книги из ГПНТБ / Формирование берегов Красноярского водохранилища

Г л а в а IV

ПОДПОР ПОДЗЕМНЫХ вод

И ЕГО ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

Одним из существенных последствий создания Крас­ ноярского водохранилища является подъем уровня водоносных го­ ризонтов вследствие подпора, с определением величины которого связаны расчет зоны подтопления территории на отдельных ее уча­ стках, защита сооружений от подтопления или их перенос, водо­ снабжение населенных пунктов и различного рода объектов, рас­ положенных или проектируемых в береговой зоне и т. д.

Режим наполнения и сработки водоема, огромный напор, осо­ бенности геологического строения берегов и гидрогеологических условий определили характер формирования подпора подземных вод при наполнении водохранилища.

Всвязи с тем, что Красноярское водохранилище имеет очень большую протяженность (около 380 км), подъем уровня в водое­ ме и действие подпора на различных участках весьма неоди­ наковы.

Внижней части водохранилища подъем уровня воды состав­ ляет 100 м, здесь при наполнении зона подпора подземных вод

достигла наибольшего значения, однако максимальная величи­ на распространения подпора приурочена не к приплотинной части водохранилища, а находится несколько выше, что объясняется специфическими гидрогеологическими условиями отдельных уча­ стков берегов водохранилища.

Характерное для всех водохранилищ сз-жение зоны распро­ странения подпора к верховью водоема на Красноярском водо­ хранилище в силу ряда особенностей геолого-гидрогеологических условий проявляется недостаточно четко. В частности, в верх­ ней части водохранилища депрессионные поверхности водоносных горизонтов имели до создания подпора более пологое залегание, чем в средней и тем более нижней частях водохранилища, что способствует распространению подпора в верхней части на боль­ шее расстояние. На средних и нижних участках берегов водохра­ нилища при наполнении потери воды на фильтрацию в борта были максимальными в связи с большим захватом зоны сухих отложений. Необходимо отметить, что в береговой зоне водохра-

169

передачу колебаний уровня воды в водохранилище при его сра­ ботке по водоносному пласту. Неравномерная трещиноватость пород, различная направленность и связность трещин приводят к различной степени влияния водохранилища на водоносные го­ ризонты береговой зоны.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОБЕРЕЖЬЯ ВОДОХРАНИЛИЩА

Район красноярского водохранилища находится на террито­ рии Саяно-Алтайской гидрогеологической глыбовой складчатой области, которая содержит ряд крупных гидрогеологических струк­ тур (Толстихин, 1962). В соответствии с поставленной задачей кос­ немся гидрогеологии только прибрежной полосы Енисея в преде­ лах влияния водохранилища на подземные воды территории. Этот участок охватывает восточную часть Чебаково-Балахтинско- го, северную часть Южно-Минусинского и Сыдо-Ербинский арте­ зианские бассейны, а также горно-складчатые бассейны трещин­ ных, трещинно-пластовых, трещинно-жильных и трещинно-кар­ стовых вод Кузнецкого Алатау (Батеневский кряж) и ВосточныхI*

170

Саян (см. рис. 51). При гидрогеологической характеристике территории кроме материалов СибНИИЭ использованы фондовые материалы Красноярского геологического управления.

Подземные воды Чебаково-Балахтинского артезианского бассейна

Южная часть Чабаково-Балахтинского артезианского бассей­ на, входящая в район исследований, находится в его средней полосе и ограничена с востока, на правом берегу Енисея Восточ­ ными Саянами, с а юга Батеневским кряжем Кузнецкого Ала­ тау. В пределах рассматриваемой части бассейна распространены плотные породы девонского и каменноугольного возраста.

Трещинные и трещинно-пластовые воды в этих отложениях имеют пестрый химический состав, обусловленный переливами подземных вод из одних водоносных горизонтов в другие. Кроме того, здесь вследствие сухости климата наблюдаются процессы континентального засолонения. Подземные воды в пределах юж­ ной части Чебаково-Балахтинского артезианского бассейна при­ урочены к отложениям четвертичного, каменноугольного и девон­ ского возраста. В соответствии с условиями залегания подземных вод и геологическими особенностями в районе бассейна здесь выделяется несколько водоносных комплексов.

