WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

т.е. имеет гидродинамический смысл и «Kу» может быть назван гидрогеодинамическим коэффициентом устойчивости качества подземных вод. С ростом Се Ку изменяется по линейному закону, зависимость среднеарифметических значений по всем элементарным бассейнам Рыбинской впадины от отношения kc=Cе/Cвых в диапазоне его изменения от 0 до 1 выражается в виде

Ку = 0,0087 kc+0,366 (5.9)

Созданная модель Рыбинского артезианского бассейна предоставила для расчёта гидрогеодинамического коэффициента устойчивости качества подземных вод и для определения норм поступления консервативных загрязнителей все необходимые данные. Диапазон изменения коэффициента устойчивости очень широк и составляет от 0 до 0,95 при среднем значении 0,38 (рис. 3).

Рис. 3. Карта распределения коэффициента устойчивости качества подземных вод

Таким образом, в среднем 1/3 часть загрязнителя, поступающего в водоносный горизонт, будет удалена из него за счёт конвективного массопереноса уже в пределах рассматриваемого элементарного бассейна стока. Период времени, который потребуется для этого процесса, сопоставим со временем водообмена. Распределение «Kу» носит закономерный характер. Максимальные его значения приурочены к площадям, на которых происходит выклинивание подземного стока. Минимальные значения, характеризующие наиболее неблагоприятные условия вывода загрязнения из водоносного горизонта, характерны для центральной и юго-восточной частей артезианского бассейна. Содержание компонентов-загрязнителей, попавших в горизонт на этих участках, практически не изменяется, что приводит к их миграции в смежные участки водоносного горизонта и их загрязнению. Отметим также и другую – противоположную, но не менее важную сторону интерпретации этой карты. С точки зрения сохранения экологического благополучия поверхностных вод наиболее опасны элементарные бассейны с максимальным коэффициентом устойчивости качества подземных вод, поскольку оно обеспечивается выносом загрязнения в речную сеть.

Для выявления процессов «самоочищения» поверхностных вод проанализировано изменение компонентов химического состава как по площади бассейна, так и по профилям вдоль основных водотоков. Использование не только концентраций (мг/л), но и массопереноса (г/с) расширяет представление об этих процессах. Преобладающим является разбавление более чистыми водами. Стабильные, даже снижающиеся, концентрации компонентов сопровождаются ростом расхода растворённого вещества, что не позволяет однозначно говорить не только о мощности иных, кроме разбавления, процессов «самоочищения», но и об их проявлении на всём протяжении реки (рис. 4). Косвенным свидетельством в их пользу можно считать поведение бария и хрома в нижнем течении Рыбной. Явственно процессы химической (биохимической) «самоочистки» проявляются при поступлении в поверхностные воды загрязнения в больших (2-3 фона) концентрациях, что выявлено по отношению к сульфатам, нитратам, стронцию для наиболее загрязнённых участков рек Барга и Б. Камала. Эти процессы (совместно с разбавлением) приводят к установлению концентраций, близких к фоновым.

Рис. 4. Гидрохимические профили рек Барга и Б. Уря

Применение методики расчёта допустимой нормы поступления загрязняющего вещества выполнено для ионов Cl-, NO3-, SO42-. Расчёты проводились по формулам (5.3) и (5.4) и приведены в таблице 3.

Таблица 3. Допустимые нормы и фактическое поступление загрязнителей, кг/сут*км2

Компонент

Допустимая норма

Фактическое поступление

минимум

максимум

среднее

среднее

максимум

Cl-

-741,3

203,1

27,4

0,51

0,84

NO3-

-0,1

27,6

5,1

1,28

5,53

SO42-

-0,2

302,3

53,5

1,11

3,54

Минимальные значения соответствуют участкам разгрузки солоноватых вод, не соответствующих питьевым кондициям; максимальные приурочены к локальным бассейнам с высокими темпами водообмена. Фактическое поступление рассчитано по содержанию компонентов в снеготалой воде (Семеняко В.В., 1999), норме осадков 398 мм/год и коэффициенте инфильтрационного питания подземных вод до 20%. Сравнивая допустимые нормы и существующую нагрузку, нужно отметить, что первостепенное внимание следует уделять прогнозированию нитратного загрязнения подземных вод, поскольку фактическое поступление и допустимые нормы для этого вида загрязнения сопоставимы для активно используемых территорий. Хлоридное и сульфатное загрязнение в региональном плане пока не носит угрожающего характера.

Глава 6. Мониторинг подземных вод

В предыдущих главах обоснована возможность использования модели Рыбинского артезианского бассейна, адекватно отражающей гидрогеоэкологические особенности этой структуры (глава 3), в качестве инструмента при принятии природоохранных управленческих решений (увеличение производительности существующих и размещение новых водозаборов, установление зон санитарной охраны, оценка допустимости воздействия проектируемых объектов на водоносные горизонты в соответствии с рассчитанными допустимыми нормами и др.). Вместе с тем, для подтверждения достоверности выполненных прогнозов и экологической приемлемости решений, обеспечивающих устойчивое состояние геологической среды, необходима опора на натурные наблюдения, в данном случае, на систему мониторинга. В связи с этим, система мониторинга должна быть организована таким образом, чтобы была обеспечена возможность оперативного контроля состояния недр как по отдельным природно-техническим системам, так и по бассейну в целом. Ниже рассмотрено соответствие существующей системы мониторинга предъявленным требованиям и показаны пути её совершенствования.

