Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История изучения пресных подземных вод в районе исследований 10
Глава 2. Пресные подземные воды юга Тюменской области 20
Глава 3. Современное состояние месторождений пресных подземных вод на юге Тюменской области 35
Глава 4, Анализ изменения гидрогеологических условий в результате эксплуатации месторождений пресных подземных вод 82
4.1. Изменение гидрогеологических условий в процессе эксплуатации месторождений 83
4.2. Изменение гидрогеологических условий на месторождениях нераспределенного фонда 117
Глава 5. Эффективность освоения запасов подземных вод 126
Заключение 132
Список литературы 134
- История изучения пресных подземных вод в районе исследований
- Пресные подземные воды юга Тюменской области
- Современное состояние месторождений пресных подземных вод на юге Тюменской области
- Изменение гидрогеологических условий на месторождениях нераспределенного фонда
Введение к работе
Актуальность. Территория юга Тюменской области, относящаяся к экономически развитым и достаточно густонаселенным территориям Российской Федерации, обладает весьма значительными ресурсами и запасами подземных вод, являющимися в настоящее время наиболее пригодными, с точки зрения безопасности, для использования их в качестве источника водоснабжения населения.
С целью организации водоснабжения различных объектов и населенных пунктов на юге области в результате поисково-разведочных и поисково-оценочных работ, проведенных в разные годы, разведано и оценено 145 месторождения питьевых подземных вод. Причем суммарные запасы всех этих месторождений даже превышают общую потребность в запасах. Но, несмотря на это, многие населенные пункты и объекты подземными источниками водоснабжения не обеспечены и, по-прежнему, для организации водоснабжения продолжают использоваться некондиционные поверхностные воды, специальная очистка которых требует значительных средств.
Обращает на себя внимание то, что существующие и строящиеся водозаборы подземных вод зачастую располагаются не на участках разведанных месторождений, а за их пределами. Причем добыча воды производится с грубейшими нарушениями законодательства — добыча воды производится без лицензии, запасы, как правило, для участков одиночных и мелких групповых водозаборов не утверждены, наблюдения за подземными водами не проводятся и, соответственно, регламентированная отчетность не представляется. Кроме того, эксплуатация зачастую осуществляется на весьма низком санитарном и техническом уровне.
В этой связи, исследования, направленные на изучение вопросов, связанных с использованием ресурсов и запасов подземных вод, представляются весьма актуальными.
Цель работы. Исследование изменений гидрогеологических условий в результате эксплуатации подземных вод, анализ распределения на территории
юга области запасов подземных вод и эффективности их использования, анализ существующих систем наблюдения и контроля за процессом добычи воды, оценка правомерности осуществляемой добычи пресных вод в свете законодательства Российской Федерации.
Основные задачи. 1) исследовать динамику подземных вод в районах крупных месторождений подземных вод; 2) оценить современное состояние месторождений подземных вод; 3) выполнить анализ соответствия количества имеющихся запасов подземных вод объемам их освоения с учетом перспективы их использования; 4) исследовать причины необеспеченности запасами подземных вод всех потенциальных потребителей при значительном резерве этих запасов; 5) разработать типизацию месторождений подземных вод распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод; 6) исследовать причины эксплуатации подземных вод многочисленными мелкими водозаборами на участках с неутвержденными запасами при значительном количестве разведанных месторождений; 7) оценить процесс добычи воды в свете требований, предъявляемых российским законодательством при пользовании недрами; 8) проанализировать эффективность освоения запасов подземных вод и дать рекомендации для постановки задач с целью повышения этой эффективности.
Исходные данные и методика исследований. Исходными данными в работе послужили фондовые материалы Филиала по Тюменской области ФГУ «ТФИ по Уральскому федеральному округу», информационная компьютерная система государственного мониторинга геологической среды Российской Федерации (ИКС ГМГС), блок хранения и обработки картографической информации ГИС Geolink 2.31, лицензионные соглашения, данные недропользователей, ведущих на своих объектах мониторинговые наблюдения.
