценом. Палеогеновые отложения распространены южнее линии, проходящей примерно через пункты Лиски, Новохоперск. К эоцену относятся отложения каневской, бучакской, киевской и харьковской свит, которые объединяются в полтавскую серию. Миоценовые и плиоценовые отложения преимущественно распространены в границах Окско-Донской равнины и представлены разнообразными песками с прослоями и линзами глин. Мощность их от 50 до 100 м [39].

Четвертичная система. В этот период территория испытывала воздействие материковых льдов (днепровско-московское отделение). Воронежский язык ледника, в основном охватив Окско-Донскую равнину, почти доходил до устья Медведицы. К четвертичным отложениям относятся: 1) водно-ледниковые (или флювиогляциальные); 2) ледниковые; 3) аллювиальные (речные); 4) элювиальные (продукты выветривания); 5) делювиальные (смытые с верхних частей склонов); 6) эоловые (от развевания ветром) и 7) пролювиальные (отложения временных водотоков). Верхний горизонт четвертичных отложений слагают покровные лессовидные суглинки. Их мощность меняется от 2—3 м (на водоразделах) до 10—20 м.

Районирование основных водоносных горизонтов, участвующих в питании родников в меженный период. Питание родников Воронежской области осуществляется в основном за счет безнапорных грунтовых вод. Они залегают в породах самого разнообразного возраста. Анализ материалов гидрогеологических станций и экспедиций, также осуществляющих научные исследования в области геологии и гидрогеологии, позволил получить схему районирования основных водоносных горизонтов, участвующих в питании источников. Граница выделенных районов устанавливалась по геологическим признакам. Считалось, что грунтовые воды питают речные потоки, если водосодержащие коренные породы полностью или частично дренируются сетью. В итоге выделено три гидрогеологических района с основными однородными водоносными горизонтами, питающими родники (рис. 2).

Район I располагается в северо-западной части Воронежской области. Из основных водоносных горизонтов отметим верхнедевонский. Он играет большую роль в формировании некоторых водных источников бассейна Дона. Глубина залегания его от поверхности в среднем равна 60 — 80 м. Водовмещающие породы представлены

Схема районирования основных водоносных горизонтов, участвующих в питании родников Воронежской области

трещиноватыми известняками. Известняки часто имеют пустоты, пещеры, крупные трещины. Мощность водоносного горизонта большая. С ним связаны зарождения и выходы мощных родников в долинах рек и ручьев.

Однако больше всего на формирование родников этого района оказывают влияние водоносные горизонты, приуроченные частично к воронежским, петинским и семилукским слоям верхнего девона. Они играют основную роль при зарождении источников воды для среднего и нижнего течения Ведуги и Верхней Девицы. Водоносные горизонты располагаются от поверхности водоразделов в среднем на 40—70 м. По правому берегу Дона, южнее с. Петино, обнажаются и семилукские слои.

В отложениях верхнего отдела девонской системы развит в общем единый водоносный комплекс. Горизонты характеризуются общим химическим составом воды, но имеют неодинаковые расходы и напоры [14].

К менее водообильному горизонту, питающему родники этого района, относится четвертичный. Он обусловлен наличием здесь более заиленных песчано-слоистых глин и суглинков в верхней части и с прослоями глины — в нижней. Этот водоносный горизонт встречается лишь на отдельных участках, не образуя сплошного зеркала. Родники, формирующиеся под влиянием этого горизонта, слабые и в засушливые годы пересыхают. Более благоприятен в гидрологическом отношении второй водоносный горизонт, приуроченный к пескам, залегающим на миоценовых глинах, и дренирующийся густо разветвленной сетью оврагов и балок. Однако и он не обеспечивает постоянного питания гидрологической сети. Интересны водоносные горизонты меловых отложений. В питании постоянно действующих водотоков наибольшее значение имеет горизонт, приуроченный к песчаной толще, залегающей ниже отложений писчего мела. Обогащенные глинистыми частицами нижние слои этой песчаной толщи являются водоупором водоносного горизонта мелового яруса. Водами этого горизонта формируются многие родники [20].

