Условия формирования химического состава родниковых вод на территории Москвы и прогноз его изменения под влиянием техногенной нагрузки :

Краткое описание

Содержание
Оглавление

стр.

Введение... 3

Глава 1. Геолого-гидрогеологические условия формирования родникового стока

на территории г. Москвы... 10

1.1. Геолого-гидрогеологические, природно-климатические и ландшафтные особенности, определяющие формирование родникового стока... 10

1.2. Техногенная нагрузка, влияющая на трансформацию родникового стока

на территории г. Москвы... 23

Глава 2. Анализ режима родниковых вод на территории г. Москвы... 37

2.1. Режим имения дебитов и температуры... 37

2.2. Особенности режима химического состава родниковых вод... 41

2.3. Статистическая оценка химического состава родниковых вод... 47

2.4. Модель пространственной изменчивости концентраций компонентов родниковых вод... 54

Глава 3. Термодинамическое моделирование... 64

Глава 4. Факторное моделирование процессов формирования химического состава

родниковых вод... 84

4.1. Математическая модель факторного анализа... 85

4.2. Применение факторного анализа... 86

Глава 5. Диагностирование техногенного влияния на качество родниковых вод с

использованием информационных моделей... 107

5.1. Постановка задачи и исходная информация... 107

5.2. Математический аппарат информационного анализа и методика его реализации... 109

5.3. Формирование информационных моделей для диагностирования загрязнения родниковых вод...112

5.4. Анализ результатов диагностирования и рекомендации по управлению геоэкологическим состоянием на территории мегаполиса...129

Заключение... 132

Список литературы... 135

Список приложений... 141

Приложения... 142
Введение

Введение

В рамках изучения условий формирования химического состава родниковых вод г. Москвы и его трансформации под влиянием техногенной нагрузки, настоящая работа связана с выделением главных режимообразующих факторов грунтовых вод в пределах мегаполиса, определяющих условия накопления в водах источников отдельных компонентов-загрязнителей, присутствие которых обуславливает токсичный характер воды и непригодность использования ее в питьевых целях.

Использование родников в целях водоснабжения имеет трехсотлетнюю историю. Первый проект централизованного водоснабжения города был разработан генерал-поручиком Ф. Бауром в середине XVIII века. В соответствии с этим проектом вода подавалась в количестве 300 тыс. ведер в сутки (или ~3600 тыс. литров) по кирпичной трубе-водопроводу от села Большие Мытищи, где были каптированы мощные родники. Этот водопровод строился с 1779 по 1804 гг. В 1835 г. инженер НИ. Лниш заменил самотечную подачу воды по Екатерининскому водопроводу от села Алексеевского до Сухаревской площади напорной системой. При этом водоподача была увеличена до 500 тыс. ведер в сутки. [48]

Одновременно с новым Мытищинским водопроводом для водоснабжения города стали использовать отдельные скважины, а также привлекаться воды р. Москвы. Но, несмотря на увеличение роли поверхностных вод для централизованного водоснабжения, родники оставались и остаются по сей день дополнительным водоисточником для населения города. [81]

В Москве насчитывается около 200 родников, в том числе области рассеянной разгрузки подземных вод. Рассматривая родники как источники нецентрализованного водоснабжения, правительством Москвы 30.05.2000 г. было принято постановление за №399 «О сохранении, обустройстве и использовании природных родников на территории г. Москвы». На данный момент благоустроенных родников в черте города несколько десятков. Наиболее известные и посещаемые расположены в рекреационных зонах Москвы (Нескучный сад, Тропарево, Филевский и Битцевский лесопарки, музей-заповедник «Коломенское», Воробьевы горы, Крылатские холмы и др.). Но, что касается качества их воды, то, полученная при участии автора информация (в рамках режимных наблюдений, проведенных кафедрой МГГА-МГГРУ с 1997 по 2000гг.) по загрязнению родниковых вод показала, что вода отдельных источников представляет определенную опасность в санитарно-эпидемиологическом отношении.

