ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КРЫМА

Артезианские источники в Крыму. Режим, баланс и районирование грунтовых вод по типам режима

Особенности условий залегания, питания и разгрузки грунтовых вод в различных районах Крыма позволяют районировать грунтовые воды по типам режима ( 21). Описываемая территория характеризуется на большой площади отсутствием или весьма кратковременным наличием в зимнее время промерзшего слоя, поэтому здесь на протяжении всего года происходит питание или расходование грунтовых вод. Питание в основном происходит зимой, весной и поздней осенью, в летний же период и в начале осени осуществляется преимущественно расходование грунтовых вод.

Естественный режим грунтовых вод по условиям их питания подразделяется на два типа: I — гидрометеорологический, при слабом или умеренном питании вод атмосферными осадками; II — гидрологический, с питанием вод в основном за счет поверхностного стока. Каждый тип режима в зависимости от степени расчлененности территории, определяющей условия стока и разгрузки грунтовых вод, разделяется на два класса: 1) режим грунтовых вод в слабо расчлененных районах; 2) режим грунтовых вод в расчлененных районах. Литологический состав пород, от которого зависит интенсивность инфильтрации и условия подземного стока, положен в основу подразделения классов режима на его виды.

I тип режима (гидрометеорологический) распространен в районах Равнинного Крыма и Керченского полуострова со средней годовой суммой осадков около 300 мм. Здесь в зависимости от степени расчлененности рельефа и геологического строения выделяются два класса с подразделением их на виды.

а)         вид режима грунтовых вод водораздельных пространств Присивашья, сложенных слабо водопроницаемыми четвертичными эолово- делрвиальными суглинками и песчано-глинистыми отложениями верхнего и среднего плиоцена;

б)        вид режима грунтовых вод, приуроченных к участкам, сложенным относительно более водопроницаемыми пролювиально-делювиаль- ными и аллювиальными отложениями мелких речек, где условия для инфильтрации лучше, чем для первого вида.

2. Класс режима в расчлененных районах с благоприятными условиями стока и дренирования, типичный для грунтовых вод Тарханкутского плато и Тарханкутского полуострова и для вод южной возвышенной части Равнинного Крыма:

а)         вид режима грунтовых вод в условиях, благоприятных для инфильтрации и подземного стока в пределах Тарханкутского плато н Тарханкутского полуострова, сложенных неогеновыми известняками;

б)        режим грунтовых вод в условиях, менее благоприятных для инфильтрации и подземного стока на территории южной возвышенной части Равнинного Крыма, сложенной песчано-галечниковыми отложениями верхне- и среднеплиоценового и четвертичного возраста.

Режим грунтовых вод при их умеренном атмосферном питании характерен для предгорий, в которых среднегодовое количество осадков составляет от 400 до 500 мм. Этот район характеризуется хорошей расчлененностью и разнообразием горных пород, что определяет соответствующие особенности развития и режима грунтовых вод.

II         тип режима (гидрологический) характерен для грунтовых вод в аллювиальных отложениях наиболее крупных рек Крыма. В их питании основное участие принимают поверхностные воды, в меньшей степени атмосферные осадки. В зависимости от степени расчлененности территории внутри этого типа режима выделяются следующие классы':

1.         Класс режима грунтовых вод аллювиальных отложений в слабо расчлененных районах — в низовьях рек Салгир, Биюк-Карасу, Булганак и других, где условия подземного стока неблагоприятны.

2.         Класс режима грунтовых вод аллювиальных отложений в расчлененных районах — в средних течениях рек или в предгорьях, характеризующихся более благоприятными условиями подземного стока.

Режим грунтовых вод на ряде участков нарушается деятельностью человека; в этих случаях он получает наименование искусственного режима, который для территории Крыма подразделяется на два типа: искусственной разгрузки и искусственного пополнения. Подразделение режима на классы определяется характером пополнения или разгрузки.

III        тип режима грунтовых вод в условиях искусственной разгрузки. К нему в пределах Крыма относится один класс режима — эксплуатационный режим грунтовых вод в условиях эксплуатации. Этот режим наиболее характерен для района с. Охотниково, где производится интенсивная эксплуатация грунтовых вод в известняках понта и мэотиса.

