WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

ЗАПОЛЬСКИЙ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЫБИНСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА И ЕГО УСТОЙЧИВОСТЬ

К ТЕХНОГЕННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Специальность 25.00.36 – Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Томск – 2004

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Покровский Дмитрий Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Букаты Михаил Болеславович

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Макушин Юрий Васильевич

Ведущая организация:

Управление федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор) по Кемеровской области

Защита диссертации состоится 29 декабря 2004 г. в 16.00 час

на заседании диссертационного совета Д 212.265.02 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, 2-й корпус ТГАСУ, студенческий читальный зал

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ТГАСУ

Автореферат разослан 26 ноября 2004 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Недавний О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подземные воды Рыбинского артезианского бассейна, особенно на протяжении последних двух десятилетий, испытывают всё возрастающую нагрузку вследствие как их интенсивной эксплуатации, так и загрязнения природной окружающей среды. Выделение от техногенных объектов в окружающую среду массы химических соединений, зачастую токсичных для живых организмов, приводит к расширению площадей с неблагополучной экологической обстановкой и сокращает возможности природопользования. Суммарный водоотбор на отдельных площадях приблизился к величине естественных ресурсов подземных вод.

Знание особенностей геоэкологических условий, изучение влияния антропогенной деятельности на состояние окружающей среды, определение критериев, оценок устойчивости и предельных нагрузок на геосистемы позволит обосновать масштабы негативных последствий экологически неоправданного хозяйственного использования территории. Прогнозирование развития экологической ситуации при дальнейшем освоении региона, контроль за состоянием водных объектов создают основу для принятия решений по поддержанию ресурсов и качества подземных вод на приемлемом уровне, обеспечивающем их использование в течение неограниченного времени, т.е. делает проблему оценки степени гидрогеоэкологической устойчивости Рыбинского артезианского бассейна особенно актуальной.

Цель работы. Изучить гидрогеоэкологические условия Рыбинского артезианского бассейна и оценить его устойчивость к техногенному воздействию в связи с рациональным использованием и охраной подземных вод в условиях интенсивных антропогенных нагрузок.

Основные задачи:

  • провести анализ и обобщение имеющихся материалов по гидрогеоэкологическим условиям Рыбинского артезианского бассейна, методам оценки степени устойчивости геологической среды к техногенному воздействию и обосновать методику такой оценки для изучаемого объекта;
  • оценить современный уровень нагрузки на водоносные горизонты;
  • изучить закономерности питания и разгрузки подземных вод;
  • обосновать допустимые техногенные нагрузки на водоносные горизонты;
  • обосновать особенности задач системы мониторинга подземных вод и методы их решения.

Методика исследований включает анализ собственных, а также фондовых и опубликованных материалов по гидрогеодинамическим и гидрогеохимическим составляющим водоносных горизонтов и по влиянию техногенного воздействия на окружающую среду, проведение гидрометрических и гидрохимических работ, применение методов численного моделирования.

Фактический материал, положенный в основу работы, основан на проводимых с участием автора исследованиях воздействия на геоэкологическую обстановку разработки угольных месторождений (1996 – 2004 гг.) и месторождений подземных вод (1983 – 2003 гг.) Красноярского края и Республики Хакасия, при изучении геоэкологических условий Рыбинской впадины (1999 – 2001 гг.). Привлечены также материалы проведённых с участием автора обследований Бородинского и Переясловского угольных разрезов (2003 г). В ходе полевых исследований в Рыбинской впадине самостоятельно проведены гидрометрические работы на 134 гидростворах с отбором 270 проб на полный химический и спектральный анализы. При камеральных исследованиях обработаны результаты бурения и опробования более 900 скважин и около 1,5 тыс. химических и спектральных анализов воды.