Первые работы по изучению родников, имеющие широкий охват территории города, проводились с начала прошлого века. Но, как правило, обследования проводились разрозненно, в составе комплексных инженерно-геологических, гидрогеологических и геохимических исследований, выполняемых «Геоцентром -Москва», ИМГРЭ, ВСЕГИНГЕО (Зеегофер Ю.О., Дубровин В.Н., Селезнев В.Н., Гольдберг В.М., Сает Ю.А., Алексинская ЛИ., Парецкая М.Н., Деньгин Э.В. и др.). В конце 90 годов стали появляться целенаправленные работы, ориентированные на изучение родников. В первую очередь следует отметить работу, выполненную совместно Mill «Мосводоканал» и МосводоканалНИИПроектом в 1995-96гг. Всего было обследовано 24 родника, в 2-х годовом режиме с определением полного перечня компонентов по действовавшему до 1997г. ГОСТу 2874-82 «Вода питьевая». Определенный интерес представляют работы, выполненные сотрудниками Центра практической геоэкологии при геологическом факультете МГУ (Орлов М.С., Орлов СМ, Толстихин Д.О. и др.), по заказу муниципальных органов (Филевский парк, Теплый Стан и др.) и работы, выполненные АООТ «Водниинформпроект» (Макеев Е.Н.), которые имели своей целью инвентаризацию действующих родников г.Москвы.

Систематическое изучение родников Москвы начато с 1997г. кафедрой гидрогеологии МГГА-МГГРУ (Швец В.М., Лисенков А.Б., Попов Е.В. и др.). В ходе него была проведена: 1) инвентаризация и паспортизация родников с целью придания им статуса памятников природы рекреационного значения, 2) оценка качества родниковых вод на предмет изучения возможности использования для питьевых целей, 3) оценка рекреационной ценности ландшафтов в пределах участков родниковой разгрузки.

Настоящая диссертационная работа является логическим продолжением работы кафедры гидрогеологии Ml 1 НУ по изучению родников Москвы, которая расширяет научные подходы к изучению режима грунтовых вод в пределах крупных городских агломераций.

Целью настоящей работы являлось изучение механизмов и источников поступления загрязняющих веществ в родниковый сток и оценка уровня и масштабов загрязнения родниковой разгрузки г. Москвы в пределах МКАД. Соответственно в задачи исследования входило:

1) Изучение режима родников на территории г. Москвы, включая динамику

изменения их химического состава.

2) Анализ распределения интенсивности загрязнения родникового стока по площади, с построением графоаналитических зависимостей по ряду компонентов-загрязнителей.

3) Оценка основных источников поступления компонентов и определение условий их накопления в подземных водах с термодинамических позиций.

4) Выявление основных факторов формирования химического состава грунтовых вод и построение иерархической схемы их влияния на гидрогеохимическую трансформацию родниковых вод.

5) Формирование информационных моделей загрязнения родниковых вод отдельными компонентами (NO3, Fe, AI, Cd, Be, Cr, Mn, Cl, SO4) и адаптация моделей к изучаемой территории с целью составления прогноза их накопления в конкретных областях города.

В отношении преобразования химического состава грунтовых вод за период прошлого столетия, отмечается снижение минерализации от 3 до 0,5 г/л (до 70-х годов), а затем ее увеличение до 1 г/л и более; понижение рН (от слабощелочных до нейтральных значений); смены гидрокарбонатно-кальциевого состава на сульфатный и в отдельных случаях хлоридно-натриевый; появление токсичных компонентов: Pb, Cd, Си, Sr, AI, Fe, Mn, Hg, Cr, Ni, Ti, нефтепродуктов и устойчивое повышенное содержание азотистых соединений. Загрязнение связано с ростом антропогенного воздействия на окружающую среду в виде сточных вод промышленных предприятий, утечек из канализационных и теплосетей, пылевых накоплений в пределах автомагистралей и др..

Сравнительный анализ показал, что лидирующие компоненты-загрязнители остались прежние, что создает предпосылки для уточнения факторов и условий, контролирующих их поступление в грунтовые воды, с тем, чтобы обеспечить жесткий контроль и управление экологической ситуацией качества родниковых вод, используемых населением в питьевых целях.

