Экомониторинг, Уралгидроэкспедиция, Уралнедра

ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

"ЭКОМОНИТОРИНГ"

СРЕДНЕУРАЛЬСКАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ

620014 г.Екатеринбург ул.Вайнера, 55 (Уралнедра), каб. 513

тел. 257-20-06, 219-39-08 факс 257-20-06

Ссылка на оригинал документа с таблицами

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР - ВСЕГИНГЕО

гидрогеология СССР СВОДНЫЙ ТОМ - ВЫПУСК 3 - РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД СССР И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

РЕДАКТОР л.с. язвин - МОСКВА, «НЕДРА», 1977

УДК 556.3(47+57)

Гидрогеология СССР. Сводный том в пяти выпусках. Вып. 3. Ресурсы подземных вод СССР и перспективы их использования. М., «Недра», 1977, 279 с. (ВСЕГИНГЕО).

В книге приводится характеристика формирования и распространения ресурсов различных типов подземных вод (пресных и солоноватых, минеральных, термальных и промышленных) по основным гидрогеологическим регионам страны. Рассматриваются методические вопросы региональной оценки ресурсов подземных вод, анализируется современное использование различных типов подземных вод и намечаются его возможные перспективы. Книга рассчитана на гидрогеологов и специалистов по водоснабжению. Табл. 44, ил. 5, список лит. - 68 назв.

Гидрогеологическая карта - Схематическая карта изученности и использования эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод СССР

Рис. 2. Схематическая карта изученности и использования эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод СССР. Составила Л.А. Субботина. Редактор Л.С. Язвин, 1973 г.

Районы, где утвержденные в ГКЗ и ТКЗ эксплуатационные запасы составляют от выявленных эксплуатационных ресурсов (в %): 1 - до 1; 2 - 1 - 10; 3 - 10 - 20; 4 - 20 - 50; 5 - >50; 5 - районы, где эксплуатационные ресурсы не оценивались и (или) эксплуатационные запасы подземных вод не утверждались в ГКЗ или ТКЗ; 7 - месторождения подземных вод или их участки с утвержденными в ГКЗ или ТКЗ запасами, расположенные на территориях, где эксплуатационные ресурсы не оценивались. Выявленные эксплуатационные ресурсы (в м³/с): 8 - до 25; 9 - 25 - 50; 10 - 50 - 100; 11 - 100 - 300; 12 - 300 - 500; 13 - 500 - 1000; 14 - >1000. Использование ресурсов подземных вод (водоотбор в % от эксплуатационных ресурсов): 15 - до 1; 16 - 1 - 10; 17 - 10 - 20; 18 - 20 - 50; 19 - >50. Типы месторождений подземных вод (преобладающие): 20 - артезианских бассейнов платформенного типа; 21 - конусов выноса, предгорных шлейфов и межгорных впадин; 22 - ограниченных по площади структур или массивов трещиноватых и трещинно-карстовых пород и зон тектонических нарушений; 23 - песчаных массивов; 24 - артезианских бассейнов складчатых областей; 25 - межморенных флювиогляциальных отложений; 26 - преобладают два типа месторождений. Границы: 27 - площади оценки эксплуатационных ресурсов; 28 - гидрогеологических областей (и их номера); 29 - гидрогеологических районов первого порядка (и их номера); 30 - между различными типами месторождений подземных вод; 31 - площадей с различной степенью изученности эксплуатационных ресурсов подземных вод; 32 - площадей с разной степенью использования эксплуатационных ресурсов подземных вод

Гидрогеологическая карта - Схематическая карта распространения минеральных вод СССР

Рис. 3. Схематическая карта распространения минеральных вод СССР. Составил Л.А. Яроцкий.

Территории повсеместного распространения солоноватых и соленых минеральных вод: 1 - хлоридной группы; 2 - сульфатной группы; 3 - хлоридно-сульфатной и хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатной групп; 4 - хлоридно-гидрокарбонатной и гидрокарбонатной групп. При наличии в разрезе минеральных вод различных групп - штриховка комбинированная. Штриховка горизонтальная - минеральные воды содержатся в горизонтально залегающих осадочных породах, штриховка наклонная - в осадочных породах горноскладчатых областей, штриховка вертикальная - в зонах выветривания магматических и метаморфических пород. Границы; 5 - между площадями с различными группами минеральных вод; 6 - распространения рассольных минеральных вод; 7 - распространение пластовых слабоминерализованных термальных вод; 8 - распространения сероводородных вод. Территории только локального распространения минеральных вод; 9 - преимущественно слабоминерализованных холодных железистых, радоновых и некоторых других; 10 - граница распространения проявлений углекислых вод (помимо других типов минеральных вод); а - НСО₃ и HCO₃=SO₄=Ca и Са - Mg, б - такого же и более сложного состава; 11 - граница распространения естественных термальных источников (помимо других типов минеральных вод): а - слабоминерализованных; б - различной минерализации

ПРЕДИСЛОВИЕ

В последние десятилетия во многих странах мира все более возрастает интерес к проблемам правильного, рационального использования водных ресурсов. Непрерывный рост потребности в воде для бытовых нужд, промышленных и сельскохозяйственных объектов, интенсивное загрязнение поверхностных и подземных вод, влияние отбора подземных вод на окружающую среду выдвигают важнейшую проблему охраны природных ресурсов вообще и водных ресурсов в частности. В СССР вопросы рационального использования водных ресурсов и их охраны от загрязнения и истощения нашли отражение в принятом Верховным Советом СССР законе «Основы водного законодательства СССР». Ресурсы подземных вод, являющиеся частью общих водных ресурсов, имеют в Советском Союзе важное практическое значение и широко используются для водоснабжения и орошения, бальнеологических целей, тепло- и энергоснабжения, а также для извлечения полезных компонентов (например, иода и брома). В связи с этим по характеру использования в подземной гидросфере обычно выделяют следующие типы вод.

Пресные (до 1 г/л), солоноватые (до 10 г/л) и соленые (до 35 г/л) воды, применяемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения, водопоя скота и орошения. При этом в соответствии с кондициями для удовлетворения ряда нужд (например, хозяйственно-питьевого водоснабжения) солоноватые и соленые воды могут быть использованы только после их опреснения.

Минеральные воды, применяемые в бальнеологических целях.

Термальные воды, используемые для теплоснабжения и в некоторых случаях для получения электроэнергии.

Промышленные воды, применяемые для получения из них ценных компонентов, используемых в промышленности и сельском хозяйстве.

Изучение ресурсов этих различных типов подземных вод на территории СССР началось сравнительно давно, но до начала 60-х годов ресурсы оценивались в основном на отдельных небольших участках, где это оказывалось необходимым для водоснабжения того или иного города, промышленного объекта, развития существующего или строительства нового курорта и т.п. Однако бурный рост потребностей в воде, увеличивающиеся масштабы ее использования и концентрация крупных водозаборов вызвали необходимость в региональной количественной оценке ресурсов подземных вод отдельных природных районов и всей страны в целом. Особенно большое значение этот вопрос имел для подземных вод, используемых для водоснабжения, в меньшей степени это касалось минеральных вод в связи с небольшими масштабами их использования, хотя для ряда районов (например, Кавказских минеральных вод) эта задача в настоящее время является актуальной.

Работы по региональной оценке естественных и эксплуатационных ресурсов подземных вод, которые могут быть использованы для водоснабжения и орошения, были начаты в 1961 г. в связи с составлением Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР. В работе по оценке приняли участие все территориальные геологические управления Министерства геологии СССР, и она послужила гидрогеологическим обоснованием Генеральной схемы. В дальнейшем была проведена региональная оценка эксплуатационных ресурсов термальных и промышленных вод, а для минеральных вод уточнены основные закономерности формирования различных типов вод на территории СССР.

Проведенные исследования сыграли важную роль как в развитии гидрогеологической науки, так и в решении крупных практических задач. Выявленные закономерности формирования месторождений различных типов подземных вод и их ресурсов являются одной из научных основ проведения поисково-разведочных работ на подземные воды и планирования размещения производительных сил.

Дальнейшее углубление и расширение знаний о ресурсах подземных вод проходило при составлении многотомной монографии «Гидрогеология СССР», где были подведены итоги регионального изучения гидрогеологических условий рассматриваемых территорий и, в частности, определены закономерности формирования, современное и перспективное использование подземных вод в различных отраслях народного хозяйства. Однако в связи с тем, что отдельные тома монографии были составлены по территориально-административному признаку, они не могли дать характеристики ресурсов подземных вод крупных естественноисторических районов и всей страны в целом. Задача данной работы, являющейся выпуском 3 сводного тома монографии «Гидрогеология СССР» состоит в характеристике закономерностей формирования и распространения ресурсов различных типов подземных вод на территории СССР и крупных естественноисторических районов, а также в оценке степени их изученности, современного и перспективного использования подземных вод в народном хозяйстве.

При составлении выпуска 3 сводного тома в основном использованы данные томов по отдельным регионам страны с учетом новых материалов, полученных при разведках подземных вод, обследовании действующих водозаборов, проведении прогнозных оценок, эксплуатационных ресурсов ряда перспективных районов. В отдельных случаях в приведенную в региональных томах прогнозную оценку эксплуатационных ресурсов вносились некоторые коррективы для выработки общего подхода к оценке ресурсов и получения сопоставимых по отдельным районам цифр.

