Закономерности формирования гидрогеологических условий в западной части Московской области под влиянием техногенеза

Батурина Н.Е., Крысенко А.М., Купалов-Ярополк К.О., Ленченко Н.Н. (кафедра гидрогеологии МГГРУ)

1. По данным 156 фильтрационных опытов по водозаборным скважинам установлено:
   1. Водопроводимость окско-протвинского горизонта изменяется от 350 до 3500 и может быть принята по данным моделирования не ниже 1000м²/сут.
   2. Увеличение водопроводимости подольско-мячковского горизонта связана с более трещиноватыми и кавернозными мячковскими известняками. На территориях, где мячковские известняки срезаны эрозией водопроводимость горизонта резко уменьшается.
   3. Величина водопроводимости связана с удельным дебитом скважин зависимостями:
      • для подольско-мячковского km=73,6q
      • для окско-протвинского km=140,7q
      с коэффициентом корреляции 0,76-0,87.
2. Построение локальных моделей и их калибровка является логическим завершением комплексного обследования водозаборов и служит основой для последующей региональной оценки запасов подземных вод. Площадь локальной модели не должна быть меньше 1000км². В этом случае основные источники восполнения запасов формируются за счет перетока из мезо-кайнозойской толщи, изменения латеральных расходов на внешних границах не превышает 10% величины проектного водоотбора. Предложен оригинальный способ сохранения латеральных расходов неизменными при переходе от эпигнозных моделей с ГУ I рода на границах к прогнозным моделям.
3. При калибровке модели, помимо общепринятых сопоставления уровней в отдельных точках и расходов разгрузки в реки, проводилось сравнение величины вертикальных градиентов уровня на моделируемых водоупорах. Для реализации такой калибровки предварительно строились карты уровней по каждому горизонту, затем осуществлялось послойное вычитание этих карт и сопоставление модели с натурой.
4. Анализ водного баланса на модели свидетельствует об отсутствии инверсии разгрузки подземных вод из рек. Нейтральная линия тока в разрезе проходит по мезо-кайнозойской толще. Имеются значительные отличия в источниках формирования водоотбора на водоразделах (Одинцово-Внуково) и в долине р.Москвы (Звенигород). В первом случае основным источником является увеличение результирующего инфильтрационного питания, во втором - сокращение разгрузки в р.Москву. Здесь можно говорить об двух подтипах месторождений подземных вод в артезианских бассейнах платформ: на водоразделах и в долинах рек.
5. Исследовалось влияние гидродинамических параметров взаимодействующих пластов на оптимизацию водоотбора. Рассматривалась трехпластовая имитационная модель с питанием в мезо-кайнозое и водоотбором в нижне и среднекаменноугольных комплексах. Задача решалась в понижениях уровня. Рассматривался пласт-круг с закрытыми границами. При задании водоотбора из среднего карбона, нижнекаменноугольный комплекс получает питание из среднекаменноугольных на периферии модели и наоборот питает его вблизи водозабора. Граница инверсии располагается на 0,3-0,6 расстояния от водозабора до закрытого контура. Районное понижение линейно связано с параметрами перетекания. Влияние нижнекаменноугольного комплекса оказывается существенным только при k0/m0 верейского водоупора больше чем 10^-5 сут^-1. При задании водоотбора из нижнего карбона весь расход транзитом проходит через среднекаменноугольные отложения, понижения уровня в которых зависят только от k0/m0 верхнеюрских глин. Дополнительные понижения в скважинах формируются в зоне радиусом 0,2 расстояния до закрытого контура, величина понижений обратно пропорциональна водопроводимости пластов. Получены обобщения решения для экспертных оценок величин понижений во взаимодействующих пластах в зависимости от параметров водоносных и водоупорных толщ. Решена конкретная задача по распределению дополнительного водоотбора, удовлетворяющего предельно допустимым понижениям уровня воды в скважинах и требованиям пропорций смешения воды из разных горизонтов, один из которых неблагополучен по содержанию фтора.
6. Рассмотрены существующие принципы определения границ зон санитарной охраны (ЗСО) водозаборов из подземных вод, учитывающие в основном латеральную миграцию потенциальных загрязнителей по изолированному водоносному пласту. Показано, что для районов интенсивного водоотбора подземных вод определяющим элементом водного баланса становится перетикание. Это обстоятельство требует новых подходов к выработке методов определения размеров ЗСО.
7. Изучаемая территория расположена на южном крыле Московской синеклизы на относительно небольшом расстоянии от Воронежского поднятия фундамента. Разнонаправленность колебательных движений на Воронежском поднятии и в центре Московской синеклизы сказались на характере осадков, обусловило частую смену морских, лагунных и континентальных условий на изучаемой территории. Наиболее значительные по времени континентальные перерывы отмечались в конце турнейского - начале визейского веков и на границе нижнего - начале верхнего карбона. Глубокие палеодолины формировались в раннетульское и доверейское время, так доверейские долины глубиной 100-120м полностью прорезали протвинские известняки и способствовали развитию карста. Современный структурный план осадочного чехла отражает строение кристаллического фундамента. Изучаемая территория расположена на северном борту Московского авлакогена, представляющем серию глубинных разломов. Движения по разломам, выделенным в осадочном чехле в виде линейных структур (флексур, уступов) и в плотных породах осадочного чехла (известняки, доломиты) способствуют образованию зон повышенной трещинноватости. Этим можно объяснить повышенную проницаемость окско-протвинского водоносного комплекса изучаемой территоррии.