Диссертационная работа является одним из первых комплексных исследований с применением разноцелевых методов обработки эколого-гидрогеохимической информации, отражающих трансформацию родниковых вод г. Москвы как во времени, так и по площади. С этих позиций, родниковый сток представляется как элемент гидролитосистемы в иерархической структуре эколого-гидрогеологических систем (ЭГГС) и его преобразование рассматривается как результат взаимодействия всех базовых подсистем, включая атмосферу, водовмещающие породы, грунтовые воды и

техносферу. Последняя играет решающую роль в современной трансформации родниковых воя их физических и химических характеристик.

Проведенные исследования позволяют оптимизировать перечень показателей состояния грунтовых вод, не снижая информативности и качества наблюдений при организации мониторинга подземных вод. А разработанный автором алгоритм обработки гидрогеохимических данных с использованием трехмерных функциональных полей, термодинамического, факторного и информационного моделирования позволяет последовательно решать задачи: 1) анализа нерегулярных режимных наблюдений; 2) оценки источников поступления в родниковые воды токсичных компонентов; 3) диагностирования качества родниковых вод на базе обучающихся информационных моделей и 4) прогноза уровня загрязнения грунтовых вод по площади.

При выполнении работы были использованы данные, которые получены в ходе комплексных исследований родников на территории г. Москвы, выполняемых кафедрой гидрогеологии МПГРУ по договорам с Москомприродой и Московским комитетом по науке и технологиям при правительстве Москвы начиная с 1997г. Автор участвовал в них начиная с 1999г. Диссертация базируется на 120 химических анализах родниковой воды по 46 показателям, включая дебит источника, температуру, Eh, pH, ЖЪ, которые контролировались на протяжении длительного времени автором самостоятельно, а также на результатах ландшафтных наблюдений. Помимо большого картографического материала, к работе были привлечены фондовые материалы МНПЦ ГЭИ «Геоцентр-Москва» и ряда других организаций. Для обработки данных режимных наблюдений были использованы современные программные пакеты STATISTICA (включающий набор методов статистической оценки информации, в том числе Factor Analysis), Surfer (графический модуль), HCh (интегрированный комплекс термодинамических расчетов, Шваров Ю.В.), «Экогеоинформ» (реализующий информационное моделирование, Лисенков А.Б., Попов Е.В., Маркевич В.Ю.).

Результаты авторских исследований использованы Генпланом Москвы и Москомприродой при подготовке постановления Правительства Москвы № 399 от 30 мая 2000г. «О сохранении, обустройстве и использовании природных родников на территории города Москвы», при проектировании каптажных сооружений на родниках в Нескучном саду, Битцевском лесопарке и др. Полученная при участии автора работы информация по загрязнению родниковых вод используется муниципальными органами охраны природы г.Москвы для оповещения населения о наличии в родниковых водах ряда токсичных компонентов.

Диссертация представляет обобщение результатов режимных наблюдений за родниками г. Москвы с применением комплексирования вероятностно-статистических методов обработки данных, методов факторного и термодинамического моделирования и информационного анализа, позволившее:

- разносторонне оценить процесс формирования химического состава родникового стока на территории города Москвы;

- определить основные факторы, влияющие на трансформацию химического состава грунтовых вод;

- выделить области максимального влияния режимообразующих факторов с разработкой методики картирования техногенной нагрузки с помощью факторного анализа;

- выработать критерии подхода к оценке загрязненности родниковых вод;

- повысить обоснованность выявленных закономерностей за счет эффекта «перекрытия» областей применения различных методов обработки численной информации.

Разработанные научно-методические основы оценки условий формирования родниковых вод на территории крупнейшего мегаполиса России - г. Москвы составили следующие положения:

1. Алгоритм оценки условий формирования химического состава родниковых вод и их техногенного загрязнения на территории г. Москвы, основанный на комплексном использовании статистико-вероятностных методов, термодинамического и факторного моделирования и методов распознавания образов.

2. Трехмерные функциональные модели, аппроксимирующие зависимость концентраций компонентов-загрязнителей грунтовых вод от параметров техногенной нагрузки во времени, повышающие достоверность гидрогеохимических прогнозов.

