Введение к работе
Актуальность тема. Экологические проблемы, в числе которых охрана питьевых подземных вод от загрязнения и истощения, в последние годы приобретает наибольшую актуальность и значимость в связи с нараставшим негативным воздействием хозяйственной деятельности человека на окружающую среду. В специальном постановлении Верховного Совета СССР от 27 ноября 1989 г. "О неотложных мерах экологического оздоровления страны" отмечено: "Состояние двух третей водных источников не отвечает нормативам, идет опасное загрязнение подземных вод. В 600 городах не обеспечивается качественная очистка вод. Положение усугубляется ... просчетами в размещении производительных сил страны".
Многие водозаборные сооружения хозяйственно-питьевого назначения, эксплуатирующие подземные воды, сегодня нередко оказывается в области влияния крупных промышленных, коммунальных или сельскохозяйственных объектов - источников загрязнения. Отбор подземных вод вблизи источников загрязнения - ситуация, типичная для регионов с интенсивным хозяйственным развитием - приводит к активизации процессов ухудшения качества и истошения запасов подземных вод. В таких условиях наряду с поиском новых, чистых источников водоснабжения одной из глааных задач современной гидрогеологии становится разработка и внедрение в практику механизмов управления качеством подземных вод (при безусловном удовлетворении заявляемых потребностей в воде). Постановка этой проблемы обусловливает необходимость обобпения, анализа и развития су-шествуюоих методических положений и теоретических проработок в области управления ресурсами и качеством подземных вод на эксплуатируемых участках месторождений. В связи с этим автор в своей диссертационной работе основное внимание акцентировал на вопросах, связанных с обоснованием охраны водозаборов, расположенных вблизи очагов загрязнения подземных вод.
Районом исследований являлась долина Северского Донца в среднем течении реки, где почти 9а 100 лет негативного промышленного воздействия сформировалась устойчивая область химического загрязнения подземных вод питьевого качества, а с середи-
ны 70-х годов возникла реальная угроза полного истощения запасов этого практически единственного источника хозяйственно-питьевого водоснабжения района. Для изучения района и разработки, специальных защитных и рекультивационных мероприятий, направленных на восстановление его водных ресурсов, специальным распоряжением Совмина СССР № 2734р от 05.11.84 были привлечены специалисты нескольких организаций Мингео, Госстроя, Минвуза СССР и УССР, прорабатывавшие разные аспекты проблемы, в числе этих организаций и ВСЕГИНГЕО. В лаборатории охраны подземных вод ВСЕГИНГЕО перед автором была поставлена цель изучить влияние Ру-бежанского очага загрязнения на качество эксплуатируемых здесь подземных вод.
Цель работа - постановка гидрогеологических задач в связи с охраной эксплуатируемого участка месторождения питьевых подземных вод; исследование пространственно-временной динамики области загрязнения, вовлеченной в область питания водозабора питьевого назначения; обоснование мероприятий по охране подземных вод на объекте; развитие методики мониторинга загрязнения подземных вод на участках "водозабор - источник загрязнения" в сложных природных условиях.
Основными задачами исследований являлись:
-
Изучение факторов формирования ресурсов подземных вод района и эксплуатируемого участка их месторождения.
-
Исследование структуры и баланса фильтрационных потоков в двухпластовой системе у реки при наличии непроницаемой границы между рекой и региональным потоком подземных вод, разгружающимся на пойме, и системы взаимодействующих водозаборов.
-
Изучение закономерностей формирования фронтов загрязняющих вешеств на исследуемом участке и их пространственно-временной динамики.
-
Исследование природных механизмов самоочищения подземных вод, испытывающих негативное воздействие системы "водозабор -источник загрязнения".
-
Разработка и обоснование мероприятий по охране эксплуатационного водозабора, расположенного на приречном участке вблизи источника загрязнения.
6. Разработка и обоснование методики мониторинга качества
подземных вод на участке "водозабор - источник загрязнения".
