ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Современное состояние региональных исследований

Исследования по региональной оценке естественных и про­гнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод были нача­ты в конце 50-х годов в связи с конкретными запросами практи­ки - необходимостью оценить перспективы отдельных регио­нов и страны в целом с точки зрения обеспеченности ресурсами подземных вод.

В короткий срок была выполнена региональная количествен­ная оценка естественных ресурсов пресных подземных вод территории страны, завершившаяся изданием комплекса карт подземного стока и соответствующей монографии.

Впервые были получены величины естественных ресурсов для территории страны и крупных его регионов, выявлены ос­новные закономерности их формирования в зависимости от физико-географических и геолого-гидрогеологических условий, установлены пространственно-временные особенности измене­ний удельных величин и коэффициентов, характеризующих под­земный сток.

Разработанная методика региональной оценки естественных ресурсов подземных вод и подземного стока дала возможность объективно и экономически эффективно провести их расчеты путем анализа и обработки уже имеющихся гидрологических и гидрогеологических материалов без проведения специальных разведочных работ (более подробно см. гл. 3).

На опубликованных картах подземного стока территории быв­шего СССР отражены сред немноголетние модули подземного стока, характеризующие расход подземного потока с 1 км2 пло­щади, коэффициенты подземного стока, показывающие отно­шение величин питания подземных вод к атмосферным осад­кам, и коэффициенты подземного питания рек, отражающие роль подземных вод в общем речном стоке. Кроме того, на картах показаны природные условия и факторы, определяющие зако­номерности формирования естественных ресурсов (состав и стратиграфическая принадлежность водовмещающих пород, районы развития карста, распространение линз пресных вод, участки поглощения поверхностных вод и др.).

Исходя из принципа единства природных вод, карты подзем­ного стока позволяют решать следующие важные практические задачи, связанные с комплексным использованием и охраной водных ресурсов:

- определять подземный сток и естественные ресурсы пре­сных подземных вод для оценки водообеспеченности отдель­ных районов страны;

- определять величину подземного стока в реки для харак­теристики подземной составляющей речного стока как наибо­лее устойчивой части ресурсов поверхностных вод, а также для прогноза изменений речного стока и экологической обстановки под влиянием интенсивного отбора подземных вод;

- определять величину питания (восполнения) подземных вод для региональной оценки их эксплуатационных ресурсов при составлении водохозяйственных балансов экономических рай­онов и природно-территориальных комплексов;

- определять величину подземного стока как элемента вод­ного баланса территории страны и отдельных ее районов при перспективном планировании комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Опыт региональной оценки и картирования подземного сто­ка в бывшем СССР получил международное признание. В со­ответствии с Международной гидрологической программой ЮНЕСКО специалистами ряда стран Европы проводились ис­следования по изучению условий формирования, количествен­ной оценке и картированию подземного стока на территории Центральной и Восточной Европы. Итогом этих работ явились "Карта подземного стока Центральной и Восточной Европы" в масштабе 1:1500000 и монография к ней, опубликованные в 1982-1983 гг.

В последние годы завершены крупные международные ис­следования по региональной оценке и картированию естествен­ных ресурсов подземных вод суши Земного шара. Результатом этих исследований, в которых принимали участие специалисты многих стран мира, стала опубликованная в 1999 г. в США "Карта гидрогеологических условий и подземного стока суши Мира" в масштабе 1:10000000 (главные редакторы Р. Г. Джамалов и И. С. Зекцер).

Указанные исследования явились вкладом в выполнение Международной гидрологической программы ЮНЕСКО и мо­гут служить примером объединения усилий ученых разных стран в решении важной научной проблемы.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подзем­ных вод сводится к определению величины водоотбора из во­доносных горизонтов при условии, что к концу эксплуатации понижение уровня подземных вод не должно превышать проек­тного значения (заранее установленного на основании дан­ных о параметрах водоносных слоев), а качество воды должно удовлетворять определенным нормативам. При региональной оценке обычно производится подсчет как потенциальных, так и прогнозных эксплуатационных ресурсов. В чем их различие? Потенциальные эксплуатационные ресурсы характеризуют мак­симально возможный отбор подземных вод из водоносного го­ризонта, а прогнозные ресурсы показывают возможное исполь­зование подземных вод при определенном расположении водо - потребителей или с учетом заявленной потребности в воде. При этом региональная оценка прогнозных эксплуатационных ресур­сов проводится либо применительно к условному расположе­нию водозаборов, либо (если это известно) с учетом схемы раз­мещения конкретных водопотребителей и заявленной потреб­ности в воде.