Водоносный комплекс четвертичных отложений содержит под­ земные воды аллювиальных отложений современных и древних долин, делювиальных и делювиально-элювиальных осадков, рас­ пространенных в пределах склонов, а также на водоразделах. Водоносные горизонты аллювиальных отложений прослеживаются повсеместно в пределах рассматриваемой части впадины в долине Енисея и его притоков: рек Убей, Сисим, Туба, Сыда, Огур, Езагаш и др.

В разрезе аллювиальных осадков наблюдаются разнозерни­ стые пески, гравий и галечники, которые залегают под покровом супесей, суглинков и реже глин. Мощность водоносных горизон­ тов аллювиальных отложений I и II надпойменных террас Ени­ сея и его притоков достигает 10—12 м. При наполнении водохра­ нилища площади распространения этих водоносных горизонтов в пределах долин Енисея и низовий крупных притоков в средней и нижней частях водохранилища были полностью затоплены.

составу вода аллювиальных отложений пресная, гидрокарбонатно­ кальциевая и гидрокарбонатно-патриевая. Подземные воды делю­ виальных и элювиально-делювиальных отложений имеют тпиро.

172

подземных вод осуществляется в естественном режиме непосред­ ственно в русло рек в виде подземного стока и особенно в русло

жения, кроме того, зачастую не водоносны, так как бывают пред­ ставлены суглинистыми и глинистыми образованиями. Водонос­ ные горизонты, приуроченные к супесчаным и песчаным отложе­ ниям, имеют лищзовидный характер залегания it являются слабо­ дебитными.

Водоносный комплекс нижнекаменноугольных отложений имеет распространение на левом берегу у с. Щетинкино (устье р. Огур), у сел Даурское, Приморск, Куртак, а также в устье р. Тесь (см. рис. 51). Данный водоносный комплекс связан с трещинным типом подземных вод. Мощность обводненных пород в естествен­ ном режиме составляет преимущественно 20—30 м. Глубина за­

ные. Напорный характер они приобретают лишь в местных пони­ жениях, где величина напора достигает несколько десятков мет­ ров. Удельный дебит скважин 0,3—0,4 л/с. По химическому со­ ставу воды нижнекаменпоугольных отложений в пределах рас­ сматриваемой территории пресные, гидрокарбонатно-кальциевого типа. Реже встречаются солоноватые воды (до 3,0 г/л), сульфатно­ натриевого состава. Соленость вод комплекса, наблюдаемая в от­ дельных местах, объясняется процессами континентального засолоненйя, связанных с незначительным количеством выпадаю­ щих осадков.

Водоносный комплекс верхнедевонских ,отложений распростра­ нен в-юго-западной части бассейна у сел Сарагаш, Новоселово, в устье рек Черная, Чегарак (на левом берегу Енисея). Узкой полосой этот водоносный комплекс простирается и вдоль правого берега, расширяясь у сел Кома и Апаш. Водовмещающими породами являются песчаники, конгломераты, известняки и гравелиты верхнего девона. Породы перекрыты рыхлыми чет­ вертичными осадками в меньшей степени, чем нижнекаменно­ угольные отложения.

173

В связи с этим девонские породы более трещиноваты. Подзем­ ные воды, связанные трещиноватостью, распространены неравно­ мерно, а на ряде участков полностью дренированы. В долинах притоков Енисея встречены родники с дебитом до 15 л/с, однако основная масса источников имеет дебит 0,3—0,5 л/с. Источники наблюдаются главным образом нисходящего типа как с рассеян­ ными, так и с сосредоточенными выходами. Следует отметить, что относительно большее количество родников имеется па пло­ щади выхода девонских отложений тубинской свиты, представ­ ленных красноцветными песчаниками и алевролитами. Родники, приуроченные к этим породам, имеют также наиболее высокий дебит. Выходы родников тяготеют к тектонически ослабленным участкам. Здесь наблюдается наиболее повышенная водообильность пород и на этих участках произошло наибольшее поглоще­ ние поверхностных вод при наполнении водохранилища (см. рис.51). После наполнения водохранилища источники, находящиеся вбли­ зи акватории водохранилища или крупных его заливов, вслед­ ствие подпора подземных вод или прекратили существование, или резко сократили дебит.

Удельный добит скважин при естественном режиме достигал 6,5 л/с в зоне тектонических нарушений и 0,1—0,3 л/с вне их. Подземные воды комплекса, залегающие на глубине 80—100 м

иперекрытые четвертичными осадками, иногда напорные. Химический состав и минерализация их различны. Имеются

как пресные, так и соленые воды (обычно сульфатно-натриевого состава) с минерализацией до 5 г/л. Распространены соленые воды в районах континентального засолонения, например, у за­ лива водохранилища по р. Черной (левый берег).

