1.1 Природно-климатическая характеристика района

1.1.1Общие сведения о районе

Город Новочеркасск раскинулся на высоком холме, окруженном поймами степных рек Тузлов и Аксай, в 40 км северо-восточнее г.Ростова-на-Дону - центра Ростовской области (см. рис.1).

Рисунок 1. Обзорная карта Ростовской области.

В городе около 1000 промышленных предприятий организаций различных форм собственности и профессиональной направленности. В том числе такие крупные предприятия, как электровозостроительный завод, электродный завод, завод синтетических продуктов, ОАО «Магнит», крупнейшая на юге России Новочеркасская ГРЭС.

На современной территории Новочеркасска исторически сформировалась агломерация населенных пунктов, в состав которой входят: 1. Старый город (бывший Первомайский район); 2. Микрорайоны: Хотунок, Соцгород, Октябрьский, Молодежный, Донской, Восточный; 3. Поселки: Новоселовка, Рабочий городок, Новый городок, Яново-Грушевский.

Город состоит из двух крупных селитебно-промышленных образований, разделенных между собой поймой р. Тузлов. Южная часть - бывший Первомайский район - старый компактный город, локализованный в пределах урочища Бирючий Кут (Новочеркасский холм). Северная часть - бывший Промышленный район. Этот район, в отличие от старой части города, вытянулся с юга на север между автодорогой Новочеркасск - Шахты и поймой реки Тузлов. Население города составляет 200 тысяч человек. Территория города занимает площадь 9258 га, а площадь городских земель - 125 тыс. га.

1.1.2 Климатические условия

По климатическим условиям район Новочеркасска находится в полуаридной зоне юга Европейской части России, в западной провинции недостаточного увлажнения с умеренно-континентальным климатом. Индекс континентальности составляет 86%, что свидетельствует о преобладании влияния суши на температуру воздуха, остальные 14% характеризуют влияние гидросферы. Континентальность климата выражается в большой амплитуде колебания летних и зимних суточных и дневных температур.

Среднегодовая температура воздуха в городе 8,9⁰С, в многолетнем периоде изменяется от 7,0 до 10,7⁰С. Среднемесячная многолетняя температура самого холодного месяца (января)-минус 4,8⁰С, самого теплого (июня)-плюс 22,8⁰С, амплитуда этой температуры достигает 27,6⁰С. Наиболее холодный период, когда среднесуточная температура воздуха понижается до -5⁰С и ниже, начинается с 5 января и длится до 15 февраля. Наиболее теплый период отмечается с 13 июля по 29 августа. Среднесуточная температура выше 0⁰С отмечается с 13 августа по 29 ноября.

Средняя месячная температура поверхности почвы имеет отрицательные значения только зимой; наибольшее ее значение (+29⁰С) наблюдается в июле, наименьшее (-5⁰С) - январе.

Ветровой режим города формируется под воздействием широтной циркуляции атмосферы (см. рис.2, табл. 1), особенно хорошо выраженной в холодный период. Уже с осени, вследствие остывания материка, образования антициклона над Казахстаном и Черноморской депрессии, преобладают ветры восточных румбов, относительное постоянство которых является характерной чертой ветрового режима г. Новочеркасска. В течение города наибольшая повторяемость таких ветров отмечается в ноябре (40%), наименьшая (около 20%) - В июле, когда до 19-22% увеличивается повторяемость западных ветров. Повторяемость ветров других направлений значительно меньше.

Влажность воздуха находится в прямой зависимости от температуры. Наибольшая относительная влажность воздуха зимой. В ноябре-декабре ее значения колеблются в среднем от 70 до 80 %, в январе-феврале достигает наибольших значений (80-90), весной понижаются до 60%, причем возможны «сухие» дни, когда относительная влажность может достигать опасных пределов (30-50%). Еще большие понижения влажности (до5%) в сочетании с высокой температурой (30⁰С и выше) и ветром характерны для засухи и суховеев.

Среднее многолетнее количество осадков в г.Новочеркасске составляет 550 мм в год.

Таблица 1. Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере города

Январь

Июль

Рисунок 2. Роза ветров в г. Новочеркасске

1.1.3 Геологическое строение

Геоморфологические особенности и разнообразие рельефа города Новочеркасска определяется принадлежностью различных его районов к сложным тектоническим структурам в зоне регулярного сочленения Скифской плиты со складчатым сооружением Большого Донбасса.

В тектоническом отношении территория города располагается на стыке двух крупных региональных структур герцинского возраста - Ростовского выступа Украинского щита и южной границы герцинского складчатого сооружения Большого Донбасса. Пойма реки Тузлов в городской черте совпадает и орографически обусловлена положением погребенного Тузлово-Манычского разлома, западной ветвью глубинного Манычского грабена субширотного (СЗЗ) простирания. Северный промышленный район целиком занимает южную пограничную зону складчатого сооружения Донбасса с системой погребенных надвиговых тектонических структур.

