АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ РЕЖИМНО-БАЛАНСОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВЫХ ВОД

Байрамова И.А.

Институт нефти и газа ГК «Туркменгаз»

Изучение режима и баланса грунтовых вод имеет большое значение при решении ряда важнейших народнохозяйственных задач. К ним относятся питьевое и промышленное водоснабжение, мелиорация земель, строительство гидростанций и других крупных промышленных сооружений. В настоящее время разнообразные сведения о режиме и балансе подземных вод, и прежде всего о режиме их уровня, все более широко используются также при оценке ресурсов подземных вод, в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, при составлении различных гидрологических и агрометеорологических прогнозов и расчетов.

Наблюдения за режимом подземных вод в Туркменистане осуществляются по буровым скважинам, колодцам и источникам, а при наличии связи подземных и поверхностных вод-комплексно сочетаются с гидрометрическими исследованиями последних. Требования к информации о режиме подземных вод все возрастают. Помимо среднемноголетних характеристик режима различным организациям необходимы сведения о возможных экстремальных уровнях и амплитудах колебаний грунтовых вод, о максимальных, минимальных и среднегодовых уровнях текущего года, об элементах баланса грунтовых вод и т.п. Во всех случаях необходим точный прогноз возможных изменений режима грунтовых вод во времени и по площади. Режим отражает процесс формирования подземных вод во времени и на различных территориях под влиянием естественных (климатических, гидрологических, геологических, гидрогеологических) и техногенных факторов. Наибольшие колебания показателей режима происходят при неглубоком залегании подземных вод. Закономерности распространения подземных вод зависят от многих геологических и физико-географических особенностей территории.

В Туркменистане в естественных условиях для подземных вод естественный или слабонарушенный режим грунтовых вод имеет место в районах, где отсутствуют орошаемое земледелие, эксплуатация подземных вод и другие виды хозяйственной деятельности, так или иначе оказывающие воздействие на режим грунтовых вод. Данный тип режима формируется под влиянием весьма скудного питания грунтового потока атмосферными осадками, что находит отражение в колебаниях его уровня. Граница между естественным и нарушенным типами режима весьма расплывчата и меняется ежегодно, в зависимости от интенсивности влияния хозяйственной деятельности человека, связанной с освоением новых территорий под орошаемое земледелие, со сбросом дренажных и сточных вод. Нарушенный режим подземных вод связан с хозяйственной деятельностью человека, которая в нашей стране в последнее время заметно усилилась. Сезонные колебания уровня обусловлены неравномерностью выпадения осадков и изменениями температуры воздуха в течение года. Уровень грунтовых вод колеблется не только по сезонам, но и в многолетнем цикле.

По фактическим материалам режимных наблюдений, которые сегодня проводятся на территории страны, многолетние колебания уровня связаны с ритмическими изменениями климата. Амплитуды многолетних колебаний могут превышать амплитуды сезонных колебаний и достигать значительных размеров (до 2-3 м и более). Гидрологический режим рек, каналов, коллекторов влияет на положение уровней подземных вод и их химизм в полосе шириной от 0,2-0,5 км (в песчано-глинистых отложениях) до 2-6 км в хорошо проницаемых породах.

Инженерно-строительная деятельность человека и другие техногенные причины изменяют естественные режимообразующие факторы и способствуют возникновению новых, так формируется искусственный (или нарушенный) режим подземных вод. На орошаемых площадях вследствие просачивания оросительных вод уровень грунтовых вод повсеместно повышается. Это приводит к увеличению испарения грунтовых вод и повышению их минерализации, поэтому в нашей стране не проектируются оросительные системы без применения дренажа. В областях распространения лессовых пород на территориях жилых районов и, особенно на участках промышленных сооружений уровень грунтовых вод с течением времени, как правило, повышается, что приводит к подтоплению. Режим и баланс подземных вод взаимосвязаны, и если первый отражает изменение количества и качества подземных вод во времени, то второй - результат этого изменения.

Для решения балансовых уравнений применяют экспериментальные и расчетные методы. В первом случае все основные статьи баланса подземных вод определяют непосредственным измерением, во втором-их рассчитывают на основе режимных наблюдений, используя уравнения неустановившегося движения в конечных разностях (метод Г. Н. Каменского). Определив современное положение уровня грунтовых вод мы рассмотрели балансовую структуру подземных вод: приходные и расходные составляющие для 3-х орошаемых массивов. При оценке баланса грунтовых вод в расчет были приняты: в приходную статью - питание за счет ирригационных вод, потери по руслу Каракум-реки, водохранилищ, магистральных распределителей, питание за счет атмосферных осадков; в расходную статью- подземный сток, испарение с площади с УГВ до 3 м, водоотбор. Балансы грунтовых вод рассматриваемых массивов положительные.

Из вышеизложенного следует, что ввиду превышения приходных статей баланса над расходными происходит подъем зеркала грунтовых вод с последующей интенсификацией процессов испарения, транспирации, засоления грунтовых вод и зоны аэрации. Подъем уровня грунтовых вод связан со строительством, орошением и другими причинами. В таких условиях необходимы мероприятия, предотвращающие подъем УГВ или способствующие его снижению. Регулирование водного баланса необходимо осуществлять путем возможного сокращения его приходных статей (оптимизация режима орошения, сокращение фильтрационных потерь, агромелиоративные мероприятия) и увеличения расходных статей (улучшение условий оттока подземных вод с помощью дренажей, улавливание и регулирование поверхностного стока).

Режим и баланс подземных вод гидрогеологами страны изучается более 50 лет по пунктам опорной наблюдательной сети, которые расположены на орошаемых массивах, оазисах, долинах и дельтах крупных рек. Целенаправленные режимные наблюдения выполняются по отдельным месторождениям подземных вод. Для расширения режимной сети посредством увеличения количества наблюдательных скважин мы предлагаем располагать их с учетом геолого-гидрогеологических особенностей регионов. Первоначально режимная сеть и частота наблюдений должны быть избыточными. Последующая статистическая обработка рядов показателей режима позволит в этом случае обосновать требуемую достаточность наблюдательной сети. Изменение климатических и гидрологических компонентов неминуемо приведет к смене режима подземных вод, их качества, ресурсов. В свою очередь изменение баланса подземных вод может вызвать изменения в окружающей среде.

В Водном кодексе Туркменистана обозначены задачи, связанные с контролем за водными ресурсами. Для осуществеления контроля за состоянием подземных вод в первую очередь необходимо создать мониторинг подземных вод, который должен быть в составе комплексного мониторинга окружающей среды. Мониторинг подземных вод – система регулярных наблюдений за изменением состояния подземных вод под воздействием природных и техногенных факторов, непосредственно связанная организационно и методически с решением задач прогноза и управления ресурсами, режимом и качеством подземных вод.

Проведение исследований в рамках мониторинга позволит определить необходимость, состав и содержание компенсационных мероприятий по минимизации возможного негативного влияния отбора подземных вод на сток рек, состояние растительности, возникновение или усиление карстово-суффозионных процессов, качество отбираемой подземной воды. Кроме того, результаты таких работ позволят разработать научно-обоснованные методические рекомендации по региональной оценке экологических последствий влияния отбора подземных вод на окружающую среду, которые можно будет использовать при решении аналогичных проблем в других регионах.

Сегодня база для создания научно-обоснованного мониторинга подземных вод в Туркменистане имеется. Для этого можно использовать более 2000 наблюдательных скважин региональной и локальной режимных сетей, а также скважины расположенные на месторождениях подземных вод. Мониторинг представляет собой комплексную систему сбора, накопления, хранения, обработки и выдачи органам управления и хозяйствования информации о состоянии подземной гидросферы под влиянием естественных и техногенных факторов для решения общегосударственных задач охраны окружающей среды и рационального недропользования.

Особое значение организация и ведение мониторинга подземных вод имеет для недропользователей, получивших лицензию на участки недр для добычи подземных вод. Получаемые результаты режимных наблюдений позволяют решать задачи влажностного и геохимического прогнозирования по зоне аэрации, изменения уровня грунтовых и межпластовых вод, прогностические и оценочные задачи в области экзогенных процессов, обусловленных деятельностью подземных вод и т.п.

