И. В. Силина, Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности
Рисунок 1. Дежурная карта наблюдательной сети за подземными водами на территории Санкт-Петербурга
Санкт-Петербург находится в пределах северо-западного крыла Ленинградского артезианского бассейна напорных пластовых, трещинных и трещинно-карстовых подземных вод. Подземные воды приурочены как к песчаным прослоям четвертичных отложений, так и к отложениям осадочной толщи (от вендского до среднедевонского возраста). Отложения, залегающие до глубины порядка 50–100 м, имеющие непосредственную связь с атмосферными осадками, содержат пресные подземные воды. Более глубоко залегающие водоносные горизонты и комплексы, изолированные глинистыми отложениями (естественными экранами), содержат солоноватые воды с минерализацией от 1 до 8 г/дм3 .
Система наблюдений за состоянием подземных вод подразумевает организацию и проведение постоянных наблюдений за режимом подземных вод в естественных природных условиях и в условиях антропогенного воздействия с целью формирования общей информационной базы, обеспечивающей возможность управления режимом и ресурсами подземных вод на территории Санкт-Петербурга. Система наблюдений за состоянием подземных вод организована Комитетом природопользования с 2005 года. На момент передачи в ведение комитета территориальная наблюдательная сеть состояла из 47 скважин. Впоследствии проводилась ее оптимизация и происходило наращивание наблюдательной сети.
С 2006 года производится техническое оснащение наблюдательной сети скважин приборами автоматизированной системы мониторинга, предназначенными для проведения измерений уровня и температуры подземных вод, сохранения и накопления полученной информации в автономном режиме с заданной периодичностью. На конец 2023 года территориальная наблюдательная сеть содержит 61 скважину, из них 50 оборудованы на грунтовые воды, пять – на верхний межморенный горизонт, одна – на нижний межморенный горизонт, пять – на вендский водоносный комплекс.
Также замеры уровня проводятся с помощью гидрогеологических рулеток и электроуровнемеров в режиме периодических посещений. Вместе с тем, проводится гидрохимическое опробование по 52 скважинам наблюдения на грунтовые воды, подземные воды межморенного и вендского комплексов.
На территории Санкт-Петербурга в системе подземной гидросферы выделяют следующие основные водоносные горизонты и комплексы (сверху вниз):
1. Подземные воды четвертичных отложений
1.1. Надморенный горизонт грунтовых вод, приуроченный к четвертичным (повсеместно развитым с поверхности) песчаным и супесчаным отложениям, залегающим выше кровли осташковской морены. Глубина залегания горизонта колеблется в широких пределах от 0,5 до 10,0 м. Питание горизонта инфильтрационное. Основной источник питания и восполнения – атмосферные осадки. Коэффициенты фильтрации зависят от гранулометрического состава. Водообильность водовмещающих пород в целом низкая. Горизонт безнапорный, хотя при некоторых особенностях геологического строения может иметь слабый «местный» напор.
Грунтовые воды служат одной из главных составляющих водного баланса территории, т. к. являются основным источником питания нижележащих водоносных горизонтов и комплексов. В связи с тем, что грунтовые воды залегают первыми от поверхности и не защищены от загрязнения, они могут быть проводником загрязняющих компонентов для более глубоких водоносных отложений. По степени воздействия основных режимообразующих факторов выделяется два подтипа режима грунтовых вод:
• естественный и слабонарушенный подтип наблюдается в периферийных частях Санкт-Петербурга с рассредоточенной застройкой и обилием парковых зеленых массивов;
• техногенно-компенсированный (нарушенный) подтип характерен для центральных районов города практически со сплошной застройкой и асфальтировкой, автодорогами, ливневыми и бытовыми коллекторами, водопроводной и канализационной системами.