В работе использованы данные по выборочному числу наблюдательных скважин (50 скважин), находящихся в системе государственного мониторинга состояния недр и равномерно распределенных по территории юга Тюменской области, для исследования цикличности изменения уровенного режима и ее
периодичности, как важного фактора формирования ресурсов подземных вод. Кроме этого, использованы данные по 145 месторождениям подземных вод, относящихся к распределенному и нераспределенному фонду недр, проанализированы многолетние данные наблюдений на пяти крупных эксплуатируемых месторождениях подземных вод (всего по 210 наблюдательным и эксплуатационным скважинам за 14-46-и летний период). Кроме того, использованы данные 400 лицензионных соглашений (35% от 600 оформленных), данные по результатам инвентаризации всего фонда эксплуатационных скважин 2003-2004 гг. (по всем районам юга Тюменской области - по 3635 скважинам) и 2007-2008 гг. (повторная инвентаризация в Упоровском, Тюменском и Тобольском районах - по 583 скважинам). Проанализирована информация по 826 бесхозным скважинам (акты их обследования). Просмотрены (выборочно) отчеты недропользователей, всего около 200 отчетов (за год поступает порядка 85-110 отчетов).
Анализ состояния всех разведанных месторождений и их типизация проведены по специальному набору признаков, характеризующих уровень использования и сработки имеющихся на месторождении запасов, потребность в запасах воды с учетом перспективы, использование запасов в соответствии с их целевым назначением, необходимость переоценки запасов подземных вод и правомерность осуществляемой эксплуатации.
Для хранения и обработки информации использовались средства программ Excel, Access, для картографической обработки применялись пакеты программ ГИС Maplnfo Professional, Arc View 3.2a GIS и CorelDraw.
Научная новизна. На основе большого фактического материала проведено всестороннее изучение месторождений пресных подземных вод юга Тюменской области. Обобщены и проанализированы сведения по использованию ресурсов и всех запасов подземных вод, разведанных за весь период геологоразведочных работ по этому направлению. Впервые на основе фактически сложившейся в недропользовании ситуации разработана типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с
неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования. Данная типизация позволяет наглядно увидеть полную картину недропользования в части добычи воды и освещает как правовую сторону вопроса, так и характер использования имеющегося фонда разведанных запасов. Впервые для данной территории выполнены расчеты по определению величины сработки запасов от функционирования действующих в границах месторождений нераспределенного фонда недр многочисленных одиночных водозаборов.
Исследованы причины необеспеченности запасами подземных вод отдельных населенных пунктов и объектов при существующем переизбытке суммарных запасов подземных вод на юге Тюменской области. В результате выделен перечень факторов, от которых зависит уровень эффективности освоения запасов подземных вод (ЗПВ) и даны рекомендации для того, чтобы каждый из выделенных факторов реально действовал и влиял на повышение эффективности использования подземных вод.
Защищаемые положения.
Цикличность изменения уровенного режима и ее периодичность — важный фактор формирования ресурсов пресных подземных вод.
Разработанная автором типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования отражает правовую сторону недропользования, состояние месторождений и особенности освоения запасов.
Проведен анализ изменения гидрогеологических условий месторождений пресных подземных вод, которые произошли в результате их многолетней эксплуатации, и эффективности использования пресных подземных вод на перспективу как научно-методическая основа для принятия управленческих решений в сфере рационального недропользования.
Личный вклад автора. Под руководством автора осуществлялись следующие гидрогеологические исследования: ведение государственного
мониторинга состояния недр разного уровня; инвентаризация и определение состояния скважин на пресную и минеральную воду, пробуренных в южной части Тюменской области; поиски питьевых подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов Бердюжского, Казанского и Сладковского районов Тюменской области; создание полигонов для ведения государственного мониторинга подземных вод на территории Тюменской области; оценка современного состояния ресурсной базы пресных и слабоминерализованных вод юга Тюменской области. Концепция обеспечения населения юга Тюменской области чистой подземной водой питьевого назначения, в том числе на период чрезвычайных ситуаций.
Автор был инициатором работ по математической обработке данных многолетних наблюдений за подземными водами с целью поиска наиболее значимых факторов формирования подземных вод, изучения цикличности колебаний уровня и ее периодичности для составления прогнозов разной степени заблаговременности. Данные работы под руководством автора продолжаются и сейчас в Территориальном Центре «Тюменьгеомониторинг».
При работе над диссертацией автором впервые на основе фактически сложившейся в недропользовании ситуации разработана типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования. Выделен перечень факторов, от которых зависит уровень эффективности освоения запасов подземных вод (ЗГТВ).