Работа состоит из пяти глав. В главе I, являющейся научной основой региональной оценки ресурсов, дается характеристика основных видов ресурсов и запасов подземных вод и их классификации, приводится типизация месторождений подземных вод и характеристика основных источников формирования эксплуатационных ресурсов в различных природных условиях, излагаются основные положения методики региональной оценки естественных и эксплуатационных ресурсов. Глава заканчивается характеристикой утвержденного редакционной коллегией сводных томов монографии гидрогеологического районирования, в соответствии с которым в следующих главах приводится описание эксплуатационных ресурсов различных типов вод.

В главе II, являющейся основной частью работы, приводится характеристика эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых (в отдельных случаях и соленых) подземных вод по естественноисторическим районам. В каждом районе рассматриваются источники формирования эксплуатационных ресурсов (в том числе и естественные ресурсы подземных вод), их общие величины, современное и перспективное использование, степень изученности эксплуатационных ресурсов. Характеризуются преобладающие типы месторождений подземных вод и закономерности их формирования.

В главе III эти вопросы рассматриваются для территории всей страны. Последовательно охарактеризованы закономерности формирования эксплуатационных ресурсов пресных, солоноватых и соленых подземных вод, степень изученности (разведанности) ресурсов, современное использование подземных вод и его дальнейшие перспективы.

В главе IV рассматриваются минеральные, термальные и промышленные воды. В связи с тем, что все выделенные типы вод являются частью единой гидросферы, в главе V кратко характеризуются вопросы возможного взаимодействия различных типов подземных вод при их совместной эксплуатации. Рассматривается также важный вопрос об оценке влияния отбора подземных вод на поверхностный сток, что необходимо учитывать при составлении схем комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Следует отметить, что региональные оценки эксплуатационных ресурсов различных типов подземных вод, результаты которых изложены в настоящей работе, явились первым опытом в мировой практике. В конце 60-х годов для пресных вод такая работа была выполнена совместно болгарскими и советскими гидрогеологами по территории Народной Республики Болгарии. В настоящее время аналогичные исследования проводятся и в других социалистических странах.

В большей части капиталистических стран даже в тех случаях, когда современное использование подземных вод достигает значительных размеров, региональная оценка их эксплуатационных ресурсов практически не проводится. Например, в Соединенных Штатах Америки в 1968 г. был опубликован доклад о прогнозном использовании водных и земельных ресурсов на период до 2020 г., где, в частности, определено прогнозное использование подземных вод на орошение, коммунальное водоснабжение городов, водоснабжение сельскохозяйственных объектов и промышленное водоснабжение. Однако общей величины прогнозных ресурсов подземных вод в нем не приводится.

Составление и подготовка к изданию настоящего выпуска выполнены Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО).

При подготовке работы к изданию большая помощь была оказана В.Д. Бабушкиным, А.С. Китициной и С.М. Семеновой, которым авторы выражают глубокую благодарность.

Глава I КЛАССИФИКАЦИЯ РЕСУРСОВ И ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ИХ ОЦЕНКИ ПОНЯТИЕ О ВИДАХ ЗАПАСОВ И РЕСУРСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Подземные воды, пригодные для использования в народном хозяйстве, следует рассматривать как полезное ископаемое. Однако в отличие от других полезных ископаемых (твердых, нефти и газа) подземные воды имеют ряд специфических особенностей, которые необходимо учитывать при оценке перспектив их использования в народном хозяйстве.

Отличительной и главной особенностью запасов подземных вод по сравнению с запасами других полезных ископаемых является их возобновляемость. Подземные воды - единственное полезное ископаемое, в процессе эксплуатации которого во многих случаях происходит не только его расходование, но и дополнительное формирование, вызванное усилением питания подземных вод. Источниками такого дополнительного питания могут служить и поверхностные воды, и подземные воды смежных с эксплуатируемым водоносных горизонтов, и уменьшение испарения подземных вод при понижении их уровня. Формирование запасов подземных вод может происходить также в результате проведения различных водохозяйственных мероприятий (гидротехнического строительства, орошения), при создании специальных «фабрик» подземных вод [Разумеется, речь идет о формировании запасов только пресных и слабосолоноватых вод, а не промышленных, минеральных и термальных].

Другая существенная особенность подземных вод связана с их подвижностью и тесной взаимосвязью с окружающей средой. Эта взаимосвязь находит отражение в граничных условиях (взаимосвязь подземных и поверхностных вод, условия питания и разгрузки подземных вод). Граничные условия проявляются в процессе эксплуатации водозаборов и во многом определяют возможность использования подземных вод, в то время как влияние внешней среды на месторождения твердых полезных ископаемых проявляется в течение геологического времени.

Следует отметить еще одну важную особенность подземных вод, связанную с оценкой -перспектив их использования. Она заключается в том, что рациональный отбор подземных вод в определенных условиях зависит не столько от количества воды, находящейся в пласте, и от количества воды, поступающей в пласт в естественных условиях, сколько от фильтрационных свойств водовмещающих пород, определяющих сопротивление движению подземных вод к водозаборным сооружениям.

Перечисленные основные особенности подземных вод, отличающие их от других полезных ископаемых, предопределили необходимость выделения нескольких понятий, характеризующих: а) количество воды, находящейся в водоносном горизонте; б) количество воды, поступающей в водоносный горизонт в естественных условиях при проведении водохозяйственных мероприятий, а также в связи с эксплуатацией; в) количество воды, которое может быть отобрано рациональными водозаборами для народного хозяйства.

Другими словами, если при оценке перспектив использования твердых полезных ископаемых, нефти и газа достаточно одного понятия-«запасы полезного ископаемого», то для подземных вод одно это понятие не может полностью охарактеризовать возможность их рациональной эксплуатации.

Напомним, что под запасами полезного ископаемого понимается весовое его количество, заключенное в земных недрах.

Для подземных вод кроме запасов, как отмечено выше, следует учитывать их питание. На это еще в начале 30-х годов указывал один из основоположников отечественной гидрогеологии Ф.П. Саваренский, который предложил различать «запасы» подземных вод и их «ресурсы», понимая под последними «обеспечение в водном балансе данного района поступления подземных вод». Вопросам классификации запасов и ресурсов подземных вод посвящена обширная гидрогеологическая литература. Наиболее полные сведения по этим вопросам содержатся в работах Ф.М. Бочевера (1957, 1961), Б.И. Куделина (1960).

В настоящей работе мы не будем обсуждать классификации, предложенные различными авторами, тем более, что различие между многими из них носит в основном терминологический характер. Остановимся только на характеристике важнейших понятий, приняв за основу терминологию, предложенную Н.Н. Биндеманом (1963) и использованную при составлении отдельных томов монографии «Гидрогеология СССР».

Запасы и ресурсы подземных вод могут быть подразделены на:

1) естественные запасы и ресурсы;

2) искусственные запасы и ресурсы;

3) привлекаемые ресурсы;

4) эксплуатационные запасы и ресурсы [Используемые в настоящей работе термины не принимаются всеми гидрогеологами. Часто термину «естественные запасы» соответствуют в литературе термины «статические», «вековые», «геологические», «запасы», а «естественным ресурсам»-«динамические запасы», «расход подземного потока»]. Естественные запасы - масса гравитационной воды в пласте

в естественных условиях. Ту часть этой массы, которую можно извлечь из пласта при снижении давления за счет упругого расширения воды и сжатия породы (уменьшения пористости), принято называть упругими запасами.

При оценке запасов подземных вод для водоснабжения естественные запасы целесообразно выражать в единицах объема.

Естественные ресурсы - количество воды, поступающей в водоносный горизонт в естественных условиях в результате инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек и озер, перетекания из выше- и нижележащих горизонтов, притока со смежных территорий. Естественные ресурсы водоносного горизонта равны сумме всех приходных элементов баланса данного горизонта. Они выражаются в единицах расхода и могут быть также определены по сумме всех расходных элементов баланса (испарение, транспирация растительностью, родниковый сток, фильтрация в реки, озера и перетекание в смежные горизонты).

Искусственные запасы - это объем подземных вод в пласте, накопившихся в результате орошения, подпора водохранилищами или фильтрации из них, искусственного восполнения подземных вод (магазинирование).

Искусственные ресурсы - количество воды, поступающей в водоносный горизонт в результате фильтрации из каналов и водохранилищ, орошения, а также проведения мероприятий по искусственному питанию подземных вод.

Привлекаемые ресурсы - увеличение питания подземных вод при эксплуатации водозаборов в связи с возникновением или усилением фильтрации из рек, озер, перетеканием из смежных, обычно вышерасположенных водоносных горизонтов.

Понятия «эксплуатационные запасы» и «эксплуатационные ресурсы» подземных вод являются в сущности синонимами. Под ними понимается то «количество подземных вод, которое может, быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока потребления» («Инструкция...», 1962). Эта величина, таким образом, представляет собой производительность водозабора и выражается в единицах расхода (обычно в м³/сут). Поэтому более логичным было бы использование только термина «эксплуатационные ресурсы». Но так как для всех других полезных ископаемых принят термин «запасы», и они утверждаются Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых (ГКЗ), при рассмотрении возможностей использования подземных вод в народном хозяйстве обычно применяется термин «эксплуатационные запасы». Он принят в официальных документах (классификация эксплуатационных запасов и инструкция ГКЗ по ее применению). В то же время при региональной оценке запасов и ресурсов подземных вод более точен термин «эксплуатационные ресурсы», так как в этом случае ресурсы подземных вод рассматриваются как часть общих водных ресурсов.

