Режим, питание и разгрузка подземных вод Кузнецкого угольного бассейна

По характеру питания и разгрузки в отложениях Кузбасса выделяются четыре типа режима подземных вод.

Водораздельный тип режима характерен для подземных вод, залегающих на водоразделах и их склонах, где изменения уровня и состава воды обусловлены влиянием климатических факторов. Амплитуда колебания уровня подземных вод зависит от условий их питания, в частности от количества выпадающих атмосферных осадков, режима влажности воздуха, состава пород и мощности зоны аэрации. На площади развития песчаных и скальных пород с мощной зоной аэрации амплитуда колебания уровня не превышает 0,5—1,0 м. На участках равнинного рельефа с наличием суглинистых отложений и малой мощностью зоны аэрации амплитуда колебания уровня подземных вод достигает 2,0—2,5 м. Дебит источников весной и осенью возрастает в 2—4 раза, притоки воды в шахты заметно увеличиваются, что особенно характерно для шахтных полей и участков, работающих близко от дневной поверхности. Имеются источники, которые функционируют весной и осенью, а зимой и летом исчезают или уменьшают свой дебит в несколько раз.

Прибрежный тип режима характерен для подземных вод, залегающих в долинах рек и депрессиях рельефа и тесно гидравлически связанных с поверхностными водотоками. Амплитуда колебания уровня подземных вод зависит от колебания уровня воды в реке и фильтрационных свойств пород водоносного горизонта. Так, при подъеме уровня воды в реках Томи, Кондоме, Ине до 4—6 м амплитуда колебания уровня воды в скважинах и колодцах, расположенных в их долинах, возрастает пропорционально близости от русла. В непосредственной близости от русла уровни воды в скважинах совпадают с колебаниями зеркала реки. Более постоянные уровни устанавливаются в скважинах, удаленных от реки на I—2 км. Скорость передачи колебаний уровня для суглинков и супесей составляет 20—40 м/сутки, песка с гравием 100—250 м/сутки, промытых галечников до 500 м/сутки.

Карстовый тип режима характерен для подземных вод, залегающих в закарстованных карбонатных породах (Салаирский кряж, Барзасский район и др.). Режим вод зависит от условий инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод в карстовых воронках и полостях. Дебиты источников весной и осенью увеличиваются более чем в 10 раз (Салаирский кряж). Многие источники функционируют только в это время года.

Режим подземных вод, обусловленный инженерной деятельностью человека, в Кузнецком угольном бассейне развит широко. В результате дренажа подземных вод при водоотливе из 94 шахт и 13 угольных разрезов, а также отборе подземных вод для водоснабжения промышленных объектов из водозаборных сооружений (преимущественно скважин) формируется новый искусственный тип режима. В среднем над всеми шахтными полями образовались зоны дренированных пород площадью около 6—8 км2. Уровень подземных вод в зависимости от глубины производства горных работ снижен до 100—400 м от дневной поверхности.

В районе городов Прокопьевска, Киселевска, Ленинск-Кузнецкого и других, где разработка угля производится одновременно несколькими смежными шахтами, депрессионные воронки шахт смыкаются.

Наблюдается снижение уровня подземных вод в зоне влияния водозаборных сооружений (групповых водозаборов, шахтных колодцев, одиночных скважин): депрессионные воронки на участках расположения Каменского, Ленинск-Кузнецкого и других водозаборов.

По характеру питания и формирования поверхностного и подземного стока территория бассейна делится на три зоны: западную, увалисто-степную, охватывающую Присалаирскую депрессию; северную и центральную увалисто-всхолмленную, с широкими, часто глубокими заболоченными долинами рек и логами, слабо залесенную; юго-восточную, затаежную, резко всхолмленную, окруженную горами и хребтами. По мере перехода от степной зоны к всхолмленной затаеженной количество атмосферных осадков увеличивается от 300—400 до 500— 800 мм в год, возрастает влажность воздуха, уменьшается среднегодовая температура и величина испарения. Если в пределах западной зоны Кузбасса модуль подземного стока составляет 0,8—1,0 л/сек с 1 км2 и величина инфильтрации 20—30 мм в год, то в центральной части бассейна эти величины возрастают соответственно до 1,2—1,5 л/сек и 35—45 мм, а в восточной части до 2—4 л/сек и 60—70 мм. Приведенные цифры получены в результате балансовых расчетов для бассейнов следующих рек: степная зона — реки Уба, Бачаты, Ур, Касьма (с исключением влияния Салаирского кряжа); центральная часть — реки Уньга, Иня, Уроп, Подобас; восточная часть — реки Бунгарап, Тутуяс, Верхняя, Средняя и Нижняя Терси, Калтан.

Таким образом, наиболее благоприятные условия питания подземных вод наблюдаются в восточной и юго-восточной частях бассейна. Этому способствуют незначительная мощность рыхлых четвертичных отложений, залесенность местности и большое количество осадков. Здесь наблюдается обилие источников и поверхностных водотоков. Густота речной сети превышает 1,0 км на 1 км2, а подземный сток составляет более 20% от поверхностного.

Наиболее благоприятным для питания подземных вод в бассейне является осенний период. В сентябре и октябре моросящие затяжные дожди дают более 20% осадков, значительная часть которых из-за пониженной температуры воздуха и высокой его влажности инфильтруется. Величина испарения в этот период для центральной части бассейна не превышает 60 мм в месяц при количестве осадков до 70 мм.

Весной (апрель—май) при быстром таянии снега и мерзлом состоянии почв основная масса снежной воды уходит поверхностным стоком.

Подземные воды бассейна, особенно зоны интенсивного водообмена, дренируются всеми поверхностными водотоками. Гидроизогипсы и пьезоизогипсы до некоторой степени повторяют форму рельефа местности.