Практическая значимость и реализация работы. Широкий спектр исследований месторождений подземных вод и эксплуатируемых участков недр позволил установить изменения гидрогеологических условий под воздействием эксплуатации, определить объем уже сработанных и имеющихся резервов запасов подземных вод, высветил все недостатки и грубые нарушения, имеющие место при добыче воды, и, главное, позволил наметить набор тех мероприятий и действий, которые при их реализации позволят повысить эффективность освоения запасов подземных вод.
Результаты исследований, выполненных автором или под его руководством, уже имеют практическое применение: основные выводы, сделанные по результатам инвентаризации фонда эксплуатационных скважин, легли в основу рекомендаций, направленных в адрес Глав сельских администраций для устранения недостатков при осуществлении эксплуатации в пределах их районов. Аналогичные сведения используются органами Росприроднадзора, осуществляющими контроль за процессом недропользования, прокуратурой, применяющей санкции за неправомерное использование недр.
Результаты данной работы можно использовать при подготовке предложений для внесения изменений в государственный учет месторождений и запасов подземных вод. Их также целесообразно использовать при разработках различных целевых программ по воспроизводству минерально-сырьевых ресурсов, при разработке природоохранных мероприятий, направленных на совершенствование процесса недропользования; для принятия решений по перераспределению имеющегося резерва разведанных запасов подземных вод между существующими и потенциальными недропользователями; при определении условий пользования недрами в лицензионных соглашениях; при планировании поисково-оценочных работ в малоизученных или неизученных районах и при принятии управленческих решений в сфере рационального природопользования.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на региональных совещаниях «Состояние и проблемы мониторинга геологической среды, геоэкологических и гидрогеологических исследований на территории Сибири и Урала» (г. Томск, 1998-1999 гг.), на научно-практических конференциях института геологии и геоинформатики Тюменского государственного нефтегазового университета (2004-2007 гг.), на Всероссийской конференции «Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод» (г. Звенигород, 2006 г.), на Всероссийских совещаниях по подземным водам Востока России (г. Иркутск, 2006 г., г. Тюмень, 2009 г.).
По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в журналах «Известия ВУЗов. Нефть и газ», поименованным в списке ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, насчитывающего 111 наименований. Материал диссертации изложен на 150 страницах, иллюстрирован 32 рисунками и содержит 23 таблицы.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору В.М. Матусевичу за постановку темы работы, постоянную помощь, ценные советы и замечания при написании данной работы, доктору геолого-минералогических наук, профессору Ю.С. Папину за плодотворное обсуждение результатов исследований многолетней цикличности солнечной активности и ее взаимосвязи с цикличностью колебаний уровня подземных вод, коллективу ТЦ «Тюменьгеомониторинг» за помощь по сбору и обработке фактического материала при написании диссертации, доктору геолого-минералогических наук, профессору Б.В. Боревскому за ценные консультации по особенностям организации водоснабжения и оценки запасов подземных вод на участках одиночных и мелких групповых водозаборов.
История изучения пресных подземных вод в районе исследований
Территория Тюменской области расположена на площади листов 0-41,42,43 и N-42. Первые геологические и гидрогеологические исследования на её территории и прилегающих районов относятся к концу прошлого столетия. Вначале геолого-гидрогеологические работы носили рекогносцировочный характер, а сведения о недрах собирались попутно с географическими наблюдениями.
Интенсивность геолого-гидрогеологических исследований заметно возрастает в 30-60-х годах прошлого столетия. Проводится маршрутная геологическая съемка долины р. Ишим (В.А. Николаев, 1933 г.), в результате которой дан краткий геолого-геоморфологический очерк. В 1934-40 гг. И.П. Герасимов посвящает ряд своих работ вопросам происхождения рельефа в пределах южной части Западно-Сибирской равнины. В 1947 году издается геологическая карта листа N-42 масштаба 1:1 000 000 с объяснительной запиской. В период 1947-49 гг. В.А. Николаевым публикуется ряд работ, в которых детально описано геологическое строение палеогеновых и нижнеплейстоценовых отложений юга Западно-Сибирской равнины.
