Подземные воды

Выделены четыре пояса подземных стоков, отличающиеся различными условиями пространственно-временного распределения и формирования подземного стока: приводораздельный, склоновый, долинный и приозерный.

Приводораздельный пояс охватывает водораздельные пространства и примыкающие к ним верхние части склонов горных хребтов, характеризующиеся преимущественно гольцовым рельефом. Гидрографическая сеть в его пределах представлена истоками рек, их притоков и небольшими ручьями с ограниченной (обычно до 20-25 км2) площадью водосбора, очень незначительным эрозионным врезом и большими уклонами. На больших высотах обычно развита многолетняя мерзлота, препятствующая инфильтрации атмосферных осадков.

Ресурсы подземных вод зависят от количества атмосферных осадков. Воды дождей и весеннего снеготаяния очень быстро транспортируются по руслам ручьев и обнаженным склонам за пределы пояса поверхностным стоком. Подземный сток осуществляется в виде небольших разобщенных потоков в пределах прерывистой маломощной (обычно первые метры) зоны трещиноватых пород, а в промороженных толщах - в сезонно-талом слое. Иногда в горных россыпях образуются локальные скопления подземных вод, обеспечивающие в летний период функционирование родников с небольшим дебитом. Водного стока не хватает для формирования русловых наледей, отсутствие которых, так же как и льда, в высокогорных районах является отличительным признаком пояса.

Воды повсеместно весьма пресные (минерализация до 100 мг/л, в высокогорье - до 50 мг/л). Состав их может быть самым разнообразным, но отмечается повышенная концентрация кремния.

Естественные ресурсы подземных вод пояса очень невелики и имеют практическое значение лишь для мелкого сезонного водоснабжения. При региональной оценке ресурсов площадь приводораздельного пояса должна исключаться из общей площади расчетного бассейна. Однако редко встречающиеся участки, где возможны локализация и искусственное восполнение ресурсов подземных вод, должны обязательно учитываться.

Склоновый пояс включает площади горных склонов и отвечает среднему и нижнему течениям рек. Гидрографическая сеть в его пределах представлена магистральными водотоками большой протяженности со значительной глубиной эрозионного вреза (до 200-300м.) На склонах широко развиты лесные массивы и почти повсеместно - моховый покров. В зависимости от крутизны склонов находит развитие маломощный почвенный слой. На большое практическое значение таких участков как резервуаров подземных вод в речных долинах указано А.В.Кузельским (1969).

Склоновый пояс характеризуется постоянным подземным стоком. Основное питание вод осуществляется за счет атмосферных осадков и транзита из приводораздельного пояса. Разгрузка подземных вод происходит в русла рек, в виде многочисленных родников, дебит которых, особенно на участках тектонических нарушений, может достигать сотен литров в секунду.

Долинный пояс - пояс постоянного подземного стока с устойчивым внутригодовым и многолетним режимом. Он обычно занимает равнинные территории среднего и нижнего течения крупных рек и устьевые части их основных притоков. В его пределах расположены межгорные артезианские бассейны.

Жидкий сток в реках сохраняется в течении всего года. Ресурсы родникового стока здесь значительно меньше. Формирование в долинном поясе мощных региональных потоков подземных вод, гидравлически связанных водоносных горизонтах предопределяет для отдельных рек подруслового питания.

Минерализация подземных вод долинного пояса редко превышает 0,6-0,8 г/л, а по составу они гидрокарбонатно-кальциевые. Роль глубинного стока в формировании состава и ресурсов поверхностных вод и неглубоких подземных потоков невелика.

Приозерный пояс имеет прерывистое распространение в береговой полосе крупных озер. Подземный сток осуществляется в дельты рек, выполненные мощными толщами аллювия. На крутых береговых склонах, сложенных кристаллическими породами, ресурсы подземных вод весьма ограничены, а склоновый сток по трещиноватой зоне имеет кратковременный характер, только после интенсивных длительных дождей.

Приозерный пояс отличается от долинного большим влиянием на динамику подземных потоков в дельтах рек, увеличением подпора воды в озерах за счет гидравлической связи.

Все пояса подземного стока имеют региональное распространение в пределах горно-складчатых областей и могут иметь локальное распространение в пределах артезианских бассейнов.

В бассейне оз. Байкал имеется ряд округов и бассейнов подземного стока, которые характеризуются сложностью условий формирования ресурсов подземных вод. Эти условия обусловлены:

- особенностями геологического строения, определяющегося несовпадением поверхностного и подземного водоразделов (бассейны рек Голоустной и Бугульдейки);
- наличием подземного перетока в смежных речках, бассейнах, сложенных закарстованными карбонатными породами (Слюдянско-Похабинский бассейн);
- субмаринным характером гидрогеологических резервуаров и перехватом подземного стока (Прихубсугульский округ подземного стока);
- с развитием вулканогенных отложений и наличием мезозойских межгорных впадин, обуславливающих специфику поясного распределения подземного стока (Джидинский округ подземного стока).

Непосредственно внутри бассейна выделяются следующие гидрогеологические области второго порядка: Патомо-Витимская, охватывающая реки западного и южного побережий Байкала и верховье р. Джиды; Байкало-Чарская, занимающая Верхне-Ангарскую и Байкальскую тектонические впадины (реки восточного побережья озера к северу от бассейна р. Уды; Селенгинская Даурия приурочена к рекам системы р. Селенги.

