РЕЖИМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНАХ ВОДОЗАБОРОВ И СТРОИТЕЛЬСТВА ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

В районах отбора подземных вод для водоснабжения или с целью борьбы с обводненностью шахт и карьеров при разработке полезных ископаемых (каменного и бурого угля, железных руд) создается особый искусственный тип режима. Вокруг водозаборных одиночных или кустовых скважин образуются депрессионные воронки, диаметр которых достигает сотен метров, а понижение уровня воды — 100 м. Природные факторы на режим подземных вод в этих условиях практически не влияют, а главным фактором является интенсивность водозабора.

Режим грунтовых вод в районах водозаборов и строительства инженерных сооружений. Влияние длительной эксплуатации на химический состав артезианских вод изучалось во многих городах (Москве, Санкт-Петербурге, Брянске и др.). В Москве усиленная эксплуатация вод каменноугольного горизонта привела к крупным водопонижениям: уровни воды в скважинах снизились на 50—60 м, а площадь депрессионных воронок составила более 1000 км2. Такая эксплуатация повлияла на сток малых и средних рек области: в Московском районе подземное питание рек сократилось на 20— 30%, общий речной сток — на 5—25% (от годовых величин), а в Мещерском районе подземное питание — на 25—60% и общий речной сток — на 10—25%.

За 35-летний срок наблюдений в Москве состав вод среднекаменноугольного горизонта при понижениях уровня до 35 м не изменился, отмечено лишь небольшое увеличение минерализации и содержания хлора. В нижнекаменноугольных отложениях при понижении уровня на 45 м химический состав также мало изменился, возросло лишь содержание сульфатов. Питание гидрогеоло

гических подразделений верхнего гидрогеологического этажа в городе Москве осуществляется за счет:

  • • инфильтрации атмосферных осадков;
  • • техногенных вод (утечки по сетям водонесущих коммуникаций — водопровода, канализации, теплотрасс);
  • • утечки на сооружениях водопотребляющих производств (ТЭЦ, насосные станции водопровода и канализации, градирни и др.);
  • • полива зеленых насаждений, мытья улиц и т.п.);
  • • конденсационных вод, накапливаемых в грунтах обратных засыпок, планировочных подсыпок, в естественных грунтах зоны аэрации на закрытых площадях;
  • • инфильтрации и подпертой фильтрации из прудов и рек. Практически все воды верхней водоносной толщи мезокайно-

зойских отложений, распространенные на территории мегаполиса, загрязнены и не соответствуют питьевому качеству, для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения они не используются, используются мало и исключительно для технических нужд некоторыми мелкими предприятиями, например, АЗС для мойки автомашин. Эксплуатационных скважин, оборудованных на мезо- кайнозойские водоносные отложения, в городе единицы-десятки, водоотбор их невелик, роль в водоснабжении города незначительна [14].

Анализ результатов территориального мониторинга грунтовых вод показывает, что в течение 2006-2012 гг. гидродинамический, температурный и гидрогеохимический режимы грунтовых вод на всей территории города были нарушенными. Гидродинамический режим грунтовых вод в мегаполисе предопределен следующими условиями техногенеза:

  • • естественным сезонным изменением положения уровней, условий питания и разгрузки грунтовых вод;
  • • нарушениями в результате площадного асфальтирования улиц, перепланировки поверхности, постоянного освоения подземного пространства;
  • • барражным эффектом, неравномерными водопонизительными работами при строительстве и работе дренажных сооружений, утечками из водонесущих сетей, прокладкой новых коммуникаций и т.п.

Влияние каждого из перечисленных факторов имеет локальный характер, однако вследствие их совместного длительного воздействия следует говорить о площадном техногенном изменении естественных гидрогеологических условий на территории мегаполиса.

Например, по результатам гидрохимического опробования по скважинам г. Москвы в течение пяти лет выявлено, что соотношение типов воды по преобладающим анионам в химическом составе вод изменяется незначительно. Данные опробования скважин и родников характеризуют преимущественно хлоридные воды. Минерализация грунтовых вод в черте города в большинстве скважин и родников не превышает 1,0 г/л. Практически в половине опробованных скважин, так же как и в прошлые годы, фиксируется высокое содержание NH4, превышающее ПДК, что возможно связано с поступлением сточных вод непосредственно в грунтовые водоносные горизонты. Практически в половине отобранных проб зафиксировано превышение ПДК по содержанию железа, и почти во всех пробах — по содержанию марганца.

Следует отметить, что характерной особенностью территории является то, что при формировании депрессионных воронок водоносные горизонты каменноугольных отложений из напорных превращаются в безнапорные, возникает опасность нисходящей фильтрации вышезалегающих загрязненных грунтовых вод. Также при строительстве глубоких подземных сооружений, особенно способом «стена в грунте», верхнеюрский водоупор, как правило, нарушается. Попадая в трещиноватые карбонатные породы, они провоцируют не только загрязнение подземных вод продуктивных водоносных горизонтов, но и активизацию карстовых процессов в карбонатных породах. Соответственно расширяются уже существующие и появляются новые площади, опасные с позиций проявления карстовых и карстово-суффозионных процессов [3].