Научная новизна:

  • Определены темпы водообмена и пространственные закономерности разгрузки подземных вод Рыбинского артезианского бассейна, при этом установлено, что время водообмена, определяющее длительность нахождения потенциального загрязнения в водоносных горизонтах, изменяется в широких пределах, составляя в среднем 111 лет.
  • Обоснованы критерии и показатели гидрогеоэкологической устойчивости, на их основе экологическое состояние Бородинской площади оценено как критическое; в качестве инструмента оценки разработана гидрогеодинамическая модель.
  • Разработан метод оценки степени устойчивости химического состава подземных вод и расчёта допустимых норм поступления загрязнителей для водоносных горизонтов артезианских бассейнов, связанных с терригенными отложениями юрского возраста в наложенных впадинах Центральной Сибири.
  • Установлено, что при современном уровне хозяйственной деятельности в пределах природно-технического комплекса Рыбинской впадины существенная опасность связана с нитратным загрязнением, интенсивность поступления хлоридов и сульфатов в водоносные горизонты далека от критических значений.

Основные защищаемые положения

  1. Геолого-тектонические особенности территории обуславливают гидродинамическую обособленность Рыбинского артезианского бассейна от окружающих структур; боковой приток из доюрских горизонтов не играет существенной роли, ресурсы подземных вод формируются, главным образом, за счёт инфильтрации атмосферных осадков на площади бассейна.
  2. Основная часть территории Рыбинского артезианского бассейна характеризуется устойчивым состоянием геологической среды, однако интенсивность современного техногенного воздействия близка к предельно допустимой. Дальнейшее повышение нагрузки на подземные воды способно привести к необратимым изменениям.
  3. Гидрогеоэкологические особенности Рыбинского артезианского бассейна, реализованные на модели, позволяют принимать обоснованные природоохранные управленческие решения, что во взаимосвязи с системой мониторинга обеспечивает условия устойчивого использования подземных вод в регионе.

Практическое значение работы. Неблагоприятные прогнозы снижения уровней подземных вод и их загрязнения при существенном возрастании техногенной нагрузки предопределяют необходимость тщательного анализа перед принятием решений, в том числе и с использованием результатов данной работы. При проектировании новых и расширении действующих объектов допустимые нормы поступления загрязнений в водоносные горизонты являются критериями экологически обоснованного природопользования. Детальные карты разгрузки подземных вод обеспечивают основу планирования постановки поисково-оценочных работ на пресные подземные воды. Посредством использования разработанной модели решаются задачи охраны подземных вод от истощения и загрязнения, такие, как влияние водоотбора на подземные и поверхностные воды, взаимовлияние водозаборных сооружений, возможность увеличения производительности существующих и размещения новых водозаборов подземных вод, определение зон санитарной охраны, установление путей распространения загрязнения. Реализация основных предложений по усовершенствованию мониторинга подземных вод обеспечивает как оперативный контроль за протеканием гидрогеоэкологических процессов в областях наибольшего техногенного воздействия, так и по структуре в целом.

Реализация работы. Основные положения диссертации использованы при прогнозировании изменений в гидрогеоэкологической обстановке в связи с расширением угольных разрезов (Берёзовский, Сереульский, Канский, Восточно-Бейский, Черногорский, Изыхский) Красноярского края и Республики Хакасия (ООО «Управление проектных работ АО Красноярскуголь»). Выводы учтены при доработке рабочего проекта полигона захоронения ТБО в г. Бородино (ООО «Геоэкология») и разработке ТЭО научно-исследовательской работы: «Оценка запасов подземных дренажных вод Бородинского буроугольного месторождения и возможности их комплексного использования. Оценка воздействия осушения разреза на существующие водозаборы подземных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения расположенные в расчетной зоне влияния разреза» (ОАО «Бородинский угольный разрез»). Территориальным центром «Красноярск­геомониторинг» приняты к сведению и используются при составлении программы дальнейших работ предложения по усовершенствованию мониторинга подземных вод Рыбинского артезианского бассейна.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на XVII Всероссийском совещании по подземным водам Востока России (г. Красноярск,2003), на научно-практической конференции, посвящённой 60-летию Красноярской геологии (г. Красноярск,2003), на совещании «Предварительные итоги геологоразведочных работ в 2003 году и задачи на 2004 год» 22-23 января 2004 г. в г. Красноярске на ТПИ и подземные воды (от Государственной геологической службы МПР России), на научно-техническом совещании ФГУП «Красноярск­гидрогеология» в 2001 г. Материалы работы опубликованы в научной печати в виде статей и тезисов – 7 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объём 211 страниц, включая 87 рисунков, 20 таблиц, список литературы из 167 наименований.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю работы – доценту ТГАСУ Покровскому Д.С. за внимание и поддержку в работе. Автор искренне благодарен руководителю геологической службы ФГУП «Красноярскгидрогеология» Горюнову А.А. за ценные советы и многолетнее сотрудничество. Автор осознаёт, что базой для научных обобщений послужили материалы, созданные многолетним трудом красноярских геологов и гидрогеологов, и выражает им свою глубокую признательность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состояние разработки проблемы, изученность территории