Эксплуатационные ресурсы подземных вод того или иного региона определяются не только гидрогеологическими условиями, но и схемой эксплуатации (размещением водозаборов, расстояниями между ними, расходами отдельных водозаборов). В связи с этим Н.Н. Биндеман (1972) предложил выделить два понятия: «потенциальные эксплуатационные ресурсы» и «прогнозные эксплуатационные ресурсы». Под потенциальными эксплуатационными ресурсами следует понимать ресурсы подземных вод, которые могут быть получены при размещении водозаборов по всей площади распространения водоносного горизонта и при расстояниях между водозаборами, обеспечивающими полное использование естественных, привлекаемых и искусственных запасов и ресурсов подземных вод с учетом заданного понижения уровня и принятой длительности эксплуатации. В отличие от потенциальных прогнозные эксплуатационные ресурсы соответствуют определенной схеме размещения водозаборных сооружений. Потенциальные ресурсы характеризуют максимальное количество воды, которое может быть отобрано из водоносного горизонта. Так как водовмещающие породы обладают фильтрационными сопротивлениями, прогнозные ресурсы, соответствующие определенной схеме расположения водозаборов, обычно меньше потенциальных, и только в отдельных случаях прогнозные ресурсы могут достигать величины потенциальных. Долю возможного использования потенциальных ресурсов при той или иной схеме расположения водозаборов Н.Н. Биндеман (1973) предложил называть прогнозным коэффициентом использования подземных вод.

В общем случае эксплуатационные ресурсы (запасы) подземных вод связаны с другими видами запасов и ресурсов следующим балансовым соотношением (Биндеман, Язвин, 1970):

Q_э = α₁Q_e + α₂(V_e/t) + α₃Q_и + α₄(V_и/t) + Q_пр (I.1),

где Q_э - эксплуатационные ресурсы (запасы);

Q_e и Q_и - соответственно естественные и искусственные ресурсы;

V_e и V_и - соответственно естественные и искусственные запасы; Q_пр - привлекаемые ресурсы;

t - время, на которое рассчитываются эксплуатационные ресурсы;

α₁, α₂, α₃, α₃ - соответственно коэффициенты использования естественных ресурсов, естественных запасов, искусственных ресурсов, искусственных запасов.

Безусловно, что при различных гидрогеологических условиях в формировании эксплуатационных ресурсов (запасов) подземных вод будут превалировать те или иные виды запасов или ресурсов, что подробно будет рассмотрено в следующем разделе.

Эксплуатационные ресурсы (запасы) подземных вод могут быть обеспечены источниками формирования или на определенный ограниченный срок эксплуатации, или на неограниченное время. В последнем случае источником формирования эксплуатационных ресурсов являются естественные и искусственные ресурсы, а также привлекаемые ресурсы (если они в свою очередь обеспечены на неограниченный срок эксплуатации), так как при t->oo второй и четвертый члены в правой части уравнения стремятся к нулю.

Несомненно, что при решении различных народнохозяйственных проблем, связанных с использованием подземных вод, первостепенное значение имеет оценка эксплуатационных ресурсов (запасов) подземных вод. Только величина эксплуатационных ресурсов (запасов) позволяет судить о возможности и целесообразности использования подземных вод. Однако определенный интерес представляет подсчет и других видов запасов и ресурсов подземных вод. Это необходимо и для оценки отдельных источников формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод, и для количественной характеристики водоносных горизонтов и структур в естественных условиях.

ТИПИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Выше отмечено, что подземные воды, используемые в народном хозяйстве, следует рассматривать как полезные ископаемые. В связи с этим, оценивая условия формирования эксплуатационных ресурсов (запасов) подземных вод в той или иной гидрогеологической обстановке, целесообразно выделять так называемые месторождения подземных вод. Впервые в гидрогеологической практике термин «месторождение» был предложен А.М. Овчинниковым (1934) для минеральных вод. При этом под месторождением минеральных вод он понимал «пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава (отвечающего установленным кондициям) в количествах, достаточных для экономически целесообразного использования». Кроме того, А.М. Овчинников отметил, что в отличие от месторождений твердых полезных ископаемых месторождения минеральных вод являются динамическими, а контуры их постоянно изменяются под влиянием естественных и искусственных факторов.

Идея А.М. Овчинникова применительно к пресным водам, используемым для водоснабжения и орошения, была поддержана Г.Н. Каменским (1947) и развита Н.И. Плотниковым (1959), который предложил первую типизацию месторождений подземных вод.

Термин «месторождение» применительно к подземным водам обладает определенной условностью, на что указывал ряд специалистов-гидрогеологов, в том числе и предложившие его для практического применения.

Действительно, в связи с подвижностью воды нельзя выделять месторождения подземных вод как «оконтуренные скопления», так как водоносные пласты в гидродинамическом отношении представляют собой единую систему и запасы подземных вод, эксплуатируемых водозабором, формируются далеко за пределами участка его размещения (и во многих случаях при этом постоянно возобновляются).

Тем не менее многолетняя практика разведки и оценки запасов подземных вод подтвердила «жизнеспособность» и практическую полезность использования понятия «месторождение» при систематизации материалов поисков и разведок подземных вод и усовершенствовании их методики.

Однако определение этого понятия нуждается в настоящее время в некоторой корректировке, исключающей упоминание о «скоплении» или «накоплении» подземных вод. С учетом таких коррективов определение месторождения подземных вод может быть дано в следующем виде. Месторождениями подземных вод называются участки водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которых под влиянием естественных или искусственных факторов создаются благоприятные условия для отбора подземных вод определенного состава, отвечающего установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования. В таком определении в отличие от предлагаемых ранее вместо участков «скопления» («накопления») подземных вод рассматриваются участки, в пределах которых создаются условия для отбора подземных вод.

По геолого-гидрогеологическим условиям, определяющим масштабы месторождений подземных вод, методику проведения поисково-разведочных работ и оценки эксплуатационных запасов, месторождения пресных и солоноватых подземных вод, используемых для водоснабжения и орошения, могут быть подразделены на следующие основные типы (Язвин, Боревский, 1974).

1. Месторождения речных долин.

2. Месторождения артезианских бассейнов платформенного типа.

3. Месторождения конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин.

4. Месторождения ограниченных по площади структур или массивов трещиноватых и трещинно-карстовых пород и зон тектонических нарушений.

5. Месторождения артезианских бассейнов складчатых областей.

6. Месторождения песчаных массивов.

7. Месторождения межморенных флювиогляциальных отложений.

8. Месторождения в области развития многолетнемерзлых пород. Распределение различных типов месторождений подземных вод на территории СССР и их практическая значимость будут рассмотрены в гл. III.

Перейдем к характеристике выделенных типов месторождений пресных вод и их дальнейшему делению по источникам формирования.

1. Месторождения подземных вод речных долин. В зависимости от строения речных долин и источников формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождения этого типа могут быть подразделены на следующие подтипы.

А. Месторождения приурочены к водоносным горизонтам в аллювиальных, иногда в коренных отложениях, если последние непосредственно прорезаются руслом реки. По условиям формирования эксплуатационных запасов среди них выделяются две группы:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы полностью обеспечиваются поверхностным стоком реки;

б) месторождения, где в меженный период или в течение цикла маловодных лет эксплуатационные запасы полностью или частично формируются за счет сработки естественных запасов (осушение горизонта), а в период паводков происходит восполнение сработанных запасов. Такие условия характерны для промерзающих или пересыхающих рек и рек с небольшими меженными расходами.

Б. Месторождения приурочены к водоносным горизонтам, заключенным, как правило, в коренных трещиноватых породах и отделенных от реки слабопроницаемым слоем или другими водоносными горизонтами. В последнем случае водоносные горизонты могут быть разделены слабопроницаемыми отложениями. По условиям формирования эксплуатационных запасов в этом подтипе также могут быть выделены две группы:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы полностью обеспечиваются поверхностным стоком, но поступление поверхностных вод в водоносный горизонт происходит через перекрывающие его водоносные или слабопроницаемые отложения;

б) месторождения, где в меженный период либо в течение цикла маловодных лет эксплуатационные запасы формируются в основном за счет естественных запасов (осушения) вышележащих отложений, питание за счет поверхностного стока в этот период практически отсутствует, в паводок происходит полное или частичное восполнение сработанных запасов при заливе поймы либо при фильтраций в берега.

В. Месторождения приурочены к древней погребенной долине. Основными источниками формирования эксплуатационных запасов являются естественные запасы (в том числе и упругие), в отдельных случаях значительную роль в их формировании могут играть естественные ресурсы.

2. Месторождения подземных вод артезианских бассейнов платформенного типа. Месторождения этого типа в зависимости от их положения по отношению к границам бассейна подразделяются на следующие подтипы.

А. Месторождение расположено в центральных частях бассейна. В -процессе эксплуатации воронка депрессии не распространяется до границ водоносного горизонта в области его выхода на поверхность. Месторождение может быть приурочено как к одному водоносному горизонту, так и к нескольким, либо к слоистой водоносной толще.

По условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод выделяются две группы месторождений:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы формируются только за счет упругих запасов пласта, а другие источники питания водозаборов (перетекание из других горизонтов через слабопроницаемые отложения, упругое отжатие из глин) либо отсутствуют, либо их роль весьма мала;

б) месторождения, где эксплуатационные запасы формируются в значительной мере за счет перетекания из вышележащих водоносных горизонтов через гидрогеологические окна в водоупорных породах или через слабопроницаемые отложения, упругие запасы имеют подчиненное значение.

Б. Месторождение расположено в краевой зоне артезианского бассейна. В этих условиях формирование эксплуатационных запасов может происходить за счет: сработки естественных запасов (осушения пласта) в области его выхода на поверхность; осушения водоносных пород, перекрывающих эксплуатируемый водоносный горизонт; перетекания подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов через гидрогеологические окна или слабопроницаемые отложения; привлечения поверхностного стока; естественных ресурсов подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходила в зоне развития депрессионной воронки.

3. Месторождения подземных вод конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин. Эксплуатационные запасы этих месторождений формируются главным образом за счет естественных ресурсов подземных вод, разгрузка которых до эксплуатации происходила путем родникового стока либо испарения. Существенную роль в формировании запасов могут также играть естественные запасы, а в районах орошения - фильтрация из оросительной сети. При расположении водозаборов в нижних частях конусов выноса (в напорной зоне) определенное значение могут иметь упругие запасы и перетекание из вышележащих, неэксплуатируемых горизонтов.

4. Месторождения подземных вод ограниченных по площади структур и массивов трещинных и трещинно-карстовых вод и зон тектонических нарушений. Месторождения этого типа характеризуются большим разнообразием и значительной сложностью геолого-гидрогеологических условий. В зависимости от источников формирования эксплуатационных запасов рассматриваемые месторождения могут быть подразделены на два подтипа.

А. Месторождения, не связанные с поверхностными водотоками. Для этой группы месторождений основными источниками формирования эксплуатационных запасов являются естественные запасы и естественные ресурсы подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходила в пределах структуры. В отдельных случаях эксплуатационные запасы могут формироваться только либо за счет первой, либо второй составляющей. Естественные запасы вовлекаются в эксплуатацию не только путем осушения основного пласта-коллектора, к которому приурочено месторождение, но и за счет перекрывающих и окружающих его водоносных пород.

Б. Месторождения, связанные с поверхностными водотоками и водоемами. В формировании эксплуатационных запасов подземных вод основную роль здесь играют привлекаемые ресурсы (транзитный поверхностный сток). Осушение пород и сокращение естественной разгрузки имеют существенное значение лишь в меженный период. Во время паводков происходит полное или частичное восполнение сработанных естественных запасов.

5. Месторождения подземных вод артезианских бассейнов складчатых областей. По условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождения данного типа очень близки к месторождениям краевых частей артезианских бассейнов платформенного типа. В связи с тем что эти бассейны имеют небольшие размеры, в процессе эксплуатации депрессионная воронка, как правило, достигает их краевых частей, где происходит осушение пород, а также привлечение поверхностного стока и сокращение естественной разгрузки. Кроме того, на месторождениях этого типа условия питания водозаборов обычно благоприятные за счет перетекания подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов через перекрывающие слабопроницаемые отложения.

6. Месторождения подземных вод песчаных массивов. Этот тип месторождений подразделяется на два подтипа.

А. Месторождения песчаных массивов пустынь и полупустынь. Месторождения приурочены обычно к линзам или зонам развития пресных вод среди солоноватых или соленых. Поэтому часто такие месторождения характеризуются сложными гидрохимическими условиями. Формирование эксплуатационных запасов происходит главным образом за счет осушения пласта и в меньшей степени путем привлечения естественных ресурсов. Определенную роль в отдельных случаях может играть фильтрация из поверхностных водотоков и водоемов (оросительных каналов, прудов и т.п.).

Б. Месторождения песчаных массивов зандровых равнин. Месторождения развиты в районах распространения ледниковых отложений. Подземные воды обычно грунтового типа имеют благоприятные условия питания атмосферными осадками. Формирование эксплуатационных запасов происходит в основном за счет естественных запасов подземных вод.

7. Месторождения подземных вод межморенных флювиогляциальных отложений. Месторождения характеризуются разнообразными источниками формирования эксплуатационных запасов - перетекание подземных вод из вышележащих отложений или поверхностных вод из рек и озер через опесчаненные моренные суглинки или окна размыва в них, естественные запасы, естественные ресурсы подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходит в пределах сформировавшейся воронки депрессии.

8. Месторождения подземных вод в области развития многолетнемерзлых пород. В этом наименее изученном типе месторождений могут быть выделены два подтипа.

А. Месторождения надмерзлотных вод. Месторождения обычно связаны с крупными таликовыми зонами главным образом в речных долинах. Основным источником формирования эксплуатационных запасов являются привлекаемые ресурсы (поверхностный сток) и естественная разгрузка. В меженный период большую роль играет сработка естественных запасов, восполнение которых происходит в период паводков.

Б. Месторождения подмерзлотных вод. В связи с наличием выдержанного водоупорного мерзлого слоя месторождения характеризуются затрудненными условиями формирования эксплуатационных запасов, которые складываются из привлекаемых запасов и ресурсов подземных вод других горизонтов или поверхностных вод. Поэтому основным источником формирования эксплуатационных запасов этого типа являются обычно упругие запасы и только при наличии сквозных таликов существенную роль может сыграть перетекание из вышележащих надмерзлотных водоносных горизонтов.

В рассмотренной типизации месторождений пресных и солоноватых вод выделение типов проведено, как и у Н.И. Плотникова (1959), в основном по геоструктурному признаку, однако последующее подразделение на подтипы и группы выполнено в зависимости от источников формирования эксплуатационных запасов.

Типизации месторождений промышленных, термальных и минеральных вод для разведки и оценки их эксплуатационных запасов были предложены Н.А. Плотниковым (1946), С.С. Бондаренко (1967), Н.М. Фроловым, В.И. Погуляевым и Л.С. Язвиным (Фролов, Язвин, 1969), Б.Ф. Маврицким (1967), Г.С. Вартаняном (1972).

Для всех перечисленных видов вод во всех типизациях выделяются:

а) месторождения артезианских бассейнов платформенного типа;

б) месторождения артезианских бассейнов межгорных впадин и предгорных прогибов; в) месторождения трещинно-жильных водонапорных систем. Для промышленных вод третий тип месторождений имеет подчиненное значение. Основным источником формирования эксплуатационных запасов подземных вод на месторождениях первого типа являются упругие запасы, второго - упругие запасы и естественные ресурсы и, наконец, третьего - главным образом естественные ресурсы подземных вод.

Кроме того, выделяется несколько специфических типов: месторождения парогидротерм районов современного вулканизма, месторождения минеральных вод, приуроченные к зонам разгрузки напорных минеральных вод в вышележащие напорные или грунтовые горизонты, и некоторые другие, имеющие более второстепенное значение. Для этих типов месторождений основным источником формирования эксплуатационных ресурсов являются естественные ресурсы подземных вод. Следует отметить, что для месторождений промышленных, лечебных и термальных вод характерно формирование эксплуатационных запасов только за счет сработки естественных (главным образом упругих) запасов и естественных ресурсов. Привлечение к водозабору вод других горизонтов или поверхностных вод может привести к такому изменению химического, газового состава или температуры подземных вод, которые не будут соответствовать кондиционным требованиям. Однако для ряда месторождений термальных вод, приуроченных к артезианским бассейнам межгорных впадин и предгорных прогибов, определенное значение может иметь усиление питания в процессе эксплуатации. В этих случаях более холодные воды, поступающие в области питания, в процессе движения к водозабору приобретают температуру, отвечающую установленным кондициям.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ РЕГИОНАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Принципы и методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов для различных типов подземных вод (пресных и солоноватых, термальных, промышленных) имеют много общего, хотя для каждого типа вод характерны и специфические особенности. В связи с этим более подробно охарактеризуем методику региональной оценки эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых вод, а для остальных типов вод отметим только основные особенности методики их региональной оценки.

Впервые методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод была разработана Н.Н. Биндеманом и Ф.М. Бочевером в начале 60-х годов в связи с составлением Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР. В дальнейшем при проведении региональных оценок отдельных крупных регионов эта методика совершенствовалась и в настоящее время может быть охарактеризована следующим образом.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод сводится к определению величины водоотбора из водоносных горизонтов при условии, что к концу эксплуатации величина понижения уровня подземных вод не должна превышать проектного значения, а качество воды должно удовлетворять определенным кондициям. При региональной оценке производится подсчет как потенциальных, так и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод.

При этом оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов может проводиться в двух аспектах:

а) для выявления общих прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод с расположением условных водозаборов либо по равномерной сетке скважин на всей площади оцениваемого горизонта (артезианские бассейны, ограниченные структуры и др.), либо в виде линейного ряда (речные долины, конусы выноса);

б) для определения величины ресурсов применительно к схеме размещения конкретных водопотребителей и заявленным ими потребностям в воде.

Региональную оценку эксплуатационных ресурсов подземных вод по предложению Н.Н. Биндемана целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе (до выявления конкретных потребителей) следует оценивать потенциальные эксплуатационные ресурсы, а также определять прогнозные эксплуатационные ресурсы (прогнозные коэффициенты использования) применительно к схеме размещения условных водозаборов (например, по равномерной сетке с различными расстояниями между водозаборами). Оценка потенциальных эксплуатационных ресурсов позволит определить максимально возможный отбор подземных вод из водоносного горизонта, что важно для характеристики общей водообеспеченности страны. Расчеты прогнозных эксплуатационных ресурсов по равномерной сетке условных водозаборов позволят охарактеризовать общие возможности использования подземных вод для водоснабжения в том или ином районе, что необходимо для перспективного планирования размещения промышленности и проведения разведочных работ на подземные воды.

На втором этапе региональная оценка должна проводиться уже с учетом схемы существующего и планируемого водопотребления и заявленных потребностей на перспективу. В результате этого этапа устанавливается принципиальная возможность использования подземных вод для тех или иных конкретных потребителей. Проектное решение по организации водоснабжения за счет подземных вод может быть принято только по результатам специальных работ, при утверждении эксплуатационных запасов подземных вод по промышленным категориям.