Гидрогеологические исследования начали проводиться с 1948 года Уральским геологическим управлением. Первым этапом этих работ явилось составление сводной гидрогеологической карты юга Западной Сибири масштаба 1: 500 000 (Л.Е. Месс, 1948 г.). В 1956 году изучение гидрогеологических условий мезозойско-кайнозойских отложений в Тюменской области было продолжено Н.И. Платоновым.
Первые гидрогеологические исследования для целей технического и питьевого водоснабжения населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий в пределах южной части Тюменской области были начаты в 1959 г. посредством бурения на воду разведочно-эксплуатационных скважин.
С 1966 по 1968 гг. силами тематической группы партии режимных наблюдений Тюменской комплексной геологоразведочной экспедиции (ТКГРЭ) был составлен кадастр буровых на воду скважин Тюменской области, сопровожденный пояснительной запиской, кратко освещающей подземные воды кайнозойских отложений (В.Б. Стульников).
Первые систематизированные представления о подземных водах региона получены на основе региональных тематических работ. Это карта основных водоносных горизонтов (Р.П. Глушко, О.П. Булыгина, 1962 г.) и карта оценки эксплуатационных запасов пресных вод (Р.П. Глушко, 1963 г.) с пояснительными записками. В 1965-66 годах коллективом гидрогеологов (Р.П. Глушко, В.Л. Мингалева, В.А. Нуднер, А.Г. Печорин, К.Ж. Акенев, 1966 г.) выполнено гидрогеологическое районирование Тюменской области по условиям формирования режима подземных вод в зоне свободного водообмена, на основе которого рекомендована схема размещения региональной наблюдательной сети на территории области.
Одновременно с 1959-62 гг. почти на всей территории юга Тюменской области проводились комплексные геолого-гидрогеологические работы масштаба 1: 200 000 (В.И. Елизаров, А.А. Базанов, 1960-1961 гг.; М.Ф. Пих, А.П. Астапов, В.В. Нелюбин, 1961-1962 гг.). Кондиционность гидрогеологических карт, составленных по результатам этих работ, соответствовала масштабу 1: 500 000. В 1969-71 гг. в процессе выполнения комплексных геолого-гидрогеологических съемок были изучены геологические и гидрогеологические условия, составлены кондиционные геологическая и гидрогеологическая карты масштаба 1: 200 000.
Гидрогеологическую съемку сопровождали, а чаще предшествовали ей, геофизические работы методом ВЭЗ масштаба 1:100 000 с целью оконтуривания линз пресных подземных вод в континентальных отложениях олигоценового возраста в южных районах области. В 1970 г. аналогичные работы были продолжены Казанской электроразведочной партией, которые позволили проследить границы распространения подземных вод различной минерализации и выделить зоны повышенных сопротивлений, свидетельствующих о присутствии в геологическом разрезе пресных подземных вод. В 1983-85 гг. все ранее выделенные перспективные зоны были покрыты геофизической съемкой методом ВЭЗ (В.А. Кузнецов, Н.Б. Шишкина) масштаба 1: 25 000 с целью выбора участков для проведения на них поисково-разведочных на воду работ. В результате были рекомендованы конкретные точки заложения скважин на воду.
В рамках правительственного постановления 1982 г. «О мерах по дальнейшему улучшению жилищных, коммунально-бытовых и социально-культурных условий жизни сельского населения» в целях разработки генеральной схемы развития сельскохозяйственного водоснабжения Западно-Сибирский научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (ЗапСибНИГНИ) выполнил гидрогеологическое обоснование сельскохозяйственного водоснабжения и орошения земель подземными водами Тюменской области (Н.И. Зенков, Р.Г. Новосельцева, 1983 г.). В работе была дана оценка обеспеченности существующего и перспективного (на 2000 г.) водопотребления за счет подземных вод по административным районам. Выделены необеспеченные подземной водой районы в южной части сельскохозяйственной зоны, куда предлагалось перебросить пресные подземные воды разведанных месторождений и рекомендованных перспективных участков недр посредством межрайонных групповых водопроводов. Составлены карты гидрогеологического районирования сельскохозяйственной зоны Тюменской области по условиям водоснабжения в масштабах 1: 2 500 000 и 1: 500 000.