3. Результаты термодинамического моделирования, которые показали, что процесс формирования химического состава родниковых вод является следствием естественных (природных) и техногенных причин и реализуется в следствие:

- мобилизации ряда компонентов из водосодержащих пород (F, As, Fe, Al);

- привноса части компонентов в грунтовый поток из техногенных источников загрязнения (Cd, Mn, Fe, Al, NO3);

- концентрирования в силу недосыщенности грунтовых вод отдельными элементами (Си, Ni, Pb, Sr, Be, Zn);

- поступления элементов вместе с атмосферными осадками при высокой интенсивности водообмена (макрокомпоненты).

4. Главные факторы формирования химического состава родникового стока на территории г. Москвы и их загрязнения, которые составляют иерархическую структуру наложения процессов и условий природного и антропогенного характера, а именно: гидродинамическая структура потока подземных вод, факторы защищенности грунтовых вод от попадания загрязнения с поверхности, техногенное преобразование водовмещающих пород, антропогенная деформация структуры грунтового потока и загрязнение почвенного слоя.

5.Диагностические информационные модели, составленные и откалиброванные для территории правобережья р. Москвы, позволяющие прогнозировать концентрации Cd, Be, Cr и Мп для территории Москвы с точностью от 8% до 23%.

Результаты исследований докладывались на конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МГГРУ «Молодые наукам о Земле» в 2001-2004 гг., а так же конференции, посвященной 100-летию профессора Томского политехнического университета П.А.Удодова «Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири» в 2003 г.

Диссертация состоит из 5-ти глав.

В первой главе содержатся сведения о физико-географических условиях мегаполиса, геологическом и гидрогеологическом строении толщи мезо-кайнозойских отложений, геоморфологии и ландшафтных особенностях территории. Так же здесь представлены данные о техногенной нагрузке, коренным образом влияющей на трансформацию родникового стока г. Москвы. В соответствии с анализируемыми условиями родники классифицировались по группам обобщающих параметров.

Вторая глава посвящена анализу режима родниковых вод с последовательной статистической обработкой данных и разработкой метода представления гидрогеохимической информации в виде 3-х мерных функциональных моделей.

В третьей главе излагаются результаты термодинамического моделирования системы «вода-порода» с выделением источников поступления отдельных компонентов-загрязнителей в родниковый сток и определением степени насыщенности водного раствора по каждому из них.

В четвертой главе рассмотрены вопросы формирования химического состава родниковых вод с применением факторного анализа. По результатам моделирования сделаны выводы о взаимозависимости компонентного состава на фоне выделенных основных факторов, преобразующих химический состав грунтовых вод. Также в этой главе представлена методика картирования факторной функции, описывающей техногенную нагрузку, с помощью которой были выделены области родниковой

разгрузки с наличием потенциально возможных аномалий по ряду компонентов-загрязнителей.

В пятой главе приводится информационная оценка отдельных компонентов состава родниковых вод и прогноз их количественного содержания по территории города с использованием метода распознавания образов.

Работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора А.Б. Лисенкова, которому автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность.

Автор признателен за помощь и консультации доктору химических наук Б.Н.Рыженко (ГЕОХИ РАН), а также благодарит зав. кафедрой гидрогеологии, лауреата Государственной премии СССР, заслуженного деятеля науки РФ, академика РАЕН, доктора геолого-минералогических наук, профессора В.М.Швеца и весь коллектив кафедры гидрогеологии ГТФ МГТРУ за поддержку и помощь при написании работы.

10

Глава 1. Геолого-гидрогеологические условия формирования родникового стока на

территории г. Москвы

Москва представляет собой сосредоточие большого количества людей, зданий, инфраструктуры, промышленных объектов, что порождает огромную нагрузку на геолого-гидрогеологическую среду, вызывая ее изменение и преобразование. Наряду с антропогенными процессами в естественных условиях происходит «адаптация» к техногенной нагрузке, что в комплексе формирует устойчивый механизм взаимодействия природной среды и человеческой деятельности. В связи с этим, при рассмотрении формирования родникового стока в пределах города необходимо изучение не только геологических, гидрогеологических, геоморфологических и других условий природного характера, но и оценить характер и степень техногенных процессов и условий мегаполиса.