Режим уровней грунтовых вод в естественных и слабонарушенных условиях определяется сезонными климатическими изменениями (в основном температурой воздуха, режимом выпадения и количеством атмосферных осадков, атмосферным давлением), происходящими в течение года. В соответствии с климатическими изменениями в годовом цикле колебаний уровней четко выделяются четыре фазы: зимний спад, весенний подъем, летне-осенний спад и осенне-зимний подъем.
Среднегодовые уровни по створу в Петропавловской крепости в отчетном году зафиксированы на глубинах 1,99–2,49 м и залегают глубже при удалении от Невы. Так, среднегодовой уровень в скважине №11202503, расположенной в 5 м от Невы, зафиксирован на глубине 1,99 м, а в скважине №11202501, расположенной на расстоянии 170 м от Невы, – на глубине 2,49 м.
1.2. Межморенный водоносный комплекс выделяется в составе двух горизонтов – московскоосташковского, или полюстровского (верхнего) и вологодско-московского (нижнего) водоносных горизонтов, разделенных относительно водоупорными отложениями московской морены. Комплекс не имеет сплошного распространения и встречается преимущественно в северной и центральной частях города.
Водовмещающими породами являются песчаные и гравийно-галечные разности водно-ледниковых (флювиогляциальных) отложений московско-валдайского и днепровскомосковского межледниковий. Мощность межморенных водоносных горизонтов изменяется от первых метров до 70 м. Глубины залегания верхнего межморенного горизонта колеблются от 5 до 80 м, нижний горизонт чаще вскрывается на глубинах 40–60 м. Подземные воды межморенных водоносных горизонтов напорные, порово-пластовые.
Пьезометрические уровни подземных вод в пределах возвышенных участков залегают на глубинах чаще от 10 до 40 м, в долинах рек – вблизи поверхности земли. На отдельных участках города в районе Полюстрово, Ржевка–Пороховые подземные воды верхнего межморенного водоносного горизонта имеют пьезометрические уровни на 0,5–2,0 м выше поверхности земли и наблюдаются подтопленные территории (ул. Ключевая – Антоновская, пр. Косыгина – Наставников). На отдельных участках распространения верхнего (московско-осташковского, или полюстровского) водоносного горизонта наблюдаются процессы подтопления, частично связанные с техногенными причинами. Подтопление территории происходит вследствие самоизлива межморенных подземных вод.
По химическому составу подземные воды межморенных водоносных горизонтов преимущественно гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией 0,2–0,4 г/дм3 . Характерной особенностью качественного состава подземных вод межморенных горизонтов является содержание в них железа, концентрация которого на отдельных участках превышает 10 мг/дм3 (нижний предел для питьевых лечебных минеральных вод). Такие минеральные воды с содержанием железа до 40–60 мг/дм3 добываются на известном месторождении «Полюстрово» в Санкт-Петербурге.
В зоне воздействия водозабора «Зеленогорск» режимные наблюдения проводились по скважине №11100523 территориальной сети, расположенной в Зеленогорске. Среднегодовое значение уровня отчетного периода зафиксировано на абсолютной отметке плюс 21,05 м. За отчетный год отмечается значительное понижение среднегодового уровня относительно прошлогодних отметок.
2. Подземные воды дочетвертичных образований
2.1. Наровский водоносный горизонт имеет очень ограниченное распространение на небольших площадях в южной части Санкт-Петербурга. Горизонт представлен мергелями и доломитами с прослоями глин.
2.2. Ордовикский водоносный горизонт в черте Санкт-Петербурга распространен в юго-западной части города (Красносельский район).
Водовмещающими породами являются трещиноватые и закарстованные известняки и доломиты ордовика, залегающие непосредственно под четвертичными образованиями на глубине от 1,5 м до 3,0 м, реже – 10–15 м. Мощность горизонта в пределах границ города не превышает 30–35 м. Водоносный горизонт безнапорный, имеет непосредственную связь с атмосферными осадками и поверхностными водами. Характеризуясь высокой водообильностью, содержит значительные запасы пресных подземных вод и широко используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения (Красное Село, Ломоносов, Кронштадт).
