научная статья по теме ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ Геология

Текст научной статьи на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ»

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 2, с. 249-254

_ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, _

--ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ -

УДК 546.791.02234.238:556.3(04)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ1

© 2007 г. А. И. Тихонов*, М. С. Голицын**, В. П. Тихонов*, А. Ф. Иванов *, С. П. Егоров*,

Р. И. Гафуров*, Н. Е. Миронова*, А. В. Васильев*

*Научно-исследователъский институт геологических и геоэкологических проблем 428023 Чебоксары, ул. Академика Королева, 1 **Всероссийский научно-исследователъский институт гидрогеологии и инженерной геологии 142452 пос. Зеленый Ногинского р-на Московской обл. Поступила в редакцию 20.12.2005 г.

На основе комплексных исследований с помощью уран-изотопного и микроэлементного гидрогеохимического методов показана возможность и целесообразность использования подземных вод верхнепермских водоносных горизонтов правобережной части Волги как альтернативного варианта Чебоксарскому месторождению, которое разведывается в настоящее время в четвертичных отложениях на левобережье для централизованного наиболее экологически безопасного питьевого водоснабжения населения городов Чебоксары и Новочебоксарск.

В настоящее время для централизованного питьевого водоснабжения населения городов Чебоксары и Новочебоксарск (Чувашская Республика) используются воды Чебоксарского водохранилища. Однако исследования, проведенные в 1995-1997 гг. установили в донных осадках (ДО) указанного водохранилища повышенное содержание токсичных тяжелых металлов и радиоактивных элементов, которые могут попадать в питьевую воду. Между тем известно, что очистные сооружения города не могут очищать воду водохранилища в должной мере от таких элементов, как Cd, РЬ, Ва, В и Sг.

В результате комплексных изотопно-гидрогеохимических исследований установлена современная активизация Горьковско-Кильмезской линеамент-ной зоны (зоны глубинных разломов земной коры), выявленной ранее в районе верхнего Поволжья на основе спутниковых исследований и подтвержденной наземными геологическими изысканиями. Эта зона простирается в широтном направлении через Москву, Казань, Чебоксары вплоть до Урала. Ее ширина составляет ~25-30 км. Результаты изотопно-гидрогеохимических исследований, выполненных в 1999-2002 гг., показывают, что по этим глубинным разломам из глубоких горизонтов поступают воды с повышенной концентрацией различных минеральных веществ, в том числе токсичных химических элементов. Корреляционный анализ результатов определения концентрации тяжелых металлов, обнаруженных в ДО водохранилища, по-

1 Работа выполнена при финансовой поддержке экологических фондов городов Чебоксары и Новочебоксарск.

казывает, что именно внедрение глубинных вод явилось главной причиной их загрязнения [3]. Поскольку основным источником питания водоносного горизонта четвертичных песков, из которого предполагается добывать подземные воды Чебо-карского месторождения в Заволжье, являются воды Чебоксарского водохранилища, то становится ясным, что все эти токсичные металлы глубинного происхождения непременно попадут в водопровод. Следовательно, необходимы более безопасные подземные источники для питьевого водоснабжения населения наиболее крупных городов Чувашии - Чебоксары и Новочебоксарск.

В связи с этим становится актуальной оценка возможности использования для питьевых целей подземных вод, циркулирующих в верхнепермских (татарских) отложениях непосредственно в районе указанных городов. Эти воды залегают здесь на глубине ~100 м и, благодаря наличию достаточно мощной толщи глинистых пород в кровле водоносных горизонтов, надежно защищены от возможности поверхностного загрязнения. Однако до последнего времени оставался нерешенным вопрос о степени притока глубинных вод в вышеуказанной линеаментной зоне и их воздействия на формирование подземных вод татарских отложений в районе городов. Для этого, прежде всего, требовалось изучить пространственные закономерности изменения и процессы формирования химического состава подземных вод, определить источники питания и оценить их ресурсы, процессы взаимодействия различных водоносных

горизонтов, а также оценить степень их восполняе-мости и защищенности от загрязнения.

Геологическое строение района г.Чебоксары изучено достаточно детально в процессе комплексных изыскательских работ при проектировании и строительстве защитных инженерных сооружений от воздействия Чебоксарского водохранилища, а также при бурении скважин на воду. Глубина бурения скважин в основном не превышала 150 м, поэтому слабо изучены нижележащие слои и особенно тектоническое строение района. Только на отдельных участках в 1978-1986 гг. в процессе разведки минеральных, рассольных и сероводородных вод в районе городов Чебоксары и Новочебок-сарск было пробурено несколько скважин глубиной до 1200 м.

По данным бурения скважин геологическое строение района г.Чебоксары представляется следующим. Кристаллический фундамент (граниты и гнейсы) залегает на глубине ~1750 м. Осадочный чехол платформы сложен доломитами, известняками, песчаниками, ангидритами, мергелями девона, карбона и перми.

