Гидрогеологические карты участка изысканий. Вода и гидрогеология в московской области
Гидрогеология - область геологии, где изучается происхождение подземных вод, их физико-химическое взаимодействие с горными породами, в том числе процессы, обуславливающие перемещение в них вод и обмена с ними минеральным веществом. Вода в горных породах может находиться в связанном или подвижном состоянии.
Первая из них до поры, до времени удерживается на поверхности или внутри кристаллов минералов силами межмолекулярного притяжения. При этом за счет окислительно-восстановительных, диффузионных, радиационных процессов постепенно меняется химический состав поровой воды. Подвижная вода, перемещается в межкристаллическом пространстве, поэтому имеет постоянный контакт с поровой водой, обмениваясь с ней растворенными компонентами.
Таким образом формируется солевой состав подземных подвижных вод. Как правило, в большей степени растворяются карбонатные породы (состоящие из углекислого кальция и/или магния) и хлориды натрия и калия. Поэтому в основном солевой состав подземных вод преимущественно определяется соотношением концентраций именно этих элементов.
Ядерные реакции в воде?
Существует гипотеза, согласно которой изменение солевого состава воды может происходить и за счет ядерных реакций атомов водорода и кислорода, составляющих молекулы воды, при взаимодействии их с глубоко проникающими космическими частицами. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что перед землетрясениями изменяется не только газовый состав подземных вод (появляются растворенный, водород, гелий, некоторые другие инертные газы), но и меняется изотопный состав, в частности растворенного урана.
Насыщенность горных пород водой определяется в большей мере не их минералогическим и, соответственно, химическим составом, а наличием в них свободного пространства и его "геометрией", т.е. структурными особенностями.
Лучше всего пропускают через себя воду горные породы с интенсивной трещиноватостью, или сложенные разрозненными кристаллами минералов и обломками горных пород.
Гидрогеологические особенности Подмосковья
В подмосковном регионе водоносными породами являются относительно глубоко залегающие пески и известняки.
Пески - это относительно мелко кристаллические (с размерами зерен от десятых долей до первых миллиметров) осадочные горные породы, преимущественно сложенные кварцем и халцедоном (окисью кремния), кремнем (сложным по составу минеральным комплексом в основе которого опять же - окись кремния и алюмосиликаты). Часто на внешней поверхности этих минералов и поверхности их внутрикристаллических микротрещин встречаются окиси и гидроокиси железа, которые придают им желтовато-бурый оттенок.
Водоносность песков с точки зрения потребительской - не стопроцентная. В этом можно убедиться, взглянув на гидрогеологическую карту Подмосковья - как видно, большая часть песчаных скважин оказывается на юго-востоке Подмосковья "сухарями".
Состав подземных вод песчаных горизонтов, как правило проблем не создает, хотя в последнее время кроме иногда "мелькающих" в них бактерий, азотсодержащих соединений(аммония, нитратов, нитритов), выявляются и тяжелые металлы.
Известняки в подмосковном регионе
Известняками называют осадочные горные породы, преимущественно состоящие из кальцита-карбоната кальция. Чаще всего внешне известняк напоминает застывший цементный раствор, при этом цвет известняка не обязательно серовато-белых оттенков.
Благодаря высокому литостатическому давлению, оказываемому на них вышележащими толщами горных пород, известняки имеют мелкозернистую структуру и высокую плотность. При этом большая часть известняковых отложений нарушена системами трещин различной величины и пространственной ориентировки, по которым и перемещаются подземные воды. Водоносность известняков, помимо общей водонасыщенности определяется характером и интенсивностью трещиноватости. Дебит (водоотдача в единицу времени) скважин одного и того же диаметра, пробуренных в известняках одного горизонта может различаться на 2 порядка, т.е. в 100 раз.
Древние известняки каменноугольного периода залегают в Подмосковье на глубинах от 20 метров (юг, юго-восток, до более двухсот метров (северо-восток). Отметки даны по подошве (нижней границе пласта).Слои известняков могут существенно менять свою мощность (толщину) и форму (представляя складки). Кроме того, внутри самих отложений известняков могут встречаться маломощные пропластки глин и окварцованные участки.