Пресные воды обычно имеют гидрокарбонатно-кальциевый, гидрокарбонатно-натриевый или магниевый состав.

Подземные воды Сыдо-Ербинского артезианского бассейна

Сыдо-Ербинский артезианский бассейн относительно неболь­ шой по площади располагается в южной половине береговой зоны водохранилища, захватывая устья рек Сыды и Ербы.

Южная окраина бассейна оконтуривается хребтами Азыртал и Батанский, с севера подступают Батеневский кряж и от.роги Восточного Саяна — хребты Кортуз и Беллыкское белогорье.

Водоносный комплекс четвертичных отложений приурочен к аллювиальным осадкам долины Енисея и ее притоков — рек Ербы и Сыды, делювиальным и элювиально-делювиальным отло­ жениям. Аллювий, представленный песками, гравием и галечни­ ком, перекрыт сверху чехлом супесей и суглинков.

Мощность водоносных горизонтов в естественном состоянии колеблется от 2 до 12 м. Глубина залегания аллювиальных вод достигает 30 м.

174

Низкие террасы Енисея, затопленные при наполнении водохра­ нилища, а также низкие террасы рек Сыды и Ербы обводнены

вбольшей степени, чем другие участки. Удельный дебит скважин здесь достигает 2,0 л/с. В основном же удельный дебит колеблется от 0,2 до 0,5 л/с. В верхней части заливов по рекам Сыде и Ербе после наполнения водохранилища водоносные горизонты вслед­ ствие подпора стали еще более водообилышми: удельный дебит отдельных скважин достигает 3 л/с.

Минерализация аллювиальных вод 0,4—0,6 г/л.

Подземные воды делювиальных и элювиально-делювиальных отложений распространены на относительно небольших площа­ дях, главным образом в окраинных частях бассейна. Обводнен­ ные горизонты крайне невыдержанны, маломощны и проявляются

ввиде выходов малочисленных и малодебитных источников, наб­ людаемых в основании осыпей делювия и элювия.

Водоносный комплекс нижнекаменноугольных отложений, пред­ ставленных в Сыдо-Ербинской впадине главным образом пес­ чаниками вскрыт несколькими скважинами. Воды пресные с общей минерализацией до 1,0 г/л, гидрокарбонатно-кальциевые и суль­ фатно-кальциевые. Удельный дебит скважин в естественном со­

стоянии до 1,8 л/с. Наибольший дебит наблюдается у скважин, приуроченных к участкам погружений.

Подземные воды верхнедевонских отложений вскрываются в тре­ щиноватых песчаниках, алевролитах, известняках, конгломера­ тах. Водоупорными породами являются аргиллиты. Мощности водоносных горизонтов комплекса достигают в естественном со­ стоянии 40 м. Удельный дебит скважин, пройденных в верхнеде­ вонских отложениях, относительно небольшой — до 0,5 л/с. Уча­ стки, находящиеся в непосредственной близости от рек Енисея, Сыды и Ербы, при наполнении водохранилища вследствие подпора значительно повысили свою водообильность, удельный дебит

Подземные воды Южно-Минуеинского артезианского бассейна

Подземные воды Южно-Минусинского артезианского бассейна попадают в зону влияния Красноярского водохранилища в его верхней части. Бассейн с севера и запада ограничен отрогами

175

Кузнецкого Алатау, на юге возвышаются Западные Саяны. Вслед­ ствие сухости климата на территории бассейна наблюдаются про­ цессы континентального засолонения подземных вод.

Водоносный комплекс четвертичных отложений содержит ряд водоносных горизонтов, сосредоточенных в аллювиальных отло­ жениях рек Енисея, Абакана и Тубы. При наполнении водохра­ нилища площади распространения водоносных горизонтов затоп­ лены лишь частично (см. рис. 51).

Водовмещающими породами являются песчано-гравийные и талечниковые осадки. Водоносные горизонты обычно разделены невыдержанными по простиранию линзами и прослоями водоупор­ ных глин и тяжелых суглинков. Наибольшая мощность аллю­ виальных отложений достигает 70 м.