С середины 1980-х гг. величина суммарного водоотбора подземных вод снижается, что может быть связано с падением промышленного производства, выводом некоторых предприятий за пределы города и т.п. В 2000—2012 гг. наблюдается стабилизация отбора подземных вод как из скважин с последующим использованием, так и при водоотливе из подземных выработок. Анализ исследований показал, что использование подземных вод непосредственно для нужд г. Москвы составило 70,64 тыс. м3/сут, в том числе на хозяйственно-питьевые нужды — 14,23 тыс. м3/сут (18%) и на производственно-технические — 56,41 тыс. м3/сут (рис. 9.1).

Хозяйственно-питьевое водоснабжение города практически на 100% осуществляется за счет поверхностных вод из двух независимых источников: Волжского (35—36% объема) и Москворецкого (64—65% объема), на базе которых построена сеть водохранилищ. В результате водоотбора из водоносных горизонтов каменноугольных отложений на территории г. Москвы практически повсеместно ус-

Использование подземных вод по целевому назначению в 2012 г. [3]

Рис. 9.1. Использование подземных вод по целевому назначению в 2012 г. [3]

тановилась нисходящая фильтрация из верхних загрязненных водоносных горизонтов, заключенных в мезо-кайнозойских отложениях, увеличив тем самым составляющую часть питания водоносных комплексов карбона. Подземные воды этих отложений являются практически единственным резервным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения в особый период возникновения чрезвычайных ситуаций, поэтому необходимо исключение его дальнейшего загрязнения. Подобное положение сложилось и в районе Санкт-Петербурга, где питьевое водоснабжение базируется на подземных артезианских водах, залегающих на глубине 100—250 м. На одном участке понижение уровня достигло 70 м, а площадь депрессионной воронки составила 20 тыс. км2, на другом уровень опустился на 60—65 м, а площадь воронки достигла 6000 км2 (радиус 35—75 км).

Так, на рис. 9.2 показано развитие депрессионной воронки напорного водоносного горизонта в девонских отложениях Брянской области.

Новые режимы подземных вод в результате длительного водопо- нижения сложились и в районах разработки полезных ископаемых (Курская магнитная аномалия, Кривой Рог, Белгородская и Днепропетровская области, Казахстан).

Влияние отбора подземных вод и разработка недр могут оказывать негативное влияние на ландшафт (опускание территорий, снижение плодородия почв). На вновь застраиваемых площадях при промышленном и гражданском строительстве обычно нарушается режим грунтовых вод: уменьшаются транспирация и испарение с поверхности грунтовых вод, а их уровень повышается.

В результате сооружения гидротехнических сооружений и плотин на реках резко изменяются гидрогеологические условия, а следовательно, и режим грунтовых вод в примыкающих к ним зонах. Выше плотины создается подпор грунтовым водам, уровень их по-

Развитие депрессионной воронки напорного водоносного горизонта в девонских отложениях Брянской области [3]

Рис. 9.2. Развитие депрессионной воронки напорного водоносного горизонта в девонских отложениях Брянской области [3]

вышается, поэтому уклоны поверхности грунтовых вод уменьшаются, а иногда на участке, примыкающем к водохранилищу выше плотины, сменяются на обратные уклоны. Режим грунтовых вод будет определяться режимом уровня воды в водохранилище. После заполнения водой водохранилищ происходят подъем уровня грунтовых вод на близлежащих участках и образование новых водоносных горизонтов пресных вод, а также формирование совершенно нового режима и баланса грунтовых вод. Причиной возникновения нового нарушенного режима подземных вод стали Каховское водохранилище (Херсонская область) и Каракумский канал в Туркмении.

После наполнения Каховского водохранилища уровни вод стали быстро возрастать и за пять лет поднялись на 5-10 м, началась фильтрация вод из водохранилища, а после подачи воды в Краснознаменский канал — и инфильтрация оросительной воды. Юг Украины беден пресными подземными водами, а неогеновый водоносный горизонт в ряде районов Херсонской и Запорожской областей является основным источником питьевого водоснабжения. В данном случае произошло пополнение запасов подземных вод этого и других водоносных горизонтов. Вследствие создания Каховского водохранилища, обеспечивающего пресной водой плодородные степи Херсонской области и степного Крыма, в естественном режиме подземных вод произошли большие изменения — резко поднялся уровень грунтовых вод, а на отдельных участках Краснознаменской оросительной системы неогеновый водоносный горизонт получил новый источник пополнения. Подобные процессы происходят и на некоторых участках других рек (Волга, Кама), где построены водохранилища.

Сооружение Каракумского канала резко изменило природные условия прилегающих пустынных районов: изменился подземный сток и произошло подтопление земель. Площади орошения за 30 лет увеличились почти на 100 тыс. га, в результате граница пустыни отодвинулась почти на 60 км, и на отдельных участках канала начали формироваться новые гидроморфные почвы с гало- фитной растительностью; новый режим грунтовых вод тесно связан с режимом канала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >