Условия залегания грунтовых вод

Залегание грунтовых вод настолько разнообразно, что требуется внести в это разнообразие некоторую законо­мерность и провести как бы классификацию различных случаев нахождения грунтовых вод в природе.

Исследования гидрогеологических условий местности правильно начинать с выявления орографии, геоморфоло­гии района. Однако значение геоморфологических исследо­ваний с точки зрения познания гидрогеологических условий какой-нибудь местности до последнего времени недооцени­вается. А между тем для понимания ряда явлений, связан­ных с формированием грунтовых вод, значение геоморфоло­гической обстановки имеет исключительно важное значение. Только разобравшись в геоморфологии района, можно наметить правильную схему дальнейших работ. В этом направлении наиболее простым является выяснение условий нахождения грунтовых вод в природе в зависимости от ус­ловий рельефа. Прежде всего можно противопоставить понижения рельефа, представляющие долины ныне суще­ствующих или древних потоков, и междуречные простран­ства.

Схема залегания грунтовых вод в различных условиях рельефа

Грунтовые воды междуречий

В пределах междуречных пространств по условиям залегания грунтовых вод сле­дует выделять: а) водораздельные равнины и б) склоны, падающие к долинам.На водоразделах в зависимости от их размеров и рельефа грунтовые воды могут иногда скапливаться в довольно большом количестве. Питание их возможно только за счет инфильтрации атмосферной влаги.

Следует различать области, испытавшие когда-то оледе­нение, и области, не испытавшие оледенения.

В первом случае на водоразделах лежат моренные отложения, подвергшиеся с поверхности в большей или меньшей мере выветриванию (элювий морены). Моренные отложения представлены в основном суглинками, бога­тыми валунами, довольно плохо проницаемыми для воды, хотя и сильно влагоемкими. Грунтовые воды лежат в них очень неглубоко, испытывают довольно резко выраженные сезонные колебания и даже имеют иногда характер под­вешенных вод. Если междуречье — равнина с мелкими или обширными бессточными впадинами, то наблюдается очень часто более или менее интенсивное заболачивание впадин.

Во внеледниковых областях на поверхности залегают коренные породы или их элювий. От характера пород зависит степень проницаемости воды. Если поверхностные отложения представлены песками, то здесь можно ждать и более или менее обильной грунтовой воды. Так же относи­тельно благоприятны для скопления грунтовой воды водо­раздельные пространства, сложенные трещиноватыми опо­ками или кремнистыми глинами. Здесь вода легко прони­кает в более глубокие слои и дает довольно обильные скопления, приближающиеся по своему характеру к водам жильным. Если ниже кремнистых глин и опок залегают белый мел или мягкие белые мергели (как это имеет место в Калужской, Тамбовской, Пензенской, Ульяновской областях и в других местах), то грунтовые воды проникают до мела или мергеля, представляющих менее проницаемые толщи, но зато довольно легко размокающие и размывае­мые. Вследствие этого здесь развиваются очень типичные деформации в виде провалов, концентричных воронок, глубина которых зависит от мощности опоки или кремни­стых глин, перекрывающих мел, и достигает иногда 10— 15 м при диаметре 50—100 м.

На склонах долин в зависимости от крутизны обнажены в одних случаях моренные отложения, а в других коренные породы или склоны покрыты делювиальными чехлами. В делювиальных чехлах также может находиться грунтовая вода. Однако наклонное залегание делювия на склонах — хорошее условие для поверхностного и подземного стока, поэтому воды делювиальных отложений, как правило, бывают очень скудными^Если делювиальные чехлы маски­руют выходы межпластовых вод, то тогда можно под делю­виальным чехлом вскрыть воды коренных толщ, количество и качество которых зависит от природы межпластового горизонта. В рассмотренном случае к очень скудным грун­товым водам могут присоединяться обильные воды корен­ных толщ.

Грунтовые воды речных долин

Речные долины в зависимо­сти от своей древности и происхождения могут быть запол­нены аллювиальными или флювиогляциальными отложе­ниями ледниковых потоков. В последнем случае это обычно значительные скопления хорошо промытого или песчано­гравелистого материала, который является хорошим аккумулятором и проводником подземной воды. К той же категории можно отнести и обширные зандровые равнины, представляющие скопление флювиогляциальных песчаных и песчано-валунных отложений.