Водоносные горизонты вскрываются на глубинах от 5 до 20 м. Местами наблюдается небольшой напор, в основном же воды ал­ лювиальных отложений безнапорны. Дебиты скважин, пройден­ ных на аллювиальные водоносные горизонты в естественных усло­ виях достигают 22 л/с (при S = 2 м). Большинство скважин прой­ дено лишь па верхние водоносные горизонты, что свидетельствует о высокой водообильности комплекса. При создании подпора водообильность пород в пределах его распространения еще более повысилась. На рассматриваемой территории встречаются также воды древних долин. Водообильность аллювия древних долин, однако, значительно ниже и они зачастую засолены. К водоносному комплексу четвертичных отложений относятся также осадки флювиогляциальной равнины, представленные песками, галечниками, лессовидными суглинками и глинами.

Водоносными являются пески и галечники, залегающие в ос­ новном под покровом лессовидных суглинков. Ниже водоносных прослоев залегают обычно довольно мощные водоупорные гли­ нистые образования.

Флювиогляциальные отложения имеют относительно большую площадь распространения, однако запасы подземных вод в них невелики. Статический уровень как для аллювиальных водо­ носных горизонтов, так и для флювиогляциальных устанавли­ вается на глубинах от 1,5 до 4,0 м от поверхности. Гранулометри­ ческий состав водосодержащих отложений представлен в основном песчаными и галечными фракциями. В составе песчаных фракций преобладают частицы более 0,05 мм (88%), а в составе галечных —■ частицы размером 10—100 мм (90%). Вследствие высокого содер­ жания крупнозернистых фракций аллювиальной и флювиогля­ циальные песчано-галечные горизонты имеют значительные коэф­ фициенты фильтрации, достигающие 140 м/сут. По химическому составу воды на большей части площади пресные, минерализация их не превышает 1,0 г/л. Жесткость колеблется от 1,0 до 3,0 мг/экв/л. Тип вод гидрокарбонатно-кальциевый или гидро- карботнатно-иатриевьтй, реже гидрокарбонатно-хлоридно-магние- вый или кальциевый. Аллювиальные воды речных долин пахо-

176

дятся в гидравлической связи с речным. Обычно повышение уровня воды в реках в периоды весеннего и осеннего половодий, а в водохранилищах при его наполнении, влечет за собою повы­ шение уровня воды в колодцах и скважинах. Кроме того, уровень аллювиальных вод. р. Абакан находится также в зависимости от деятельности оросительной системы. В естественном состоянии высокое положение уровня наблюдается в июле — августе, когда действует вся оросительная система, наиболее низкое — в янва­ ре—марте.

С наполнением водохранилища подпор подземных вод распро­ странился в первую очередь в аллювиальных горизонтах. О харак­ тере и величине подпора и его прогнозировании будет сказано ниже.

Четвертичный водоносный комплекс содержит также эоловый водоносный горизонт, распространенный на небольшой площади в пределах правобережья Енисея и Абакана. Водоносный гори­ зонт представлен невыдержанными слоями и линзами песков и суглинков. Вскрытая максимальная мощность эоловых песков 60 м. Статический уровень до подпора находился на глубине 2—4 м от поверхности. Водообильность песков неравномерна. Дебиты колодцев, по данным Красноярского геологического управ­ ления (КГУ), колеблются от тысячных до десятых долей литров в секунду.

По химическому составу воды пресные, с минерализацией до 1,0 г/л. Реже встречаются солоноватые воды с минерализацией

1,5 г/л.

По типу воды относятся к гидрокарбонатно-кальциево-нат- риевым. Делювиальные водоносные горизонты имеют ограниченное распространение. Кроме того, они представляют собою невыдер­ жанные и маломощные слои обломочного материала. Источники, приуроченные к делювиальным осыпям, малочисленны и имеют дебит от 0,5 — до 0,6 л/с.

Водоносный комплекс верхнепалеозойских отложений приуро­ чен главным образом к осадкам верхнего, среднего девона, кохайской свиты нижнего карбона, а также к осадкам нижней перми.

Данные осадки принимают участие в строении небольших по площади мульд — Черногорской, Байской, Изыхской и Алтай­ ской.

В составе водоносного комплекса наблюдаются угленосная, безугольная и конгломератовая толщи. Наиболее водоносна угле­ носная часть комплекса. Водовмещающими породами являются главным образом бурые угли, реже трещиноватые слабосцементированные песчаники. Водоносные горизонты перемежаются с водоупорными глинами и алевролитами черногорской свиты,

всвязи с чем создаются условия для напора вод. Подземные воды

вестественных условиях вскрываются па глубинах 40—80 м. Уровни установлены на глубинах 30—45 м. На пониженных уча­