1.1. Геолого-гидрогеологические, природно-климатические и ландшафтные особенности, определяющие формирование родникового стока

Формирование родникового стока происходит в пределах верхней части геологического разреза, представленного мезо-кайнозойской толщей пород четвертичного, местами мелового и юрского возраста. Поскольку проявление разгрузки подземных вод наблюдается по всей территории г, Москвы и затрагивает различные типы геологического разреза (при.1), то ниже представлено геологическое описание всех стратиграфических подразделений верхней части осадочного чехла г. Москвы начиная с юрских отложений, которые представляют собой региональный водоупор для мезо-кайнозойского водоносного комплекса. (Табл. 1.1-1, 1.12)

Таблицам 1.1-1

Сводная стратиграфическая колонка четвертичных отложений г.Москвы

Система Отдел Звено Горизонт Свита Комплекс Геологический разрез Описание отложений

Четвертичная Голоцен Современное -» • • . Техногенные отложения широко развита по всей территории города. Они представляют собой сутлинисто-супесчаную породу с обломками древесины угля, кирпича, известки, гончарной посуды и т.д. Мощность от 0.5 м на окраинах описываемой территории до 25 м (например, в засыпанных древних колодцах). (Приложение 2 6)

• ¦ • *

... . '

11

се

I

о о

н о

5

S О

Геологический разрез

Описание отложений

T T

Болотные отложения развиты в речных долинах на поверхности пойм и первой надпойменной террасы, а так же на водоразделах ¦ локальных понижениях рельефа. Представлены торфами и торфянистыми суглинками. Мощность от 1-2 до б-8м.___________________

Аллювиальные отложения распространены в долинах всех рек. Сложены разнозернистыми песками, сулесями и суглинками, часто заиленными, с включениями гравийно-галечниковых отложений. с крупными прослоями и линзами торфов. Мощность отложений от 4-6 до 16м._____________________________________________

Оползневые накопления (или коллювиальные) развиты на высоких склонах долины реки Москвы. В основном отложения представлены суглинками. Преимущественно распространены на Воробьёвых горах, в Филввском парке и ниже Коломенского. Мощность отложений от первых метров до 30 м.__________

I

Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы.На территории Москвы к молчановскому-осташковскому горизонтам относится аллювий первой надпойменной террасы (Серебряноборской) р. Москвы. Сложена она песками разнозернистыми, насыщенными гравием (содержание до 50-60%). Встречаются глины, суглинки и супеси. Мощность отложений 10-12 м.

X Q.

ей

Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы. Различают аллювиальные отложения высокого и низкого уровня. Мощность высокого до 10-12 м. Представлен разнозернистыми песками с гравием и галькой и залегает на ледниковых и водно-ледниковых образованиях нижнего и среднего неоплейстоцена. Аллювий низкого уровня представлен песками, различной зернистости, кварцевыми с галькой и гравием с прослоями суглинков и глин. Мощность аллювия от 3 (на малых реках) до 10 (на р. Москва) метров._____________

i

)S

Покровные отложения. Это нерасчлененный комплекс субаэральных образований, делювкально солифлюкционных отложений склонов, аллювиально-делювиальных выполнений балок, которые плащеобразно перекрывают современные водоразделы и их склоны, третью надпойменную террасу, не спускаясь на поверхности пойм, а также первой и второй надпойменных террас. Представлены безвалунными суглинками, реже глинами и супесями. Мощность 3-7 иг_____________________________________

Озерные и болотные отложения. Залегают на водоразделах в понижениях рельефа. Представлены глинами. Суглинки имеют подчиненное значение. Эпизодически встречаются прослои торфа, супесей и песков. Мощность отложений от 1.5-2,0 до 5-7 м.

Аллювиально-флювиогляциальные отложения третьей надпойменной террасы. Эти отложения прислонены либо к московской морене, либо к водно-ледниковым отложениям времени отступания этого ледника. Представлены в верхней части разреза однородными среднсзернистыми песками, • в нижней несортированными валунными песками. Общая мощность аллювия 4-7 м.________________________________

Водно-ледниковые отложения второго эгапа отступания ледника. Отложения широко развиты в северных и западных районах г. Москвы и на северо-востоке в бассейне р. Яузы. Они залегают преимущественно на московских ледниковых отложениях и представлены тонко- и среднезерннстыми песками с включениями гравия и гальки ¦ основании. Изредка встречаются маломощные прослои суглинков. Мощность от 2-3 до 6-7 м._____________________________

ее 2

О

о s

D.