В СССР первый этап региональной оценки по существу был выполнен в начале 60-х годов для гидрогеологического обоснования Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов на основе разработанной Н.Н. Биндеманом и Ф.М. Бочевером (1964) методики. В результате этой работы была составлена карта модулей эксплуатационных ресурсов подземных вод масштаба 1:5 000 000. Под модулем эксплуатационных ресурсов М понимался расход воды (в л/с), который можно получить в среднем с 1 км² площади распространения водоносного горизонта. При данной оценке по существу были определены общие прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод при условии равномерного размещения водозаборов. В связи с малым шагом сетки (расстояние между условными водозаборами было принято равным 5 км) прогнозные ресурсы во многих случаях (главным образом для напорных вод) оказались близкими к потенциальным. В то же время из-за мелкого масштаба картирования не полностью учитывались привлекаемые ресурсы подземных вод речных долин. Ресурсы горных районов не оценивались совсем.

Примерно в эти же годы для центральной части Московского артезианского бассейна под руководством Ф.М. Бочевера впервые в СССР была проведена региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод с учетом намечаемого расположения водозаборов и потребностей в воде на перспективу в конкретных пунктах, т. е. была выполнена работа, соответствующая второму этапу оценки.

В настоящее время в системе Министерства геологии СССР проводится региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод отдельных перспективных районов (главным образом крупных артезианских бассейнов), которая по своим задачам отвечает второму этапу. Эта работа имеет целью не только оценить эксплуатационные ресурсы (запасы) подземных вод, но и разделить их на категории по степени изученности и достоверности. В основном эксплуатационные ресурсы оцениваются по категориям Q и С₂, а для отдельных хорошо изученных участков и по более высоким категориям (Боревский, Язвин, 1971).

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод на первом этапе проводится балансовым, гидродинамическим методами и методом гидрогеологической аналогии.

Балансовый метод применяется главным образом для оценки потенциальных эксплуатационных ресурсов. При использовании балансового метода отдельные источники формирования эксплуатационных ресурсов оцениваются раздельно, а затем суммируются. В некоторых случаях, например в ограниченных структурах с высокой водопроводимостью водовмещающих пород, балансовый метод может быть использован и для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов. Следует отметить, что балансовый метод оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод может применяться только для -тех водоносных горизонтов, где откачками доказана возможность отбора подземных вод рациональными водозаборными сооружениями.

Гидродинамический метод на первом этапе используется для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов применительно к заданной равномерной сетке расположения водозаборов.

При оценке эксплуатационных ресурсов подземных вод в речных долинах, где основным источником их формирования являются привлекаемые ресурсы, а водозаборы располагаются в виде линейных рядов, гидродинамический метод применяется для оценки как потенциальных, так и прогнозных эксплуатационных ресурсов. Потенциальные ресурсы оцениваются как возможная производительность галереи, а прогнозные - как линейного ряда скважин, расход которого зависит от числа скважин и расстояния между ними. Для количественной характеристики потенциальных эксплуатационных ресурсов в этом случае целесообразно использовать линейный модуль эксплуатационных ресурсов, представляющий собой дебит условной галереи на 1 км длины реки (л/с на 1 км).

Подсчет эксплуатационных ресурсов подземных вод по гидрогеологической аналогии заключается в определении модуля эксплуатационных ресурсов (или отдельных его составляющих) на детально разведанных или эксплуатируемых участках и распространении этой величины на оцениваемую площадь, находящуюся в аналогичных гидрогеологических условиях с эталонным участком.

Для обоснованного подсчета эксплуатационных ресурсов методом аналогии важно, чтобы гидрогеологические условия и источники формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод в пределах рассматриваемой площади и эталонного участка были идентичны. Возможность использования метода аналогий определяется наличием детально разведанного участка или участка, где производится эксплуатация подземных вод (опорного аналога). Для обоснования возможности проведения аналогии между опорным аналогом и оцениваемой территорией должны быть сопоставлены основные факторы, определяющие условия формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод и их величину (условия залегания водоносного горизонта, граничные условия, состав водовмещающих пород, условия питания, возможность использования привлекаемых ресурсов, характер перекрытия и состав перекрывающих, отложений и пр.). При изменении некоторых расчетных параметров по сравнению с их значениями на эталонных участках (водопроводимости, допустимого понижения уровня) в величину модуля эксплуатационных ресурсов (или его составляющих) необходимо ввести коэффициент пропорциональности между величиной параметра на оцениваемом и эталонном участках по соответствующим формулам динамики подземных вод.

В зависимости от типа гидрогеологических условий (типа месторождений подземных вод) на первом этапе целесообразно использовать тот или иной метод подсчета прогнозных эксплуатационных ресурсов.

Гидродинамический метод следует использовать для оценки ресурсов на больших территориях (артезианские бассейны, крупные конусы выноса и межгорные впадины, речные долины), где возможная производительность водозаборов в значительной степени определяется схемой размещения водозаборов и расстоянием между ними. В этих условиях потенциальные эксплуатационные ресурсы могут значительно превысить прогнозные, рассчитанные при. реальных расстояниях между водозаборами.

Метод аналогии может быть применен практически для любых гидрогеологических условий при наличии эталонного водозаборного или разведанного участка.

На втором этапе региональной оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод, когда учитывается расположение конкретных потребителей и заявленная потребность, основными являются гидродинамические методы, применяемые в двух модификациях - аналитические расчеты и аналоговое моделирование. Применение аналитических расчетов целесообразно только для относительно простых гидрогеологических условий, характеризующихся достаточно однородными фильтрационными и емкостными свойствами горных пород и простыми граничными условиями, а также при небольшом количестве действующих водозаборов. Кроме того, аналитические методы следует применять в слабо изученных районах, где возможности моделирования не могут быть реализованы из-за отсутствия необходимого фактического материала.

В сложных гидрогеологических условиях, особенно при слоистом залегании водоносных горизонтов, неоднородном строении водовмещающей среды, неравномерности питания по площади, наличии гидрогеологических окон, при сложных конфигурациях границ и изменении во времени граничных условий, большом и неравномерно распределенном по площади количестве водозаборов региональную оценку целесообразно проводить методом математического моделирования (Жернов, Шестаков, 1971; Гавич, 1970). В настоящее время математическое моделирование (главным образом аналоговое) на сеточных машинах УСМ, МСМ достаточно широко применяется при оценке эксплуатационных запасов на локальных участках (Крашин и др., 1970; Бабушкин и др., 1967; Пашковский, 1969). В последние годы этот метод стал использоваться и при региональной оценке эксплуатационных ресурсов, в частности для центральной части Московского артезианского бассейна, краевой части Днепровско-Донецкого артезианского бассейна, района КМА, Тахта-Кунырского артезианского бассейна. Применение моделирования позволяет повысить достоверность гидрогеологических прогнозов при региональной оценке, так как принятая расчетная схема может быть откорректирована путем решения обратных и инверсных задач.

В ближайшее время должно получить развитие комплексное моделирование на гибридных машинах, использующих как аналоговую, так и цифровую вычислительную технику. В частности, с помощью комплекса «Сатурн-2» можно будет создавать постоянно действующие модели крупных артезианских бассейнов и других регионов и осуществлять оперативную переоценку эксплуатационных ресурсов и управление этими ресурсами.

В настоящей работе приводятся результаты оценки потенциальных и общих прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод, проведенной в начале 60-х годов и уточненной при составлении томов монографии «Гидрогеология СССР», и только в некоторых случаях результаты проведенной в последние годы оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов с учетом расположения конкретных потребителей.

Рассмотрим коротко принятую при проведении региональной оценке методику определения основных источников формирования эксплуатационных ресурсов (естественных ресурсов, естественных запасов, привлекаемых ресурсов).

Основные положения методики региональной оценки естественных ресурсов подземных вод были разработаны Б.И. Куделиным (1960) и использованы при региональной оценке естественных ресурсов подземных вод зоны интенсивного водообмена территории СССР. Результаты этих работ нашли отражение в фундаментальной монографии «Подземный сток на территории СССР» и картах подземного стока СССР масштаба 1:5 000 000.

Методика оценки естественных ресурсов подземных вод достаточно широко изложена в работах Б.И. Куделина, И.С. Зекцера и др. В этих работах рассматриваются следующие методы оценки естественных ресурсов подземных вод.

1. Метод расчленения гидрографов рек на основе генетических видов питания за многолетний период по стационарным гидрометрическим створам на реках. Расчленение гидрографов рек на поверхностную и подземную составляющие производится с учетом особенностей гидрогеологических условий водосборной территории и характера гидравлической связи речных и подземных вод. В тех случаях, когда дренируемые водоносные горизонты имеют гидравлическую связь с рекой и в период весеннего половодья происходит подпор грунтовых вод, что имеет место для большинства равнинных рек, расчленение гидрографов проводится с учетом процессов берегового регулирования подземного стока. Принципы и схемы расчленения гидрографов рек при различном характере гидравлической связи речных и подземных вод подробно изложены в работе Б.И. Куделина (1960).

2. Метод определения подземного стока по изменению меженного расхода реки на участке между двумя гидрометрическими створами. Этот метод наиболее целесообразно использовать на бесприточном участке, причем, если разность расходов между нижним и верхним створами положительная, оценивается подземное питание рек, при отрицательной разности - питание подземных вод за счет речных.

3. Метод определения расхода потока в поперечном сечении пласта с использованием основных гидрогеологических параметров оцениваемых водоносных горизонтов, определенных по данным опытных работ или эксплуатации подземных вод и картам пьезометрической (свободной) поверхности. Этот метод широко применялся при оценке естественных ресурсов подземных вод в межгорных впадинах и других структурах аридной и полуаридной зон.

4. Метод определения естественных ресурсов по величине инфильтрации атмосферных осадков. При этом среднегодовая величина атмосферных осадков вычислялась по данным многолетних наблюдений на метеостанциях. Величина коэффициента инфильтрации принималась равной 0,2-0,3, что соответствует данным, которые приводятся в гидрогеологической литературе и, несомненно, являются достаточно осторожными. Этот метод определения подземного стока применялся в карстовых районах, широких речных долинах, а также в ряде артезианских бассейнов платформенного типа, где инфильтрационное питание рассчитывалось в областях выхода водовмещающих пород на поверхность.

Некоторой разновидностью этого метода является определение естественных ресурсов подземных вод артезианских бассейнов по уравнению среднего многолетнего водного баланса с использованием данных об испарении, осадках и речном стоке. Этот метод использовался для оценки подземного стока ряда артезианских бассейнов.

5. Метод расчета питания подземных вод по данным наблюдений за режимом их уровней в естественных условиях, величине амплитуды колебания уровней подземных вод и величине водоотдачи. Метод применим только для рыхлых пород, где величина недостатка насыщения по площади колеблется незначительно.

6. Метод определения естественных ресурсов по родниковому стоку. Метод использовался главным образом в горных районах, где отсутствовали данные для расчленения гидрографов рек. Естественные ресурсы определялись по среднегодовому расходу родников, которые в этих случаях характеризуют минимальную величину естественных ресурсов подземных вод зоны интенсивного водообмена. Как показывают проводимые рядом исследователей (И.С. Зекцер и др.) сопоставления, в горных районах естественные ресурсы, определенные методом расчленения гидрографа реки, значительно превосходят естественные ресурсы, рассчитанные по модулю родникового стока.

Переходя к вопросу учета величины естественных ресурсов при оценке эксплуатационных ресурсов или, другими словами, к принципам выбора коэффициента а для формулы (I. 1) можно отметить следующее.

1. Естественные ресурсы, оцененные методами расчленения гидрографа, по уравнению среднего многолетнего водного баланса, по среднегодовому родниковому стоку соответствуют среднемноголетнему подземному стоку. Именно эта величина показана на картах подземного стока в виде среднегодовых модулей и коэффициентов подземного стока и приведена в монографии «Подземный сток на территории СССР». Эта же величина приводится в гл. II для общей характеристики естественных ресурсов отдельных гидрогеологических районов. В то же время при оценке эксплуатационных ресурсов следует учитывать только минимальный среднемесячный расход года 95%-ной обеспеченности, который обычно в несколько раз меньше среднегодового расхода. В связи с этим при оценке эксплуатационных ресурсов должна учитываться только часть естественных ресурсов, определенных по среднегодовому стоку. Это замечание не относится к естественным ресурсам, определенным по расчету расхода подземного потока, так как такой расчет дает минимальное (чаще всего заниженное) значение и в тех случаях, когда естественные ресурсы определялись по инфильтрации атмосферных осадков, причем учитывались только эффективные осадки маловодного года.

2. Естественные ресурсы подземных вод, рассчитанные по расчленению гидрографа рек (в зоне активного водообмена) или по уравнению среднего многолетнего водного баланса (для артезианских бассейнов), соответствуют подземному стоку всех водоносных горизонтов, в то время как оценка эксплуатационных ресурсов проводится только по основным горизонтам. Ряд водоносных горизонтов, формирующих сток, в связи с небольшой их мощностью либо невысокими фильтрационными свойствами, либо по другим причинам не могут быть использованы в настоящее время для водоснабжения.

3. В горных районах эксплуатационные ресурсы подземных вод по существу определяются минимальным среднемесячным дебитом родников в маловодный период, причем только тех родников, которые целесообразно каптировать (дебит превышает несколько литров в секунду). Как отмечено выше, естественные ресурсы здесь, рассчитанные по гидрографу, во много раз больше родникового стока. В связи с этим в горных районах также невозможно при оценке эксплуатационных ресурсов полностью учесть естественные ресурсы.

4. Степень использования естественных ресурсов определяется также водопроводимостью водоносного горизонта, величиной допустимого понижения уровней и расстоянием между водозаборами. При этом она уменьшается с уменьшением водопроводимости и допустимого понижения и увеличением расстояний между водозаборами.

Как следует из вышеизложенного, определение степени использования естественных ресурсов подземных вод во многом зависит от принятого метода их расчета. В тех случаях, когда естественные ресурсы устанавливались по расходу потока подземных вод или по величине инфильтрации эффективных атмосферных осадков года 95%-ной обеспеченности, а также по минимальному родниковому стоку, при оценке эксплуатационных ресурсов подземный сток учитывался полностью. При оценке естественных ресурсов методом расчленения гидрографа или по уравнению многолетнего водного баланса в обоснование эксплуатационных ресурсов принималась только часть естественных. Коэффициент использования естественных ресурсов в этих случаях устанавливался в каждом конкретном районе в зависимости от гидрогеологических условий и степени изученности водоносных горизонтов. Обычно коэффициент использования принимался равным 0,1-0,3, в некоторых случаях до 0,5-0,7. В связи с этим в следующей главе при характеристике той части естественных ресурсов, которая учитывалась при оценке эксплуатационных ресурсов, по отдельным районам приводится принятый коэффициент их использования.

Для определения модуля восполняемой части эксплуатационных ресурсов естественные ресурсы, принятые в их обеспечение, относились ко всей площади распространения оцениваемого водоносного горизонта.

В отношении использования, естественных запасов подземных вод и учета их при региональной оценке эксплуатационных ресурсов существуют различные точки зрения. Так, высказывались предложения о недопустимости вообще отбора подземных вод с использованием их естественных запасов. Предлагалась и другая крайняя точка зрения - о полном учете всех естественных запасов при оценке эксплуатационных ресурсов подземных вод.

Несомненно, что как тот, так и другой подход являются неправомерными и могут неправильно ориентировать развитие водоснабжения городов, промышленности и сельского хозяйства страны за счет подземных вод. К решению вопроса о допустимости использования естественных запасов подземных вод и их сработки в течение определенного расчетного срока эксплуатации следует подходить с учетом перспектив -использования всех видов водных ресурсов и технико-экономических соображений. Отбор естественных запасов подземных вод в ряде случаев может позволить на достаточно длительное время отказаться от крупных капиталовложений в строительство плотин, каналов и т.п. (как было, например, с развитием водоснабжения Джезказганского промышленного района). Кроме того, следует учитывать, что при осушении водоносных горизонтов во многих случаях увеличивается питание подземных вод за счет привлекаемых ресурсов.

При решении вопроса о степени использования естественных запасов необходимо помнить, что величина возможного отбора подземных вод определяется не только самой величиной естественных запасов, но и фильтрационными сопротивлениями в водоносном пласте, возникающими в процессе движения воды к водозаборным сооружениям, в чем и заключается коренное различие гидравлики подземных и поверхностных вод.

В связи с этим нельзя, как правильно отмечает Н.Н. Биндеман (1963), основываясь только на балансовых соображениях, учитывать возможность полного использования естественных запасов подземных вод. В водоносном горизонте, особенно при распространении его на площади в несколько сотен квадратных километров, объем воды может быть очень большой, но если водоносные породы обладают значительным фильтрационным сопротивлением, то возможности использования подземных вод весьма ограничены.

При проведенной региональной оценке эксплуатационных ресурсов, результаты которой излагаются в настоящей работе, для оценки сработки естественных запасов был использован предложенный Н.Н. Биндеманом следующий расчетный прием.

Предусматривалось, что все водозаборы расположены по однородной для всего рассматриваемого района сетке и пущены в эксплуатацию одновременно. При таких условиях через относительно непродолжительное время между депрессионными воронками каждого водозабора образуются водоразделы, которые можно рассматривать как водоупорные ограничения каждой воронки (блока, в котором расположен водозабор).

Тогда для оценки расхода водозабора за счет сработки естественных запасов может быть использована формула Маскета для замкнутого кругового пласта

Q = 2πkmS / (2kmt/μR_k² + ln R_k/r₀ - 0,75) (I.2),

где Q - расход водозабора;

km - водопроводимость пласта;

μ - водоотдача (при осушении пласта принимается гравитационная, при сработке напора - упругая водоотдача);

S - допустимое понижение уровня;

t - продолжительность расчетного периода;

R_k - радиус блока;

r₀ - радиус водозабора.

Так как во многих случаях (особенно для напорных и грунтовых вод в трещиноватых породах) первый член знаменателя формулы (1.2) значительно превышает разность между вторым и третьим членами, этой разностью можно пренебречь. Тогда формула (I.2) преобразуется в балансовое уравнение

Q = πR_k²μS / t (I.3),

или, учитывая, что πR_k² = F, где F - площадь блока,

Q = μFS / t (I.4).

Числитель уравнения (I.4) определяет величину естественных запасов подземных вод, заключенных внутри блока, площадь которого равна F.

Составляющие модуля эксплуатационных ресурсов, которые соответствуют сработке естественных запасов, определяются делением расхода, рассчитанного по формуле (I.2) или (I.3), на площадь блока.

При оценке возможного использования естественных запасов подземных вод принимались следующие условия.

1. Размещение водозаборов по шахматной сетке с расстояниями между водозаборами в ряду, равными 5 км и между рядами - 2,5 км.