В 1983 г. коллективом авторов ВСЕГИНГЕО (Л. А. Островский, Б.Е. Антыпко) была составлена карта гидрогеологического районирования СССР масштаба 1:2 500 000. Созданная карта сыграла большую роль в развитии отечественной гидрогеологии и позволила разработать научные основы и принципы районирования, обобщить огромный фактический материал по подземным водам, выявить закономерности их формирования. Эта карта была реализована при ведении государственного мониторинга подземных вод и государственного водного кадастра.
Пресные подземные воды юга Тюменской области
По условиям залегания, формирования подземных вод, палеогидрогеологии и гидродинамической эволюции в пределах Западно-Сибирского гидрогеологического мегабассейна (ЗСМБ) выделяются три резервуара I порядка: палеозойский, мезозойский и кайнозойский гидрогеологические бассейны. Гидрогеологическая стратификация разреза ЗСМБ представляется в виде 7-ми этажно залегающих гидрогеологических комплексов: первый — олигоцен-четвертичных и второй - дат-туронских отложений в кайнозойском бассейне; третий — апт-альб-сеноманских, четвертый — неокомских, пятый - верхнеюрских и шестой - нижне-среднеюрских отложений в мезозойском бассейне; седьмой -триас-палеозойских отложений — в палеозойском бассейне. Заключенные в пяти последних комплексах подземные воды находятся, как правило, в обстановке затрудненного, весьма затрудненного, а местами и почти застойного режима. Для них характерны высокая минерализация, повышенная концентрация микрокомпонентов, преимущественно метановый состав газов и высокая газонасыщенность, что исключает использование этих вод для целей водоснабжения (В.М. Матусевич, 2005 г.)
В этой связи объектом изучения применительно к целевому назначению исследований является первый гидрогеологический комплекс кайнозойского гидрогеологического бассейна. При этом второй гидрогеологический комплекс кайнозойского гидрогеологического бассейна, включающий в себя морские прибрежно-морские отложения олигоцен-туронского возраста мощностью 650-800 м, служит надежным региональным водоупором и отделяет первый комплекс от нижнего (мезозойского) бассейна. Первый гидрогеологический комплекс характеризуется свободным, а в нижних частях затрудненным водообменном и в его пределах большей частью развиты пресные и слабосолоноватые, реже солоноватые и соленые воды [96,107]. Воды наиболее высокой минерализации встречаются в данном комплексе лишь в зоне аридного климата. На режим, питание и циркуляцию вод, наряду с геологическим строением, существенное влияние оказывают геоморфологические и климатические факторы [23].
Рассматриваемый комплекс подразделяется на ряд гидрогеологических районов - бассейнов стока. Особенности неотектоники, морфоструктуры, гидрогеологии и криогенеза позволяют выделить две группы бассейнов стока подземных вод: северную и южную. Граница между ними проведена по Обь-Енисейской положительной морфоструктуре, соответствующей Сибирско-Увальской гряде (Сибирским Увалам), определяющей направление стока поверхностных и подземных вод верхней гидрогеологической структуры в северную и южную стороны мегабассейна (В.М. Матусевич, Ю.К.Смоленцев, 1989 г.)
Согласно гидрогеологическому районированию зоны свободного водообмена, кайнозойский гидрогеологический бассейн территориально приурочен к системе обширного Обского регионального подземного стока, подчиняющегося Карскому бассейну континентального стока. Подземные воды в пределах района работ принадлежат в основном к системе Иртышского бассейна регионального подземного стока, включающего 12 гидрогеологических районов (бассейнов регионального, субрегионального и внутреннего стока бассейнов рек II и III порядков), (рис.2.1).
В строении кайнозойского гидрогеологического бассейна принимают участие отложения олигоценового, неогенового и четвертичного возраста, представляющие собой сложно переслаивающуюся песчано-алеврито-глинистую толщу мощностью от 10-15 вблизи палеозойского обрамления до 150 м и более в северо-восточной части. Характерным для бассейна является залегание отложений данного комплекса на большей части территории выше эрозионного вреза рек, преимущественно их песчаный состав, наличие загипсованных и карбонатизированных глин неогена и верхнего олигоцена на юге бассейна, отсутствие в долинах рек в южной части и вблизи предгорий нижележащих глин тавдинской свиты. Бассейн располагается в зонах оптимального и недостаточного увлажнения. Подземные воды олигоцен - четвертичного комплекса формируются в обстановке свободного вертикального водообмена. В верхней части преобладают водоносные неоген-четвертичные горизонты с малой водообильностыо (дебиты скважин от 0,1 до 1 дм3/с); в нижней — почти повсеместно присутствует наиболее продуктивный водоносный олигоценовый горизонт (дебиты скважин от 1 до 36 дм3/с), представленный песками разнозернистыми в различной степени глинистыми. Мощность олигоценового горизонта в зависимости от структурного плана подстилающего регионального водоупора изменяется от 0-5 на юго-западе до 40-100 м на севере и востоке (рис. 2.2-2.4).
