ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Основные закономерности формирования и распределения естественных ресурсов подземных вод

Как отмечалось выше, в последние десятилетия в ряде стран были выполнены значительные исследования по региональной оценке и картированию естественных ресурсов подземных вод и подземного стока отдельных крупных регионов. В результате этих исследований были составлены и опубликованы карты под­земного стока различного масштаба, среди которых в первую очередь следует назвать карты подземного стока территории СССР масштаба 1:5000000 (1964 г.) и масштаба 1:2500000 (1977), карту подземного стока Центральной и Восточной Ев­ропы масштаба 1:1500000 (1982), карту гидрогеологических условий и подземного стока суши Земного шара масштаба 1:10000000 (1999). По некоторым артезианским бассейнам и гид­рогеологическим структурам составлены карты более крупного масштаба. Анализ имеющихся карт разного масштаба по терри­тории бывшего Советского Союза и некоторых сопредельных стран, позволяет установить основные закономерности форми­рования и распределения естественных ресурсов подземных вод (подземного стока) в разнообразных природно-климатических и геолого-гидрогеологических условиях (Куделин, 1960; Зекцер, 1977; Всеволожский, 1983; Подземный сток на территории СССР, 1982; Джамалов, 1973; Лебедева, 1972 и др.).

Многолетними работами отечественных ученых (В. А. Все­воложский, Р. Г. Джамалов, И. В. Зеленин, И. С. Зекцер, В. М. Ше- стопалов, В. П. Карпова, Н. А. Лебедева, И. Ф. Фиделли, Б. И. Пи­сарский, О. В. Попов, Н. С. Ратнер, А. П. Лавров, В. И. Клименко, Б. Л. Соколов и др.) установлено, что распределение основных количественных характеристик естественных ресурсов подзем­ных вод по территории регионов отличается резкой неоднород­ностью и четко выраженной дифференцированностью по основ­ным геологоструктурным элементам и ландшафтно-климатиче - ским зонам. Наиболее общей закономерностью является различ­ный характер распределения параметров подземного стока в пределах платформенных (равнинных) территорий и горносклад­чатых сооружений при диапазоне изменения величин сред - немноголетних модулей соответственно от менее 0,1 до 6,0- 6,8 л/с и от 0,1 до 30-50 л/с км2. На территории бывшего СССР более 55% общего объема подземного стока формируется в пре­делах горноскладчатых областей, около 42% отвечает обшир­ным пространствам плит (Русской, Западно-Сибирской, Туран - ской) и только 3-4% общей величины подземного стока прихо­дится на долю кристаллических щитов. Распределение водных ресурсов по наиболее крупным геолого-структурным и гидроге­ологическим районам бывшего СССР показано в таблице 2.4.2.1.

Анализ распределения величин подземного стока по основ­ным ландшафтно-климатическим зонам показывает, что более 80% общего объема подземного стока приурочено к избыточно увлажненной и влажной зонам, около 18% стока формируется в зоне недостаточного увлажнения и лишь около 2% - в засушли­вой зоне.

На территории континентальных платформ характерно зако­номерное распределение параметров подземного стока в соот­ветствии с общеширотным воздействием климатических фак­торов. На фоне широтного распределения наиболее резко про­являются местные изменения величин подземного стока, определяемые гидрогеологическим строением разреза зоны интенсивного водообмена и типами геофильтрационной среды. Так, максимальные величины модулей подземного стока харак­терны для участков интенсивного развития карста и для райо­нов, где верхняя часть разреза представлена крупнообломочны­ми или песчаными флювиогляциальными и конечно-моренны - ми отложениями, а также для речных долин, сложенных хорошо проницаемыми аллювиальными отложениями. Минимальные значения модулей подземного стока отмечены для районов, где зона интенсивного водообмена представлена суглинистыми и глинистыми породами, и для относительно пониженных слабо - расчлененных территорий, где развитые сверху слабопроницае­мые породы затрудняют инфильтрацию атмосферных осадков.

