Введение к работе
Актуальность проблемы. Научно-технический прогресс сопровождается постоянный возрастанием антропогенной нагрузки на поверхность земли и соответственно на подземные волы. В результате ухудшается качество последних и снижается их ценность как ресурса. Это осложняет решение задач водоснабжения и заставляет человечество вкладывать во все возрастающих масштабах средства в охрану подземных вод от истощения и загрязнения. Вопрос, как рационально вкладывать эти средства, содержит.иного неясных нонен-тов. Поэтому только за последние 10 лет по различный аспектам охраны подземных вод издано более 30 монографий и множество статей. В подавляющем большинстве этих публикаций задачи ставятся как частные: характеризуется один (или группа ) источник загрязнения, оценивается вызванная им загрязненность и предлагается мероприятие (или их комплекс ) для зашиты основного объекта охраны - водозабора. При этом изучение миграции вредных веществ в водоносном горизонте производится с помощью моделей пласта либо изолированного от других геосфер (атмосферы, биосферы и т.д. \ либо имеющего жестко заданный приток (отток ) вещества.
Подобный подход к природоохранной деятельности вполне правомочен в условиях, когда антропогенное воздействие вызывает образование локальных ореолов загрязнения. Когда же ореолы от разных источников начинают накладываться яруг на друга, формируя в региональном плане антропогенно измененный ландшафт, как это имеет место на Урале, а в ближайшей перспективе может возникнуть и в других регионах страны, подход нуждается в корректировке. Частные (тактические ) решения природоохранных задач должны согласовываться с общими (стратегическими ) направлениями. Эта переориентация аналогична переходу от автономного обеспечения энергией к единой энергетической системе страны или созданию объединенной водохозяйственной системы страны, теория деятельности которой в настоящее время разрабатывается и частью которой является стратегия охраны подземных вод.
Диссертационная работа выполнена в Уральском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов (УралНИИВХ) на основе результатов 22 научно-исследовательских работ, в которых автор участвовал в качестве руководителя и ответисполнителя в течение 1973-198Ь гг. В некоторой
мере использованы результаты исследований, полученные автором за время работы в АзНИИВП (1970-73 гг. ) и Бакинской филиале ВНИИ ВОДГЕО (1966-70 гг. ).
Цель работы - обоснование современной стратегии охраны .од-эешшх вол от загрязнения и истощения.
Задачи исследований:
_:~обосПованис~концептуальных полонений в области охраны подземной гидросферы;
- систематизация основных понятий в области охраны подзем
ных вод, позволявшая оценивать целесообразность последней с эко
логических и экономических позиций;
разработка в области охраны подземных вод классификаций, соответствующих современной стратегии;
обоснование рациональных комплексов мероприятий по охране подземных вод при региональном и локальном загрязнении;
оценка экологических последствий отбора подземных вод в аспекте влияния его на речной сток.
Объекты и методы исследований. В диссертации рассматривается подземная гидросфера, т.е. объект изучения науки гидрогеологии. Задачи же ставятся природоохранные, необходимым условием успешного решения которых является привлечение, помимо традиционных гидрогеологических методов, методик и достижений гидрологии, экономики, экологии и ряда других научных дисциплин. Загрязнение подземных вод изучалось в Предуралье (район г.Березники. Стерлитаиакский район БашАССР и др. ), на Горном Урале (Ку-иарский массив осушения, Череишанский карбонатный массив, Нижне-сергинский, Аргаяшский и др. районы) и, главным образом, в Западной Сибири - в Свердловской, Челябинской и Курганской областях. По другим регионам основная часть данных заимствована из литературы.
При исследованиях использовались следующие методы:
- анализ и обобщение материалов по геолого-гидрогеологичес-
кии условиям, гидрогеохикии, хозяйственной деятельности;
- критическая проработка литературы по экономическим, эко
логическим, философским и др. аспектам водоохранной деятельное
и по опыту охраны поверхностных вод, биосферы и т.д.;
полеыю обследования объектов с небольшими объемами гидрохимических, термометрических, гидрометрических и т.п. работ;
аналоговое моделирование на электроинтеграторе БУСЗ-70;
- численное моделирование на ЭВМ ЕС-1022:
I - физическое моделирование процессов масгообнена между жидкостью и грунтом в самодельных фильтрационных колонках. Научная новизна работы:
- разработана оашвная конципция охрани подземных вод. поз-
воляюшаа учитывать возникновение регионального заірязнения под
земных вод, создание объединенных водохозяйственных систем, эко
логизацию подходов к природоохранной деятельности;
обоснованы возможность и целесообразность использования для оценки экономического ущерба от загрязнения подземных вод восстановительной стоимости;
определены пути оценки экологической роли подземных вод по влиянию их количественных и качественных характеристик на процессы в других геосферах н в конечном итоге на продуктивность и качество биомассы;
оценка экологической роли подземных вод практически апробирована в аспекте влияния их отбора на речной сток УЗР;
- на основе опыта охраны поверхностных вод установлен раци
ональный порядок технико-экономического обоснования мероприятии
по охране подземных вод.
