Гидрогеологические условия формирования родникового стока на территории г.Ижевска

В гидрогеологическом отношении территория Удмуртской республики является составной частью Волжско-Камского артезианского бассейна, для разреза которого характерно постепенное увеличение минерализации по мере увеличения глубины залегания водоносных комплексов. Здесь широко распространены пресные и минеральные подземные воды. Ими насыщена вся толща (2000 м) осадочных пород и трещиноватая зона кристаллических пород фундамента (Гидрогеология СССР, 1970).

Водоносный нижнетатарский карбонатно-терригенный комплекс распространен повсеместно. Мощность татарских отложений в районе города Ижевска достигает 160-180 м. В отложениях нижнетатарского подъяруса выделяется нижнеустьинский терригенный горизонт, к которому приурочены выходы всех родников Карлутской группы. Горизонт распространен повсеместно. Приурочен к отложениям максимовской и ильинской свит, залегающих под чехлом четвертичных отложений. Воды приурочены к линзовидным слоям песчаников и конгломератов. Песчаники мелко- и среднезернистые, полимиктовые, глинистые, слабосцементированные. Конгломераты залегают в подошве слоя и состоят из песчанико-алевролитовых обломков, сцементированных глинисто-карбонатным цементом. Мощность водовмещающей толщи варьирует в широких пределах от 2,1 до 24,0 м. Глубина залегания кровли водоносного горизонта изменяется от 10-11 до 45-50 м, располагаясь на абсолютных отметках от 90 до 145-150 м. Глубина залегания водоносного горизонта уменьшается в направлении гидрографической сети, увеличивается в северном направлении в соответствии с общим погружением пород. Горизонт напорный, величина напора от 0,5 до 58 м. Общий уклон пьезометрической поверхности наблюдается в левобережной части р.Иж с северо-востока на юго-запад и на юг. Степень водообильности зависит от мощности водонасыщенного слоя и его литологического состава. Расходы родников находятся в пределах от десятых долей л/с до 1,5-2,0 л/с. По химическому составу преобладающее значение имеют гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатные кальциево-натриевые воды. Минерализация их незначительная – 0,15 – 0,5 г/куб. дм. Питание водоносного горизонта за счет инфильтрации атмосферных осадков, частично за счет горизонта аллювиальных вод. Область питания в большинстве случаев совпадает с областью распространения. Разгрузка водоносного горизонта происходит в основном по долинам речек, склонам балок и оврагов. Из вскрытой эрозией водоносной толщи вытекает большое количество родников. Иногда дренирующим является склон речки или оврага

В геологическом и морфологическом отношении, по количеству осадков Удмуртская республика мало чем выделяется среди прочих областей и республик, расположенных в лесной зоне. «Родниковым краем» ее начали называть благодаря местному поэту Владимиру Семакину. Из его произведений пошло это название и стало общеупотребительным.

Родники относятся к категории подземных вод и составляют часть подземной гидросферы, которая включает воды, насыщающие слои осадочных пород и трещиноватой зоны кристаллических пород фундамента глубиной до 2000 метров. Водовмещающие породы верхней зоны – зоны пресных вод – располагаются на глубине до 100 м, очень редко – до 200 и более, и находятся выше уровня речных долин. Условия водообмена и стока здесь теоретически вполне благоприятны, а практически же находятся в зависимости от характера рельефа, геолого-литологических особенностей грунтов и количества выпадающих осадков. Водосодержащие породы в Удмуртии имеют верхнепермский возраст и представлены карбонатными образованиями. Атмосферные осадки, подземный сток, возможный вследствие наличия угла падения в водослабопроницаемых породах, перетекание вод из песчаных более молодых (четвертичных) отложений и подъем определенного количества вод из более глубоких геологических пород – это и есть основные источники, питающие подземные воды. Самый верхний слой, где происходит миграция вод вследствие движения воды сверху вниз в результате ее просачивания вглубь, называется зоной аэрации. Горизонтальная миграция воды, происходящая в слое, расположенным выше уровня днищ долинных врезов, относится к зоне активного водообмена (50-100м). В этой зоне чаще всего формируются родники. Ниже располагается зона замедленного и весьма замедленного водообмена, занимающая слои, расположенные ниже уровня днищ долинных врезов. Вода здесь содержит высокую концентрацию солей и добраться до них можно лишь с помощью скважин.

