1. Уровенный режим подземных вод

В г. Гомеле эксплуатируются четыре групповых водозабора: Сож, Центральный, Кореневский, Юго-Западный. Централизованное хозяйственно-питьевое и техническое водоснабжение города базируется на использовании подземных вод палеогеновых (водозабор Кореневский), среднесеноманских – маастрихтских (водозабор Центральный, Сож), аптских, нижнесеноманских отложений (водозаборы Кореневский, Центральный, Юго-Западный) и в незначительной степени келловейских отложений верхней юры (водозабор Кореневский).

Гидрогеологические наблюдения за уровнями подземных вод в режимных наблюдательных скважинах выполнялись Центральной гидрогеологической партией Белорусской гидрогеологической экспедиции на участках групповых водозаборов Сож, Кореневский, Юго-Западный и отвалов фосфогипсов. В пределах водозабора Центральный режимная наблюдательная сеть скважин отсутствует.

В 2009 г. наблюдения велись по 68 скважинам, оборудованным на эксплуатируемые, подстилающие и перекрывающие водоносные горизонты и комплексы.

На водозаборе Сож в наблюдательных скважинах, расположенных в пределах центральной части по линии водозабора, снижение уровней подземных вод от первоначального в эксплуатируемом водоносном среднесеноманском – маастрихтском карбонатном горизонте (K2s2-m) составило: 25,72 м – скв. № 198; 21,65 м – скв. № 30; 23,21 м – скв. № 94; 22,70 м – скв. № 69; 22,36 м – скв. № 68; 20,32 м – скв. № 21; 20,59 м – скв. № 2; 18,54 м – скв. № 3; 18,40 м – скв. № 50, при расчетном допустимом понижении, принятом при оценке запасов подземных вод, 37,1 м.

Снижение уровня подземных вод данного водоносного горизонта на южном фланге водозабора достигает 18,44 м (скв. № 92). В 0,5 км и в 1,0 км восточнее южного фланга линии водозабора снижение уровней подземных вод от первоначального составило 14,93 м (скв. № 45) и 13,10 (скв. № 46). В скв. № 12 (в 0,75 км восточнее центра линии водозабора) и в скв. № 13 (в 2,75 км юго-восточнее центра линии водозабора) прослеживается снижение уровней подземных вод от первоначального в эксплуатируемом водоносном горизонте 13,29 м и 4,01 м соответственно. В скв. № 5, расположенной на северо-восточном фланге водозабора, снижение уровня подземных вод составило 14,34 м. По мере удаления от зоны влияния эксплуатационных скважин снижение уровня воды в эксплуатируемом водоносном горизонте составило в скв. № 53 (в 0,5 км восточнее северо-восточного фланга водозабора) – 4,39 м, в скв. № 54 (в 1,5 км восточнее северо-восточного фланга водозабора)–1,04 м и в скв. № 16 (в 1,5 км юго-восточнее северо-восточного фланга водозабора) – 3,59 м.

В питающем водоносном эоценовом терригенном горизонте (P2) наибольшее снижение уровней подземных вод прослеживается по наблюдательным скважинам, расположенных по линии водозабора в пределах его центральной части: в скв. № 80 – 11,85 м, скв. № 100 – 9,04 м, скв. № 99 – 8,06 м, скв. № 96 – 7,44 м, скв. № 95 – 6,33 м. На северо-восточном фланге водозабора в данном терригенном комплексе снижение уровня воды составило 8,59 м (скв. № 26). В 1 км южнее и 2,0 км восточнее центральной части водозабора снижение уровня воды в наблюдательных скважинах соответственно 11,06 м (скв. № 87) и 3,06 м (скв. № 85).

На водозаборе Кореневский в эксплуатируемом водоносном эоценовом терригенном горизонте (P2) снижение уровней подземных вод от первоначального в центре западного крыла участка водозабора достигает 2,37 м (скв. № 7) и 1,57 м (скв. № 9). В 1,2 км северо-западнее западного крыла участка водозабора снижение составило 1,91 м (скв. № 11). В 0,5 км восточнее северного фланга восточного крыла участка водозабора снижение уровня подземных вод данного горизонта в пределах 2,35 м (скв. № 6). В 1,2 км восточнее центра восточного крыла водозабора оно составило 3,92 м    (скв. № 4) и в 2,5 км юго-восточнее южного фланга восточного крыла участка водозабора в наблюдательной скважине № 2 – 0,50 м. Расчетное допустимое понижение, принятое при оценке запасов подземных вод эоценового терригенного горизонта, составляет 26,4 м.