Совокупность полученных результатов исследования определяет новое научное направление е гидрогеологии - научные основы организации деятельности по охране подземных вод при создании объединенной водохозяйственной системы страны (региона, бассейна и т.д. ) и экологизации подходов к обоснованию природоохранных мероприятий.
На зашиту выносятся:
-
Основная концепция охраны подземных вод. При высоких антропогенных нагрузках н.э окружающую срелу и для локального, и для регионального случаев загрязнения, независимо от степени изученности терригорич, кардинальный путь - регулирование количества и качества води в пласте. Цель водоохранной деятельности - удовлетворение сегодняшних и перспективных потребностей в воле. Критерия целесообразности осуществления водоохранных мероприятий - направленность мероприятий только на улучшение социально-экономических условий жизни общества.
-
Принципы оценки экономического ущерба от загрязнения подземных вод. При общепринятых путях оценки ущерба подземные воды рассматриваются как природный ресурс. Квалификация их как
полезного ископаемого позволяет считать загрязнение подземных вод эквивалентный уменьшению их запасов (снижению их минерально-сырьевого ліриродно-ресурсного-тютенциала ) и рассчитывать его по восстановительной стоимости.
-
Оценка экологической роли подземных вод как основы нормирования их качества. Квалификация качественного состояния подземной гидросферы сегодня базируется на гигиенических нормативах. Переход на экологические нормативы связан с определением влияния качественных и количественнш изменений подземной гидросферы на состояние других геосфер и в, конечном итоге, на качество и количество биомассы, продуцируемой на соответствующей ' площади.
-
Оценка экологических последствий отбора подземных вод в аспекте влияния его на речной сток УЭР. Изменение речного стока, обусловленное отбором подземных вод, влияет на воспроизводство биологических ресурсов. Это влияние на Урале, как показали проведенные гидродинамические расчеты, неодинаково для долин с разным структурно-литологическим строением.
Практическая ценность и реализация работы. На основе научных результатов диссертации выполнен ряд разработок рекомендательного и методического характера по:
выбору мест заложения скважин хозяйственно-питьевого водоснабжения в юго-восточной части Свердловской области;
учету защищенности и загрязнения подземных вод при планировании развития народного хозяйства;
гидрогеологическому обоснованию водоохранных зон при ис-пользовани:: подземных вод;
учету ущерба стоку малых рек Урала при отборе подземных вод;
- улучшению эксплуатации оросительных систем с использова
нием очинённых сточных вод свиноводческого комплекса "Рощинский"
Стерлитамзкского района ЕашАССР
и ряду других вопросов, связанных с охраной и рациональным использованием подземных вод.
Реализация работы зависит от создания объединенной водохозяйственной системы страны после образования отрасли "водное хозяйство". Расчеты позволяют оценить ожидаемый годовой экономический эффект при внедрении комплекса мероприятий по охране подземных вод в сени районах Западной Сибири - 12,1 нлн.руб., при
внедрении учета ущерба речному стогу Урала при отборе подземных вод - 1,6 млн.руб. и т.д. При отсутствии "хозяина воды" основные результаты работ не находят потребителя, и внедряются побочные разработки. Полученный эффект пока составляет 437 тыс.руб.
Апробация работы. Основные резулотаты исследований доложены и обсуждены на: т"-м Всесоюзном симпозиуме по современным проблемам самоочищения и регулирования качества воды (Таллин, 1372), Всесоюзном научно-техническом совещании "Разработка и.организация комплекса водоохранных мероприятий" (Харьков, 1973); 7-м, ' 10-м, 11-м и 12-н совещаниях по подзенным водам Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1973; Иркутск, 1982, 1989; Чита, 1905 ); 9-м Международном конгрессе по ирригации и дренажу (Москва, 1975 ); 5-м Всесоюзном симпозиуме по современным проблемам сэноо-чишения и регулирования качества воды (Таллин, 1975 ); Всесоюзном симпозиуме "Стандартизация в области охраны природы" (Москва, ВДНХ, 1978 ); Всеуральских научно-координационных совещаниях по рациональному использованию и охране подземных вод 'рала и сопредельных регионов (Свердловск, 1983; Оренбург, 19ВЭ; Челябинск, 1989); Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование систем управления и контроля использованием и охраной*вод в СССР на базе объединенных региональных водохозяйственных систен" (Свердловск 1987); а также на ряде региональных и координационных совещаний, конференций и семинаров.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 монографии, 3 брошюры, 25 статей и 25 тезисов, получено авторское свидетельство. Под руководством автора были подготовлены и вышли в свет 8 сборников по вопросам охраны и рационального использования подземных вод Урала.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 гл?ч, заключения й списка использованной литературы, включающего 338 наименований. Объем работы 293 страницы машинописного текста, 34 таблицы и 52 рисунка.