Географо-геологический очерк Новочеркасска

Специальная комиссия во главе с атаманом М. И. Платовым, после настойчивых поисков места заложения новой столицы донского казачества, остановили свой выбор на живописнейшем холме — Бирючий Кут. Этот превосходный уголок Донской земли привлек внимание атамана своей первозданной красотой нетронутой ковыльной степи в сочетании с крутыми склонами холма — естественными атрибутами военного оборонительного сооружения. Бирючий Кут виден на десятки километров с юга со стороны Донской поймы, да и при подъезде с севера, запада и востока его невозможно не заметить издалека, а увенчанный впоследствии Вознесенским собором он стал символом удали, красоты и патриотизма донских казаков.

Освоение нового места столицы донского казачества было сопряжено с решением целого ряда сложных технических и природных задач: значительная удаленность от главной водной артерии — реки Дон, отсутствие в непосредственной близости хорошей питьевой воды, неглубокое залегание минерализованных грунтовых вод, наличие просадочных суглинистых грунтов и многие другие проблемы потребовали проведения специальных географических, геологических и гидрогеологических исследований, разработки оригинальных инженерных решений в области водоснабжения, борьбы с подтоплением территории, строительных конструкций. В проведении специальных исследований на территории Новочеркасска принимали участие многие известные геологи и инженеры: П. С. Паллас, Р. И. Мурчисон, Ле-Пле, Барбот де Марни, Н. Д. Борисяк, Н. А. Соколов, А. В. Белелюбский, В. В. Богачев, К. И. Лисицин, Г. И. Попов и многие другие.

В работе, изданной в 1867, Н. Д. Борисяк писал: «...город Новочеркасск, имеющий до 20 тыс. жителей, стоит на мысе, возвышающемся до 40 саж. над окружающими его, с одной стороны, рекой Тузловом, с другой — Аксаем, как та, так и другая река имеют воду, не пригодную для питья, для кухонного и прачечного употребления... Единственное место, откуда можно иметь порядочную воду, — это источники: Западенский верстах в двух на север от города, дающий до 3 тыс. ведер воды в сутки, и ниже города, до трех верст по Аксаю, источник Пятакова... Нельзя было без чувства особого содрогания смотреть на бедных женщин, таскающих на плечах ведра мутной речной воды на крутую высоту...». Такая ситуация родила известную поговорку: «Основал Платов город на горе, казакам на горе».

У   В. В. Богачева в работе за 1910 (Хозяйство на Дону, № 24) находим: «До 1865 город питался исключительно водами колодцев, которых по Черкасску было множество, хотя все они за весьма редким исключением не обладали качеством хороших питьевых вод... Колодцы имели глубину от 2 до 20 саж. И одно это уже указывало на различные горизонты грунтовых вод». Наиболее детально источники подземных вод в районе Новочеркасска впервые описаны в работе Н. А. Белелюбского «Новочеркасский водопровод» (1870). Относительно использования для водоснабжения города глубоких водоносных горизонтов одним из первых высказался геолог Н. А. Соколов (Изв. Геол. Ком., 1906): «...получение артезианской воды в Новочеркасске возможно лишь с очень большой глубины. При этом гадательным является вопрос о качестве этой воды». Этот вопрос остался проблематичным и до настоящего времени.

Одновременно с основанием города начала обозначаться и другая геологическая проблема: небольшая глубина залегания грунтовых вод и повышение их уровня. Многочисленные колодцы по периферии Новочеркасского холма вскрывали воды на незначительной глубине, и воды начали появляться в подвалах домов. Этот процесс доставлял неудобства не только в быту, сказывался на здоровье жителей, но обнаружилась прямая связь его с состоянием зданий и сооружений. В упомянутой выше работе 1910 года инженер Богачев писал: «Как велико влияние этих водоносных горизонтов на осадку зданий города Новочеркасска, большая часть капитальных зданий которого давали и дают трещины — вопрос совершенно лишний для наших архитекторов». За прошедший век ситуация существенно ухудшилась, но не все специалисты и сейчас понимают серьезность данной проблемы.