S о

Геологический разрез

Описание отложений

1§

с» ,

. о

•о •

Водно-ледниковые отложения первого этапа отступания ледника. Развиты в северной части территории, где образуют обширные поля по левобережью р. Москвы. Залегают на размытой поверхности московской морены. Это обычно бурые н желто-бурые пески, неоднородно зернистые с галькой и небольшими валунами, содержание которых увеличивается к контакту с мореной. Реже встречаются глины. Мощность отложений 5-8 м.

Ледниковые отложения московского горизонта залегают на одинцовских межморенных отложениях, днепровской морене, реже на коренных породах Почти повсюду московская морена сложена красно-бурыми суглинками и супесями, неоднородными, слабослюдистыми. известковистыми, мощностью несколько метров, реже до 10 м._________________________

о *

Нерасчлененкый комплекс водно-ледниковых,

аллювиальных и озерных отложений, залегает на морене донского оледенения н выполняет палеодолины Москвы и ев притоков. Для межледниковья характерно накопление песков разнозернистых, полевошпатово-кварцевых, неравномерно глинистых слабо сортированных с гравием и галькой; тонкопосчаннстых суглинков и супесей с прослоями глин и песков. Преобладающая мощность 4-6 м. иногда возрастает до 15-16 м.

I

Ледниковые отложения распространены повсеместно, за исключением отдельных возвышенностей, где они размыты. Днепровская морена сложена неоднородными тяжелыми суглинками, грубыми глинами с большим количеством гравия, гальки, валунов с прослоями и линзами песков. Мощность морены 3-23 м. реже до 43 м.

1

О"

Нерасчлененный комплекс водно-ледниковых,

аллювиальных и озерных отложений, залегающий • погребенной долине древних русел рек Москвы и Яузы на сетуньской морене или на дочетвертнчных породах. Они представлены разнозернистым песком с гравием и галькой, сменяющимся вверх по разрезу на супеси и суглинки. Местами встречаются линзовидные прослои глин и алевритов озерно-болотного типа. Общая мощность 5-14 м, • погребенных долинах она достигает 20-27м.

Я

S

Ледниковые отложения, представленные моренными суглинками темно-серого (до черного) цвета с включениями гравия и гальки. В составе последних много изверженных и метаморфических пород, среди которых преобладают темно-красные граниты, серые гранито-гнейсы и шокшинские песчаники. Мощность морены изменяется от 1 до 5 м.__________________________

С"

о *

Нерасчлененкый комплекс видно-ледниковых.

аллювиальных, озерных и болотных отложений, залегающих • погребенной долине древнего русла реки Москвы. Представлены разнозернистым песком с гравием и галькой. Общая мощность S-14 м, ¦ погребенных долинах она достигает 25м

Таблица 1.1-2 Сводная стратиграфическая колонка дочетвертичных отложений г.Москвы

ее

I и

U

с;

2

о

Is

о

2

Геологический разрез

Описание пород

25-30

Имеет локальное распространение в южной части Москвы. С размывом залегает иа аптском ярусе и с размывом перекрывается четверичными отложениями. Представлен темно-зелеными и темно-серыми разнозернистыми сильно слюдистыми кварцево-глауконитовыми песками с прослоями темно-серых глин.

25

J.____L

X

о о.

О.

W

Имеет локальное распространение вследствие мощного послемелового размыва. Выходит на поверхность ¦ южной н северной частях территории. Залегает с размывом на барремском ярусе и с размывом перекрывается альбскими и четвертичными отложениями. Представлен светлыми до белых песками мелкозернистыми, слюдистыми с прослоями глин, с растительными остатками.___________________________

20-30

Отложения имеют неравномерное и прерывистое распространение вследствие мощного послемелового размыва. Выходят на поверхность в южной и северных частях изучаемого района. Залегают с размывом на волжских отложениях и с размывом перекрывается аптскими и четвертичными отложениями. Представлены преимущественно светлыми мелко- и тонкозернистыми песками, слабослюдистымн, с прослоями, линзами и конкрециями железистых песчаников, реже глин, в основании — фосфоритовый галечник._______________________

s

5-32

s I

Подразделяется на Нижний и Верхний. В целом, волжский ярус широко распространен на востоке территории и несогласно залегает на оксфордском ярусе. Представлен серовато-зелеными кварцево-глауконитовыми песками с фосфоритами, песчанистыми глинами.

