Под режимом уровня воды понимается последовательное его изменение во времени. Уровень может закономерно повышаться или понижаться в течение длительного времени. Это свидетельствует о существовании тренда. Такие изменения обусловлены влиянием изменения водного баланса подземных вод. Баланс состоит из положительных и отрицательных статей. К положительным статьям относятся увеличение питания сверху (атмосферные осадки + утечки из водонесущих коммуникаций) или в плане (приток воды с прилегающей территории). К отрицательным статьям относятся увеличение оттока в более глубокие горизонты или снижение уровня на прилегающей территории. Последнее обычно связано с откачкой подземной воды при водоотливе в метро, водопонижением в котловане при строительстве здания, дренажными мероприятиями, работой водозабора.

При периодически изменяющихся статьях водного баланса наблюдаются гармонические колебания уровня подземных вод. Наиболее известными являются сезонные колебания. В период снеготаяния и осеннего сезона дождей уровень подземных вод повышается, в летний и зимний период – частично понижается.

Последовательное снижение уровней характерно для залегающих на глубинах 100-300 м от поверхности земли подземных водах в каменноугольных известняках. Оно связано с длительным крупным водоотбором из этих водоносных горизонтов для хозяйственно-питьевого водоснабжения в Московской области и с водоотливом при строительстве метрополитена в городе Москва.

Изучение уровенного режима подземных вод осуществлялось на территории г. Москва с 30-х – 40х годов ХХ века по более чем 250 скважинам. В последние 10 лет количество скважин, по которым выполняется наблюдение резко сократилось и не превышает 80.

За период наблюдения с середины 30-х годов до конца ХХ века произошли довольно существенные изменения уровней грунтовых вод, обусловленные в основном инженерно-хозяйственным воздействием.

Области длительного снижения уровня (тренда) приурочены, главным образом, к долинам Москва-реки и ее крупных притоков. Они связаны с водоотбором из нижележащих водоносных горизонтов. Наибольшие снижения уровней грунтовых вод произошло в районах впадения р. Яуза в Москва-реку, Хорошевского шоссе и Киевского вокзала (до 3-6 м), по долинам рек Яузы и Лихоборки снижение составляло 2-3 м.

Дополнительные колебания уровня связаны с водоотливом из шахт и сооружений метрополитена. Амплитуда этих изменений достигает 4-5 м, продолжительность периодов – несколько лет.

Области повышения поверхности грунтовых вод приурочены, в основном, к водоразделам и связаны с утечками из водонесущих коммуникаций. Максимальный подъем уровня грунтовых вод характерен для северной части территории города Москвы. После строительства канала Москва-Волга, в связи с зарегулированием стока Москва-реки, произошло некоторое повышение уровня грунтовых вод в пределах Лужников и Химкинского водохранилища. В Замоскворечье повышение уровня было нивелировано работой берегового дренажа. Значимое повышение уровня в последние десятилетия происходило на территориях в южной и юго-западной части города, где происходило масштабное строительство, главным образом, жилых районов.

В качестве примера долгосрочного техногенного влияния на уровни подземных вод можно привести работу Замоскворецкого дренажа. Замоскворецкий дренаж пойменной террасы реки Москва построен в 1937 году для регулирования уровня грунтовых вод и непрерывно эксплуатировался в течении 81 года. Основное назначение этого дренажа – защита городской территории, промышленных объектов, жилых и административных зданий от потопления в связи со строительством канала им. Москвы и повышением уровня в реке Москва на 3 м, до отметки 120 м.

Со временем, в результате кольматации поверхности фильтров расходы дренажа существенно сокращались. В результате сокращения водоотбора из дренажных скважин в 1950-60-х годах уровни подземных вод в районе отдельных участков дренажного ряда поднимались на 2,0-2,5 м выше отметок, зафиксированных в 1933 г, до повышения уровни в реке Москва со 117,0 до 120,2 м. Это привело к подтоплению территории на значительной площади. В 2011-2012 гг. были выполнены ремонтно-восстановительные работы для Южной и Северной ветви насосной станции 1. Влияние выполненных мероприятий на режим уровней подземных вод можно привести по результатам наблюдательной скважины, расположенной в непосредственной близости от трассы дренажа. Исходя из результатов режимных наблюдений можно заключить, что реконструкция южной и северной ветки НС-1 привела к значительному снижению уровней и улучшению гидромелиоративной обстановки на прилегающей территории.

 

Сезонные колебания уровня подземных вод в четвертичных отложениях, в основном, не превышают 1,0 м, иногда достигают 2,0, на значительных территориях – 0,5-0,7 м. На рисунке 2 представлен пример сезонных колебаний уровней, связанных прежде всего с неравномерностью инфильтрационного питания в течение года.

 

Значимое влияние на колебания уровня подземных вод имеет техногенный фактор. Его воздействие проявляется в уменьшении сезонных амплитуд колебаний и увеличении многолетних по сравнению с естественными характеристиками. При этом нарушается закономерность уменьшения амплитуды сезонных и многолетних колебаний с увеличением глубины залегания уровня. Для территорий с воздействием техногенного режима амплитуды сезонных колебаний практически не меняются с глубиной, а многолетних колебаний даже имеют тенденцию к увеличению.

Урбанизация территории вносит изменения в преобразование природной цикличности колебаний уровня. Сотрудниками института геоэкологии РАН выявлена семилетняя периодичность в режиме грунтовых вод города.

В каменноугольных водоносных горизонтах уровни за последние 70 лет интенсивно снижались от 25-30 м в касимовском, до 70-80 м в подольско-мячковском.

Данные о режиме подземных вод позволяют существенно повышать надежность гидродинамических прогнозов влияния подземной части инженерных сооружений на окружающую застройку. Это достигается путем верификации (калибровки) геолого-математических моделей участка проектируемого сооружения по всей накопленной гидрогеологической информации. Точность прогнозных расчетов при этом возрастает с 30-40% до 4-5%.