В геологически молодых образованиях – в отложениях четвертичного возраста – уровни воды устанавливаются на разной глубине, в поймах рек и речек – на глубине 0,4 – 2,2 м, иногда воды выходят на дневную поверхность. На надпойменных участках вода залегает глубже 0,9 – 2,5 м, и она выходит из под земли, прокладывая себе путь в слоях, расположенных выше водоупорного горизонта. Многие родники расположенные в поймах и на надпойменной террасе рек Иж, Позимь, Карлутка, Малиновка, Пироговка, Старковка, Пазелинка, связаны с указанным и называемым водоносным среднечетвертично-современным аллювиальным горизонтом. Глубже залегает слой среднечетвертичного возраста (1,0 – 10,7 м), в котором тоже формируется часть родников. Местами четвертичные отложения представлены слабо, и тогда водовмещающие и водоупорные слои состоят из отложений более древнего возраста – из так называемых нижнетатарского карбонатно-терригенного комплекса. Почти все родники, выходящие на поверхность в долинах и нижних частях склонов рек, связаны с характеризуемым геологическим горизонтом.

В родниковых водах города присутствуют ионы кальция, магния, натрия, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, поэтому воды Ижевска относятся к классу гидрокарбонатных вод кальциевой группы разной степени жесткости и минерализации. Жесткость связана с содержанием ионов кальция. Жесткая и сильно минерализованная вода у родника, расположенного в «Березовой роще». Родники компактной группы у стадиона «Металлист» характеризуются сбалансированностью ионов кальция и магния и по этому показателю они наиболее качественны. Подземные воды Ижевска характеризуются низким содержанием фтора, что негативно сказывается на здоровье зубов. Санитарно-эпидемиологическая и мониторинговая службы ведут контроль за состоянием подземных вод. (Туганаев, 2007)

По данным доклада об экологической обстановке в городе Ижевске в 2004 году нитратами сверхнормативно были обогащены родники в районе Березовой рощи, по улица Районная (около 38 дома), С.Ковалевской, Авангардной и Фронтовой. Все находятся в Индустриальном районе. В Первомайском районе содержание нитратов превышает ПДК в родниках по улице Подгорная, у речки Карлутки и около медсанчасти «Ижмаша», завода «Нефтемаш».

Повышенную жесткость воды имели родники по Подгорной, у речки Карлутки, у МСЧ «Ижмаш», у завода «Нефтемаш», в Березовой роще, по улицам Районная, С.Ковалевской, Авангардной, Фронтовой.

Управление природных ресурсов и водопользования города регулярно ведет контроль за состоянием родниковой воды.

Природные условия г.Ижевска

Город Ижевск располагается в Вятско-Камском междуречье, в западном Предуралье между 56ᵒ50′30″7‴ с. ш. и 53ᵒ13′23″5‴ в.д. Уже исследователи XIX в., рассматривая местоположение Ижевска (тогда Ижевский завод), отмечали его пограничный характер: “…близ холмов, служащих с одной стороны, водоразделом между притоками рек Камы и Вятки, а с другой – границей полесья от суглинисто-черноземной области, - на берегах притока Камы, р. Ижа раскинуто селение Ижевского завода” (Романов, 1985). Ижевск располагается на подзональном контакте южной тайги и хвойно-широколиственных лесов (Фокин, 1930), на границе центрального и южного климатических районов, на контакте пяти почвенных районов, на границе двух биогеохимических районов (Кузнецов, 1992).

Климат г.Ижевска умеренно-континентальный, с продолжительной и многоснежной зимой, теплым летом и хорошо выраженными переходными сезонами – весной и осенью. Радиационный баланс в сумме за год составляет 35 ккал/ В течение всего года в Ижевске господствует континентальный воздух умеренных широт, большую роль которых играют циклоны. Среднегодовое атмосферное давление – 997 мб. С перепадами атмосферного давления связано возникновение ветра, в Ижевске чаще всего дуют ветры юго-западного направления. Средняя годовая скорость ветра в Ижевске – 4 м/с. Среднегодовая температура в Ижевске +2,1ᵒ. Ижевск относится к зоне достаточного увлажнения и годовое количество осадков в городе составляет 508 мм. (Природа Ижевска, 1998)

Ижевск располагается на восточной окраине Русской платформы, кристаллический фундамент находится на глубине 4,5 тыс.м и слагается гнейсами и кристаллическими сланцами, возраст которых – от 1,6 до 1,9 млрд. лет. ( Геология и нефтеносность ,1976) Достаточно подробной карты, на которой были бы отражены выходы конкретных толщ пород, нет. К слоям песчаников и известняков приурочены горизонты пресных подземных вод, образующие многочисленные источники и рассеянные выходы. Некоторые из этих источников заключены в трубы, обустроены и пользуются популярностью у жителей города. Повышенную минерализацию имеют воды в известняках, пониженную – в песчаниках. Левобережье Ижа слагается с поверхности деллювиально-солифлюкционными и элювиально-делювиальными суглинками. По долине реки Карлутка распространены узкие полосы современного аллювия, в значительной степени глинистого и обогащенного органическими остатками. По крутому склону развит чехол деллювиальных суглинков (Природа Ижевска, 1998). В число лучших родников по мнению Юрка С.А. из Карлутской группы вошли: родники у завода «Нефтемаш», стадиона «Металлист» (Юрк, 1989, 1990) Качество воды в родниках зависит от состояния их областей питания. Чтобы родниковые воды всегда оставались чистыми необходима чистота города.