Методика исследований. В основу методики легла самостоятельно сформулированная автором программа изучения загрязнения подземных вод в связи с их охраной. Принципиальным её положением является неразрывность комплекса гидрогеологических исследований при обосновании мероприятий по охране подземных вод. Исследование областей загрязнения начинается с изучения ресурсов подземных вод, структуры и баланса геофильтрационных потеков. Поиск закономерностей формирования и динамики фронтов загрязкяших вешеств является вторым этапом, опиравшимся на знания первого. Установленные закономерности развития геофильтрационных полей и фронтов миграции загрязнявших вешеств позволяют подобрать технологически и экономически оптимальные мероприятия по борьбе с загрязнением подземных вод (третий этап). Поставленные.задачи ре-шавтея на основе преицушестзенного использования данных о режиме и балансе подземных вод с применением численного моделирования. Методика подробно изложена в первой части диссертационной работы.
Научная новизна и защищаемые положения работы:
-
Установлены закономерности формирования эксплуатационных запасов пресных подземных вод верхнемелового водоносного горизонта на Рубежанском участке долины Северского Донца, характеризующемся сложными геолого-тектоническими условиями и критической .техногенной нагрузкой на подземные воды.
-
Установлены закономерности пространственно-временного развития области загрязнения подземных вед в исследуемом районе.
-
Исследовано воздействие на размеры и структуру области влияния охраняемого водозаборного сооружения и движущегося к нему фронта загрязненных подземных вод группы факторов: производительности водозабора и взаимодействующей с ним технической дренажной системы; расположения источников загрязнения; восполняю-оих водопритоков, обусловленных водностью периода.
-
Предложена система мер по регулированию качества питьевых подземных вод на Рубежанском участке.
-
Разработаны новые предложения по ведению мониторинга на участке "водозабор - источник загрязнения".
- 6 'г.
6. По данным многолетних наблюдений за уровенным и химиче
ским режимами подземных вод рассчитаны миграционные параметры
верхнемелового водоносного горизонта: коэффициенты активной и
эффективной пористости водовмешаших пород и коэффициент распре
деления (фактор задержки) для группы сорбирующихся органических
загрязняющих веществ (фенолов, амино- и нитросоединений). В на
турных условиях миграционные параметры для этого комплекса ком
понентов определены впервые. '
Практическая значимость работы;
получены новые результаты, расширяющие представление о гидрогеологических условиях долины Северского Донца;
оценены ресурсы пресных подземных вод эксплуатируемого верхнемелового водоносного горизонта по Рубежанскрму участку месторождения, характеризующемуся критической экологической обстановкой;
разработаны предложения по оптимизации режима работы действующих на исследуемом участке долины Северского Донца дренажных систем;
определены в натурных условиях миграционные параметры для группы распространенных загрязняющих веществ (фенолов, амино- и нитросоединений) и карбонатного коллектора, расширяющие современный небольшой банк параметров, необходимых для точных прогнозных расчетов изменений качества подземных вод;
разработаны методические принципы постановки и проведения наблюдений и специальных исследований на участке "водозабор -источник загрязнения", положенные в основу выполненного на Рубе-жанском участке комплекса работ, которые являются общими и могут применяться на других подобных объектах.
Реализация работы. Научно-методические результаты работы внедрены в практику исследований, связанных с созданием и эксплуатацией опытно-производственных полигонов по ведению мониторинга загрязнения подземных вод на территориях Луганской и Нижегородской областей. Важнейшей целью мониторинга в этих сложных районах является улучшение здесь экологической обстановки.
Апробация работы. Основные положения эазкяаеыой диссертационной работы докладывались и обсувдались на пкола передового опыта на ВДНХ СССР (1985 г.), конференция ыолодах ученых в ИМГРЭ
(1987- г,. \%АВсесоюзно! межведдм^твенцой на^о-технической конференции "Геоэкология: проблемы крешения" (ВДНХ СССР, 1990 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных ра-бот, 6дна"из"нйз{ в, соавторстве.
Структура и объем работы. Диссертация состоит, из введения,
пяти глав "и"за^ не 195 с. машинописного
текста. Текст иллюстрирован 25 рис. и 8 табл. Список литературы включает. 151 наименований.
выражает глубокую, признательность и благодарность научному руководителю, Д-РУ ге.ОД.-мин. наук, профессору В.М.Гбльд-бергу за прмошь, оказаннуо в процессе, подготовки, ра^ртЧо Автор искренне признателен геол.-мю|. наук, процесору Л.С.Язвину и д-ру reojj.-мин. наук Б. В. Боровскому, за полезные советы и замечания, высказанные ими по диссертационной работе.