В геологическом строении принимают участие отложения мелового, палеогенового, неогенового и четвертичного возраста. На дневную поверхность выходят отложения неогенового и четвертичного возраста, более древние отложения вскрыты единичными глубокими скважинами.

Неоген в пределах рассматриваемой территории несогласно перекрывает отложения палеогена и выходит на дневную поверхность в долинах рек Аксай, Тузлов, Грушевка, Аюта.

Наиболее древними породами, слагающими основание Новочеркасского холма, являются конские слои миоценового возраста.

На слегка размытой поверхности конских слоев залегает песчано-глинистая толща нижнего сармата, невыдержанной мощности 5-14 м.

Меотические генетически аллювиальные отложения несогласно залегают на нижнесарматских и прослеживаются по склонам холма со всех сторон. Меотические отложения представлены белыми, реже желтыми и серыми среднезернистыми речными отложениями древнего пра-Дона.

Отложения плиоцена широко развиты в городе и его окрестностях, они хорошо обнаружены по всей периферии Новочеркасского холма и представлены понтическими известняками-ракушечниками и скифскими глинами.

Понтические отложения имеют распространение по всем склонам холма и залегают на мэотических песках. Они представлены желто-бурыми известняками-ракушечниками, состоящими из ядер раковин кардит, сцементированных известковистым и глинистым цементом.

Пестроцветные скифские глины перекрывают понтические известняки и являются водоупором для четвертичных отложений. Мощность толщ глин колеблется в широких пределах в зависимости от форм рельефа.

Четвертичные отложения, пользуясь исключительно широким распространением по всей территории города и его окрестностям. Они характеризуются большим генетическим, стратиграфическим, литологическим разнообразием и представлены преимущественно глинистыми породами, в числе которых эолово-делювиальные, делювиальные, элювиальные, пролювиально-делювиальные, покровные суглинки, делювиально-аллювиальные и аллювиальные отложения голоцена, верхнего, среднего и нижнего плейстоцена.

Четвертичные покровные отложения пользуются наибольшим распространением в зоне влияния инженерных сооружений и представлены преимущественно делювиальными и элювиально-делювиальными лессовидными суглинками, реже супесями и легкими глинами, которые залегают плащеобразно на породах различного состава и возраста, чаще - на скифских глинах.

По периферии Новочеркасского холма распространены серые и серовато-бурые грубослоистые легкие суглинки, часто переходящие в супеси или даже в глинистые пески.

1.1.4 Геоморфологическая и ландшафтная характеристики

Природные ландшафты г. Новочеркасска находятся на юге Русской равнины и входят в состав Донецко-Южно-Ергеневской провинции, Донецкой и Нижнедонецкой геоморфологических областей.

По периферии с севера. Востока и юга Новочеркасского холма отчетливо прослеживается терраса, образованная понтическими известняками-ракушечниками. Ширина террасы до 200-300 м, высота 40-43 м над уровнем р.Тузлов; наиболее выдержана она в северной части холма. Переход от плато к речным долинам осуществляется путем сноса по склонам лессовидных суглинков и скифских глин и формированием делювиальных шлейфов протяженностью до 200-600 м.

Территория Новочеркасского холма расположена на восточной окраине субширотного языковидного останцевого неогенового плато. С трех сторон это плато ограничено поймами рек Тузлов и Аксай. Городская часть плато имеет форму плоской возвышенности, с запада ограниченного балками Куричьей и Кундрючьей.

В пределах старой селитебной части города находятся относительно крупные балки: Западенская, Куричья, Кундрючья, Епифановка с более или менее выположенными и задернованными склонами.

Северная часть города (бывший первомайский район) занимает левый пологий склон долины реки Тузлов, представляющей собой водораздельный участок между левыми притоками реки Тузлова - реками Грушевской и Кадамовской.

Территория Новочеркасска расположена на стыке трех орографических районов: Приазовской равнины, Донецкого кряжа и Нижнедонской равнины. Южная часть города приурочена к восточному окончанию языковидного выступа понтического плато правобережья поймы реки Дон. С севера плато ограничено долиной реки Тузлов, восточное окончание плато срезается поймой рек Тузлов и Аксай. Водораздельная линия холма лежит ближе к долине р.Тузлов.

Континентальная аккумуляционно-денудационная равнина, развитая в северной части промышленного района, на юге и западе переходит в террасированную равнину рек Тузлов и Грушевка.

