Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |

На шестом этапе работы производится корректировка программы мон ниторинга, уточняется структура организации служб мониторинга подземных вод с учетом маргинального положения района исследования. В рамках управн ленческих действий в системе мониторинга гидрогеологической среды осущен ствляется комплексная оценка условий строительства водозаборов с искусн ственным пополнением подземных вод, выявляются территории с оптимальн ными условиями проведения данной программы. На заключительном этапе формулируются выводы и рекомендации по оптимизации водоснабжения исн следуемого региона.

Таким образом, предлагаемая методика анализа природно-антропогенн ных условий формирования подземных вод и оптимизации водоснабжения региона может быть реализована для определения степени деградации гидрон геологических систем и обоснования мероприятий по улучшению водоснабжен ния субъектов Российской Федерации с интенсивной хозяйственной деятельн ностью.

2. Результаты оценки антропогенного прессинга и районирование юга Центрально-Черноземного региона по уровню загрязнения подземн ных вод.

Исследуемая территория расположена в южной части Центрально-Черн ноземного региона и охватывает Белгородскую и юг Воронежской области по северным границам Репьевского, Острогожского, Каменского, Павловского, Бутурлиновского и Воробьевского районов.

В качестве основных источников централизованного водоснабжения на территории региона используются водоносные горизонты мело-мергельной толщи, приуроченные, в зависимости от районов, к различным стратиграфичен ским подразделениям: от турона до маастрихта, а также альб-сеноманского, нижнекаменноугольного и девонского водоносных горизонтов. Добыча воды из этих горизонтов составляет более 98% общего отбора пресных вод центран лизованными водозаборами. Для нецентрализованного водоснабжения испольн зуются воды четвертичных аллювиальных горизонтов, харьковско-полтавского горизонта, и, реже, каневско-бучакского горизонта, а на водораздельных участках и высоких склонах также воды, приуроченные к супесям и суглинкам четвертичного возраста.

Общий среднегодовой отбор подземных вод в 2007 г. составил 324112,тыс. м3/год или 887,98 тыс. м3/сут. В последние 5 лет величина общего водоотн бора имеет тенденцию к увеличению в среднем на 32 тыс. м3/сут, что связано с увеличением количества предприятий и наращиванием мощностей на многих из них. Структура водопотребления на юге Центрально-Черноземного региона показана на рис. 2.

Рис. 2. Структура водопотребления на юге Центрально-Черноземн ного региона (составлена автором) Анализируя показатели добычи и величины эксплуатационных запасов подземных вод, становится очевидным, что во многих районах юга Центральн но-Черноземного региона остро встает проблема водообеспечения. Добыча превышает разведанные эксплуатационные ресурсы подземных вод или ситуан ция близка к таковой в Губкинском, Ивнянском, Красненском, Краснояружн ском, Прохоровском, Ровеньском, Шебекинском, Яковлевском районах Белгон родской области и в Воробьевском, Кантемировском, Ольховатском, Павн ловском, Петропавловском, Репьевском и Россошанском районах юга Ворон нежской области.

На юге Центрально-Черноземного региона, за исключением Красненскон го района в Белгородской области и Воробьевского, Петропавловского, Рен пьевского районов юга Воронежской области, имеются системы оборотного и повторного водоснабжения. Общая работа систем оценивается в 5307,375 тыс.

м3/сут. Большие мощности оборотного водоснабжения представлены в Губн кинском (2358,52 тыс. м3/сут), Старооскольском (1792,79 тыс. м3/сут), Россон шанском (836,63 тыс. м3/сут) районах.

Несмотря на налаженную работу систем оборотного и повторного водон снабжения значительная потеря ресурсов подземных вод в размере 818,85 тыс.

м3/сут происходит в результате отведения сточных вод. Максимальное количен ство сточных вод приходится на Губкинский (206,85 тыс. м3/сут), Стан рооскольский (194,0 тыс. м3/сут), Белгородский (127,01 тыс. м3/сут) районы Белгородской области. Минимальные показатели сбросов сточных вод харакн терны для южных районов Воронежской области: в Петропавловском и Ворон бьевском районах по 0,41 тыс. м3/сут.

На территории юга Центрально-Черноземного региона выявлено 93 очан га загрязнения подземных вод (51 очаг в Белгородской области и 42 на юге Вон ронежской области). Основными показателями загрязнения подземных вод явн ляются превышение ПДК по содержанию солей жесткости (до 3,4 ПДК), желен за общего (до 27 ПДК), сероводорода (5-30 ПДК), нефтепродуктов (до ПДК), соединениям азотной группы (азот аммонийный до 730 ПДК). В меньн шей степени имеет место превышение ПДК по общей минерализации (1,3-2,ПДК). Площади очагов загрязнения подземных вод в основном составляют 1-км2, а в Россошанском районе близки к 10 км2.

Для определения полной картины загрязнения подземных вод необходим учет и анализ не только количества очагов загрязнения, но и классов опаснон сти загрязняющих веществ. Для этого для каждого класса опасности составлен на бальная градация. Умеренно-опасному классу опасности присвоено 0,2 балн ла; опасному - 0,5 балла; высоко-опасному классу - 1,0 балл и чрезвычайно опасному 2,0 балла. Баллы умножались на количество очагов загрязнения того или иного класса опасности, и полученные результаты суммировались по кажн дому административному району исследуемой территории и умножались на вес показателя. На основании бальной градации составлена схема уровня зан грязнения подземных вод по административным районам исследуемой террин тории (рис. 3). В среднем на территории юга Центрально-Черноземного регион на выявлен высокий уровень загрязнения подземных вод (1,2 балла).

Рис. 3. Схема районирования юга Центрально-Черноземного региона по уровню загрязнения подземных вод (составлена автором) Таким образом, основная проблема в обеспечении водой питьевого качен ства городов и крупных поселков юга Центрально-Черноземного региона сон стоит в том, что практически полностью освоены доступные в рамках приемн лемых технико-экономических показателей и благоприятного качества воды участки подземных вод. Положение усугубляется приуроченностью перспекн тивных по обеспеченности ресурсами воды участков к речным долинам, котон рые характеризуются повышенной степенью урбанизации, следовательно, наин более подвержены загрязнению поверхностных и связанных с ними подземн ных вод. В исследуемом регионе имеется значительное количество не зарегун лированного весеннего стока (1114,2 млн. м3), поэтому целесообразно как для орошения, так и для частичного обеспечения водой населенных пунктов исн пользовать водозаборы с искусственным пополнением подземных вод.

3. Районирование юга Центрально-Черноземного региона по степени деградации подземных вод для разработки водоохранных мероприятий.

В основу районирования юга Центрально-Черноземного региона по степени деградации подземных вод положен метод DRASTIC. Обладая большой практичностью и легкостью в использовании, этот метод в соединении с новыми компьютерными картографическими ГИС-программами, стал популярным инструментом мониторинга подземных вод в США и странах Европы.

DRASTIC - модель системы бального расчета (СБР), основанная на оценке факторов, определяющих условия нарушенности системы. Каждый фактор разделяется на ранги, представляющие собой различные градации, имеющие субъективный рейтинг. Рейтинг характеризуется от 1 до 10 (10 - сан мая большая нарушенность). Главная идея DRASTIC заключается в использон вании весов, которые определяют влияние каждого параметра на заключин тельный индекс нарушенности системы. Вес каждого параметра в пределах от 1 до 3 (3 - самый значительный) умножается на рейтинг, и расчеты каждого параметра суммируются для получения итогового индекса DRASTIC.

Для осуществления районирования исследуемой территории по степени деградации подземных вод нами взято три параметра: природный фон (интенн сивность инфильтрационного питания подземных вод, %), антропогенная нан грузка (объем отобранной воды из горизонтов подземных вод, м3/км2) и стен пень геохимической трансформации (загрязнения) подземных вод. Уравнение индекса деградации представлено ниже:

D = N Х N + W Х W + A Х A, (1) i r v r v r v где D - индекс деградации, N - природный фон, W - забор подземных вод, i A - индекс геохимической трансформации подземных вод, r - рейтинг, v - вес.

Для оценки природного фона важно идентифицировать факторы, котон рые влияют на возможность проникновения загрязнителей к уровню подземн ных вод. Эти факторы могут изменяться в зависимости от естественных услон вий области исследования. Однако приоритетным фактором является литолон гия зоны аэрации, определяющая интенсивность инфильтрационного питания грунтовых вод, - это первичный фактор, который учитывается в любой модели уязвимости подземных вод. Вторичные факторы (топография, ландшафт) рассматриваются в концептуальных моделях оценки уязвимости. Поэтому для оценки природного фона нами взята интенсивность инфильтрационного питан ния подземных вод.

Вес природного фона принят за 1, степень геохимической трансформан ции (загрязнения) подземных вод - 2 и забор подземных вод - 3. Градации бального значения каждого фактора рассмотрены в табл. 1.

Таблица Градации бального значения факторов и индекса деградации подземных вод юга Центрально-Черноземного региона (составлена автором) природный фон (интенсивность инфильтрационного питания подземных вод, %) ранг балл <5 5-7 >7 антропогенная нагрузка индекс деградации (забор подземных вод, м3/км2) степень балл ранг балл низкая <500 2 средняя 20-500-1999 4 высокая 30-2000-4999 6 очень высокая >5000-9999 >10000 степень геохимической трансформации подземных вод (загрязнение с учетом классов опасности загрязняющих веществ, балл) ранг балл <0,5 0,5-0,9 1,0-1,9 2,0-2,9 >3,0 В результате произведенных вычислений для каждого административнон го района юга Центрально-Черноземного региона выявлена бальная градация природного фона, степени антропогенного прессинга (водоотбор и загрязнен ние) и получен итоговый индекс деградации подземных вод, составлена схема районирования исследуемой территории по степени деградации подземных вод (рис. 4).