Схема выхода родников на дневную поверхность и дренирования основных водоносных горизонтов реками в меженный период представлена на рис. 3. Водоносные горизонты, расположенные выше уреза рек и не имеющие гидравлической связи с рекой (сеноман-альбский, аптский, неоком-юрский, в флювиогляционной толще), разгружаются

Схема выхода на дневную поверхность родников и дренирования реками основных водоносных горизонтов в меженный период

в реки только ключами, выходящими по склонам речных долин, балок и оврагов. Верхнедевонские горизонты, имеющие гидравлическую связь с рекой, лишь частично могут питать родники. Основное питание (до 97 %) в межень реки получают из верхнедевонских водоносных горизонтов, гидравлически связанных с рекой. По данным экспедиции ЦЧО Всесоюзного гидрогеологического треста (1948—1950 гг.), доля воды, поступающая к руслу от источников всех водоносных горизонтов, не превышает 2,5 % меженного стока [15].

Район II занимает значительную часть Окско-Донской равнины. Родники и реки в период межени питаются водоносными горизонтами, связанными со следующими отложениями:

1. Флювиогляциальные отложения (днепровско-московское оледенение). Они накапливались перед наступлением ледника (мощность этих слоев в районе колеблется от 0,5 до 20 — 30 м) и в стадию его отступания. Мощность флювиогляциальных надморенных отложений — 3—5 м, а в отдельных случаях — 20 м. В бассейнах рек Битюг, Савала имеются надморенные озерно-аллювиальные отложения. Их мощность менее 10 — 12 м.

Грунтовые воды залегают от поверхности на глубине 5 — 20 м. В некоторых местах водоносный слой располагается очень близко к поверхности (1,5 — 2,0 м), вследствие чего в бессточных понижениях происходит накопление влаги и заболачивание местности. Исследованиями Воронежской гидрогеологической станции установлено, что в междуречье Усмани и Хавы грунтовые воды залегают на глубине 5 — 15 м и примерно следуют рельефу местности. Дебит колодцев достигает 0,1 — 0,2 м3/ч [9]. В северной части района он не превышает 0,3 м3/ч.

Водоносный горизонт в флювиогляциальных отложениях имеет сравнительно невысокие общие запасы воды. К тому же условия питания родников из горизонта, представляющего собой разобщенные, с разрывами, водоносные линзы, в некоторой степени ухудшаются. Подземные воды горизонта дренируются всеми речными долинами и наиболее крупными овражно-балочными системами.

2. Аллювиальные образования террас всех рек. Аллювиальные отложения широко распространены в пределах речных долин и обычно представлены песчаными и иловато-песчаными рыхлыми породами, местами с тонкими прослоями глин, имеющими прерывистое распространение. Надпойменные террасы слагаются древнеаллювиальными отложениями, поймы и русла рек — современным аллювием. Мощность древнеаллювиальных отложений района колеблется от 5 до 40 м, а современных аллювиальных — от 3 — 15 м (мелкие реки) до 40 — 45 м (большие реки). В питании родников и рек принимают участие только воды, приуроченные к верхней части современных аллювиальных образований.

Среди четвертичных водосодержащих отложений лучшими по условиям залегания в них вод и величине притока являются аллювиальные. Условия питания вод вполне благоприятные. Пополнение их происходит за счет грунтовых вод основных водоносных горизонтов, которые дренируются долинами, а также за счет вод весеннего половодья и летне-осенних паводков. Глубина залегания грунтовых вод в отложениях не превышает 10 — 12 м; чаще же она бывает значительно меньше — от 0,5 до 1 — 5 м. Аллювий является обязательным звеном связи подземных вод и родников.

3. Пески неогенового возраста. Они имеют мощность 30 — 100 м и залегают на сильно размытой поверхности девонских, нижнемеловых и юрских пород. Неогеновая толща представлена преимущественно мелкозернистыми песками с прослоями зеленых и серых глин. Воды в неогеновых песках часто сопряжены с водами подморенных флювиогляциальных отложений четвертичной системы. Вместе они образуют гидравлически единый водоносный горизонт. Воды толщи частично участвуют в питании родников, а главным образом — в питании значительных рек — Дон, Хопер и в меньшей степени Воронеж. Неогеновые песчаные отложения вскрываются здесь сетью рек и источников на значительную глубину [20].

Все водоносные горизонты района не имеют постоянного зеркала подземных вод. Они располагаются на разных уровнях от поверхности и в разной степени участвуют в питании источников. Несколько лучшие условия разгрузки подземных вод в родники и реки в северной части района.