IV        тип режима формируется в результате искусственного пополнения грунтовых вод. К нему относятся следующие классы:

1. Ирригационный класс режима грунтовых вод на орошаемых массивах, в основном приуроченных к Присивашской равнине, т. е. территории, характеризующейся слабым естественным питанием и слабой расчлененностью. Здесь, как и для естественных условий, в зависимости от литологического состава пород, могут быть выделены два вида режима:

а) вид режима грунтовых вод на орошаемых участках, приуроченных к водораздельным пространствам Присивашья и сложенных четвертичными эолово-делювиальными суглинками и глинистыми отложениями плиоцена;

б) вид режима грунтовых вод на орошаемых участках, сложенных четвертичными аллювиальными отложениями мелких речек и балочными пролювиально-делювиальными отложениями.

2. Приводохранилищньш класс режима грунтовых вод в аллювиальных отложениях района Симферопольского и других водохранилищ.

Режим и баланс грунтовых вод каждого из типов, классов и видов характеризуется специфическими особенностями.

I. 1а. Режим и баланс грунтовых вод типа слабого питания в сла- борасчлененных районах, характерный для низменной Присивашской равнины, определяется следующими основными факторами: малым- инфильтрационным питанием и относительно высоким испарением; небольшим количеством атмосферных осадков (годовая сумма по сред- немноголетним данным метеостанций Джанкой и Ишунь равна 325— 387 мм); высокой температурой воздуха (среднемесячные температуры летнего периода 20,4—23,6°С); плохими условиями для подземного стока вследствие слабой расчлененности района и низких фильтрационных свойств пород. Однако условия для инфильтрации вод здесь неоднородны— на водораздельных пространствах, сложенных четвертичными эолово-делювиальными суглинками и песчано-глинистыми отложениями плиоцена (вида) с коэффициентами фильтрации 0,01 — 1,5 ж/сутки, они менее благоприятны, чем на участках, сложенных пролювиально-делювиальными отложениями с коэффициентом фильтрации 0,1 до 2,5 м!сутки. Величина испарения в тех и других районах зависит от глубины залегания грунтовых вод.

Режим грунтовых вод на водораздельных пространствах Присивашья изучается в естественных условиях по 12 наблюдательным постам—в с. Тихоновка (точка 180), с. Воинка (244, 245, 246), с. Новая Деревня (285, 287, 289, 291), с. Новое (81) и с. Луганское (380, 341 и 342). По наиболее типичным из этих постов приведены графики изменений уровня за длительный период наблюдений по среднемесячным данным ( 22). Величины годовых амплитуд колебаний уровня отражены на  23.

Основными элементами баланса рассматриваемых вод являются инфильтрация и испарение, подземный сток ничтожен. По данным балансовых расчётов за 1958—1960 гг., произведенных методом конечных разностей по балансовому участку в с.-Воинка, годовое накопление воды за счёт инфильтрации колеблется от 1,6 до 10 мм, а величина испарения— от 7,2 до 17,0 мм. Глубина залегания грунтовых вод в с. Воинка в среднем равна 8 м. В годовом разрезе накопление вод за счёт инфильтрации составляет 0,6—3,0% от годовой суммы выпадающих здесь осадков. В летний период, несмотря на наличие осадков, инфильтрация отсутствует и происходит расходование грунтовых вод на испарение; в зимний период величина инфильтрации обычно достигает 3—6% от суммы осадков за тот же период.

В связи с небольшой величиной инфильтрации и подземного стока годовая амплитуда колебаний уровня вод рассматриваемого типа составляет от 0,05 до 0,50 м и только при глубине залегания вод менее 3 ж в связи с быстрой фильтрацией осадков и интенсивным испарением грунтовых вод в периоды отсутствия осадков достигает 1—2 м. Наиболее высокое положение уровень грунтовых вод имеет обычно в мае и минимальное — в конце сентября — начале октября. В течение 1953— 1960 гг. в зависимости от метеорологических условий положение уровня в различные годы колебалось в незначительных пределах. В целом за период наблюдений уровень грунтовых вод по большинству наблюдательных точек снизился на 0,10—0,15 м.