Древние русла часто приурочены к тем областям земной поверхности, которые были в свое время охвачены оледе­нением. В зависимости от местных условий формирование этих потоков происходило довольно разнообразно в различных областях. В питании грунтовых вод принимают участие атмосферные осадки, речные и родниковые воды, а также иногда и межпластовые воды. Любопытно сопоставить рас­пределение их, с одной стороны, на пространстве Северо- Германской низменности и, с другой стороны, на простран­стве прилегающей к ней с востока обширной Русской платформы.

На Северо-Германской низменности наблюдается шесть ясно выраженных гряд конечных морен. Самая древняя из них и самая южная, самая молодая находится на побе­режье Балтийского моря. Параллельно грядам конечных морен располагаются широкими лентами отложения древних флювиогляциальных потоков. Потоки имели сток на запад, потому что на юге и на юго-востоке покрытую ледником равнину ограждали высоко поднятые предгорья. Флювиогляциальные потоки, лежащие южнее первой и второй морен­ных гряд, впадали непосредственно в Атлантический океан. По мере отступления ледника к северу более молодым потокам открывался доступ в Северное и Балтийское моря.

Современные речные системы Северо-Германской низ­менности частью расположены в пределах древних долин, а частью прорезают междуречные морены, образуя свое­образное сплетение древних долин и новых речных систем.

Довольно большое количество осадков, умеренный кли­мат, малые уклоны современной Северо-Германской низ­менности — весьма благоприятные условия для питания водой флювиогляциальных массивов древнеречных долин, являющихся в настоящее время хранилищами мощных потоков грунтовых вод, которые используются для практи­ческих целей.

В пределах Русской платформы благодаря совершенно иным условиям рельефа распределение конечных морен и связанных с ними флювиогляциальных образований несколько иное. Песчаные пространства местами образуют вместо правильных широтных лент Северо-Германской низменности обширные пятна, закономерно и определенно складывающиеся в два основных направления. Одно из них представлено песчаными бассейнами правых притоков Днепра (бассейн Припяти), его левых притоков и бассейнов рек Оки,- Волги, Камы и Дона. Пятна другого направле­ния расположены севернее; заканчиваются они на юго- западе обширным песчаным пространством по Западной Двине (Прибалтика); продолжением служат песчаные пятна в области левых притоков Волги, уходящие далеко в область Нижней Печоры. Здесь, как и в Западной Европе, песчаные пространства богаты весьма обильной, прекрасно отфильтро­ванной водой. Например, воды Мытищинского водосбор­ного бассейна, в котором ледниковые пески на сравнительно небольшом пространстве бассейна р. Яузы, очень мелкого притока р. Москвы, являются аккумулятором атмосферных осадков и речных вод, в течение многих десятилетий этот бассейн обеспечивает суточные расходы водопровода в не­сколько миллионов ведер в сутки.

В отличие от мощных образований древних ледниковых потоков, аллювиальные образования древних и современ­ных рек более скромных размеров. Помимо того, эти обра­зования, как правило, часто гораздо более глинистые. В связи с этим и водоносные свойства их значительно хуже, особенно в верхних частях разреза.

Преобладание в верхней части почти всех аллювиальных образований более мелкоземистых частиц является резуль­татом отложений паводковой мути, которая до известной степени кальматирует верхние горизонты аллювиальных линз. Последним объясняется часто наблюдающийся в аллювиальных образованиях некоторый подъем воды в колодцах и буровых скважинах по сравнению с тем первоначальным уровнем, на котором эти воды встре­чаются.

Так как аллювиальные линзы часто налегают на корен­ные породы, из которых может в аллювий просачиваться межпластовая вода, явления гидростатического напора могут иногда иметь здесь значительный эффект. Подобного рода случаи наблюдались близ г. Дмитрова, в долине р. Яхрома, где из разведочных буровых скважин вода забила фонтаном на высоту до 3—3,5 м. Однако, несмотря на значительный гидростатический напор, ресурсы вод ока­зались довольно бедными: фонтаны действовали очень непродолжительное время.Только в аллювиальных образованиях крупных речных долин могут быть более или менее значительные запасы аллювиальных вод.

Если аллювий принадлежит к системам, несущим воду спорадически, то грунтовая вода в этих случаях часто имеет ясно выраженный сезонный характер. Она обильна в паводковое время и скудна или даже совершенно исчезает в межень.