Формирование подземных вод кайнозойского гидрогеологического бассейна на рассматриваемой территории в естественных условиях подчинено влиянию современных ландшафтно-климатических условий, которые определяют зональные особенности не только неоген-четвертичных безнапорных (грунтовых), но и олигоценовых субнапорных (межпластовых) вод. Величина питания подземных вод при установившемся естественном режиме фильтрации в пределах сложившейся водообменной системы практически равна величине разгрузки в реки — дрены. Характер и направленность водообмена внутри подсистемы и на ее границах определяются условиями связи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами, ролью и преобладанием внешних или местных (внутренних) источников и областей питания, характером и видом стока и разгрузки.
Области питания потоков подземных вод слоистой водообменной системы бассейнов стока практически совпадают с площадью их распространения. Для них характерно преобладание площадного питания через верхнюю границу системы и вертикальный водообмен. Потоки подземных вод формируются в бассейнах стока на всем пути своего следования преимущественно за счет рассредоточенной инфильтрации метеогенных вод, изменяющейся по площади в зависимости от гидрогеологических условий, литологического состава зоны аэрации (перекрывающей толщи), широтной смены увлажнения и заболоченности в природных зонах равнины.
Современное состояние месторождений пресных подземных вод на юге Тюменской области
Подземные воды являются одним из основных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, роль которого с каждым годом все возрастает [1,9,19,33,67,72].
Южная часть Тюменской области, относящаяся к экономически развитым и достаточно густонаселенным территориям Российской Федерации, обладает значительными ресурсами пресных подземных вод. По данным региональных исследований Смоленцева Ю.К., Соколовой А.В., Цацульникова В.Т. при непосредственном участии автора, большая часть рассматриваемой территории является обеспеченной подземными водами. Суммарные ресурсы пресных и весьма слабосолоноватых подземных вод составляют 6,015 млн. м /сут [107,109,110]. С целью организации хозяйственно-питьевого водоснабжения на юге области, начиная с 1959 года, разведаны десятки месторождений пресных подземных вод (МПВ). Однако, вопросы обеспечения населения чистой питьевой водой решаются не всегда на должном уровне. При огромных запасах подземных вод для организации водоснабжения зачастую используются некондиционные поверхностные воды, требующие специальной очистки, на которую затрачиваются весьма значительные средства [9,37,43,67,83]. В целом по югу области использование поверхностных вод составляет около 45% от общего объема добываемой воды для питьевых целей, остальные приходятся на долю подземных вод.
Недостаточное обеспечение населения водой из подземных источников связано с рядом факторов. Это, прежде всего, неравномерность распределения ресурсов и запасов подземных вод по площади - при избытке, в целом, на территории юга Тюменской области запасов подземных вод районы самой крайней южной бессточной зоны (Сладковский, Бердюжский, Казанский Армизонский и Ишимский районы), в силу распространения там соленых вод, запасами не обеспечены [12,32,37-40,95,103,105]. Другая причина связана с крайне низким уровнем освоения разведанных месторождений подземных вод — эксплуатируемые месторождения используются только частично, а некоторые вообще не эксплуатируются [33,98]. Последнее во многом связано с тем, что поиски и разведка подземных вод проводились, как правило, на участках с наилучшими, с точки зрения гидрогеологической оценки, условиями. А то, что районы месторождений были трудно доступны, и разработка их изначально была нецелесообразной, не принималось во внимание [9].
Все это свидетельствует о том, что к проблеме водоснабжения населения чистой подземной водой, к планированию поисково-оценочных, разведочных работ, к освоению месторождений необходим научный подход. Другими словами, для осуществления на исследуемой территории рационального недропользования (в том числе для принятия управленческих решений) необходима научно-методическая основа.