В эксплуатируемом водоносном аптском, нижнесеноманском карбонатно-терригенном комплексе (Ka-s1) данного водозабора снижение уровня воды от первоначального в центре западного крыла водозабора составило 28,38 м (скв. № 8) при расчетном допустимом понижении 192,2 м, принятом при оценке эксплуатационных запасов. В наблюдательной скважине № 5, расположенной в 0,5 км восточнее северного фланга восточного крыла участка водозабора, снижение уровня подземных вод составило 28,19 м, в скв. № 3 (в 1,2 км восточнее центра восточного крыла участка водозабора) – 22,57 м, в скважине № 1 (в 2,5 км юго-восточнее южного фланга восточного крыла участка водозабора) – 12,84 м.

В питающем водоносном поозерском аллювиальном горизонте (aIIIpz) данного водозабора прослеживается снижение уровня подземных вод до 4,97 м (скв. № 17); 1,34 м (скв. № 12); 1,26 м (скв. № 13); 0,58 м (скв. № 15); 0,45 м (скв. № 14); 0,40 м (скв. № 19).

На водозаборе Юго-Западный в эксплуатируемом аптском, нижнесеноманском карбонатно-терригенном комплексе (Ka-s1) в наблюдательной скважине № 33, расположенной в 4,5 км юго-западнее центра линии водозабора, снижение уровня подземных вод от первоначального составило 6,53 м. Расчетное допустимое понижение, принятое при оценке эксплуатационных запасов подземных вод, равно 100 м.

В питающем среднесеноманском – маастрихтском карбонатном горизонте (K2s2-m) снижение уровней воды в центре водозабора составило 4,16 м (скв. № 25) и 3,11 м (скв. № 23).

В перекрывающем водоносном эоценовом терригенном горизонте (P2) по наблюдательной скважине № 27, расположенной в 1,0 км юго-западнее юго-восточного фланга водозабора, снижение составило 1,01 м.

Таким образом, по результатам материалов режимных наблюдений установлено, что на конец 2009 года фактическое снижение уровней подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов по наблюдаемым водозаборам не превышает расчетных величин допустимых понижений, принятых при оценке эксплуатационных запасов подземных вод. Это указывает на обеспеченность водоотбора в пределах утвержденных запасов подземных вод.

Многолетний режим. Из графиков (рис. 1) по водозабору Сож следует, что уровни подземных вод эоценового терригенного горизонта (скв. №№ 80, 93), который является питающим для эксплуатируемых вод мергельно-меловой толщи верхнего мела (скв. №№ 94, 92), за период с 1996 по 2009 гг. понизились практически по всем наблюдательным скважинам. Максимальное понижение уровней эксплуатируемого водоносного комплекса в 2009 г. по сравнению с 1996 г. составило 15,27 м (скв. № 94).

Анализ графиков многолетнего режима подземных вод по водозабору Кореневский показывает, что колебания уровней в эксплуатируемом водоносном эоценовом терригенном горизонте (P2; скв. № 9) после резкого снижения и подъема уровня воды в 1996 – 1997 гг. на 7,58 м и 8,14 м соответственно, с 1998 по 2009 гг. характеризуется небольшими подъемами и спадами (амплитуда колебаний – в пределах 0,02 – 0,52 м) с подъемом в 2004 г. на 1,07 м.

Амплитуда колебаний уровней подземных вод в водоносном аптском, нижнесеноманском терригенном комплексе данного водозабора (Ka-s1; скв. № 3) более значительна и находится в пределах от 1,7 м до 3 м. Наибольшая амплитуда спада уровней наблюдалась в 2003 г. (3,0 м), а подъема – в 2005 г. (2,69 м). С 2006 г. включительно по 2009 г. отмечается ежегодный с небольшой годовой амплитудой (0,42 – 0,66 м) подъем уровней подземных вод.

На водозаборе Юго-Западный в эксплуатируемом среднесеноманском – маастрихтском карбонатном горизонте (K2s2-m; скв. №№ 25, 23) на общем фоне подъема уровней амплитуды их колебаний изменялись от 0,60 до 1,17 м. В аптском, нижнесеноманском карбонатно-терригенном комплексах     (Ka-s1; скв. № 33) с 1996 г. по 2006 г. наблюдался постепенный рост уровней подземных вод. За три года с 2003 по 2006 гг. зафиксирован подъем уровня на 2,13 м. Но с 2006 года пошел спад уровней, и к 2009 г. он уже составляет 1,81 м.