Остановимся коротко на характеристике природных условий на территории Новочеркасска. В орографическом отношении территория расположена на стыке трех районов — Приазовской равнины, Донецкого Кряжа и Нижнедонской долины. Его основная часть (южный район) приурочена к восточному окончанию языковидного выступа понтического плато правобережья р. Дон, образованного с севера долиной р. Тузлов, с востока и юга — широкой (до 25 км) Донской долиной. Северная (промышленная) честь современного города занимает Тузлово-Грушевский водораздел, коренной склон и долины рек Тузлов и Грушевка. В районе Новочеркасска протекают три относительно маловодные несудоходные реки: Аксай, Тузлов и Грушевка. Это обстоятельство в своё время вызвало большое недовольство рядового казачества, которое не хотело переселяться в новую столицу, оторванную от Дона-батюшки.

Климат района умеренно континентальный со средней годовой температурой плюс 8-9 градусов и амплитудой колебаний 69-70° С; самые теплые месяцы в году — июнь и июль (средняя температура плюс 22-24° С), самый холодный — январь (минус 4-5° С). Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 450-500 мм/год, испарение с водной поверхности — 1000-1500 мм/год, что приблизительно в 3 раза превышает осадки. Наибольшее количество осадков отмечено в 1983 году — 758 мм/год и в 1997 — 885 мм/год, минимальное в 1948 — 299 мм/год. Наши расчеты, выполненные по результатам наблюдений метеостанций в Ростове-на-Дону, Новочеркасске и п. Персиановка на протяжении XX столетия, показывают, что на фоне волнообразных изменений среднегодового количества осадков происходило их постепенное нарастание: в начале века выпадало 410-420 мм/год, а в конце в среднем 620-630 мм/год при среднем значении 523 мм/год, т. е. средняя скорость нарастания составила 2 мм/год. Это обстоятельство дополнительно осложняет экологическую обстановку, усиливая процесс подтопления территории грунтовыми водами.

В геологическом строении территории принимают участие отложения меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем, последние две играют наиболее существенную роль в формировании геологической обстановки. В нижней части Новочеркасского холма залегают отложения меотического яруса неогеновой системы, представленные преимущественно белыми, желтыми и серыми разнозернистыми кварцевыми песками аллювиального генезиса с прослоями глинистых песков и глин. Мощность отложений составляет 10-18 м. Кровля меотических песков имеет довольно постоянную отметку — 34-35 м над уровнем р. Тузлов. Водоносный горизонт, приуроченный к отложениям меотиса, имеет питание за счет атмосферных осадков и перетекания из верхних горизонтов. Коэффициент фильтрации колеблется от 08 до 2,6 м/сут. Дебиты источников обычно не превышают 0,2 л/с, минерализация вод составляет 0,5-2 г/л до 5 г/л. Пески разрабатываются многочисленными карьерами.

Выше залегают отложения понтического подгоризонта верхнего миоцена, представленные известняками — ракушечниками, которые прослеживаются по склонам Новочеркасского холма, образуя экзотические формы рельефа и обрывы. Мощность понтический известняков до 8,5 м, обычно это известняки-ракушечники «одесского» типа, ржаво-бурой окраски, пористые. Известняки легко пропускают воду и обычно сдренированы нижележащими песками меотиса; редкие родники с дебитами до 0,1 л/сек имеют воды с минерализацией 1-3 г/л, коэффициенты фильтрации 0,1-30 м/сут. Раньше известняки-ракушечники широко использовались как строительный материал для фундаментов зданий, заборов и различных построек. Известно множество легенд, согласно которым после эксплуатации каменоломен сохранилось множество подземных ходов под городом из центра к окраинам, от Вознесенского собора в сторону вокзала, но поисковые работы (в т. ч. геофизические) этих катакомб не обнаружили.

Понтические известняки перекрыты скифскими глинами — отложениями эоплейстоцена четвертичной системы. Среди глин преобладают красно-бурые окраски, реже встречаются зеленоватые и желтоватые разности, глины содержат включения белых карбонатов и кристаллы гипса, мощность их достигает 47 м в наиболее возвышенных частях рельефа. Скифские глины играют очень важную роль в формировании гидрогеологических условий на территории города, так как являются водоупором, на котором формируется горизонт грунтовых вод, именно их наличие обусловило интенсивное развитие процессов подтопления территории.