При этом самым главным является понимание того, что процесс использования подземных вод должен в обязательном порядке быть контролируемым (В.А. Мироненко, 1998). А для осуществления должного контроля на любой момент времени необходима достоверная информация о состоянии месторождений, о правомерности их разработки, об изменении гидрогеологических условий в результате эксплуатации, о влиянии естественных и искусственных факторов на формирование (истощение) запасов подземных вод, на изменение их качества и т.п. [5,10,11,13,21,24-26,29,98].
Как уже было отмечено, одной из основных позиций при разработке научно-методической основы рационального недропользования является наличие информации о состоянии месторождений подземных вод. Далее необходима характеристика состояния МПВ, наблюдаемого в настоящее время и характеристика состояния наблюдений и контроля над процессом эксплуатации месторождений. В качестве исходного материала для исследования вопросов, связанных с оценкой состояния месторождений и с оценкой осуществления контроля в недропользовании, автором использованы материалы, полученные в результате обследований, выполненных под его руководством в рамках работ по инвентаризации фонда эксплуатационных скважин на юге области в 2002-2003 гг. Всего проанализированы данные по 4218 обследованным скважинам (в процессе двух обследований) в 22 административных районах. Во внимание приняты все выводы и рекомендации, сделанные исполнителем работ (Территориальным центром «Тюменьгеомониторинг») по результатам выполненных под руководством автора исследований.
Наиболее крупными потребителями питьевых подземных вод являются города и районные центры, из которых самый значимый - областной центр г. Тюмень. Всего на территории юга области по состоянию на 1.11.2008 г. имеется 145 месторождений подземных вод (таблица 3.1). Из них для хозяйственно-питьевого водоснабжения разведаны 49 и предварительно оценены 96 месторождений. Одно из месторождений разведано для технологического водоснабжения Кальчинского нефтепромысла. Величина разведанных и предварительно оцененных запасов подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет 762,5 тыс. м /сут. Почти половина (380,77 тыс. м /сут) утвержденных запасов принадлежит месторождениям, разведанным для водоснабжения 5 городов юга области - Тюмень, Тобольск, Ялуторовск, Ишим, Заводоуковск. Всего таких месторождений насчитывается 18. Однако степень освоения их разведанных запасов невысокая, из указанного количества эксплуатируются лишь 6 месторождений с общим водоотбором 94,7 тыс. м /сут при сумме утвержденных запасов 158,8 тыс. м /сут. Этой водой обеспечиваются гг. Тюмень и Ялуторовск.
Что касается крупных водопотребителей, то для них разведано 13 месторождений подземных вод с величиной запасов 138,8 тыс. м /сут, а эксплуатируются только 6-е водоотбором 11,4 тыс. м/сут. К крупным водопотребителям, которые не эксплуатируют разведанные для них месторождения подземных вод, относятся ее. Абатское, Упорово, Нижняя Тавда, Большое Сорокино, Юргинское и Ярково, т.е. районные центры Тюменской области.
Изменение гидрогеологических условий на месторождениях нераспределенного фонда
Данные месторождения питьевых подземных вод были разведаны для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Ялуторовска и расположены соответственно в 12-16 км юго-западнее районного центра [100]. В течение 1984-88 гг. на разведанных участках недр месторождений были построены одноименные водозаборы для добычи питьевых подземных вод. Запасы подземных вод утверждены по состоянию на 28.12.89 г. в количестве 23,0 тыс. м /сут, в т.ч. по категориям: А — 7,1, В - 10,1, Сі - 5,8 тыс. м3/сут (протокол ТКЗ от 28.12.1989 г. № 6/89) , в т.ч. по месторождениям: наВосточносингульском — 5 тыс. м3/сут (по категориям: А— 1,5, В - 3,5 тыс. м /сут); Западносингульском — 18 тыс. м /сут (по категориям: А - 5,6, В - 6,6, Сі - 5,8 тыс. м3/сут). Наблюдения за режимом уровня подземных вод олигоценового водоносного горизонта проводятся в скважинах наблюдательной сети и в эксплуатационных скважинах.