В питающем водоносном эоценовом терригенном горизонте (P2; скв. № 27) с 1999 г. по 2009 г. подъем уровней идет с колебаниями на 0,30 – 0,40 м. За исследуемый период отмечены два подъема (постепенный с 1997 по 2000 гг. и более резкий в 2004 г.) и два постепенных снижения уровней (с 2000 по 2003 гг. и с 2004 по 2008 гг.) С 2008 г. к концу 2009 г. отмечен очередной подъем воды на 0,19 м.

Сезонный режим. Сезонные изменения уровней подземных вод в 2009 году (рис. 2) на водозаборе Сож в эоценовом терригенном горизонте (P2) характеризуются одним четко выраженным подъемом (по скв. № 93 в октябре – декабре месяце на 1,52 м, а по скв. № 80 в феврале на 3,30 м). Остальные подъемы уровней воды в весенне-летний и осенний периоды выражены слабее. Повышение уровней по скв. № 93 в мае месяце составило 0,68 м, в августе – 0,70 м. По скв. № 80 помимо очень существенного подъема в феврале (см. выше) более низкие подъемы уровней отмечены в мае (0,16 м), августе (0,48 м) и в декабре месяце (0,77 м). Спад уровней по скв. № 93 отмечен только в июле месяце и составил 0,16 м. По скв. № 80 зафиксировано несколько спадов: в марте – на 2,99 м, в июне – 0,68 м и в сентябре-ноябре –1,17 м.

В эксплуатируемом среднесеноманском – маастрихтском карбонатном горизонте (K2s2-m; скв. №№ 92, 94) на протяжении года зафиксированы два резких подъема воды в мае и июне месяце соответственно на 3,45 и 2,97 м и два постепенных подъема: по скв. № 92 – в январе – феврале на 0,34 м и с июля по ноябрь месяцы на 6,58 м, а по скв. № 94 – с января по апрель на 0,92 м и с июля по ноябрь на 1,63 м.

Водозабор Кореневский.  Сезонные колебания уровней подземных вод в 2009 г. в эоценовом терригенном горизонте (P2; скв. № 9) характеризуется небольшим подъемом уровней (0,31 м) в марте, далее к маю наблюдается небольшой спад на 0,19 м и с июня по сентябрь подъем уровней на 1,03 м, а к декабрю очередной спад на 0,82 м.

В эксплуатируемом аптском, нижнесеноманском терригенном комплексе (Ka-s1; скв. № 3) выделяется зимний и летнее – осенний подъемы с в феврале на 0,45 м и с мая по октябрь на 6,59 м; спады в мае на 0,61 м и ноябре месяце на 0,84 м.

Водозабор Юго-Западный. Сезонные колебания уровней подземных в 2009 г. в эксплуатируемом (K2s2-m) и питающем (P2) горизонтах идентичны. Отмечены два подъема уровней с января по июль (на 1,90 м и 1,21 м соответственно) и с сентября по декабрь (1,69 м и 0,50 м). Падение уровней отмечены в сентябре месяце на 1,49 м и 0,50 м. В глубже залегающем эксплуатируемом аптском, нижнесеноманском терригенном комплексе   (Ka-s1) амплитуда колебаний уровней очень незначительная. Зафиксирован один подъем в зимнее – весеннее время с января по март на 0,17 м и с апреля до конца года шло плавное снижение уровней на 0,34 м.

Особенности сезонных изменений уровней подземных вод на водозаборах г. Гомеля в 2009 г., несовпадение их с классическими периодами подъема и спада обусловлено климатическими особенностями отчетного года (количеством осадков составило 125 % климатической нормы, сухими были только апрель, август и сентябрь).

2. Качество подземных вод

Хозяйственно-питьевое водоснабжение населенных пунктов и промышленных центров Гомельской области осуществляется, в основном, за счет подземных вод, приуроченных к меловым (карбонатным среднесеноманским – маастрихским и терригенным альбским – сеноманским), палеогеновым и неогеновым и в меньшей степени четвертичным отложениям, в небольшой степени используются воды келловейских отложений верхней юры.

Наблюдения за качеством подземных вод на водозаборах г. Гомеля осуществлялось водопользователями (КПУП «Гомельводоканал») и БГЭ.

По данным выполненных анализов, воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов пресные, с сухим остатком по средним данным от 187,1 до 528,3 мг/дм3, гидрокарбонатные кальциевые или магниево-кальциевые, умеренно-жесткие, по основным показателям качества, за исключением высоких значений по железу, мутности и низкого содержания фтора, соответствуют требованиям СанПиН 10-124 РБ 99.