Рис. 4. Схема районирования юга Центрально-Черноземного региона по степени деградации подземных вод (составлена автором) Таким образом, очень высокий индекс деградации имеют 6 администран тивных районов (Белгородский, Губкинсий, Старооскольский, Шебекинский районы Белгородской области, Павловский и Россошанский юга Воронежской области) это соответствует 17,1% характеризуемой территории. Высокий инн декс деградации отмечен в 9 районах (25,7%), средний - в 12 районах (34,3%), низкий имеют 8 районов (22,9%). Следует отметить, что очень высокий урон вень деградации, в 4-х из 6-и районов, отмечен в Белгородской области с ее горнодобывающей промышленностью. Индекс деградации на территории Белн городской области равен 30,8 (высокий), на территории Воронежской области 26,1 (средний). В среднем значении на территории юга Центрально-Черноземн ного региона индекс деградации составляет 28,9, что соответствует средней степени деградации подземных вод, но близкой к высокой.

4. Результаты оценки условий строительства водозаборов с искусн ственным пополнением подземных вод (ИППВ) для оптимизации водон снабжения в районе исследования.

В связи с увеличением водопотребления на юге Центрально-Черноземн ного региона возникает дефицит ресурсов подземных вод. При этом важное значение приобретает метод искусственного пополнения подземных вод (ИППВ). Применение этого метода позволит не только количественно регулин ровать подземные воды, но и обеспечит их нормативное качество за счет чан стичного перевода не зарегулированного поверхностного стока в подземный.

Юг Центрально-Черноземного региона отличается высокими показателями отн бора подземных вод и неустойчивым увлажнением. Для пополнения подземн ных вод и орошения сельскохозяйственных угодий здесь целесообразно прин влекать искусственные запасы. Нами оценены условия и разработаны рекоменн дации по использованию водозаборов с искусственным пополнением подземн ных вод для орошения земель в районе исследования.

Пополнение запасов подземных вод при этом производится из инн фильтрационных водоемов или путем нагнетания воды в водоносные горин зонты через скважины, что позволяет увеличить производительность водозабон ров и обеспечить равномерность их работы. Однако до настоящего времени строительство объектов искусственного пополнения подземных вод с такими водозаборами на юге Центрально-Черноземного региона практически не прон водилось, что объясняется недостаточной информированностью работников агропромышленного комплекса о возможностях водозаборов с ИППВ, а также дефицитом местных и федеральных средств для реализации проекта.

В систему ИППВ входят фильтрующие пруды, водозаборные скважины и регулирующие водоемы-накопители. Выделяют два основных типа водозабон ров с ИППВ (рис. 5).

Искусственные фильтрующие водоемы Фильтрация 1-5 см/сут Фильтрация более 5 см/сут I. Комбинированный водозабор с II. Водозабор подземных вод с ИППВ ИППВ (первые один-два полива из пруда, (все поливы из скважин) остальные из скважин) II1. Скважины I1. Скважины около I2. Скважины около II2. Скважины около фильтрующего участка орошения около участка фильтрующего водоема орошения водоема Накопители в системах ИППВ Г. Накопитель А. Накопитель - Б. Накопитель Д. Накопитель В. Накопитель около участка часть емкости около участка около пруда около пруда орошения пруда орошения (без пленки, (с покрытием (без пленки - на (с покрытием (с покрытием фильтрации нет полиэтиленовой водоудерполиэтиленовой полиэтиленовой из-за подпора пленкой) живающих пленкой) пленкой) грунтовых вод) породах) Рис. 5. Типы водозаборов для орошения из фильтрующих водоемов Эта схема основана на том, что в характеризуемом районе подземные вон досборы грунтовых вод практически совпадают с балочными водосборами площадью до 100 км2. В этом случае отбор воды можно производить скважин нами, построенными вблизи участка орошения, а искусственное пополнение производить из фильтрующих водоемов, находящихся в балочной сети. Обязан тельным условием применения такой схемы водозабора является условие, что суммарный отбор грунтовых вод не превышает искусственного пополнения.

Для строительства водозаборов с искусственным пополнением подземн ных вод необходимы территории с благоприятными для этой цели условиями:

Х близким залеганием грунтовых вод (5-20 м);

Х малой мощностью и высокой водопроницаемостью покровных отложен ний в балках (коэффициент фильтрации не менее 0,5 см/сут);

Х хорошей водопроводимостью водовмещающих пород основного водон носного горизонта подземных вод (не менее 100 м2/сут);

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |    Книги по разным темам