Особенности динамики химического состава грунтовых вод долины реки Нивы (Мурманская область)

Особенности динамики химического состава грунтовых вод долины реки Нивы (Мурманская область)

А. А. Жабина, С. П. Пасмарнова, Воронежский государственный университет

Результаты поисково-оценочных работ для выявления источников хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Кандалакша на территории Мурманской области показали, что данная задача может быть решена посредством вовлечения в эксплуатацию подземных вод, локализованных в четвертичных отложениях долины р. Нивы. В связи с этим авторы настоящей работы провели анализ гидрогеохимических условий долины среднего течения р. Нивы с целью определения пространственно-временных вариаций концентраций компонентов химического состава подземных вод продуктивного и гидравлически связанного с ним водоносных горизонтов.

Район исследований входит в состав Балтийского гидрогеологического бассейна, который характеризуется развитием поровых вод в четвертичных отложениях и трещинных вод кристаллических пород [1]. Все подземные воды принадлежат зоне свободного водообмена и формируются под влиянием дренирующего воздействия речной сети и климатических факторов.

Питание подземных вод происходит за счет атмосферных осадков (429 мм/год) при малом их испарении (250 мм/год), что способствует формированию запасов подземных вод. Разгрузка подземных вод осуществляется в виде инфильтрации в реки, озера и Кандалакшский залив Белого моря.

Вследствие отсутствия выдержанного водоупора между водоносными подразделениями четвертичных отложений и кристаллических пород подземные воды гидравлически взаимосвязаны, образуя единую гидродинамическую систему.

В верхней зоне водоносной системы четвертичных отложений долины среднего теченияр. Нивы выделяются водоносные горизонты, имеющие ограниченное распространение в виде разобщенных участков, к которым относятся современный торфяно-болотный горизонт (bQIV) мощностью около 0, 5 м и верхнечетвертично-современный морской горизонт (mQIII–IV) мощностью от 0, 7 до 4, 2 м.

Первым от поверхности широко развитым горизонтом является водоносный осташковский водно-ледниковый горизонт (f, lgQIIIos). Водовмещающими породами являются валунно-гравийно-галечные отложения с песчаным разнозернистым заполнителем с прослоями супеси (рис. 1). Мощность горизонта колеблется от 5, 1 до 18 м. Глубина залегания уровня изменяется от +1, 02 до 7, 0 м. Коэффициент фильтрации варьирует в пределах 1, 34–20, 8 м/сут. Питание смешанное и происходит как за счет инфильтрации атмосферных осадков, таяния снегов, так и за счет гидравлической связи с нижележащими водоносными горизонтами.

Залегающий ниже осташковский ледниковый горизонт (gQIIIos) преимущественно слабоводоносный. Литологический состав горизонта представлен валунно-гравийно-галечными отложениями с супесчаным заполнителем, коэффициент фильтрации которых составляет 0, 02 м/сут. Мощность горизонта изменяется от 0, 5 до 9, 5 м. Горизонт играет существенную роль в балансе подземных вод, питая нижележащий продуктивный горизонт за счет литологических окон.

В нижней части разреза четвертичных отложений, заполняющих ложе долины р. Нивы, залегает водоносный подпорожский водно-ледниковый горизонт (f, lgQIIIpd). Горизонт развит узкой полосой (300–600 м) вдоль современного русла реки. Глубина залегания кровли водоносного подпорожского водно-ледникового горизонта изменяется от 7, 0 до 22, 0 м. Мощность горизонта колеблется от 7, 3 до 28, 1 м, достигая максимальной величины вблизи современного русла р. Нива. Водовмещающими породами являются валунно-гравийно-галечные отложения с песчаным заполнителем. Дебиты скважин достигают 8, 7–13, 5 л/с, коэффициенты фильтрации составляют 19, 5–30, 8 м/сут.

Учитывая сравнительно высокие фильтрационные свойства и большую мощность, водоносный подпорожский водно-ледниковый горизонт оценивается как наиболее перспективный для использования его в качестве источника водоснабжения г. Кандалакши.

Водообильность и фильтрационные свойства архейского комплекса кристаллических пород (AR) на большей части территории исследований невысоки и определяются характером и степенью трещиноватости. Питание его осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и гидравлической связи с вышележащими водоносными горизонтами.

Формирование химического состава природных вод рассматриваемого района происходит в замкнутом пространстве, где область разгрузки и область питания близки, в результате чего поверхностные и подземные воды схожи по своему составу.

Поверхностные воды р. Нивы в районе исследований имеют преимущественно сульфатно-гидрокарбонатный кальциево-магниево-натриевый состав, весьма пресные (минерализация от 0, 05 до 0, 1 г/л), нейтральные (рН 6, 2–7, 8). Типовой состав поверхностных вод можно представить следующей формулой:

Подземные воды четвертичных отложений по химическому составу преимущественно гидрокарбонатные натриево-магниево-кальциевые ультрапресные с минерализацией от 0, 05 до 0, 127 г/л. Низкая минерализация вод зоны свободного водообмена объясняется высокой выщелоченностью пород и мало отличается от минерализации речных вод, особенно в периоды паводков. Небольшая минерализация (0, 06–0, 146 г/л) также характерна для вод архейского комплекса кристаллических пород, где распространены сульфатно-гидрокарбонатный кальциевый и магниево-кальциевый гидрогеохимические типы. Значения водородного показателя свидетельствуют о формировании слабо кислой водной среды (рН – от 5