2. Расчетный период эксплуатации t принимался равным 50 годам. Поскольку при данной методике расчета предполагалось, что все водозаборы включаются в эксплуатацию одновременно, что на практике никогда не выполняется, прогнозные эксплуатационные ресурсы оказываются обеспеченными фактически на значительно больший срок.

3. Величина допустимого понижения уровня воды в водозаборных скважинах к концу расчетного периода принималась с таким расчетом, чтобы глубина динамического уровня, как правило, не превышала 100 м, что соответствовало высоте (подъема большей части серийно выпускаемого в то время насосного оборудования. При этом величина понижения в безнапорных водах не должна превышать половины мощности водоносного горизонта, а в напорных - величины напора над кровлей пласта плюс половина его мощности.

В отдельных случаях для глубокозалегающих напорных горизонтов величина допустимого понижения увеличивалась до 200-250 м.

4. Расчетные гидродинамические параметры (водопроводимость, коэффициент фильтрации) определялись по данным ранее проведенных опытных и эксплуатационных откачек, а также путем анализа работы действующих водозаборов.

5. Гравитационная водоотдача находилась по данным опытных работ, наблюдений за режимом подземных вод и лабораторных исследований.

При отсутствии таких данных величина водоотдачи ориентировочно принималась по литературным данным: для песков 0,1-0,2, для гравийно-галечниковых отложений 0,20-0,25, для скальных пород 0,005-0,02. Для трещиноватых и закарстованных пород величина водоотдачи в ряде случаев принималась по аналогии, при этом использовались определения, полученные при эксплуатации действующих водозаборов.

Упругая водоотдача определялась по данным опытно-фильтрационных работ, исходя из найденных значений водопроводимости и пьезопроводности горизонта, и главным образом по результатам анализа работы действующих водозаборов. Этот показатель обычно измерялся очень малыми величинами (в десятки и сотни раз меньшими, чем гравитационная водоотдача).

Привлекаемые ресурсы подземных вод, как отмечено выше, при проведенной региональной оценке эксплуатационных ресурсов учитывались только частично.

Приток из поверхностных водотоков рассчитывался так называемым методом приречных зон, при этом определялся приток из поверхностных водотоков к крайнему ряду водозаборных скважин. Поскольку расстояние от этого ряда до реки принималось равным 2,5 км, эксплуатационные ресурсы, которые могут быть сформированы при работе инфильтрационных водозаборов, практически оказались неучтенными.

Возможное перетекание подземных, вод из вышележащих неоцениваемых водоносных горизонтов для неглубокозалегающих артезианских пластов косвенно учитывалось величиной обобщенного коэффициента пьезопроводности (упругой водоотдачи), который определялся по данным эксплуатации действующих водозаборов-аналогов. При этом считалось, что обобщенное значение параметра характеризует не только сработку упругих запасов, но и перетекание из вышележащих горизонтов. Как показал проделанный нами анализ, этот прием, в связи с небольшим сроком эксплуатации водозабора-аналога, дает значительный «запас прочности» в проведенных расчетах.

Суммарная величина модуля эксплуатационных ресурсов подземных вод определялась как сумма частных значений модуля, соответствующих величине привлечения естественных ресурсов (восполняемая часть эксплуатационных ресурсов) и сработке естественных запасов (в отдельных случаях и привлекаемых ресурсов). Эта величина нашла отражение на карте модулей эксплуатационных ресурсов масштаба 1:500 000, изданной в 1964 г. и уточненной по данным томов монографии-«Гидрогеология СССР», карте эксплуатационных ресурсов масштаба 1:7 500 000 (см. рис. 2), где показаны площади, характеризуемые различными значениями модуля эксплуатационных ресурсов.

Поскольку в горных районах в процессе региональной оценки эксплуатационные ресурсы не подсчитывались, на карте модулей здесь были выделены участки, характеризующиеся преимущественным расходом родников в меженный период.

Изложенная методика применялась почти во всех региональных томах монографии «Гидрогеология СССР». Некоторое исключение составили территории Литовской ССР и Калининградской области, в пределах которых не были учтены естественные ресурсы, но были рассчитаны гидродинамическим методом привлекаемые ресурсы за счет перетекания воды из вышележащих водоносных отложений. При оценке эксплуатационных ресурсов Камчатской складчатой области расчетный срок принимался равным 10⁴ сут, что потребовало введения корректив в полученные цифры. Для ряда горных районов (Крым, Кавказ и некоторые другие) были подсчитаны эксплуатационные ресурсы, соответствующие суммарному родниковому стоку наиболее крупных родников в меженный период. Эти данные приведены при описании соответствующих районов в гл. II. При определении общей величины эксплуатационных ресурсов учтены также утвержденные ГКЗ и ТКЗ ресурсы подземных вод речных долин (дебиты инфильтрационных водозаборов), которые не подсчитывались при региональной оценке, но были выявлены при проведении разведочных работ.

При характеристике эксплуатационных ресурсов Московского, юго-западной части Днепровско-Донецкого артезианских бассейнов, а также ряда межгорных впадин на территории Грузинской ССР и Азербайджанской ССР были учтены результаты региональных оценок, выполненных после составления томов монографии «Гидрогеология СССР».

Эти оценки в ряде случаев получены методом аналогового моделирования и позволили уточнить ранее полученные цифры.

В связи с тем что величина модуля, как характеристика балансовая, дает представление только об общих эксплуатационных ресурсах водоносного горизонта, при характеристике ресурсов по отдельным районам (см. гл. II) приводятся данные о водопроводимости водоносных горизонтов и возможном дебите групповых водозаборов.

Анализ методики региональной оценки эксплуатационных ресурсов пресных и слабосолоноватых вод и принятых значений основных параметров водоносных горизонтов и комплексов показывает, что региональная оценка была выполнена с определенным «запасом прочности».

Однако существенным упущением является недостаточный учет эксплуатационных ресурсов речных долин и горных районов.

Рассмотрим некоторые особенности методики региональной оценки эксплуатационных ресурсов других типов подземных вод.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов сильносолоноватых и соленых вод (с минерализацией от 3 до 35 г/л), которые могут быть использованы после опреснения, была выполнена под руководством М.Р. Никитина для южной части территории СССР по методике, аналогичной той, что была принята для пресных и слабосолоноватых вод. В связи с тем что оценка проводилась на основе мелкомасштабных карт, во внимание не принимались технико-экономические факторы, которые необходимо учитывать при более крупномасштабных исследованиях. Эксплуатационные ресурсы сильносолоноватых и соленых вод были определены балансовым методом. Так как при этой оценке не учитывалось размещение водозаборов, были рассчитаны потенциальные эксплуатационные ресурсы.

Наибольшую специфику имела региональная оценка эксплуатационных ресурсов промышленных вод. Методика оценки ресурсов этого типа вод была разработана С.С. Бондаренко (1967).

Одной из основных особенностей региональной оценки эксплуатационных ресурсов промышленных вод является необходимость соблюдения кондиционных требований к составу промышленных вод и условиям их эксплуатации, так как для промышленных вод учет технико-экономических, факторов является определяющим. Как было показано С.С. Бондаренко, основные требования к качеству подземных вод и к условиям эксплуатации включают: 1) минимальные промышленные концентрации полезных компонентов для месторождения в целом и на отдельных участках водозабора; 2) максимальная глубина залегания водоносного горизонта, определяющая допустимую -глубину эксплуатационных скважин; 3) минимальный дебит эксплуатационных скважин; 4) максимальная глубина залегания динамического уровня к концу срока эксплуатации водозабора; 5) суммарный дебит водозабора; 6) площадь расположения водозаборных скважин; 7) химический состав и степень минерализации подземных вод; 8) температура подземных вод; 9) наличие вредных компонентов и примесей; 10) присутствие попутных компонентов, которые целесообразно извлекать попутно с основным производством в промышленных масштабах.

Все перечисленные факторы определяют стоимость единицы продукции, получаемой из промышленных вод, и тем самым рентабельность использования этих вод с учетом современного уровня развития технологии и действующих отпускных цен на продукцию. Поэтому оценка эксплуатационных ресурсов промышленных вод даже в региональном плане должна проводиться применительно к кондиционным требованиям, касающимся качества воды и условий эксплуатации, которые в отдельных природно-экономических районах могут быть различными.

В связи с вышеизложенным для промышленных вод неприменима методика региональной оценки их эксплуатационных ресурсов, основанная на расчете водозаборов, расположенных по всей площади распространения водоносного горизонта. Оценка эксплуатационных ресурсов может быть проведена только в пределах месторождений, заключающих подземные воды с содержанием полезных компонентов, превышающем минимальные промышленные концентрации для всего бассейна.

Так как основным источником формирования эксплуатационных ресурсов промышленных подземных вод является сработка упругих запасов, а водозаборы промышленных вод по площади распространения водоносных горизонтов располагаются неравномерно, для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов этих вод использовался гидродинамический метод.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов проводилась по рекомендациям С.С. Бондаренко (1967).

1. По материалам бурения и опытного гидрогеологического опробования разведочных скважин, а также по геофизическим данным определены основные гидрогеологические параметры.

2. На основе анализа гидрогеологических условий месторождения в зоне возможного влияния водозаборов проведена схематизация природных условий и принята расчетная схема (неограниченный пласт, полуограниченный пласт, пласт-полоса и т.п.).

3. Путем последовательных гидродинамических и технико-экономических расчетов с использованием метода вариантов определены кондиционные требования к промышленным водам и условиям их эксплуатации.