В горноскладчатых областях распределение величин подзем­ного стока определяется главным образом резкими изменения­ми типа геофильтрационных сред и орографическим увеличе­нием осадков с высотой местности. Так, высокие значения мо­дулей подземного стока на Кавказе, Карпатах, Балканах обусловлены широким распространением проницаемых трещи­новатых пород в собственно горноскладчатых сооружениях и высокопроницаемых крупнообломочных отложений в межгор­ных впадинах, что в сочетании с глубокой эрозионной расчле­ненностью рельефа и значительным количеством атмосферных осадков определяет благоприятные условия питания подземных вод (Фиделли, 1980).

Роль подземных вод в формировании водного баланса и вод­ных ресурсов регионов количественно характеризуется значе­ниями коэффициентов подземного стока и коэффициентов под­земного питания рек.

Коэффициент подземного стока представляет собой соотно­шение подземного стока к атмосферным осадкам. Он показыва­ет, какая часть атмосферных осадков (обычно в процентах) рас­ходуется на питание подземных вод. Этот коэффициент в преде­лах территории бывшего СССР составляет в среднем 9% и изменяется от 1% и менее до 50% и более. Основные особенно­сти распределения коэффициентов подземного стока определя­ются влиянием сложного комплекса природных факторов, пер­востепенное значение среди которых имеют соотношение ат­мосферных осадков и испарения, состав и мощность пород зоны аэрации.

Для равнинной территории как общая закономерность про­слеживается широтная зональность - уменьшение коэффици­ентов подземного стока с северо-запада на юго-восток с 10-20% в зоне избыточного увлажнения до 1% и менее в степных и по­лупустынных районах (рис. 2.4.2.1). В ряде районов эта законо­мерность "нарушается" аномалиями - главным образом увели­чением значений коэффициентов подземного стока.

В первую очередь это наблюдается на возвышенностях, что обусловлено обилием выпадающих здесь атмосферных осадков и улучшением условий их инфильтрации (Валдайская, Средне - Русская, Приволжская возвышенности, Енисейский кряж, Се - веро-Байкальское нагорье и др.). В горных районах одновре­менно с увеличением количества атмосферных осадков с высо­той местности возрастают (до определенных пределов) и коэф­фициенты подземного стока. Так, в Карпатах они возрастают от

5 до 10-15%, на Урале - от 10 до 20-40, на Алтае - от 5-10 до 15-20%. На Кавказе и в горах Средней Азии увеличение коэф­фициентов подземного стока (до 25-35%) проявляется наибо­лее отчетливо.

В районах развития карста также высоки значения коэффи­циентов подземного стока (до 30-40% и более на Силурийском плато, на Онего-Северо-Двинском междуречье, Кулойском пла­то, Тимане).

Роль многолетней мерзлоты в распределении коэффициен­тов подземного стока очень заметна. На огромных простран­ствах Сибири и северо-востока России, где выпадает до 300- 400, а местами до 500-600 мм атмосферных осадков, коэффи­циенты подземного стока весьма незначительны - 5%, и толь­ко на юге Сибири (Северное Прибайкалье и отроги Верхоян­ского хребта), где многолетняя мерзлота приобретает остров­ной характер, а годовое количество осадков увеличивается до 800 мм, коэффициенты подземного стока достигают 15-20% и более.

Важной характеристикой являются значения коэффициентов подземного питания рек, которые показывают долю подземно­го стока в общем речном стоке и позволяют определить, таким образом, соотношение ресурсов подземных и поверхностных вод во многих районах гумидной зоны.

В среднем коэффициент подземного питания рек составляет 24%, изменяясь от 5-10% в районах с относительно небольшой мощностью зоны интенсивного водообмена, слабо расчленен­ным рельефом и благоприятными условиями образования по­верхностного стока, до 40-50% и более в районах, сложенных весьма водообильными породами, интенсивно дренируемыми реками.

Анализ соотношений подземного стока и общего речного стока приобрел большое практическое значение в проблеме ком­плексного использования водных ресурсов, в частности, при составлении водохозяйственных балансов отдельных регионов и оценке влияния эксплуатации подземных вод на речной сток.