I

U

6

15-30

Имеет повсеместное распространение, несогласно чалегает на келловейском ярусе. Представлен черными жирными пластичными морскими глинами, местами песчанистыми глинами с многочисленным мелким раковинным детритом и конкрециями фосфоритов.

о

0-15

Выходы келловейского яруса наблюдаются только в центральной части территории. Келловейский ярус залегает несогласно иа каменноугольной системе. Представлен однородной пачкой жирных глин. Глины серые с фосфоритами, оолитовые мергели и пески с прослоями песчаников, • основании с хорошо окатанной галькой кремня.

0-10

Распространен по всей территории. С несогласием залегает на гжельском ярусе. Представлен черными глинами с углистыми прослоями, серыми мелкозернистыми песками с галькой.

Описанный геологический разрез мезо-кайнозойского возраста представляет собой верхнюю толщу зоны активного водообмена, заключающую в себе ряд водоносных горизонтов и комплексов, а именно: водоносный горизонт (ВГ) современных аллювиально-озёрно-болотных отложений, водоносный комплекс верхне- и среднечетвертичных аллювиально-флювиогляциальных отложений, ВГ водно-ледниковых отложений времени отступания ледника московского оледенения, воды спорадического

14

распространения в морене московского оледенения и покровных отложениях, ВГ аллювиально-флювиогляциальных отложений днепрово-московского межледниковья, воды спорадического распространения в морене днепровского оледенения, ВГ аллювиально-флювиогляциальных отложений окско-днепровского межледниковья, водоносный комплекс отложений нижнего мела, ВГ волжских отложений верхней юры. Вся обводненная толща мезо-кайнозоя подстилается региональным водоупром оксфорд-келловей-батских отложений средней и верхней юры. Ниже залегают ВГ карбона, воды которых в основном используются для промышленных целей города, и в формировании родникового стока на территории г. Москвы не участвуют.

ВГ, залегающие первыми от поверхности, принято называть в Москве «надморенными» или грунтовыми водами, а всю обводненную толщу рыхлых и связных пород, лежащих над глинами юрского возраста — надъюрским водоносным комплексом. Надъюрский водоносный комплекс является напорно-безнапорным с пресными подземными водами (минерализация пны\ верхнечетвертичных отложениях. Прослои » лим'Ш песков.

ш флкимвгямимпимк отложяяЯ мрсиоясио-. twnfKWCMEN о иезкяеднимомья Гравийные лески.

Волы спорадвчесжого pacfi|X4;rpaiii.iiua в марене днепровского оледенения Прослои к линзы песков.

lii фяюшюгяяювнмю отложений окско-днепровекого меишвяамкоам.

Пески.

Водоносный комплекс нижнемеловыч

ог.южснин. Пески с прослоями глин и

песчаников.

ВГ волжских отложений верхней юры. Пески.

Водо] пор оксфордских отложеннН иорхпей юры. Глины.

;

BI ысиыовскнх отложений т.р\него кароонна. Известняки, ю микты, мергели.

Во toynop Верейских отложенив московского яруса среднего карбоня. I лнны.