Если повышается доля карбоната магния, то такие известняки называют доломитизированными.
Между слоями песков и известняками на большей части Подмосковья залегают мощные до 60 м отложения глины юрского периода мезозойской эры - времени разгула динозавров.
По возрастным, гидрогеологическим и гидрогеохимическим признакам по Подмосковью с севера на юг выделяют 5 гидрогеологических районов. В каждом из районов встречаются определенные горизонты водоносных известняков, названных по месту первоначального нахождения или наибольшего распространения.
Условная гидрогеологическая схема МО
(основные водоносные горизонты)
I район
L макс, м - 150
Н макс, м - 50
- Клязьминско-Ассельский
(вероятный дебит - 0,3…27 л/с)
Состав:
Fe (мг/л) - 0,2...0,7 (исключая Клин и Талдом)
F (мг/л) - 0,2…1
Ж - 4-7 м-э/л
HCO 3 - , SO 4 -2 , Ca 2+ , Mg 2+
- Касимовский
(вероятный дебит - 2…8 л/с)
Состав:
Fe (мг/л) - 0,3...0,4 (Дмитров, Ногинск, Орехово-Зуево - 1,5…3,9)
F (мг/л) - до 3,6
Ж - 5,2…6 м-э/л
H 2 S (Дмитров) - до 0,003 мг/л
II район
- Касимовский
(вероятный дебит - 0,5...7 л/с)
L макс, м - 20...125
Н макс, м - 10...60Состав:
Fe (мг/л) - 0,2...0,9 - до 5 (Егорьевск, Клин, Солнечногорск, Химки)
Ж - 3...7 м-э/л
HCO 3 - , Ca 2+ , Mg 2+ , Na +
- Подольско-Мячковский
- Балашиха, Егорьевск, Химки (вероятный дебит - 0,5...7 л/с)
L , м - 25...180
Н , м - 20...90Состав:
Fe (мг/л) - 0,1...1,0 - до 6 (Егорьевск, Клин, Солнечногорск, Химки)
Ж - 3,5...7,2 м-э/л
HCO 3 - , Ca 2 + , Mg 2 + , Na +
III район
- Западная часть:
L макс, м - более 100
Н , м - более 100Восточная часть:
L , м - 20...80
Н , м - 18...40Состав:
Fe, мг/л - 0,5...2,3 - до 7,5 (Нарофоминск)
Ж, м-э/л - 5...7
H 2 S, мг/л - до 0,003 (местами)
IV район
- L
, м - 80...160
Н , м - 80...100 (до 150)Состав:
Fe, мг/л - 0,5...2,5
F, мг/л - 0,2...1,0 - до 4,8 (Можайск)
Ж, м-э/л - 5...7,5
V район
- L
, м - 20...80
Н , м - 15...30Состав:
F, мг/л - 0,1...1,5
F, мг/л - 0,1...1,5
Ж, м-э/л - 4...7,7
СО 3 2- , Ca 2+ , Mg 2+ - 0,4 г/л
В пояснениях указаны L - глубина залегания известняка в метрах (по подошве), Н - напор воды в скважине (расстояние от поверхности земли до устоявшегося после откачки уровня воды), жесткость (Ж) и гидрогеохимические характеристики вод - ее солевой состав.
Химический состав подземных вод известняковых горизонтов - преимущественно гидрокарбонатный, кальциево-магниевый, часто с высоким содержанием железа и фтора. Предельно допустимые концентрации (ПДК) железа и фтора составляют соответственно 0.3 мг/л и 0.7-1.5 мг/л. Жесткость воды, определяется суммарным содержанием кальция и магния, выраженным в миллиграмм-эквивалентах на литр, формально не превышает уровень ПДК(7 мг-э/л). Вместе с тем, для нормальной работы домашней водной техники и для питьевых целей жесткость должна быть снижена до уровня 2.5-3 мг-э/л.
