WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

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

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

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

Исследуемая территория расположена в южной части Центрально-Чер­ 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 стратиграфиче­ 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 центра­ лизованными водозаборами. Для нецентрализованного водоснабжения исполь­ 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 водоот­ 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-Чернозем­ ного региона (составлена автором) Анализируя показатели добычи и величины эксплуатационных запасов подземных вод, становится очевидным, что во многих районах юга Централь­ но-Черноземного региона остро встает проблема водообеспечения. Добыча превышает разведанные эксплуатационные ресурсы подземных вод или ситуа­ ция близка к таковой в Губкинском, Ивнянском, Красненском, Краснояруж­ ском, Прохоровском, Ровеньском, Шебекинском, Яковлевском районах Белго­ родской области и в Воробьевском, Кантемировском, Ольховатском, Пав­ ловском, Петропавловском, Репьевском и Россошанском районах юга Воро­ нежской области.

На юге Центрально-Черноземного региона, за исключением Красненско­ го района в Белгородской области и Воробьевского, Петропавловского, Ре­ 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 Губ­ кинском (2358,52 тыс. м3/сут), Старооскольском (1792,79 тыс. м3/сут), Россо­ шанском (836,63 тыс. м3/сут) районах.

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

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

На территории юга Центрально-Черноземного региона выявлено 93 оча­ га загрязнения подземных вод (51 очаг в Белгородской области и 42 на юге Во­ ронежской области). Основными показателями загрязнения подземных вод яв­ ляются превышение ПДК по содержанию солей жесткости (до 3,4 ПДК), желе­ за общего (до 27 ПДК), сероводорода (5-30 ПДК), нефтепродуктов (до ПДК), соединениям азотной группы (азот аммонийный до 730 ПДК). В мень­ 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 опасно­ сти загрязняющих веществ. Для этого для каждого класса опасности составле­ на бальная градация. Умеренно-опасному классу опасности присвоено 0,2 бал­ 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 каж­ дому административному району исследуемой территории и умножались на вес показателя. На основании бальной градации составлена схема уровня за­ грязнения подземных вод по административным районам исследуемой терри­ тории (рис. 3). В среднем на территории юга Центрально-Черноземного регио­ 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 каче­ ства городов и крупных поселков юга Центрально-Черноземного региона со­ стоит в том, что практически полностью освоены доступные в рамках прием­ лемых технико-экономических показателей и благоприятного качества воды участки подземных вод. Положение усугубляется приуроченностью перспек­ тивных по обеспеченности ресурсами воды участков к речным долинам, кото­ рые характеризуются повышенной степенью урбанизации, следовательно, наи­ более подвержены загрязнению поверхностных и связанных с ними подзем­ ных вод. В исследуемом регионе имеется значительное количество не зарегу­ лированного весеннего стока (1114,2 млн. м3), поэтому целесообразно как для орошения, так и для частичного обеспечения водой населенных пунктов ис­ 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 – са­ мая большая нарушенность). Главная идея DRASTIC заключается в использо­ вании «весов», которые определяют влияние каждого параметра на заключи­ 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 (интен­ сивность инфильтрационного питания подземных вод, %), антропогенная на­ грузка (объем отобранной воды из горизонтов подземных вод, м3/км2) и сте­ пень геохимической трансформации (загрязнения) подземных вод. Уравнение индекса деградации представлено ниже:

D = N • N + W • W + A • 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, кото­ рые влияют на возможность проникновения загрязнителей к уровню подзем­ ных вод. Эти факторы могут изменяться в зависимости от естественных усло­ вий области исследования. Однако приоритетным фактором является литоло­ 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 пита­ ния подземных вод.

Вес природного фона принят за 1, степень геохимической трансформа­ 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 административно­ го района юга Центрально-Черноземного региона выявлена бальная градация природного фона, степени антропогенного прессинга (водоотбор и загрязне­ 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 администра­ тивных районов (Белгородский, Губкинсий, Старооскольский, Шебекинский районы Белгородской области, Павловский и Россошанский юга Воронежской области) это соответствует 17,1% характеризуемой территории. Высокий ин­ 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 уро­ вень деградации, в 4-х из 6-и районов, отмечен в Белгородской области с ее горнодобывающей промышленностью. Индекс деградации на территории Бел­ городской области равен 30,8 (высокий), на территории Воронежской области 26,1 (средний). В среднем значении на территории юга Центрально-Чернозем­ 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 искус­ ственным пополнением подземных вод (ИППВ) для оптимизации водо­ снабжения в районе исследования.

В связи с увеличением водопотребления на юге Центрально-Чернозем­ 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 регули­ ровать подземные воды, но и обеспечит их нормативное качество за счет ча­ стичного перевода не зарегулированного поверхностного стока в подземный.

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

Пополнение запасов подземных вод при этом производится из ин­ фильтрационных водоемов или путем нагнетания воды в водоносные гори­ зонты через скважины, что позволяет увеличить производительность водозабо­ 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 про­ 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 водозабо­ 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 во­ досборы грунтовых вод практически совпадают с балочными водосборами площадью до 100 км2. В этом случае отбор воды можно производить скважи­ нами, построенными вблизи участка орошения, а искусственное пополнение производить из фильтрующих водоемов, находящихся в балочной сети. Обяза­ тельным условием применения такой схемы водозабора является условие, что суммарный отбор грунтовых вод не превышает искусственного пополнения.

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

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

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

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

Pages:     | 1 || 3 | 4 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.