Гидрогеологические условия

Четверг, 22 мая 2008

Территория Москвы находится в пределах Московского артезианского бассейна, подземные воды которого связаны с безнапорными и слабонапорными горизонтами водоносных четвертичных, меловых и юрских отложений и высоконапорными горизонтами каменноугольных, девонских, нижнепалеозойских и докембрийских пород. Ниже глубины 700 м сохраняются воды древних морей, превратившиеся за 300 млн. лет взаимодействия с вмещающими их породами в рассолы с минерализацией до 270 г/куб. дм и температурой от 20 до 40°C. В 1942—45 рассолы добывали для производства поваренной соли, а с 70-х годов их используют в бальнеологических целях. Выше рассолов подземные воды образовались за счёт просочившихся дождевых и талых вод в верхнедевонских, каменноугольных, юрских, меловых и четвертичных породах. Солоноватые сульфатно-кальциевые воды с минерализацией 2—7 г/куб. дм, известные как минеральная вода «Московская», заключены в нижнекаменноугольных и верхнедевонских доломитах, гипсах и ангидритах глубже 350 м. Их напоры превышают меженные уровни в Москве-реке. Пресные гидрокарбонатно-кальциевые воды формируются в верх. частях осадочного чехла. К основным продуктивным водоносным горизонтам относятся породы каменноугольного возраста, напорные воды которого используют в промышленных целях. Каменноугольные, главным образом доломитоизвестняковые, породы вмещают трещинно-карстовые напорные воды. Глины верейского и воскресенского горизонтов разделяют их на нижне-, средне- и верхнекаменноугольные водоносные комплексы мощностью (соответственно) 120, 110 и 50 м. Нижнекаменноугольный водоносный комплекс распространён повсеместно на глубине свыше 160 м. Среднекаменноугольный водоносный комплекс залегает на глубине 110—140 м в северной и южной частях города и на глубине 20—30 м близ русла Москвы-реки. Верхнекаменноугольный комплекс залегает лишь в северной части Москвы на глубине 50—60 м. Грунтовые воды насыщают пески и супеси юрских, нижнемеловых и главным образом четвертичных отложений. Мощность водоносной толщи 10—20 м. В естественных условиях отметки уровней грунтовых вод постепенно снижались от 240 м (на юге) до 120 м (близ русла Москвы-реки). Водоносные породы залегали на глубине от 2—3 м (в поймах) до 20 м (на Теплостанской возвышенности). Выше их после снеготаяния и затяжных дождей местами появлялись линзы верховодки. Грунтовые воды имели приречный режим уровней и расходов на удалении 150— 1500 м от русла Москвы-реки и 50—150 м от русла р. Яузы. Их уровни, несколько запаздывая и с меньшей амплитудой, следовали за уровнями речных вод. В половодье и в паводки поглощение речных вод берегами вызывало движение грунтовых вод от реки. На остальной территории Москвы сезонная амплитуда уровней грунтовых вод достигала 3 м. В прошлом мягкие грунтовые воды многочисленных родников и более 4000 колодцев обеспечивали население Москвы питьевой водой. В 1990-е гг. используется в качестве питьевой вода из единичных родников в долинах рек Химки, Чуры и Битцы. В естественных условиях движение подземных пресных вод определялось их питанием, просачивающимися талыми и дождевыми водами на междуречьях и разгрузкой в Москве-реке, её притоках, в погребённых долинах и котловинах. Всюду уровни подземных вод превышали меженные уровни Москвы-реки. Влияние города на подземные воды долгое время ограничивалось загрязнением главным образом грунтовых вод. К началу XX в. их минерализация в черте Садового кольца увеличилась с 0,3 до 2—3, местами 10 г/ куб. дм. C 1930-х гг. нарушение режима подземных вод нарастало, достигнув максимума в 1950—60-х гг. в связи с развитием промышленности, строительством и работой метрополитена, увеличением расходов водозаборных скважин, утечками из инженерных сетей города, подпором вод Москвы-реки и сооружением на её берегах набережных, засыпкой и взятием в трубы малых рек и т.д. С 1950-х гг. напоры в верхне-, средне- и нижнекаменноугольных водоносных комплексах существенно снижены на расстоянии до 65 км от центра Москвы: на 10—15, 30—40 и 60—80 м. На значительной территории города воды верхне- и особенно среднекаменноугольного комплексов восполняются водами Москвы-реки и грунтовыми водами погребённых долин и котловин. Время их водообмена около 50 лет, а местами не более 5 лет. Грунтовые воды на участках полного размыва или сквозных нарушений верхнеюрских глин (около 13% территории) часто разгружаются в ближайших водопонизительных установках метро и водозаборных скважинах. Включение в 1958 скважин Октябрьского водозабора понизило на 10 м уровни грунтовых вод на пересечении Хорошёвского шоссе и 4 й Магистральной улицы в течение 10 лет. Наибольшее падение уровней грунтовых вод (32 м) было зафиксировано в песках погребённых древнечетвертичных карстовых котловин в Хамовниках, на Арбате и в Кожухове при строительстве станций метро; после его завершения уровни грунтовых вод значительно повысились, но оставались ниже уровней речных вод. Локальные очаги поглощения речных вод установлены по руслу Москвы-реки. На остальных участках Москвы-реки грунтовые воды продолжают разгружаться в её русле. На значительных площадях на севере и юге города уровни грунтовых вод повышаются, подтапливая подвалы зданий и сооружений. Грунтовые воды легко подвергаются техногенному загрязнению сульфатами, хлоридами и нитратами, поступающими при таянии засолённого снега, утечках канализации и др., а также нефтепродуктами и органическими веществами с очистных сооружений города. Речные воды снижают минерализацию загрязнённых грунтовых вод. Низкие содержания солей в речных водах поддерживаются их санитарным обводнением волжской водой и чисткой дна от гниющих органогенных илов. Поглощение загрязнённых грунтовых вод верхне- и среднекаменноугольными комплексами на участках полного размыва или в местах нарушений верхнеюрских глин повышает их минерализацию до 1 г/ куб. дм. Город заметно отепляет подземные воды — в среднем на 3°C. В пределах Садового кольца на глубине 20 м температура вод достигает 17°C; вблизи теплоустановок 25—45°C. Подземные воды Москвы имеют преимущественно техногенный режим уровней, химического состава и температуры. Их естественная разгрузка в Москве-реке и её притоках, а у напорных вод дополнительно в размывах верхнеюрских глин сменилась поглощением речных вод на многих участках русел и грунтовых вод в ряде погребённых карстовых котловин из-за длительной работы водозаборных скважин и водоотлива метро. Речное питание обеспечивает до 80% существующих расходов откачек грунтовых вод и вод верхне- и среднекаменноугольных комплексов. Атмосферное питание грунтовых вод усилено поливом улиц, утечками из коммуникационных сетей. Потери на испарение резко уменьшены под асфальтом и городскими сооружениями. Затруднён их сток засыпкой ложбин и оврагов, устройством глубоких фундаментов. На обширных выровненных междуречьях верховодка соединилась с грунтовыми водами, подтопляя подвалы зданий и сооружений. Ограничение расходов подземных вод на промышленные нужды и меньшие объёмы строительства линий метро глубокого заложения приводит к частичному восстановлению уровней грунтовых вод в центральной части города, замедляет падение напоров в водах нижнекаменноугольного комплекса и стабилизирует уровни вод верхне- и среднекаменноугольных комплексов. Ликвидация дефектных скважин и питание большей части подземных вод из рек, обводнённых волжской водой, заметно сокращает площади загрязнённых вод и понижает их минерализацию.