Серьезную проблему может создавать растворенный в подземной воде сероводород, чей характерный запах (тухлые яйца) улавливается при концентрациях даже в тысячные доли мг/л.
Красные цифры на схеме - интервал залегания водоносных песков, голубая цифра под ними - вероятность (1=100%) присутствия воды (по фактическим данным бурения скважин компаниями КВО и Мосгеоплан).
А. Секисов,
гидрогеолог, д.т.н.
Слой "World Terrain Base" предоставляет контекст высот местности, необходимый для понимания причины образования водотоков на местности.
Слой "World Hydro Reference Overlay" использует идентичный оригинальной гидрологической базовой карте США дизайн и предоставляет информацию по рекам, ручьям, водосборам и справочную информацию по культуре, необходимую для обеспечения дополнительных преимуществ мировой гидрологической базовой карты при использовании учеными, специалистами и исследователями в таких областях, как гидрология, география, климатология, почвоведение и других, связанных с водными процессами, отраслями естественных наук. Слой "World Hydro Reference Overlay" записывается в кэш-память картографического веб-сервиса PNG32 с использованием прозрачности, поэтому слои можно отображать под наложением, следуя дизайну "Map Sandwich ". Мировая гидрологическая базовая карта содержит внешние слои "хлебной" структуры, в которые можно с легкостью вложить основообразующие связанные с водой картографические сервисы , получив в результате красивую и четкую смешенную карту водных ресурсов.
Используйте мировую гидрологическую базовую карту в своих веб-картах и приложениях или в ArcGIS for Desktop в качестве гидрологической справочной базовой карты.
Порядок работ Библиотека Цены Контакты Для более детального изучения подземных вод , выполняя инженерно-геологические изыскания, проводятся дополнительно гидрогеологические исследования. С их помощью инженеры выявляют в натуре условия залегания, накопления, распространения, разгрузки и состава подземных вод, в частности определяют условия и свойства, которые являются критерием выбора технических мероприятий для рационального использования подземных вод (их регулированию или предотвращению). Результатом гидрогеологических исследований являются гидрогеологические карты .Особенности гидрогеологических карт
Эти карты в первую очередь отображают критерии залегания подземных вод и их распространения. Обязательными элементами этих карт являются:
- данные о производительности и качестве водоносных горизонтов;
- данные о размерах, формах и положении фундамента водонапорных систем;
- данные о взаимодействии рельефа, геологического строения и подземных вод.
Для составления гидрогеологических карт всю необходимую информацию предоставляет гидрогеологическая съемка. Не маловажное значение имеет изучение при этом геологических и тектонических карт. Гидрогеологические карты предоставляют подробную информацию о нахождении и распространении водоносных горизонтов, колодцев, буровых скважин, карстовых воронок, подошвы водоносной толщи, а также данные о химическом составе подземных вод . Геологические изыскания также предоставляют для гидрогеологических карт разрезы, где можно увидеть литологический состав водоносных горизонтов и их глубины залегания, водоупорные толщи, минерализацию подземных вод и т.д.
Детализация карт
Гидрогеологические карты, как и любые другие картматериалы имеют масштабное разделение:
- мелкомасштабные (масштаб меньше 1:500 000): здесь вы можете увидеть важные особенности гидрогеологического строения местности, точные границы гидрогеологических бассейнов, границы районов, где преимущественно выделяются происхождение и наличие различных видов подземных вод. Особенностью мелкомасштабных карт является тот факт, что их составление очень часто не подкреплено гидрогеологической съемкой. Основанием для их разработки служат архивные и литературные материалы.
- среднемасштабные (масштаб от 1:200 000 до 1:100 000): в дополнении к вышеперечисленной информации здесь можно увидеть уже и количественные данные, которые характеризуют состояние подземных вод за конкретный промежуток времени.