Проведенный анализ качественного состояния подземных вод на эоценовый терригенный комплекс (P2) (анализировались данные по эксплуатационным скважинам водозаборов Кореневский, Сож) на период 2007 – 2009 гг. показал, что воды в основном гидрокарбонатные кальциево-магниевые, от умеренно жестких до мягких (3,43 – 2,85 мг-экв/дм3) (табл. 1). Величина сухого остатка изменяется от 118 до 463,6 мг/дм³. По величине водородного показателя воды преимущественно слабощелочные (7,44 – 8,00 ед. рН). По степени окисляемости значений выше ПДК не отмечено. Средние значения данного показателя  по водозабору  Кореневский 2,26, по водозабору Сож – 3,6 мгО2/дм³. Содержание таких макрокомпонентов, как калий, натрий, кальций, соединений азота находились в количествах, не превышающих ПДК. Природное содержание железа очень высокое, в несколько десятков раз выше ПДК. По средним данным по Кореневскому водозабору оно составляет 3,47 мг/дм³, по водозабору Сож – 7,96 мг/дм³ при допустимых значениях 0,3 мг/дм³.
            
Показатель бактериального загрязнения воды (коли-индекс) по водозабору Кореневскому находится на уровне ПДК (3 кишечные полочки в 1 см³).

Содержание микрокомпонентов в водах данного комплекса за 2007 – 2009 гг. соответствует установленным требованиям СаНПиН 10-124 РБ 99.

Результаты анализов по водоносному среднесеноманскому – маастрихскому карбонатному горизонту (K2s2-m; табл. 2), эксплуатация которого осуществляется водозаборами Сож, Центральный, Юго-Западный, на период 2007 – 2009 гг. показали, что воды пресные, с сухим остатком от 106,0 до 799,2 мг/дм3, гидрокарбонатные кальциевые или магниево-кальциевые, от умеренно-жестких по водозаборам Сож и Юго-Западный (4,28 и 3,48 мг-экв/дм³ соответственно) до жестких по водозабору Центральный (6,82 мг-экв/дм³), слабощелочные (рН от 7,50 до 7,9). Максимальные значения по сухому остатку характерны для водозаборов Центральный (пределы колебаний 301,1 – 799,2, среднее 528,3 мг/дм) и Сож (верхний предел – 657,1 мг/дм³).

По физическим свойствам воды данного водоносного горизонта в основном соответствуют СанПиН 10-124 РБ 99. Однако показатели мутности по водозаборам Сож и Центральный превышают ПДК и изменяются в пределах от 0,06 до 20,1мг/дм3 (ПДК = 1,5 мг/дм³), что связано с высоким природным содержанием железа в водах.

В течении 2007 – 2009 гг. содержания нитратов, нитритов и азота аммонийного по данному водоносному горизонту были невысокие. Так, концентрации нитритов на водозаборе Юго-Западный была в пределах 0,01 мг/дм³ (ПДК = 3,3 мг/дм³), нитратов от 0,1 до 0,35 мг/дм³ (ПДК = 45 мг/дм³), азота аммонийного 0,7 мг/дм³ (ПДК = 2 мг/дм³). На водозаборе Сож за этот период максимальное содержание нитратов составило 1,05 мг/дм³, нитритов 0,5 мг/дм³, азота аммонийного 0,4 мг/дм³.

Содержания хлоридов, сульфатов, катионов калия, магния не превышали предельно допустимых концентраций.

Показатель бактериального загрязнения воды (коли-индекс) по водозаборам Сож и Центральный находится на уровне ПДК (3 кишечные полочки в 1 см³).

Анализ данных по микрокомпонентам за 2007 – 2009 гг. свидетельствует о том, что воды среднесеноманского – маахстрихского водоносного горизонта в основном соответствуют СанПиН 10-124 РБ 99. Однако в 2007–2008 гг. на водозаборах Сож и Центральный содержание кадмия и бора превышали или находились на уровне предельно допустимых концентраций. Так, содержание В в скв. № 7-э (водозабор Центральный) в 2007 г. составило 0,36 мг/дм3 (ПДК = 0,5 мг/дм³), а в скв. № 167-э водозабора Сож оно превышало ПДК в 10 раз (5,35 мг/дм3).  По последнему водозабору в 2008 г. зафиксировано также превышение ПДК по содержанию Cd в 3,6 раз в скв. № 158-э (0,0036 мг/дм³). На протяжении периода наблюдений в скважинах водозаборов на этот водоносный горизонт отмечается недостаток фтора.