Восполнение запасов подземных вод происходит на всей территории Ижорской возвышенности (Гатчинский, Волосовский, часть Ломоносовского, Кингисеппского и Сланцевского районов Ленинградской области) за счет инфильтрации (через зону аэрации) и инфлюации (через карстовые формы) атмосферных осадков. Подземные воды повсеместно пресные с минерализацией 0,3–0,5 г/дм3 , гидрокарбонатные кальциево-магниевые, жесткие и умеренно жесткие.
2.3. Кембро-ордовикский водоносный комплекс распространен к югу от глинта и залегает под ордовикским водоносным горизонтом. По площади своего распространения практически совпадает с границами развития ордовикского горизонта. Водовмещающие отложения – пески и песчаники с редкими прослоями глин, залегающие под слоем маломощных (1,5–3,0 метра) водоупорных диктионемовых сланцев. Мощность комплекса увеличивается от уступа на юг и юго-восток от 5–10 м до 20–25 м. Глубина залегания кровли возрастает по падению слоев от 20–40 м в приглинтовой зоне до 100–150 м в пределах Ижорской возвышенности. Комплекс содержит напорные воды. Глубина залегания уровня воды от 10–20 м до 30–40 м. Подземные воды используются одиночными скважинами в Красносельском и Пушкинском районах СанктПетербурга.
2.4. Нижнекембрийский (ломоносовский) водоносный горизонт нижнего кембрия распространен локально в южной части Санкт-Петербурга под лонтоваскими («синими») кембрийскими глинами. Горизонт залегает между двумя мощными региональными водоупорами: нижнекембрийским–лонтоваским (лонтоваского горизонта сиверской свиты, мощностью от 60 м до 100 м) и верхнекотлинским водоупорным горизонтом венда (мощностью 80–120 м).
Водовмещающие породы представлены песчаниками, переслаивающимися с частыми прослоями алевритистых глин. Подстилающими породами повсеместно являются верхнекотлинские глины венда. Мощность горизонта 1–25 м. Преобладание глинистой составляющей обусловливает низкую водообильность горизонта. Подземные воды на большей части города солоноватые, с минерализацией 1–3 г/дм3 . В 2022 году среднегодовой уровень подземных вод по наблюдательной скважине федерального уровня №11300418 зафиксирован на абсолютной отметке +12,77 м. В сравнении с 2021 годом уровень понизился на 0,38 м. Среднегодовой уровень за отчетный год зафиксирован ниже уровня среднемноголетнего значения.
2.5. Вендский (бывший гдовский) водоносный комплекс в пределах Санкт-Петербурга распространен повсеместно. Вендский водоносный комплекс представляет собой три пачки переслаивающихся песчаников, песков, алевролитов и глин. Верхняя часть комплекса – котлинский водоносный горизонт, нижняя – редкинский водоносный горизонт, а средняя – верхневендский относительно водоупорный горизонт.
Глубина залегания комплекса в черте города изменяется от 105–120 м в Курортном районе до 190–200 м в южной части города (340 м в г. Тосно Ленинградской области). Мощность комплекса до 80–100 м. Комплекс залегает на породах фундамента, перекрыт мощной толщей верхнекотлинских глин, являющихся региональным водоупором, который обеспечивает изолированность комплекса, а также отсутствие прямой гидравлической взаимосвязи с вышележащими водоносными горизонтами. Подземные воды комплекса поровопластовые, высоконапорные. Напор подземных вод в южной части города достигает 150 м.
Эксплуатируется для целей водоснабжения в г. Санкт-Петербурге и Ленинградской области (Карельский и Ладожско-Онежский перешейки) и как коллектор для хранения газа в Гатчинском районе. Эксплуатация пресных вод комплекса осуществлялась в Курортном районе СанктПетербурга и на Карельском перешейке Ленинградской области. Водоотбор пресных подземных вод в 2022 году составил 40,0–45,0 тыс. м3 /сут.