- крупномасштабные (масштаб больше 1:50 000): здесь видна геология участка, а главным их предназначением является решение специальных задач, выдвигаемых на стадии рабочего проектирования и технического проектирования. К таким задачам относятся: выбор участка водозабора, определение количества запасов подземных вод, их количества, прогнозирование различных мероприятий по осушению и орошению участка и т.д.
Основная трудность при составлении гидрогеологических карт – это необходимость отражения разных показателей, что довольно сложно, учитывая многоэтажность водоносных горизонтов и комплексов и другие аспекты. Гидрологическая карта не может отображать только геологическое строение земной поверхности, также как и геологическая карта отображает не только геологические объекты. Различные аспекты геологического строения района могут отражаться на различных структурных, пластовых, литофациальных и других картах.
Учитывая то, что подземные воды не имеют сплошного однородного распространения, а также геологического возраста, составление точного эквивалента обычной геологической карты является невозможным. Таким образом, необходимо составление серии из нескольких параллельных карт. Многоэтажность водоносных горизонтов и комплексов отображаются на карте при помощи нескольких методик, например просвечивания, проведения карт-срезов на различных отметках и др. Однако, полную характеристику водоносных комплексов при значительном их числе можно дать лишь серией (атласом) карт. Целесообразным будет использование параллельных карт, которые изготовлены из прозрачного материала, и в процессе использования накладываются друг на друга.
Виды гидрогеологических карт
Гидрогеологические карты бывают:
- общего назначения; Сделать заказ на геологические изыскания
На химический состав воды влияет геологическое строение местности, вид, происхождение источников, различные техногенные воздействия. Для Московской области характерно большое разнообразие водонасыщенных пород. Чтобы выполнить бурение скважины для питьевой воды необходимо знать геолого-гидрогеологическую ситуацию региона, в чем нам помогает гидрогеологическая карта участка .
Геологическая среда Московской области
Регион расположен в центре Московской синеклизы, которая представляет собой овальный прогиб фундамента Русской платформы, докембрийского периода, заполненный осадочными породами. Ось изгиба направлена с востока на север. Глубина основания колеблется в пределах 1,5–3 км. Поверхность состоит из водонасыщенных пород, разделённых природными водоупорами. Таким образом, возникают замкнутые зоны, с различной системой водоснабжения, химическим и гидродинамическим состоянием подземных вод.
По оси изгиба на северо-востоке, в верхней и краевой части, преобладают известняки, доломит с прослойками глины, вода с небольшой минерализацией и высоким напором. Наклон водоупорных геологических пластов этого направления увеличивает гидравлическое давление в горизонте, способствует развитию овражной эрозии.
В южной районах могут встречаться небольшие карстовые воронки, поверхностные наросты. В низинах часто происходит заболачивание. Мониторинг экзогенных процессов, разработка проектов мероприятий, препятствующих их развитию, закреплены за государственными службами (ГМСН). На специалистов станций мониторинга также возложена задача по наблюдению за опытными скважинами. Службы следят за отсутствием техногенных загрязнений, изменениями в уровне воды. Под наблюдением находится 1081 скважина.
Гидрогеологическая карта
Гидрогеологическая карта поможет выполнить оценку запасов подземных вод , создать проект водозабора. Если, провести анализ воды по источникам питания, областям распространения, то будут выявлены следующие основные водные горизонты:
Но так как система подземных вод динамическая, то есть различия в пределах даже одного водоносного горизонта надо иметь .
Система водоснабжения в районах области существенно отличается. Центральная часть обладает водой средней и высокой жесткости, карбонатного, магниево-кальциевого состава. По мере удаления территорий увеличивается минерализация, изменяется содержание химических элементов. Окско-протвинский горизонт обладает хлоридно-гидрокарбонатным составом. В Луховицком районе гидрокарбонатно-сульфатные взвеси. Водный горизонт Люберец, Железнодорожного, Балашихи имеет незначительные техногенные загрязнения. Практически повсеместно необходима установка систем водоподготовки для доведения качества до стандартов.