Показатели качества вод водоносного аптского – нижнесеноманского карбонатного терригенного комплекса (Ka-s1), эксплуатация которого осуществляется водозаборами Центральный, Юго-Западный, Кореневский, показывают, что содержание сухого остатка изменяется от 224,1 до 559,4 мг/дм3, по средним данным величины водородного показателя воды слабощелочные (рН 7,58–7,79), умеренно жесткие по водозаборам Юго-Западный и Центральный и мягкие по водозабору Кореневский (табл. 3).

Воды в основном соответствуют СаНПиН 10-124 РБ 99 за исключением показателя мутности, достигающего на водозаборах Юго-Западный до 8,5 мг/дм3  (ср = 1,97) и Центральный до 9,14 (ср = 2,42) при ПДК 1,5 мг/дм³.

Показатель бактериального загрязнения воды (коли-индекс) данного водоносного комплекса по водозаборам Центральный, Юго-Западный, Кореневский находится на уровне ПДК (3 кишечные полочки в 1 см³). По содержанию микрокомпонентов в вышеуказанном водоносном горизонте превышения ПДК в 7 раз выявлено по Cd на водозаборе Центральный в скв. № 8-э в 2008 г., а в 2007 г. на водозаборе Кореневский в скв. № 100-э концентрации бора (0,48 мг/дм³) были почти на уровне к ПДК (0,5 мг/дм³).

В подземных водах этого водоносного горизонта, также как и в выше залегающих водоносных комплексах, на протяжении периода наблюдений отмечается недостаток фтора.

Анализ качественного состава подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов подтверждает, что в процессе эксплуатации физико-химический состав подземных вод практически не меняется, ухудшение качества не наблюдается.

Результаты анализов на 01.01.2010 г. показали, что подземные воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов по основным показателям качества, за исключением высокого содержания железа и недостатка фтора, соответствуют требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 (табл. 4). Воды по химическому составу гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатные магниево-кальциевые, от мягких (водозабор Сож) до умеренно жестких.

Однако в некоторых наблюдательных скважинах фиксировались отклонения от ПДК по ряду показателей.

На конец 2009 г. на водозаборе Сож в питающем эоценовом терригенном комплексе в наблюдательной скважине № 87 концентрации азота аммонийного составили 3,0 мг/дм3, что в 1,5 раза выше ПДК и свидетельствует о местном поверхностном загрязнении подземных вод. В наблюдательной скважине № 26 этого же терригенного комплекса отмечено повышенное содержание кремния 12,0 мг/дм3 при ПДК = 10 мг/дм3. Превышение ПДК в 1,8 раза по кремнию зафиксировано также в среднесеноманском – маастрихтском карбонатном горизонте данного водозабора.

На водозаборе Юго-Западный на конец 2009 г. в водах днепровского моренного комплекса (наблюдательная скважина № 40) отмечен повышенный на фоне других комплексов показатель сухого остатка – 549 мг/дм3. В подземных водах эоценового терригенного и среднесемоманского – маастрихтского карбонатного горизонтов этого водозабора в наблюдательных скважинах №№ 27, 153 и 23 содержание кремния в 2,4, 2,8 и 3,0 соответственно выше ПДК.

В 2009 г. в подземных водах эоценового терригенного комплекса водозабора Кореневский содержание кремния (скв. № 7) составляет 12,0 мг/дм³ (ПДК = 10 мг/дм³).

Проведенная оценка качества и уровней подземных вод на период с 2007 – 2009 гг. по водозаборам Гомеля показывает:
– подземные воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов в основном соответствуют СаНПиН 10-124 РБ 99, за исключением повышенного содержания общего железа, что характерно для территорий с гумидным климатом;
– показатели по азоту аммонийному, кремнию, мутности по отдельным скважинам на некоторых водозаборах превышают ПДК, что обусловлено как природным происхождением, так и техногенным воздействием на подземные воды:
– cодержание микрокомпонентов в большинстве случаев соответствует СаНПиН, за исключением пониженного содержания фтора и повышенного марганца.
– анализ материалов режимных гидрогеологических наблюдений за снижением уровней подземных вод вышеперечисленных водозаборов на конец 2009 года показал, что фактическое снижение уровней подземных вод в эксплуатируемых водоносных горизонтах и комплексах не превышает расчетных величин допустимых понижений.
– для дальнейшей эксплуатации водозаборов необходимо продолжать наблюдения за качеством и уровенным режимом подземных вод, причем количество наблюдаемых скважин, по возможности, не должны уменьшаться, а  ряды наблюдений  должны быть непрерывными.