Отложения неоплейстоцена четвертичной системы распространены по всей рассматриваемой территории и представлены лессовидными суглинками водоразделов, суглинками склонов и террасовыми накоплениями речных долин и балок. Лессовидные суглинки водоразделов и склонов обладают столбчатой отдельностью, макропористой структурой, держат вертикальные откосы, включают марганцовистые и железистые соединения в виде примазок, отличаются большим количеством белоглазки, содержат соли. На водоразделах выделено 2-3 горизонта погребенных почв, которые могут быть местными водоупорами. К указанным отложениям повсеместно приурочен горизонт грунтовых вод с глубиной залегания от 1-5 м до 10-15 м. Область питания грунтовых вод совпадает с областью распространения, химический состав весьма неоднороден, в среднем по составу это сульфатные кальциево-натриевые воды с минерализацией от 1 до 18 г/л (наиболее характерно 3-6 г/л), имеют высокую сульфатную агрессивность.

Лессовидные суглинки обладают свойством просадочности при замачивании и в условиях формирования на территории города процесса постепенного подъема уровня грунтовых (средняя скорость 4 см/год), что приводит к появлению деформаций зданий и сооружений.

Первой важной работой, посвященной изучению гидрогеологических условий Новочеркасска в связи с процессом подтопленности, является исследование, проведенное профессором К. И. Лисициным в 1917 и изложенное в книге «Гидрогеологические исследования на площади построек Донского Политехникума (Алексеевского Донского политехнического института)». К. И. Лисициным были выполнены анализ и обобщение гидрогеологических условий на территории всего Новочеркасска и более детально на участке ДПИ; проведены специальные буровые работы, наблюдения за уровнями вод, гидрогеологические маршруты, обследование колодцев и др.

В 1915 и 1916 годах К. И. Лисициным установлено, «что по всему Новочеркасску за последние годы (4 года) замечается подъем воды, выражающийся в появлении источников на высоких частях города, подтоплении погребов и проч. Подъем не прекращается до последнего времени и в некоторых погребах вода появилась только в самое последнее время». Приводятся данные, что за один год (с 1915 по 1916) результатам замеров в колодцах уровень воды повысился на 0,48 саж. (около 1 м). Как наиболее подтопленные с минимальной глубиной залегания грунтовых вод, К. И. Лисицин выделяет зону по северной и восточной окраинам города и в нижней части б. Куричья.

К. И. Лисицин отмечает, что при начале постройки Донского политехнического института «грунтовая вода стояла на площади не ближе 5,5 саж. от поверхности. С наступлением в последние 4-5 лет влажного периода грунтовая вода начала сильно подниматься и поднялась на несколько саженей, отчасти может организовать новые горизонты верховодки у границы красной глины и лессовидного суглинка, в засушливые годы совершенно исчезающие. Изучение состояния грунтовых вод в городе Новочеркасске показало, что площадь построек не представляет чего-либо экстраординарного и на тех же горизонтах грунтовая вода в городе... залегает не глубже, чем на площади построек».

Выполненные нами мониторинговые исследования на Новочеркасском геоэкологическом полигоне показали, что наиболее подтопленной является северная промышленная часть Новочеркасска, но и в южной (Первомайской) части подтопленность уже достигает 65%. Посадочные свойства описанных грунтов явились главной причиной двукратного обрушения Вознесенского собора при его возведении, а в настоящее время подъем уровня грунтовых вод привел к затоплению подвалов собора. Проблема подтопления территории Новочеркасска грунтовыми водами — главная проблема экологического благополучия города.

Современные аллюивально-делювиальные отложения распространены в долинах мелких рек и балок (п. Хотунок, хут. Татарка и др.) и представлены суглинками, супесями и разнозернистыми песками общей мощностью до 20 м. Коэффициенты фильтрации изменяются в пределах 1,2-4,2 м/сут.; глубина залегания грунтовых вод от 0,8 до 7-8 м; минерализация вод 1,3-4 г/л; питание горизонта атмосферное, в значительной степени интенсифицировано хозяйственной деятельностью; разгрузка осуществляется в пределах поймы.

Современные аллювиальные отложения распространены вдоль русла рек и представлены разнозернистыми песками, супесями и суглинками. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 0,5 до 4 м в зависимости от удаленности от реки, минерализация изменяется от 1,2 до 5 г/л, дебиты скважин достигают 1 л/с; питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации паводковых вод и атмосферных осадков.

Район Новочеркасска не богат полезными ископаемыми; можно отметить месторождения песка, суглинков и глин, которые применяются для изготовления кирпича и других строительных материалов; в качестве минеральных представляют интерес воды в меловых и палеогеновых отложениях, как лечебные используются грязи Тузловского месторождения.

А.И. Гавришин