Путь устойчивого развития общества закреплён на Всемирном форуме по окружающей среде в Рио-де-Жанейро в 1992 г в Декларации по окружающей среде и устойчивому развитию. Приверженность России этой концепции видна из Указов Президента РФ от 04.02.94 г №236 «О Государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» и от 01.04.96 г №440 «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию». Одним из условий устойчивого развития общества является устойчивость природных систем.

Разработка методов оценки устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям является одной из задач экологической геологии, ориентированной на изучение ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической функций приповерхностной части литосферы (Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г., 1995,1997, Прозоров Л.Л., 2000).

Термин «устойчивость» тесно связан с таким свойством как саморегулирование, т.е. способность системы к восстановлению внутренних свойств и структур под влиянием внешнего воздействия (Островский В.Н., 1997) на основе принципа обратной связи Ле-Шателье. Развёрнутое определение этого термина предложено Мамаевым Ю.А., Куриновым М.Б (1998): устойчивость геосистемы (геологической среды, территории) – это её свойство при воздействии различных природных и техногенных факторов сохранять (или восстанавливать) равновесие связей и параметров состава, структуры, состояния и свойств своих отдельных компонентов, а также обеспечивать стабильное функционирование технических систем, которые она вмещает. Для количественной оценки устойчивости любой геосистемы должны быть количественно охарактеризованы сами факторы воздействия и обоснованы их критические (пороговые) значения.

Попытка уже сейчас, на достигнутом уровне изучения явления устойчивости экосистем, предложить универсальный алгоритм расчёта сводится к формальному коэффициенту устойчивости из теории сопротивления материалов (Кофф Г.Л., Кожевина Л.С., Жигалин А.Д., 1997), трудно применимому на практике. Более обоснован подход, согласно которому устойчивость следует оценивать не вообще, а только применительно к конкретному не только типу, но и виду воздействия (Перязева Е.Г., Плюснин А.М., Гунин В.И., 2002). В работе В.Н. Островского (1997) проблема устойчивости геологической среды к внешним воздействиям рассматривается как одна из самых сложных; констатируется, что удовлетворительных её решений применительно к геологической среде, как целостной структуре, в настоящее время не существует; решается она лишь для частных процессов.

На региональном и глобальном уровнях при необходимости учёта множества разнородных и невысокой точности данных (природных, техногенных, экологических, экономических, социальных, медико-биологических) наиболее часто применяется обобщённая качественная оценка устойчивости геологической среды. Для локального уровня, при детальных исследованиях воздействия какой-либо однородной группы факторов или при рассмотрении отдельного компонента геологической среды, более приемлема разработка количественных показателей устойчивости.

Для отображения экологических функций геологической среды широко используются эколого-геологические карты (Зилинг Д.Г., Харькина М.А., Осиюк В.А., 2001, Богословский В.А., Жигалин А.Д., Зилинг Д.Г., Трофимов В.Т., 2002, Рященко Т.Г., Акулова В.В., Макаров С.А., 2000, Арбузов А.И., Галицкая И.В., 1997, Трифонова Т.А., Солдатенкова О.П., 2002, Фащук Д.Я., 1998, Заиканов В. Г., Минакова Т. Б., 2000, Островский В.Н., 2001 и другие). Разработка критериев устойчивости находится в начальной стадии. Методика получения единого критерия оценки устойчивости разработана слабо и, по мнению ряда исследователей (Мамаев Ю.А., Куринов М.Б., 1998), вряд ли целесообразна такая разработка.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»