Уровень грунтов вод

Ныпошмрическ! уровень водонос комплекса среди

Рис. 1.1-1

16

водоносного горизонта соответствует особенностям рельефа и абсолютные отметки уровня снижаются от 140-160 м (в районе Яузы, Сетуни) до 120 м в долине р. Москвы. В целом для отложений характерно увеличение коэффициентов фильтрации в направлении от пойменных участков (3-5 м/сут) ко второй и третьей надпойменным террасам (до 30-50 м/сут). Решающей роли в формировании родникового стока этот горизонт не играет, т.к. ограничен по площади и по мощности. Родниковый сток, получая основное питание в аллювиально-флювиогляциальных, озерно-ледниковых и флювиогляциальных (межморенных) отложениях разгружается в эрозионных впадинах, на крутых склонах речных долин или транзитом проходит через аллювиальные отложения в русло основных водотоков г. Москвы. Определенную роль в формировании родников четвертичные аллювиальные отложения могут играть на участках расположения крупных останцов третьей и второй надпойменных террас (Карамышевская набережная, Нижние Мневники). Московский аллювиально-флювиогляциальный водоносный горизонт распространен в пределах флювиогляциальных равнин в северной, восточной и юго-западной частях города и играет определенную роль в формировании родникового стока на локальных участках. Зона его распространения ограничена положением внешней границы третьей надпойменной террасы и границами моренных плато. Мощность его сотавляет 2-4 м и увеличивается в направлении долин рек Москвы и Яузы до 7 м. Водоносные породы представлены глинистыми песками и супесями. Для отложений характерны невысокие значения коэффициентов фильтрации (1-5 м/сут). Горизонт безнапорный с глубиной залегания уровня в среднем до 3 м и лишь иногда до 5 м. Водоупором являются глинистые отложения днепровской, реже московской морены.

Московско-днепровский (московско-донской) аллювиально-флювиогляциальный и озерно-ледниковый водоносный горизонт имеет ограниченное распространение (крайний север и юго-запад города) и залегает между днепровской (донской) и московской моренами. Водоносные породы представлены песками с гравием, галькой и валунами. Абсолютные отметки свободной поверхности изменяются в диапазоне от 150 до 230 м. Мощность горизонта - 2-5 м.

Днепровско-окский водоносный горизонт распространен практически повсеместно на территории города (отсутствует лишь на юге, в районе между Теплым Станом и Борисовскими прудами). Водовмещающие породы представлены песками с включением гравия и гальки. В пределах северного моренного плато и зандровой равнины горизонт является безнапорным и лишь ближе к рекам Москва и Яуза приобретает напор. Мощность горизонта достигает 20 м. среди четвертичных водоносных горизонтов днепровско-окский горизонт имеет первостепенное значение в формировании

17

родникового стока по следующим причинам: 1) развит повсеместно; 2) имеет достаточно высокие фильтрационные свойства (коэффициент фильтрации 5-15 м/сут); 3) в областях выходов родников на поверхность (в пределах развития долинного комплекса рек Москвы и Яузы) в области размыва днепровской морены, он образует единую обводненную толщу с горизонтами поймы, надпойменных террас или нижележащими меловыми и юрскими водоносными горизонтами.

Сеноман-альбский водоносный горизонт распространен на крайнем юге территории в районе Теплого Стана и с. Узкое и приурочен к кварцевым фосфоритоносным пескам мощностью 5-15 м. Залегает горизонт под моренными и флювиогляциальными отложениями, является напорным. Водоупором служат парамоновские (альбские) глины. Абсолютные отметки уровней - 190-200 м.

Апт-неокомский водоносный горизонт распространен практически повсеместно на правобережье р. Москвы в области распространения моренных плато и участков флювиогляциальных равнин. Сложен мелкозернистыми песками, мощностью 20-25 м, коэффициент фильтрации составляет 3-10 м/сут. Часто образует единый водоносный комплекс с нижележащими юрскими (волжскими) песками, подстилается келловей-оксфордскими глинами. Большинство родников, разгружающихся в правобережье р. Москвы (Коломенское, Царицыно, Фили, Воробьевы горы и др.) так или иначе связаны с апт-неокомскими отложениями и нижележащим волжским водоносным горизонтом. Волжский водоносный горизонт довольно широко распространен на территории города за пределами долинного комплекса рек Москвы и Яузы. Водовмещающими породами служат тонко-зернистые, глинистые глауконитовые пески с коэффициентом фильтрации 0.7-3 м/сут. Горизонт залегает под нижнемеловыми и четвертичными песками, образуя с ними часто единый водоносный комплекс. Нижним водоупором являются келловей-оксфордские глины.

Ретроспективный анализ режима четвертичных ВГ, проведенный ЦИГТЭ [24] показал рост влияния инфильтрационного питания грунтовых вод и как следствие изменение структуры подземного стока за счет перер