Система мониторинга в общем случае включает в себя две взаимосвязанные подсистемы: проведение и документирование наблюдений, сбор информации; обработку информации и прогнозирование, включая разработку, обеспечение реализации и анализ эффективности мероприятий по обеспечению экологически безопасного недропользования, предотвращению или снижению негативного воздействия опасных геологических процессов. Современная концепция ГМСН предусматривает три уровня его проведения: объектный, территориальный и федеральный. В настоящее время режимные наблюдения за изменением состояния подземных вод проводятся как по объектным сетям скважин, так и по территориальной сети. Наблюдательные пункты федерального уровня отсутствуют; территориальная сеть представлена 14 скважинами, сгруппированными в пять постов. Ими изучается только верхние 30-80 м от 300-400 метровой толщи юрских отложений, что существенно сужает границы объекта наблюдений.

30-летний ряд показывает, что уровни подземных вод не имеют тенденции к снижению. Скорее, им присущи циклические изменения. Максимальные уровни наблюдались в 1973-74, 1988-89, 1999-2000, амплитуда изменения уровня всего 2-3 м. Ни одна из стационарных режимных скважин не попадает в область формирующейся депрессионной воронки от суммарного воздействия Александровского, Уральского водозаборов, скважин г. Заозёрного и водоотлива из Бородинского угольного разреза и, соответственно, эти процессы не фиксирует. Подобное утверждение оказывается справедливым и при рассмотрении изменений по наблюдаемым компонентам химического состава подземных вод.

Объектный мониторинг проводится только на Александровском водозаборе и Бородинском угольном разрезе. Остальные, даже такие крупные недропользователи, как Переясловский угольный разрез и Сушиновский водозабор, ограничиваются замерами расходов потребляемой (сбрасываемой) воды и анализом их химического состава. По мелким водопользователям вся мониторинговая информация зачастую умещается в форму статотчётности 2ТП-«Водхоз».

Столь ограниченная система проводимых мониторинговых работ, не позволяющая оперативно фиксировать процессы, происходящие в интенсивно осваиваемых областях, сужает возможности контроля оценок воздействия техногенных нагрузок на гидрогеоэкологическую обстановку и нуждается в пересмотре.

Анализ состояния сети и получаемых результатов позволил сформулировать задачи мониторинга и методы их решения. На объектном уровне, прежде всего, следует расширить (создать) наблюдательные сети на Александровском и Сушиновском водозаборе, Бородинском, Переясловском и Ирбейском угольном разрезе. Учитывая многофакторность и сложный характер воздействия, можно утверждать, что моделирование протекающих процессов будет наиболее эффективным способом прогнозирования на основе данных, получаемых в результате мониторинга подземных вод.

Для территориального уровня первостепенной является оценка и прогнозирование взаимодействия рассмотренных выше локальных объектов с учётом возможного усиления темпов снижения уровня подземных вод. Предложено решение изучения состояния подземных вод на неэксплуатируемых месторождениях с утверждёнными запасами подземных вод.

К задачам федерального уровня, учитывая значительную площадь Рыбинского артезианского бассейна и его важность для развития и благосостояния региона, следует, прежде всего, отнести выяснение роли Уярского вала в структуре фильтрационного потока. Выявлено, что он не является существенным препятствием при движении подземных вод из Балайской в Бородинскую мульду. Если удастся подтвердить этот вывод режимными наблюдениями по створу скважин через Уярский вал, то это позволит пересмотреть ресурсы подземных вод Бородинской мульды в сторону их увеличения, что, несомненно, важно, поскольку на площади последней расположены основные водопотребители. Мониторинг водоносных горизонтов наиболее погруженных частей артезианского бассейна позволит уточнить для них условия водообмена, защищённость и ресурсы. По нашему мнению, эта область является резервом водоснабжения объектов Рыбинской впадины благодаря большим статическим запасам и относительно высокому водообмену, что и определяет необходимость её изучения.

Заключение

В результате проделанной работы по исследованию гидрогеоэкологических условий Рыбинского артезианского бассейна и оценки его устойчивости к техногенному воздействию автором предложено решение некоторых теоретических и практических вопросов. Основные результаты этой работы сводятся к следующему.

Для Рыбинского артезианского бассейна характерна гидродинамическая обособленность от прилегающих структур. В балансе подземных вод поступающее питание с окружающих частей Алтае-Саянской гидрогеологической складчатой области и Енисейского гидрогеологического массива не играет существенной роли. Ресурсы подземных вод ограничены основным источником их формирования – инфильтрацией атмосферных осадков на площади бассейна.

Анализ имеющихся материалов с использованием моделирования позволил установить, что в рамках существующего водоотбора гидрогеодинамические условия характеризуются устойчивым состоянием. Вместе с тем, при вводе в эксплуатацию разведанных Зеленогорского, Баргинского, Михалёвского и Бородинского месторождений подземных вод, прогнозируется переход в неустойчивое состояние, выражающееся формированием общей депрессионной воронки площадью около 700 кв.км. с расположенными в её пределах многочисленными объектами, несущими угрозу загрязнения подземных вод.

Изучение методов и критериев оценки устойчивости химического состава подземных вод, а также соответствующего фактического материала, дало основание предложить метод расчёта норм дополнительного поступления консервативных загрязнителей в водоносные горизонты на основе гидрогеодинамического коэффициента устойчивости. С её помощью проведено районирование территории по устойчивости химического состава подземных вод к ряду загрязнителей.

Обоснована адекватность воссоздания гидрогеоэкологических особенностей Рыбинского артезианского бассейна на модели, что делает её инструментом при принятии экологически оправданных управленческих решений. Для обеспечения оперативного контроля устойчивости состояния недр к техногенной нагрузке определены пути усовершенствования системы мониторинга подземных вод.

Список опубликованных работ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






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