4. С учетом кондиционных требований проведен подсчет суммарного дебита водозабора применительно к наиболее рациональной системе расположения эксплуатационных скважин. Этот дебит и соответствовал прогнозным эксплуатационным ресурсам.

Гидрогеологическая карта - Схема гидрогеологических областей и районов СССР

Рис. 1. Схема гидрогеологических областей и районов СССР (на основе карты гидрогеологического районирования СССР, 1973 г. ВСЕГИНГЕО).

Границы и индексы гидрогеологических областей и районов: 1 - областей; 2 - районов первого порядка; 3 - районов второго порядка; 4 - районов третьего порядка (выделены не везде).

Гидрогеологические области платформ. I. Восточно-Европейская (Русская): 1 - Балтийско-Польский, 2 - Средне-Русский, 3 - Восточно-Русский, 4 - Каспийский, 5 - Днепровско-Донецкий, 6 - Причерноморский, 7 - Балтийский, 8 - Украинский, 9 - Донецкий; 1а - Эстонско-Лифляндскйй, 1б - Латвийский, 1в - Польско-Литовский, 1г - Волыно-Подольский, 1д - Брестский, 1е - Львовский, 2а - Северо-Двинский, 2б - Ленинградский, 2в - Московский, 3а - Волго-Камский, 3б - Предуральский, 3в - Сурско-Хоперский, 4а - Южно-Сыртовский, 4б - Ергенинский, 4в - Северо-Каспийский, 4г - Эмбенский. III. Туранская: 1 - Амударьинский, 2 - Сырдарьинский, 3 - Устюртский, 4 - Тургайский, 5 - Чу-Сарысуйский, 6 - Северо-Аральский, 7 - Центрально-Кызылкумский, 8 - Мангышлакский, 9 - Туаркырский. VIII. Западно-Сибирская: 1 - Верхнеобский, 2 - Иртышский, 3 - Среднеобский, 4 - Тобольский, 5 - Среднеенисейский. X. Восточно-Сибирская: 1 - Ангаро-Ленский, 2 - Якутский, 3 - Тунгусский, 4 - Оленекский, 5 - Котуйский, 6 - Хатангский, 7 - Нижнеоленекский, 8 - Анабарский, 9 - Алданский; 1а - Иркутский, 1б - Канский, 1в - Приангарский, 1г - Верхнеленский, 1д - Киренгский, 1е - Мурский, 9а - Чульманский, 9б - Токкинский. Гидрогеологические складчатые области. II. Карпатско-Крымско-Кавказская: 1 - Карпатский, 2 - Крымско-Кавказский; 1а - Карпатский, 1б - Прикарпатский, 1в - Закарпатский, 2а - Горный Крым, 2б - Западно-Крымский, 2в - Большой Кавказ, 2г - Азово-Кубанский, 2д - Восточно-Предкавказский (Терско-Кумский), 2е - Восточно-Черноморский, 2ж - Куринский, 2з - Малый Кавказ. IV. Копетдагско-Большебалханская: 1 - Копетдатский, 2 - Большебалханский, 3 - Южно-Каспийский, 4 - Предкопетдагский, 5 - Предбольшебалханский. V. Тянь-Шаньско-Джунгаро-Памирская: 1 - Восточный Тянь-Шань и Джунгарский, 2 - Западный Тянь-Шань, 3 - Памир, Алатау; 1а - Иссык-Кульский, 1б - Илийский, 1в - Балхаш-Алакульский, 1г - Зайсанский, 1д - Нарынский, 1е - Таласский, 1ж - Чуйский, 2а - Ферганский, 2б - Приташкентский, 2в - Южно-Таджикский, 2г - Зеравшанский, Западно-Тянь-Шаньский. VI. Центрально-Казахстанская. VII. Тимано-Уральская: 1 - Печорская система, 2 - Тиманская система, 3 - Уральская система; 1а - Ижевско-Печорский, 1б - Большеземельский, 1в - Предуральский (Ижма-Каратаихинский), 3а - Западно-Уральский, 3б - Восточного склона Урала, 3в - Центрально-Уральский. IX. Саяно-Алтайско-Енисейская: 1 - Енисейский, 2 - Саяно-Алтайский, 3 - Жарминско-Рудноалтайский, 2а - Кузнецкий, 2б - Южно-Минусинский, 2в - Сыдо-Ербинский, 2г - Чебаково-Балахтинский, 2д - Назаровский, 2е - Рыбинский, 2ж - Хемчинский, 2з - Улугхемский, 2и - Убсунур-Тесхемский. XI. Восточно-Сибирская: 1 - Витимо-Патомская, 2 - Прибайкальская, 3 - Забайкальская, 4 - Станового хребта. XII. Зее-Буреинская: 1 - Амуро-Зейский, 2 - Верхнезейский, 3 - Удский, 4 - Торомский, 5 - Буреинский, 6 - Кимканский, 7 - Южно-Хинганский. XIII. Сихотэ-Алинская: 1 - Среднеамурский, 2 - Тугуро-Нимеленский, 3 - Чля-Орельский, 4 - Удыль-Кизинский, 5 - Приханкайский; 6а - Советско-Гаванский. XIV. Верхояно-Чукотская. XV. Корякско-Камчатско-Курильская: 1 - Пенженско-Анадырский, 2 - Корякский, 3 - Курило-Камчатский; 1а - Парапольский, 3а - Западно-Камчатский, 3б - Центрально-Камчатский, 3в - Восточно-Камчатский, XVI. Сахалинская: 1а - Северо-Сахалинский, 1б - Поронайский, 1в - Сусунайский, 1г - Татарский. XVIII. Восточная. XIX. Таймырская

Величина допустимого понижения уровня устанавливалась, как и другие кондиционные (параметры, технико-экономическими расчетами с учетом технических возможностей насосных установок.

Таким образом, для промышленных вод работы по существу сразу сводились ко второму этапу региональной оценки эксплуатационных ресурсов.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов термальных вод наиболее перспективных районов СССР была проведена в конце 60-х годов под руководством Б.Ф. Маврицкого (1971).

Методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов термальных вод артезианских бассейнов в принципе не отличалась от методики оценки прогнозных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод, изложенной выше.

Однако в связи с тем, что для термальных вод основным источником формирования эксплуатационных ресурсов является сработка упругих запасов при региональной оценке ресурсов термальных вод, в отличие от пресных вод естественные и привлекаемые ресурсы не учитывались. Для оценки ресурсов использовалась формула (I. 4), т.е. практически оценивались потенциальные ресурсы, которые в рассматриваемых условиях очень близки к прогнозным, формирующимся за счет сработки упругих запасов равномерно распределенными по сетке водозаборами. Таким образом, оценка эксплуатационных ресурсов термальных вод отвечала первому этапу региональной оценки. Подсчет эксплуатационных ресурсов был произведен только в пределах перспективных площадей, где минерализация подземных вод была не более 35 г/л, температура - не менее 40°С, глубина залегания продуктивных водоносных горизонтов - не более 3000 м и величина водопроводимости - не менее 20 м²/сут. При этом принималось, что глубина динамического уровня не должна была превышать 100 м ниже поверхности земли, а расчетный срок эксплуатации составлял 10 тыс. сут.

Кроме потенциальных эксплуатационных ресурсов при региональной оценке были рассчитаны также возможные дебиты стандартных водозаборов (стандартный водозабор состоит из пяти скважин и занимает площадь 25 км²).

В наиболее перспективных районах, где предусматривался сосредоточенный отбор подземных вод, эксплуатационные ресурсы оценены путем расчета производительности проектного водозабора по соответствующим гидродинамическим зависимостям, а в пределах. Терско-Сунженской депрессии оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов выполнена методом моделирования.

В районах распространения месторождений подземных термальных вод и парогидротерм трещинно-жильного типа (складчатые области с локальными выходами термальных вод) региональная оценка проводилась в основном методом аналогии с разведанными и эксплуатируемыми месторождениями. Подсчет эксплуатационных ресурсов был произведен исходя из данных о естественной разгрузке термальных вод, увеличенной в 2-5 раз, в соответствии с опытом разведки и эксплуатации месторождений этого типа.

Следует отметить, что при региональных оценках эксплуатационных ресурсов промышленных и термальных вод не учитывались вопросы сброса отработанной воды.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов минеральных вод в связи с их очень малым отбором до настоящего времени в СССР не проводилась. Однако для некоторых районов и в первую очередь для Кавказских минеральных вод такая оценка, несомненно, должна явиться делом ближайшего будущего.

В связи с тем что региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод в конечном итоге является расчетом баланса подъемных вод в условиях эксплуатации, ей должно предшествовать районирование территории по балансовому признаку. При гидрогеологическом районировании для оценки эксплуатационных ресурсов целесообразно выделять гидрогеологические районы, в пределах которых распространены и формируются оцениваемые эксплуатационные ресурсы подземных вод. Как правило, границы этих районов совпадают с границами крупных гидрогеологических структур. Так, балансовыми гидрогеологическими районами являются отдельные артезианские бассейны, межгорные впадины, крупные речные долины, предгорные равнины и т.п.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод, результаты которой изложены в последующих главах, проводилась для некоторых балансовых районов (Московский артезианский бассейн, конусы выноса Кусарской предгорной равнины и др.). Эти балансовые районы являются отдельными частями крупных гидрогеологических платформенных и складчатых областей, представляющих собой гидрогеологические районы первого порядка по районированию, принятому при составлении монографии «Гидрогеология СССР» (рис. 1).

Продолжение

uralgidrogeo@narod.ru