Отложения татарского яруса верхней перми -объект исследований, представлены так называемыми татарскими пестроцветами: переслаиванием глин с прослоями мергелей, известняков, доломитов, алевролитов, песков и песчаников. Подземные воды верхнего водоносного комплекса татарского яруса, сложенного песками и алевролитами, безнапорные или обладают слабым напором (до 3 м). Коэффициент фильтрации водовмещающих пород изменяется от 0.05 до 0.2 м/сут, удельный дебит составляет 0.08-0.15 л/с. Химический состав подземных вод гидрокарбонатный кальциево-магниевый с минерализацией 0.4-0.5 г/л. Второй водоносный комплекс отложений татарского яруса состоит из нескольких водоносных горизонтов (до трех) и приурочен к мергелям и известнякам верхнеуржумского горизонта. Они более водообильны и обладают значительным напором (до 50 м). Коэффициент фильтрации известняков и мергелей составляет 2-14 м/сут, а дебит скважин достигает 4.8 л/с. Минерализация вод изменяется от 0.5 до 1.8 г/л, химический состав - от гидрокарбонатно-сульфатного кальциево-магниевого до сульфатно-гидрокарбонатного натриево-кальциевого. Третий, нижнеуржумский водоносный комплекс пресных вод (самый нижний) в отложениях татарского яруса представлен переслаивающейся толщей известняков и мергелей, алевролитов и песков общей мощностью до 30 м.

Подземные воды татарских отложений нередко разгружаются в долинах малых рек в виде родников с различными дебитами. Выходы подземных вод на поверхность в виде родников и их водообильность, по изотопным данным контролируются тектоникой района.

Тектоника в районе г. Чебоксары изучена слабо, так как специальные работы по выявлению тектонических структур не проводились. В ходе геологических работ различного назначения в прошлые годы в районе города было выявлено Чебоксарское антиклинальное локальное поднятие северо-восточного простирания.

В последние годы появились результаты [1-6], которые свидетельствуют о существовании в пределах Восточно-Европейской платформы активных глубинных разломов, разрывающих не только породы фундамента, но и породы осадочной толщи. Об этом можно судить по поступлению гелия, паров ртути, углеводородов и углекислого газа из глубин в пределы верхних горизонтов, а также по аномальным отношениям альфа-активностей изотопов урана 234и/238и в подземных водах в районе таких разломов. Реки на Русской платформе трассируют межблочные зоны, где и располагаются глубинные разломы [13].

Для решения поставленных задач в районе городов Чебоксары и Новочебоксарск была проведена комплексная уран-изотопная и микроэлементная гидрогеохимическая съемка подземных и поверхностных вод. Уран-изотопный метод пространственного моделирования гидрогеологических процессов впервые был разработан в Академии наук Республики Киргизия в 80-е годы прошлого столетия и испытан при изучении подземных вод активного водообмена в условиях межгорных впадин [8-10]. Метод основан на изучении пространственных закономерностей изменения величины отношения альфа-активностей четных изотопов урана 234и/238и = у в подземных водах и комплексной интерпретации полученной информации с учетом геолого-гидрогеологических условий изучаемой территории. Подробное описание физической сущности и предпосылок использования уран-изотопного метода в гидрогеологии приведено в [7, 11, 12] и поэтому здесь мы остановимся только на его принципиальных особенностях.

Для получения информации об изотопном составе подземных вод проводится площадная уран-изотопная съемка, в ходе которой производится отбор проб из обычных водозаборных скважин, расположенных по определенной сети, соответствующей масштабу гидрогеологических работ на изучаемой территории. При этом в связи с низким содержанием урана в подземных водах (и*10-8-106 г/л) и необходимостью получения препаратов проб с содержанием урана п*105 г в полевых условиях производится концентрирование урана из водных проб на активированном угле. После радиохимической очистки и электролитического осаждения урана на диски из нержавеющей стали производится определение величины отношения альфа-активностей 234и/238и и концентрации урана с использованием ионизационных альфа-спектрометров, позволяю-

• 1 2 3 4 V

® 6 7 8 9

Рис. 1. Модель взаимодействия пластовых вод татарских отложений и глубинных вод в районе городов Чебоксары и Новочебоксарск по уран-изотопным данным. 1 - скважины; 2 - родники; 3 - реки; 4 - потоки пластовых вод татарских отложений (у < 1.6); 5 - направление потока пластовых вод; 6 - номер потока пластовых вод; 7 - очаги внедрения глубинных вод; 8 - участки распространения глубинных вод (у > 2.0); 9 - тектоническое нарушение; 10 - населенные пункты.

щих измерять указанные параметры со среднеквадратичной погрешностью до 1-2%. При интерпретации уран-изотопных данных на основе пространственных закономерностей изменения изотопного отношения урана используется различие его изотопного состава в водах разных источников и потоков, а также постоянство вели

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком