Гидрогеологические условия

Территория г. Новочеркасска относится к северной части Азово-Кубанского артезианского бассейна. Эта часть ограничена складчатой областью Донбасса и приурочена к Тузлово-Манычскому артезианскому бассейну второго порядка. Климатические условия, геологическое строение территории, литолого-фациальные особенности и история геологического развития препятствовали накоплению в горных породах пресных подземных вод. В связи с этим на характеризуемой территории отсутствуют водоносные горизонты, имеющие практическое значение для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Район города характеризуется развитием порово-трещинных грунтовых и межпластовых вод с повышенной минерализацией, которые приурочены в основном к отложениям миоцена, плиоцена, плейстоцена и голоцена, дренируются системой понижений в рельефе и часто выходят на дневную поверхность. Нижележащие водоносные горизонты мела и палеогена напорные и содержат высокоминерализованные воды. Они экранированы толщей майкопских глин мощностью до 25 м и не имеют гидравлической связи с вышележащими водоносными горизонтами. Водоносный комплекс верхнего миоцена представлен конкским, сарматским, яновским и понтическим водоносными горизонтами.

Конкский водоносный горизонт (N₁ kn) имеет повсеместное распространение в основании Новочеркасского холма, обнажается на его склонах в районе ул. Атаманской, у железнодорожной площадки Студенческая, на юго-западе холма – в карьерах. Водоносные пески отличаются низкой водообильностью и плохим качеством воды.

Водоносный горизонт нижнего сармата (N₁ sr₁) приурочен к песчано-глинистой толще, вскрыт скважинами на глубинах от 9 до 84 м, подстилается водоупорными темными сланцеватыми глинами мощностью около 8 м и выходит на поверхность в виде родников по правому склону долины р. Тузлов. Мощность водоносного горизонта колеблется от 3,3 до 28,8 м, дебит скважин от 0,2 до 5 л/с. Воды повышенной минерализации (1–6 г/л) сульфатно-хлоридно-натриевого состава, используются населением для бытовых нужд, рядом предприятий – для технического водоснабжения.

Яновский водоносный горизонт (N₁jan) залегает на нижнесарматских глинах на высоте 16–24 м над уровнем р. Тузлов, вскрывается скважинами на глубинах 14–67 м и проявляется в виде родников на коренных склонах правого берега реки (рис. 6). Водовмещающие породы – тонкозернистые пески с прослоями глин. В ряде случаев (восточнее р. Грушевки) пески не имеют водоупора и практически безводны. Основная зона питания водоносного горизонта – полоса шириной 200 м, протягивающаяся с северо-запада до юго-запада по периферии Новочеркасского холма. При мощности пласта яновских песков 10–18 м мощность обводненной зоны в основании пласта изменяется от 1,2 до 5 м. Воды хлоридно-сульфатно-кальциевые и натриевые с минерализацией 1,3–3,6 г/л, используются населением для сельскохозяйственных нужд.

Рис. 6. Выход подземных вод яновского водоносного горизонта на дне одного из отработанных карьеров по разработке песка на северном склоне Новочеркасского холма (карьер в районе х. Татарского)

Понтический водоносный горизонт (N₁pn₁) дренируется рр. Аксай, Тузлов, Грушевка. Водовмещающие породы – известняки, иногда содержат слабодебитные безнапорные воды. Нижним водоупором являются понтические, верхним – скифские глины. Родники, выходящие из понтических известняков, имеют малые расходы – сотые–тысячные доли литров в секунду и горько-соленый вкус. Практического интереса водоносный горизонт не представляет.

Четвертичный водоносный горизонт распространен почти повсеместно, подвержен наиболее сильному техногенному воздействию и представлен грунтовыми водами покровных суглинков Новочеркасского холма, эолово-делювиальных (преимущественно) суглинков Промышленного района и аллювиальных отложений террас и поймы рр. Тузлов, Аксай и Грущевка.

Грунтовые воды покровных суглинков Новочеркасского холма
(Q_I–Q_III) распространены на большей части территории бывшего Первомайского района города. Зеркало грунтовых вод повторяет рельеф кровли скифских глин, направление водораздела водной поверхности примерно соответствует водоразделу поверхности земли. Самая высокая отметка зеркала находится в районе пр. Баклановского. От водораздела уклон грунтовых вод направлен к рекам, величина уклона резко возрастает от 0,014–0,02 вблизи водораздела до 0,11–0,15 на периферии холма. Максимальные уклоны грунтового потока иногда превышают 0,2.

Глубина залегания грунтовых вод в покровных суглинках, по данным Г.И. Попова [15], в 60-е годы на большей площади холма составляла 10–15 м (в отдельных случаях превышала 17–20 м). По результатам бурения скважин в 1991–1994 гг. глубина уменьшилась в основном до 5–6 м. В западной части города, где сказывается дренирующее влияние балок Западенской и Куричьей, грунтовый поток погружается на глубину 8–23 м, в северной и восточных частях территории – повышается до 1–0,3 м от поверхности земли. Местами (ниже автовокзала, на спуске к р. Тузлов) грунтовые воды выходят на поверхность, заболачивая огородные массивы. Подтопленные участки протягиваются полосой вокруг холма в местах близкого залегания скифских глин (рис. 7). Амплитуда сезонного колебания уровня грунтовых вод по данным проектных организаций –1,0–1,5 м, по среднестатистическим данным – 1,4 м. Максимальный уровень устанавливается весной после снеготаяния, минимальный – в августе-сентябре.

Питание водоносного горизонта осуществляется преимущественно на горизонтальных участках холма атмосферными осадками, во время весеннего снеготаяния и в результате утечек из водонесущих коммуникаций. Основная часть атмосферных осадков расходуется на сток и испарение. Дренируется водоносный горизонт балками, оврагами и выклинивается на склонах холма. Коэффициент фильтрации водовмещающих суглинков изменяется преимущественно от 0,1 до 0,7 м/сут., иногда увеличивается до 1–1,6 м/сут., дебиты скважин достигают 0,5–0,6 л/с.

Рис. 7. Выход грунтовых вод на поверхность (северный склон Новочеркасского холма, старая дорога к полигону твердых бытовых отходов). На переднем плане студенты гр. I-2 ГГФ (2008 г.)

Минерализация грунтовых вод на Новочеркасском холме чрезвычайно пестрая – от 1,6 до 29 г/л, в основном 3–6 г/л. Наиболее минерализованные воды вскрыты в районах АО «Магнит», молочного и химического заводов, автоколонн, и некоторых других предприятий. Воды по химическому составу преимущественно сульфатные натриевые, нередко смешанного катионного и анионного состава, часто обладают высокой сульфатной агрессивностью.

Грунтовые воды четвертичных лессовидных суглинков (vd Q_II–Q_III) развиты на поверхности 1-й и 2-й надпойменных террас рр. Тузлова, Грушевки и на склонах водоразделов, они вскрыты многочисленными скважинами и редкими колодцами на глубинах от 1–10 м в низинах и балках, расчленяющих склоны водоразделов, до 20–34 м – на водоразделах. На террасах грунтовые воды залегают в интервале глубин от 0,5 до 5–7 м. Поток грунтовых вод веерообразно растекается от водоразделов к нижней части надпойменных террас, где он дренируется поймой рр. Тузлов и Грушевка. Уклоны грунтового потока изменяются от 0,005 (площадка АО «НЭВЗ») до 0,016 (микрорайон «Восточный»). Полная мощность водоносного горизонта на склонах водоразделов и на 2-й надпойменной террасе не установлена, средняя его мощность в пределах вскрытой толщи – 10 м, в местах разгрузки у тылового шва 1 надпойменной террасы – 0,5–3,0 м. Водоупорами водоносного горизонта служат погребенные почвы или аллювиальные глины.

Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и фильтрационных потерь на застроенной территории. Область питания водоносного горизонта совпадает с областью его распространения. Разгрузка грунтовых вод происходит за счет испарения, дренирования балками (Тангаши, Кадамовка) и поймой р. Тузлов. Дренирующее влияние рек незначительное. Водообильность горизонта небольшая – дебит скважин измеряется долями литров в секунду, водопроницаемость водовмещающих суглинков – 0,1–0,5 м/сут.

Минерализация характеризуемых грунтовых вод колеблется от 0,6 до 35 г/л. Преобладают воды сульфатные, сульфатно-хлоридные натриевые и смешанного катионного состава. Воды используются населением для бытовых нужд, чаще всего для полива огородов и дачных участков.

Грунтовые воды аллювиальных отложений террас и поймы рр. Тузлов, Грушевка, Аксай (a Q₁–Q_1V) образуют единый водоносный горизонт мощностью 15–20 м, гидравлически связанный с вышележащим. В пределах пойменных террас водоносный горизонт, в зависимости от мощности покровных суглинков, вскрывается на глубине от 3,8 до 10 м, минерализация его изменяется от 2 до 38 г/л.

Грунтовые воды современных пойменных отложений рр. Тузлов и Грушевка протягиваются полосой шириной от нескольких сот метров до 4 км, вскрыты скважинами на глубине от 1 до 3,5 м, характеризуются минерализацией от 1,5 до 6 г/л, дебитами скважин от 0,6 до 1,7 л/с и коэффициентами фильтрации от 0,1 до 1 м/сут., редко более. Используются населением для водопоя скота и поливных нужд.

Естественная дренированность территории б. Промышленного района обусловлена неглубоким эрозионным врезом р. Тузлов и его притока р. Грушевки, суглинисто-глинистым составом покровных отложений, незначительными уклонами грунтового потока и не обеспечивает боковой отток. По степени естественной дренированности выделено три зоны: слабо дренированная, весьма слабо дренированная и бессточная. Первая из них охватывает незначительную территорию северной части п. Октябрьского и частично северную часть промзоны. Весьма слабодренированная зона охватывает водораздельное пространство, склоны водоразделов и высокие аллювиальные террасы долин степных рек и балок. Зона характеризуется глубинами грунтовых вод преимущественно более 2,5 м, уклоны зеркала не превышают 0,015, скорость фильтрации – 20–25 мм/сут. Отток компенсирует инфильтрационное питание на 20–25%. Бессточная зона приурочена к пойменным террасам рек, имеет уклоны грунтовых вод до 0,008, скорость фильтрации до 8 м/сут. и величину оттока в пределах 50 мм/год.