Режим химического состава грунтовых вод на водораздельных пространствах Присивашья характеризуется небольшими сезонными колебаниями общей минерализации: увеличением ее летом и в начале осени и уменьшением в зимний и весенний периоды, когда уровень грунтовых вод повышается. Рост или уменьшение минерализации происходят в основном за счет изменения содержания хлористых солей. За весь период наблюдений по точке 245 (с. Во- инка) минерализация грунтовых вод колебалась от 6,3 до 8/5 г]л; по составу воды оставались сульфатно-хлоридными натриевыми.

Наибольшее значение (от 53 до 99 мм) инфильтрация имела на балансовом участке в с. Яркое Поле, характеризующемся лучшими фильтрационными свойствами пролювиально-делювиальных отложений в зоне аэрации по сравнению с балансовым участком в с. Тарасовка, где пролювиально-делювиальные балочные отложения перекрыты эолово-делювиальными суглинками, и близким залеганием грунтовых вод — от 0,5 до 3,0 м (на балансовом участке в с. Тарасовка глубина залегания составляет в среднем 8 м).

Годовое испарение грунтовых вод, зависящее от глубины их залегания, в с. Тарасовка колеблется от 1,4 до 15 мм, а в с. Яркое Поле — 52—128 мм; испарение происходит в летний период. В связи со значительной величиной инфильтрации годовая амплитуда колебаний уровня грунтовых вод с данным видом режима больше, чем у грунтовых вод, приуроченных к эолово-делювиальным суглинкам, и составляет по имеющимся наблюдательным точкам от 0,5 до 2,0 м. При одинаковом геологическом строении величина годовой амплитуды колебаний уровня находится в обратной зависимости от глубины залегания грунтовых вод. Максимального значения уровень описываемых грунтовых вод обычно достигает в апреле, а наиболее низкого положения — в октябре.

За период с 1953 по 1960 г. уровень по большинству наблюдательных точек повысился примерно на 0,2—2,0 м. Это объясняется хорошими условиями инфильтрации атмосферных осадков, которые в данный период были достаточно обильны. Наибольшее повышение уровня, грунтовых вод отмечено в юго-восточной части Присивашья (по наблюдательным точкам в селах Яркое Поле и Кировское) за 1965 и 1958 гг., 'когда здесь выпало максимальное количество осадков. В Центральном Присивашье наибольшее повышение уровня произошло в 1960 г. (с. Тарасовка).

Существенных изменений в качестве вод рассматриваемого вида за этот период не наблюдалось, имели место только сезонные колебания величины общей минерализации. Состав вод по наблюдаемым пунктам оставался сульфатно-хлоридным магниево-натриевым.

I. 2а. Режим грунтовых вод слабого питания в расчлененных районах изучается на Тарханкутском полуострове и Тарханкутском плато по наблюдательным скважинам в селах Калиновка (точка 388), Красносельское (387), Красноярское (390), Сизовка (391) и Пшеничное (42). Высокие фильтрационные свойства отложений в зоне аэраций, представленных закарстовацными известняками-ракушечниками, местами перекрытыми песчано-глинистыми отложениями среднего и верхнего плиоцена, благоприятствуют инфильтрации атмосферных осадков. Глубокое залегание грунтовых вод (25—75 м) исключает их расходование на испарение. Основным расходным элементом баланса здесь является подземный сток, интенсивность которого определяется местными базисами дренирования, которыми являются побережья озер. В связи с глубоким залеганием грунтовых вод влияние метеорологических факторов на их режим сглаживается и амплитуда годовых колебаний уровня варьирует от 0,05 до 0,50 м. Максимальные отметки уровня наблюдаются в апреле, минимальные — в октябре. Уровень грунтовых вод по наблюдениям в 1955—1960 гг. колебался в незначительных пределах.

Общая минерализация грунтовых вод рассматриваемого вида режима за указанный период колебалась в незначительных пределах: па

точке 386 от 0,65 до 0,73 г/л и по точке 390 —от 0,93 до 1,10 г/л. По составу эти воды смешанные.

26. Грунтовые воды с режимом умеренного питания распространены в предгорьях Крыма. Годовая сумма осадков колеблется от 394 до 500 мм, увеличиваясь с востока на запад. Расчлененный рельеф обусловливает большую роль подземного стока в балансе грунтовых вод. Этому способствуют также относительно высокие фильтрационные свойства водоносных отложений, представленных известняками и песчаниками. Условия для инфильтрации атмосферных осадков неоднородны и изменяются в зависимости от строения и мощности зоны аэрации. Вблизи с. Кубанское (точки 403—405) зона аэрации мощностью 13— 22 м сложена сарматскими известняками, переслаивающимися с песчаниками и глинами и перекрытыми четвертичными суглинками с включениями гальки и щебня. На участке вблизи с. Ново-Збурьевка (точки 421—425) в зоне аэрации мощностью 15—18 м наблюдается переслаивание среднемиоценовых ракушечных известняков, глин, песков и песчаников. Наименьшей мощностью (5—10 м) и наибольшей водопроницаемостью характеризуется зона аэрации участка вблизи с. Ударное (точка 439) в понтических и мэотических ракушечных, местами закар- стованных известняках. Наилучшие условия для инфильтрации атмосферных осадков и испарения грунтовых вод имеются на участке с. Ударное; на других участках эти условия неблагоприятны.

В соответствии с условиями инфильтрации атмосферных осадков изменяется и характер колебаний уровня грунтовых вод (см.  22). На участке вблизи с. Ударное амплитуда годовых колебаний уровня грунтовых вод варьирует от 0,16 до 0,40 м и является наибольшей по сравнению с колебаниями уровней на других участках. Максимальные уровни отмечаются не только весной, но и в отдельные периоды летнего сезона. Самое низкое положение уровня грунтовых вод за период, с 1957 по I960-г. наблюдалось в ноябре-декабре.

Режим химического состава грунтовых вод предгорий характеризуется постоянством, отмечаются незначительные сезонные колебания минерализации (повышение в летний период и снижение ее весной). По точке 424 в с. Ново-Збурьевка общая минерализация воды изменялась в 1958—1960 гг. от 0,4 до 0,6 г/л, по составу вода гидрокарбонатная натриево-кальциевая.

II.        1. Для гидрологического типа режима грунтовых вод (класс 1) в аллювиальных отложениях слаборасчлененных районов (низовья рек Салгир, Биюк-Карасу, Кучук-Карасу и Булганак) характерны закономерности, выявленные по данным наблюдений по точкам 301—307 (Нижнегорский лесопитомник вблизи с. Зеленая). Небольшие уклоны зеркала грунтовых вод и глинистый состав аллювиальных отложений обусловливают относительно небольшую роль подземного стока в балансе этих вод. Основную роль в расходной части баланса играет испарение. Величина питания вод тем большая, чем ближе к руслу реки находится наблюдательный участок. По точке 306, расположенной в 125 м от русла Салгира, максимум уровня воды, соответствующий весеннему паводку рек, наступает в апреле-мае, а по точке 302, отстоящей от русла Салгира на 750 м,—только в июне-июле. Соответственно- и спад уровня, начинающийся по точке 306 в мае-июне и заканчивающийся в сентябре-октябре, по точке 302 продолжается до конца года. Годовая амплитуда колебаний уровня грунтовых вод уменьшается по мере удаления от рек: например, по точке 306 она изменяется преимущественно от 0,79 до 1,84 м, а по точке 302 обычно не превышает 0,50— 0,86 м. За период наблюдений с 1953 по 1960 г. уровень грунтовых вод в целом повысился примерно на 1,00—1,75 м, что, возможно, связано с зарегулированием поверхностного стока.

Общая минерализация грунтовых вод в точке 177 (Нижнегорский лесопитомник) колебалась в период 1953—1959 гг. от 3,8 до 5,3 г/л. Воды сульфатно-хлоридные сложные по катионному составу.

II. 2. Гидрологическим типом режима в расчлененных районах (класс 2) характеризуются грунтовые воды аллювиальных отложений в верхнем течении рек в предгорьях. Здесь подземный сток в связи с большими уклонами рельефа и высокой проницаемостью водоносных отложений (аллювиальные отложения в верховьях рек представлены более крупными фракциями, чем в низовьях) значительно выше, чем в слаборасчлененных районах. Районы .предгорий характеризуются более благоприятными гидрометеорологическими условиями, по сравнению с Равнинным Крымом. Высокая водопроницаемость отложений в зоне лэрации определяет интенсивную инфильтрацию.

Для характеристики закономерностей режима грунтовых вод данного класса используются результаты наблюдений по точкам 406 (совхоз Предгорье в долине р. Биюк-Карасу) и 136 (с. Ароматное в долине р. Бурульча). По этим точкам (см.  22) годовая амплитуда колебаний уровня варьирует от 1,54 до 3,34 м. Колебания уровня грунтовых вод увязываются с колебаниями расхода соответствующих рек. Отметки уровня на начало года колеблются из года в год в небольших пределах. Режим химического состава вод характеризуется повышением минерализации в меженный период и ее снижением во время паводков. За период наблюдений с 1957 по 1960 г. минерализация грунтовых вод колебалась в пределах от 0,3 до 0,8 г/л; по составу воды оставались сульфатно-гидрокарбонатными, магниево-кальциевыми.

Выявление закономерностей режима грунтовых вод в естественных условиях позволило произвести, в весьма схематическом виде, районирование грунтовых вод в зависимости от амплитуды годовых колебаний их уровня, а также по некоторым элементам баланса. На основе имеющихся данных проведено районирование по величине годовой амплитуды колебаний уровня грунтовых вод для территории Равнинного Крыма и предгорий (см.  23) и районирование по величине инфильтрационного питания и испарения для Присивашской равнины ( 24). Выделены участки инфильтрации по следующему количеству воды в год: 1,5—10; 10—50 и 50—100 мм. Условия инфильтрации определяются в первую очередь фильтрационными свойствами пород зоны аэрации и глубиной залегания грунтовых вод. Величина испарения грунтовых вод находится в обратной зависимости от глубины их залегания, соответственно она увеличивается по мере уменьшения глубины залегания грунтовых вод в направлении к Сивашам и Каркинитскому заливу. При глубине залегания грунтовых вод свыше 15 ж их испарение составляет менее 1 мм в год, при глубине от 8 до 15 м годовое испарение увеличивается до 1—5 мм, при глубине 3—8 м оно колеблется от 15 до 50 мм в год и, наконец, в береговой полосе, а также по рекам и балкам с глубиной залегания грунтовых вод менее 3 м годовая величина их испарения достигает 50—100 мм.

Величина годовой амплитуды колебаний уровня грунтовых вод за- г висит от величины и соотношения различных элементов баланса грунтовых вод, которые в свою очередь, как было отмечено выше, определяются совокупностью многих факторов. Наименьшие годовые амплитуды колебаний уровня, равные 0,05—0,50 м, характерны для грунтовых вод с глубиной залегания менее 3 м (см.  23 и карту-схему ( 14) грунтовых вод в эолово-делювиальных суглинках), в песчано- глинистых отложениях верхнего и среднего плиоцена, для которых свойственны минимальные значения инфильтрационного питания, а также для грунтовых вод в пролювиально-делювиальных отложениях и известняках неогена при глубине залегания более 15 м, вследствие чего сглаживается влияние атмосферных факторов на их режим. Амплитуды колебаний уровня от 0,5 до 2,0 м в год наблюдаются у грунтовых вод в пролювиально-делювиальных и аллювиальных отложениях в низовьях рек (в слаборасчлененных районах) при глубине залегания менее 15 л*. Здесь величина инфильтрационного питания, получаемого за счет атмосферных осадков и поверхностного стока, относительно велика. Такие же амплитуды годовых колебаний уровня свойственны грунтовым водам в эолово-делювиальных суглинках при глубине залегания менее 3 м; в этом случае колебаниям уровня способствует интенсивное испарение грунтовых вод и быстрая инфильтрация атмосферных осадков. Максимальной амплитудой годовых колебаний уровня (2,0—5,0 м) отличаются грунтовые воды в аллювиальных отложениях крупных рек в предгорьях, что обусловлено, с одной стороны, неравномерностью питания в связи со значительными колебаниями расхода рек и, с другой стороны,— интенсивностью подземного стока.

Разнообразие типов режима и баланса грунтовых вод Равнинного ;и Предгорного Крыма в естественных условиях обусловливает различия в условиях орошения в пределах отдельных районов.