Террасы долин рек Тузлова и Грушевки представлены практически ровными поверхностями, иногда с небольшими уклонами в сторону коренных склонов. Южный и Северный городские массивы разделены поймой реки Тузлов. Пойма реки Тузлов, хотя и входит в городскую территорию, не затронута промышленным и гражданским строительством, прирусловые, ее участки заняты дачными массивами и огородами.

1.1.5 Гидрография и гидрогеология

Гидрографическая сеть города Новочеркасска представлена реками Аксай и Тузлов с притоками Грушевской и Кадамовской, балками Тангаши (приток р.Тузлов) и Западенской (приток р.Аксай).

Река Аксай - протока, правый рукав древней дельты р.Дон протяженностью 100 км, омывает юго-восточную и южную части города и имеет пологие, редко крутые, высотой до 2-3 м берега. В летние и зимние месяцы, особенно во время засух, река на отдельных участках пересыхает, сохраняя свое русло в виде отдельных плесов.

Река Тузлов - приток реки Аксай - имеет протяженность 187 км и берет начало в пределах Донецкого кряжа на высоте 200 м над уровнем Азовского моря. В пределах городской территории река Тузлов течет с запада на восток, разделяя южный и северный городские районы, впадает в р.Аксай в районе ст.Кривянской. Субширотное направление реки совпадает с региональным Тузлово-Манычским глубинным разломом. Тузлов - немноговодная река, относящаяся к категории малых рек равнинно-степного типа с весьма слабым течением в межень. Речная сеть в бассейне р. Тузлов развита умеренно, но неравномерно. Водный режим реки определяется, в основном, атмосферными осадками и характеризуется весенним половодьем и низкой летней меженью. Зимнее снегонакопление при сильном промерзании почвы обеспечивает высокое и продолжительное половодье. Подъем уровня начинается за 5-10 дней до момента вскрытия реки ото льда. Начало половодья относится в среднем ко второй половине февраля.

По берегам р.Тузлов на территории города Новочеркасска сконцентрированы выпуски нормативно очищенных сточных вод крупных промышленных предприятий города. Со сточными водами в реку сбрасываются различные органические и неорганические соединения, что приводит не только к загрязнению воды, но и к заилению русла, его кольматации и снижению дренирующей способности реки.

Река Грушевка - левый приток р.Тузлова, питание реки осуществляется, главным образом, за счет атмосферных осадков. Меньшее значение имеют в питании реки подземные воды, дренируемые балками. Водный режим реки определяется хорошо выраженным половодьем и низкими расходами воды в летне-осенний и зимний периоды. Берега реки пологие и заболоченные, в пределах речной поймы русло реки значительно меандрирует, имеется несколько стариц, связанных с запрудами для местного орошения. Водный режим других более мелких водотоков в общих чертах повторяет водный режим реки Тузлов.

Наиболее крупные балки Западенская и Тангаши имеют практически постоянный сток, особенно в среднем и нижнем течениях. Сток зарегулирован каскадом плотин и формируется преимущественно за счет грунтовых вод, городских сточных вод и фильтрационных потерь из прудов. Балки обычно с корытообразной долиной, шириной в устьевой части 200-280 м и глубиной от 3-5 и в верховьях и до 40 м в устье.

Все поверхностные стоки в различной степени загрязнены сбросами неочищенных шахтных вод, промышленными, бытовыми и ливневыми водами. Наиболее существенную нагрузку по загрязнению вод несут реки Грушевка и Тузлов, являющиеся основными водоприемниками сточных вод. Минерализация воды рек постоянно превышает предельно допустимые нормы. По химическому составу воды рек относятся к сульфатно-натриевым, за исключением р.Аксай выше устья р.Тузлов, где вода частично кальциевая.

Территория г. Новочеркасска относится к северной части Азово-Кубанского артезианского бассейна. Эта часть ограничена складчатой областью Донбасса и приурочена к Тузлово-Манычскому артезианскому бассейну второго порядка.

Климатические условия, геологическое строение территории, литолого-фациальные особенности и история геологического развития препятствовали накоплению в грунтовых породах пресных подземных вод. В связи с этим на характеризуемой территории отсутствуют водоносные горизонты, имеющие практическое значение для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Район города характеризуется развитием порово-трещинных грунтовых и межпластовых вод с повышенной минерализацией, которые приурочены, в основном, к отложениям миоцена, плиоцена, плейстоцена и голоцена, дренируются системой понижений, в рельефе и часто выходят на дневную поверхность. Нижележащие водоносные горизонты мела и палеогена напорные и содержат высокоминерализованные воды. Они экранированы толщей майкопских глин мощностью до 25 м и не имеют гидравлической связи с вышележащими водоносными горизонтами. Водоносный комплекс верхнего миоцена представлен конским, сарматским, меотическим и понтическим водоносными горизонтами.