В последние годы в России выполнены значительные рабо­ты по региональной оценке эксплуатационных ресурсов подзем­ных вод всех артезианских бассейнов и гидрогеологических массивов страны. Были составлены карты различного масшта­ба, на которых отражены модули эксплуатационных ресурсов. При этом под модулем эксплуатационных ресурсов понимался расход воды, который в среднем можно получить с 1 км2 площа - ди распространения водоносного горизонта. При региональной оценке эксплуатационных ресурсов по отдельным перспектив­ным районам учитывались потребности в воде конкретных водопотребителей и возможное расположение будущих водоза­боров. В результате для большинства гидрогеологических рай­онов страны установлена принципиальная возможность исполь­зования подземных вод и создана основа для планирования поисково-разведочных работ в целях организации водоснабже­ния конкретных объектов.

Следует подчеркнуть, что решение о проектировании и стро­ительстве водозаборов подземных вод принимается не по ре­зультатам региональной оценки их естественных или эксплуа­тационных ресурсов, а только после проведения специальных работ с обязательным утверждением эксплуатационных запасов подземных вод в государственной или территориальной комис­сии по полезным ископаемым. В соответствии с нормативными документами Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых эксплуатационные запасы подземных вод по степе­ни их изученности подразделяются на категории, причем выде­ляются как наиболее изученные категории А и Б, дающие право строить водозаборы подземных вод. Объем и методика поиско­во-разведочных работ (включающие бурение скважин и их опыт­ные испытания, наблюдения за изменениями уровня и химиче­ского состава подземных вод и другие работы), а также способы расчета запасов подземных вод зависят прежде всего от кон­кретных гидрогеологических условий и степени изученности района работ.

Накопление и обобщение опыта разведки подземных вод в различных гидрогеологических условиях и анализ данных, по­лученных при эксплуатации ряда крупных водозаборов, вызва­ли необходимость разработки ряда теоретических положений динамики подземных вод. Это привело к созданию принципи­ально новых основ разведки и оценки запасов подземных вод, базирующихся на теории неустановившегося движения, упруго­го режима фильтрации и перетекания через слабопроницаемые отложения. Большое значение имела разработка представлений о граничных условиях водоносных горизонтов как факторах, оп­ределяющих закономерности формирования запасов подземных вод, и принципов схематизации гидрогеологических условий для расчетов запасов. При оценке запасов подземных вод широко при­меняются методы математического моделирования, которые спо­собствуют повышению их достоверности и рационализации по­исково-разведочных и опытно-фильтрационных работ.

Исследования, выполненные в России в последние годы под руководством J1.C. Язвина и Б. В. Боревского, позволили обосновать представления о месторождениях подземных вод, усовершенствовать методику поисково-разведочных работ, раз­работать более обоснованную классификацию эксплуатацион­ных запасов.

В настоящее время понятие о месторождении подземных вод широко вошло в практику. При этом под "месторождением под­земных вод" понимается такая часть площади распространения водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которой под влиянием естественных или искусственных факторов создают­ся наиболее благоприятные по сравнению с окружающей терри­торией условия для отбора подземных вод в количестве, доста­точном для целесообразного их использования в народном хо­зяйстве.

В России для хозяйственно-питьевого и технического во­доснабжения и орошения земель разведано несколько тысяч месторождений пресных и солоноватых подземных вод, экс­плуатационные запасы которых утверждены в Государственной или территориальных комиссиях по запасам полезных ископа­емых.