Суммарный расход источников в районе не более 0,5 % общего подземного питания рек в меженный период. В литературе дается схема выхода на дневную поверхность родников и дренирования реками основных водоносных горизонтов в меженный период (гидрогеологический район II) [20]. Главное питание (до 99,5 %) реки получают из комплексного флювиогляциально-неогенового водоносного горизонта, гидравлически связанного с рекой.

Район III занимает южную часть Воронежской области. Из основных водоносных горизонтов района, дренируемых гидрографической сетью, отметим следующие:

1. Водоносные горизонты, связанные с песками полтавской серии. Грунтовые воды кварцевых песков этой серии питают довольно многочисленные источники, шахтные колодцы. Выходы воды из них чаще всего наблюдаются в тальвегах небольших пологих балок, расположенных на водораздельных пространствах. В целом горизонт грунтовой воды в песках полтавской серии является непостоянным, ненадежным и невыдержанным как по глубине, так и по площади распространения. Дебит воды не превышает 0,1 — 1,0 м3/ч [9]. Глубина залегания горизонта изменяется в среднем от 5 до 25 м.

2. Харьковский водоносный горизонт относится к палеогеновым отложениям верхнего эоцена (морские условия образования). Общая мощность палеогеновых отложений (харьковских, киевских, бучакских и каневских) колеблется в пределах юга Воронежской области от 40 до 50 м. Мощность отложений харьковской свиты небольшая — 4 — 6 м. Глубина залегания грунтовых вод в зависимости от рельефа местности изменяется от 0 до 10 — 40 м.

Водоносность харьковских отложений неравномерна: дебит грунтовой воды изменяется от 0 до 1,0 м3/ч. Воды эти в основном безнапорны или обладают слабым местным напором (фильтрующая вода в районе Вейделевского опытного поля) [39].

3. Каневско-бучакский водоносный горизонт относится к палеогеновым отложениям нижнего эоцена и палеоцена. Он залегает на мергельно-меловой сенонской толще на глубине в среднем 30 — 80 м. Отмеченный горизонт наблюдается и в верховьях р. Айдар.

4. Грунтовые воды, приуроченные к мергельно-меловой сенонской толще верхнего мела. Они относятся к верхнему отделу меловой системы — от сантонского яруса до Маастрихта. Породы сенонской толщи, связанные с морскими образованиями, состоят из трещиноватого мела (верхний слой), трещиноватых мергелей, мергелистых песков и песчаных мергелей (сантонские отложения). Общая мощность сенонской толщи верхнего мела достигает 70 — 80 м (район Белогорья).

Воды мергельно-меловой толщи находятся от поверхности в среднем на глубине 40 — 120 м. Они принимают активное участие в подземном питании родников и рек района. Величина дебита воды в россошанском административном районе составляет 1,8 л/с, а в Кантемировском — около 0,03 л/с [9].

Питание родников и рек местами осуществляется водами других ярусов. В восточной и южной частях района источники питаются водами четвертичного, турон-коньякского и, частично по р. Дон, сеноман-альбского ярусов.

В четвертичных отложениях выделяются грунтовые воды водоразделов, склонов и аллювиальных отложений долин. Грунтовые воды аллювия отличаются наибольшей мощностью. Площадь их распространения невелика.

Воды мергельно-меловой толщи турона-сенона имеют распространение в южной части Воронежской области. Здесь в некоторых речных долинах наблюдаются выходы источников, например, в с. Колодежном Подгоренского административного района. Ниже с. Верхние Марки Каменского района из турюна (нижняя часть) выходит ряд источников с суммарным дебитом 34 л/с (5. IX. 1965 г.). А в принципе выходы родников на дневную поверхность возможны из всех водоносных горизонтов, которые дренируются оврагами, балками и широкой гидрографической сетью выше уреза речной воды.

Схема выхода родников на дневную поверхность и дренирования реками основных водоносных горизонтов в меженный период дана в книге [22]. Питание же рек от горизонтов, не имеющих гидравлической связи с рекой, небольшое. Удельный вес родникового питания за счет водоносных горизонтов палеогеновых отложений (полтавского, харьковского, каневско-бучакского) составляет всего 0,1 % величины меженного речного стока, а удельный вес источников из мергельно-мелового водоносного горизонта, гидравлически не связанного с рекой, соответственно не превышает 1,5 % [15].

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.