Конский водоносный горизонт имеет повсеместное распространение в основании Новочеркасского холма, обнажается на его склонах в районе ул. Советской, у железнодорожной площадки Студенческая, на юго-западе холма - в карьерах.

Водоносный горизонт нижнего сармата приурочен к песчано-глинистой толще, вскрыт скважинами на глубинах от 9 до 84 м, подстилается водоупорными темными сланцеватыми глинами, мощностью около 8 м, и выходит на поверхность в виде родников по правому склону долины р. Тузлов. Мощность водоносного горизонта колеблется от 3,3 до 28,8 и, дебит скважин - от 0,2 до л/сек. Воды повышенной минерализации (1-6 г/дм³) сульфатно-хлоридно-натриевого состава используются населением для бытовых нужд, рядом предприятий - для технического водоснабжения.

Меотический водоносный горизонт залегает на нижнесарматских глинах на высоте 16-24 м над уровнем реки Тузлов, вскрывается скважинами на глубинах 14-67 м и проявляется в виде родников на коренных склонах правого берега реки. Водовмещающие породы - тонкозернистые пески с прослоями глин. В ряде случаев пески меотиса не имеют водоупора и практически безводны. Основная зона питания водоносного горизонта - полоса шириной 200 м, протягивающаяся с северо-запада до юго-запада по периферии Новочеркасского холма. При мощности пласта меотических песков 10-18 м мощностью обводненной зоны в основании пласта изменяется от 1,2 до 5 м. Воды хлоридно-сульфатные, кальциевые и натриевые с минерализацией 1,3-3,6 г/дм³, используются населением для сельскохозяйственных нужд.

Понтический водоносный горизонт дренируется реками Аксай, Тузлов, Грушевка. Водовмещающие породы - известняки, иногда содержат слабо дебитные безнапорные воды. Нижним водоупором являются понтические, верхним - скифские глины. Родники, выходящие из понтических известняков, имеют малые расходы и горько-соленый вкус. Практического интереса водоносный горизонт не представляет.

Четвертичный водоносный горизонт распространен почти повсеместно, подвержен наиболее сильному техногенному воздействию и представлен грунтовыми водами покровных суглинков Новочекасского холма, эолово-делювиальных суглинков бывшего Промышленного района и аллювиальных отложений террас и поймы рек Тузлов, Аксай, Грушевка.

Грунтовые воды аллювиальных отложений террас и поймы рек Тузлов, Грушевка, Аксай образуют единый водоносный горизонт мощностью 15-20 м, гидравлически связанный с вышележащим.

Грунтовые воды современных пойменных отложений рек Тузлов и Грушевка протягиваются полосой шириной от нескольких сот метров до 4 км. Они вскрыты скважинами на глубине от 1 до 3,5 м, характеризуются минерализацией от 1,5 до 6 г/дм³, дебитами скважин от 0,6 до 1,7 л/сек и коэффициентом фильтрации от 0,1 до 1 м/сутки, редко более. Используются населением для водопоя скота и полевых нужд.

Естественная дренированность территории бывшего Промрайона обусловлена неглубоким эрозионным врезом реки Тузлов и его притока Грушевки, суглинисто-глинистым составом покровных отложений, незначительными уклонами грунтового потока и не обеспечивает боковой отток.

1.1.6 Характеристика гидрологического и гидрохимического режима поверхностных водотоков

Малые реки Новочеркасска - Грушевка, Кадамовка, Тузлов относятся к типу рек с четко выраженным половодьем, во время которого проходит до 50-70% городского стока. Наибольший объем стока наблюдается в марте, а наименьший - в сентябре и октябре.

Сток рек в значительной степени зарегулирован прудами, а также равномерным сбросом шахтных и сточных вод в районе г. Шахты. Река Аксай выше впадения в нее р.Тузлов имеет сравнительно равномерный сток за счет сброса донской воды, используемой Новочеркасской ГРЭС.

Река Аксай. Река Аксай является не только источником технического и питьевого водоснабжения промышленных предприятий и населения города, но и водоприемником сточных вод. В верхней части притока река принимает сточные воды ОАО «НчГРЭС», ОАО «Новочеркасский рыбокомбинат», коллекторно-дренажные воды казачьего фермерского хозяйства «Мелиоратор», в районе устья р.Тузлов - сток этой реки. Кроме того, в реку впадают, в основном с правого берега, несколько временных водотоков с городской территории и Западенская балка.

По химическому составу и степени загрязнения воды р.Аксай существенно различаются выше и ниже устья р. Тулов (см. табл. 2). По химическому составу вода ниже устья р. узлов более загрязнена, так как наблюдается превышение ПДК в содержании взвешенных веществ, а также в 2001 году содержание азота нитритного превышает ПДК в 2 раза и составляет 7 мг/дм³. В устье р. Тузлов еще наблюдается высокое содержание меди.