Фундаментальные понятия мониторинга органично связываются с последующими этапами обработки и обобщения получаемой информации в рамках государственного водного кадастра таким образом, что участок недр как исходный объект мониторинга непосредственно характеризует определенный объект недр, учитываемый в составе объектов государственного водного кадастра по разделу подземных вод. В части подземных вод – это месторождение, водоносные гидрогеологические тела, бассейн в целом, отдельные участки недр, на которых проявляется негативное влияние техногенного воздействия и формируются геоэкологические ситуации, например, загрязнение недр, относимые к категории изучаемых объектов.

Важнейшим этапом создания мониторинга подземных вод является выбор и обоснование программы наблюдений, реализуемой на сети наблюдательных скважин. При этом должны учитываться особенности изучаемого объекта подземных вод, обусловленные непосредственным влиянием техногенного фактора. Программа наблюдений должна включать оптимальный перечень показателей и составляться индивидуально в зависимости от вида техногенных воздействий и характера вызываемых ими негативных последствий.

Например, наряду с определением показателей химического состава подземных вод по общей программе должно быть предусмотрено определение специфических загрязняющих веществ, характерных для данного объекта исследований. Для водозаборов, эксплуатирующихся в условиях сильно нарушенного нестационарного режима подземных вод, в оптимальный перечень показателей следует включать темп изменения уровней подземных вод во времени. Ведение мониторинга подземных вод предусматривает получение систематической и достоверной информации, базирующейся на накоплении рядов гидрогеологических показателей, которые отражают закономерности изучаемого процесса и обеспечивают возможность использования их для решения различных эколого-гидрогеологических задач, включая и прогнозные.

Несмотря на дороговизну выполнения, мониторинг всегда рентабелен в сравнении с затратами на восстановление истощенных или загрязненных водоносных горизонтов. Современный мониторинг состояния подземных вод должен основываться на использовании новейших достижений науки и техники. Постоянный мониторинг окружающей среды текущего состояния и грамотное определение тенденций изменения окружающей природной среды являются чрезвычайно важным для долгосрочного прогнозирования качества экологической системы и практических действий по ее улучшению.

Значительное влияние на режим подземных вод и рассолов могут оказывать искусственные (технические) факторы: эксплуатация, дренаж водоносных горизонтов горными выработками, загрязнение, влияющее на химический состав и качество вод и рассолов. Для предотвращения и прекращения нежелательного влияния искусственных факторов режима организуется охрана подземных вод. Охране подземных вод (от истощения и загрязнения) в настоящее время придается очень большое значение.

Охрана подземных вод от загрязнения и истощения представляет собой сложную задачу, что связано с необходимостью не столько заранее обнаружить, сколько своевременно предупредить возможность поступления загрязнителя в водоносный пласт. В противном случае загрязнение подземных вод обнаруживается с запозданием и ликвидация его становится делом сложным, дорогостоящим, а порой и просто невозможным. Поэтому охрана водозаборов подземных вод должна предусматривать разнообразные профилактические и другие защитные мероприятия, в числе которых организация зон санитарной охраны водозаборов – важный, хотя и не единственный элемент.

Литература:

1. Агафонов В.П., Бочаров H.A., Коломиец А.М, Куренной В.В. Роль мониторинга геологической среды в оздоровлении экологической обстановки. // – M.:Разведка и охрана недр №12, 2000. – с. 40-43.

2. Байрамова И.А. Гидродинамические особенности регионального Мургабского потока // Материалы международной научно-практической конференции “Проблемы нефтегазогеологической науки и перспективы развития топливно-энергетического комплекса Туркменистана”. – А.: Институт НиГ, 1996. – C. 16-17.

3. Байрамова И.А. Закономерности формирования уровенного режима подземных вод и водно-солевого баланса орошаемых массивов // Материалы международной конференции «Достижения науки и передовые технологии по восстановлению засоленных земель и улучшению эксплуатации ирригационных сооружений». – А.: Ылым, 2011. – C. 376-377.

4. Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод. – М.: Недра, 1987. – 125 с.