Описание реки Карлутка

Река Карлутка относится к малым рекам Удмуртии и впадает в реку Позимь. Раньше, во второй половине XX века река впадала непосредственно в Иж. Река полностью протекает по территории города Ижевска, на протяжении 12,4 км. Исток реки расположен у трамвайного кольца, затем река течет в южном направлении и пересекает Индустриальный и Первомайский районы города Ижевска. Длина Название происходит от удмуртских слов -кар- и -луд- город и поле, Веероятнее всего, происходит от «карлутских городищ» - двух крепостей Мазунинской культуры IV – V вв.

Большая часть реки протекает по территории жилых кварталов и промышленных зон города. К речке выходят парк «Березовая роща», санаторий «Металлург». Реку пересекают 9 городских автодорог и 3 ветки железной дороги. Это может привезти к повышенной концентрации нитратов аммония, анионов серной и соляной кислоты в реке.

Морфология склонов речных долин городской территории различна. Ширина и относительная высота склонов Карлутки уменьшается к верховьям. В районе мебельного комбината его ширина составляет всего – 0,1 км. При относительной высоте около 10 м, а вдоль улицы Ленина соответственно 0,7-0,8 км. Все склоны, как и междуречное пространство Ижевска заняты жилыми и производственными постройками (Природа Ижевска, 1998). Большая часть долины реки Карлутки относится к восточному геоморфологическому подрайону, левобережного района городских земель р.Иж. (рис. 1). Этот район является наиболее плотно застроенным, включает значительны площади индивидуальных застроек (пос. Восточный и др.) Восточный геоморфологический подрайон представляет собой наиболее высокую часть города. Значительная часть индивидуальной жилой застройки и социальной инфраструктуры пос. Восточный проектируется на склон останца «нижнего плато», обращенного к р.Карлутка. Геоморфологический потенциал этой местности для формирования ландшафтно-архитектурных комплексов безграничен.

По берегам р.Карлутка произрастают деревья и кустарники, но они находятся в удручающем состоянии, что требует санитарной уборки. В настоящее время увеличилась вырубка деревьев и кустарников вдоль реки для застройки территории, что влияет на водность, изменение гидрологического режима, увеличение наносов.

Встречались случаи сброса в реку неочищенных стоков, нарушения связанные с попытками изменения русла реки, а на некотором протяжении р.Карлутка протекает в трубах. По сравнению с началом 1990-х годов, когда в нее сбрасывали свои отходы сразу три завода (только в 1996 году сброс неочищенных сточных вод в р.Карлутку составил 120 тысяч кубометров; одна только фабрика химчистки, не имея очистных сооружений, спускала в р.Карлутку вредные отходы, объем которых превышал допустимые нормы в 300 раз!), ситуация заметно улучшилась.

Современными загрязняющими предприятиями р.Карлутка являются ФГУП "Ижевский механический завод" и ОАО "Ижевский радиозавод". В графике динамики сбросов сточных вод в р.Карлутка, наблюдаются резкие скачки и падания сбросов, с 2008 года сбросы плавно уменьшаются.

Преобладающим загрязняющим веществом, поступающим со сточными водами предприятий, является сухой остаток (это растворенные в воде вещества, остающиеся после выпаривания воды при t 105—110 °С. Обычно указывается в анализах воды в г или мг на 1 л или на 1 кг воды.) - 10,64 тонн/год.

Гораздо прозрачнее стала вода, но по-прежнему в крайнем захламлении остаются берега.

На берегах реки свалки, бытовой мусор. Для такой малой реки это достаточно для изменения русла и запруживания.

В народе за р.Карлуткой закрепилось соответствующее оскорбительное название…А краеведы рассказывают, что еще несколько десятков лет назад это была чистая река, на ее берегах стояли дачи и санатории, здесь отдыхали люди. (Пьянова, 2014)

В настоящее время активно застраивается пойма реки. Это влияет как на пойменно-русловой комплекс реки и на изменение химического состава воды, так и эстетику территории. Вследствие чего, контроль за объектом должен быть регулярным. В 2013 году ее русло было лишено статуса особо охраняемой природной территории.