Мощными артезианскими бассейнами являются Байкальская, Баргузинская и Верхне-Ангарская тектонические котловины. В этих бассейнах осуществляется слабый водообмен вследствие некоторой замкнутости их межгорными перемычками. В Селенгинской Даурии имеется ряд местных артезианских бассейнов, относящихся к межгорным тектоническим впадинам, таким как Удинская, Хилокская, Чикойская и Гусиноозерская; в целом они образуют единый Селенгинский артезианский бассейн. В последнем водообмен выражен слабо, так как он частично перекрыт кристаллическими породами.

Бассейны представлены водоносными комплексами юрско-меловых и третичных отложений. Грунтовые воды и воды речных долин доминируют над водами других категорий. Формирование грунтовых вод в значительной мере осложнено почти повсеместным распространением многолетнемерзлых пород и мощным слоем сезонного промерзания и оттаивания почвогрунтов.

Процесс формирования грунтовых вод различен для разных природных зон:

- в зоне избыточного увлажнения речные бассейны в целом насыщены влагой, вследствие чего здесь исключаются условия берегового регулирования руслового стока и грунтовой сток этой зоны возрастает в период половодья и паводков;
- в зоне умеренного увлажнения роль берегового регулирования незначительна, поскольку процесс формирования определяется разными знаками: отрицательными в фазе подъема уровня и положительными - в фазе спада (в фазу спада разгружаются не только русловые воды, проинфильтрировавшиеся из русла в берега за время подъема, но и грунтовые воды, накопившиеся в местах взаимодействия грунтовых и русловых вод);
- в зоне недостаточного увлажнения береговое регулирование руслового стока выступает наиболее сильно и значительная часть грунтовых вод теряется на испарение растительным покровом, на транспортирование.

Режим стока рек формируется в зависимости от высотной поясности. В зоне степей половодье начинается в апреле, а в альпийских лугах - в конце мая. В пределах этих зон в течении июня-сентября отмечается прохождение дождевых паводков. В осенне-зимнее время режим речного стока устойчив. Минимальный сток наблюдается в феврале-марте.

В степной и лесной зонах продолжительность весеннего половодья длится 1-1,5 месяца, а предгорной степной зоне - до одного. Грунтовые воды в годичном цикле проходят следующие стадии:

- оживление от весны к осени;
- истощение от осени к весне.

Из сказанного следует, что средняя годовая величина грунтового стока определяется количеством инфильтрирующихся атмосферных осадков, талых вод, емкостью подземных хранилищ, высотой и временем залегания снежного покрова, предохраняющего почву от сезонного промерзания, а также величиной суммы отрицательных температур воздуха.

Реки Байкальской, Баргузинской и Верхне-Ангарской котловин в значительной степени питаются фунтовыми водами. Например, в р. Давша доля участия грунтовых вод достигает 73%, р. Баргузин -- 64%, Верхняя Ангара - 49%. В подобласти Селенгинской Даурии участие грунтовых вод в формировании руслового стока несколько уменьшается и составляет в р. Селенге - 36%, р.Джиде - 44%, р.Чикое - 47%, р.Хилоке - 43%.

На территории бассейна оз. Байкала по региональному значению выделяются два типа артезианских бассейнов: забайкальский и байкальский.

Вторые выполнены мощной (до 3-5 км) толщей рыхлых и слабоцементированных отложений (пески, галька, гравий, песчаники, глины) и представляют огромные подземные резервуары пресных, хорошо защищенных от загрязнений, подземных вод.

Артезианские бассейны забайкальского типа выполнены хорошо сцементированными песчанниками, конгломератами, аргиллитами, углями мезозойского возраста и содержат значительно меньшие ресурсы подземных вод. К тому же воды зачастую с глубины 50-100 м имеют повышеннную (более l г/л) минерализацию и не пригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

По степени обеспеченности подземными водами на территории региона выделяются три категории района: хорошо обеспеченные, среднеобеспеченные и малообеспеченные.

К первой категории относятся межгорные впадины байкальского типа с практически неограниченным объемом водоотбора (до 3-5 м3/с и более). Ко второй категории относятся артезианские бассейны забайкальского типа с объемом водоотбора пресных вод до 1 м3/с. К третьей - горные хребты с ограниченными (до 5-10 л/с) эксплуатационными ресурсами трещинных вод.

Азональными являются воды аллювиальных отложений речных долин и крупных зон тектонических нарушений.

Рассекая горные хребты и впадины, речные долины и разломы концентрируют большие объемы пресных подземных вод, пригодных для хозяйственно-питьевых нужд. В настоящее время на всех крупных водозаборах в Байкальском регионе эксплуатируются воды речных долин или трещино-жильные воды.

В настоящее время на территории бассейна оз. Байкал разведаны и утверждены Государственной (ГКЗ) и Территориальной (ТКЗ) комиссиями 55 месторождений пресных вод с эксплуатационными запасами в объеме 1100 тыс.м3/сут, в т.ч. месторождения для населенных пунктов с запасами в объеме 480 тыс.м3/сут.

Подземные воды региона весьма разнообразны по химическому составу и подчиняются определенной геохимической зональности. В артезианских бассейнах байкальского типа (Усть-Селенгинский, Баргузинский, Верхнеангарский) их минерализация до глубины 2000 м не превышает 0,5-1 г/л при преимущественно гидрокар-бонатно-натриевом и калышево-натриевом составе. Впадины забайкальского типа (Боргойская, Гусиноозерская, Оронгойская, Иволгинская и другие) отличаются весьма неравномерной и, в целом, слабой обводненностью водовмещения (Борисенко, Адумнов, Литвиненко, 1990).

Подземные воды, представляющие интерес для водоснабжения, приурочены к структурам активного развития и, как правило, в долинах рек. Водоснабжение значительной части населенных пунктов и промышленных предприятий осуществляется за счет подземных вод.