Наблюдательная сеть состоит из 2-х скважин №№ 1с, 10 с, пробуренных в пределах Восточносингульского водозабора. Скважина 1с расположена на восточном фланге водозабора, скважина 10 с - на западном. Таким образом, имеющаяся в настоящее время наблюдательная сеть позволяет изучать гидродинамические условия только в зоне активного возмущения, что не дает возможности достоверно судить о развитии воронок депрессии в районах двух водозаборов.
На основании данных 2004-2005 гг. определено изменение положения уровня подземных вод продуктивного (олигоценового) водоносного горизонта как за годовой период наблюдений, так и от начала эксплуатации водозабора (табл. 4.6).
Поведение уровней в наблюдательных скважинах, расположенных в зоне активного возмущения, в большей степени зависит от величины водоотбора из расположенных рядом с ними эксплуатационных скважин. При уменьшении водоотбора из эксплуатационных скважин в наблюдательных скважинах наблюдается подъем уровней, при увеличении нагрузки на эксплуатационные скважины происходит их снижение. Величина снижения уровня за год в скважине Ю с составила 0,33 м.
Данные по изменению положения уровней в наблюдательных скважинах с начала эксплуатации месторождения (рис. 4.17) показывают, что в многолетнем разрезе в скважине Ю с наблюдается стабильное снижение уровня подземных вод. Величина снижения составила 4,47 м. В скважине № 1с отмечается повышение уровня на 1,66 м.
Недостаточность данных, связанная с отсутствием кондиционной наблюдательной сети, позволила лишь с определенной степенью условности представить на карте зону влияния водозаборов. В зоне активного возмущения на Восточносингульском водозаборе картируется воронка депрессии овальной конфигурации. Внутри общей воронки депрессии непосредственно вокруг двух групп наиболее нагруженных скважин сформировались две локальные депрессионные воронки. По сравнению с 2004 г. в 2005 г. размеры локальных воронок депрессии в районе водозабора несколько увеличились. На Западносингульском водозаборе вокруг работающих скважин сформировалась общая воронка депрессии. Таким образом, эксплуатация водозаборов в исследуемый период, вследствие практически стабильного водоотбора, не оказала какого-либо существенного влияния на развитие воронок депрессии. Водозаборные скважины. Данные замеров динамического уровня подземных вод в эксплуатационных скважинах позволили определить значения понижения уровня воды с момента начала эксплуатации (табл. 4.7). Анализ значений, приведенных в таблице, указывает на то, что среднегодовые величины понижения уровня во всех водозаборных скважинах не превысили величин допустимых понижений, определенных при оценке запасов подземных вод. Это свидетельствует не только об обеспеченности утвержденных запасов подземных вод, но и о высоких потенциальных возможностях продуктивного комплекса. Таким образом, на основании полученных материалов можно сделать следующий вывод: Водозаборы продолжают работать в установившемся режиме. Это предположение сделано на основании того, что емкостные возможности продуктивного горизонта при сложившемся в настоящее время достаточно стабильном водоотборе способствуют процессу стабилизации воронок депрессии, т.е. размеры и конфигурация зоны депрессии остались практически неизменными во времени. 121 Что касается остальных более мелких эксплуатируемых месторождений, то на 16-ти из 24-х месторождений имеются только мелкие водопотребители, которые осуществляют добычу воды в количествах, значительно меньших, чем величины утвержденных запасов. Учитывая низкую производительность указанных водозаборов, проведение специальных работ по наблюдениям за уровнем подземных вод в районах их расположения нецелесообразно. Согласно условиям лицензионных соглашений, определенный комплекс работ по наблюдениям за эксплуатируемым горизонтом обязан производить сам недропользователь. По имеющимся немногочисленным сведениям (из отчетов недропользователей) можно с большой степенью вероятности предположить, что существенных изменений гидрогеологических условий на этих месторождениях под влиянием осуществляемой эксплуатации, не произошло. Сделанные выводы свидетельствуют о высоких потенциальных возможностях всех разведанных месторождений питьевых подземных вод, из чего следует, что все водозаборы, расположенные в пределах этих месторождений, в дальнейшем могут эксплуатироваться в более интенсивном режиме, по крайней мере, с водоотбором в объеме утвержденных запасов. А в тех случаях, когда основной водопотребитель, даже с учетом перспективы, не способен использовать разведанные запасы в максимальном объеме, реальным станет удовлетворение потребностей в питьевой воде и других потенциальных недропользователей.
