загрузка...

Подземные воды хозяйственно-питьевого назначения


В качестве подземных вод хозяйственно-питьевого назначения могут рассматриваться пресные (с минерализацией менее 1,0 г/л) и в определенных случаях слабоминерализованные (до 2,0-3,0 г/л и более) подземные воды, используемые для питьевого и коммунального водоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов, а также для орошения (питьевые, технические и оросительные воды).
В качестве основных предпосылок существования месторождения подземных вод хозяйственно-питьевого назначения обычно рассматривается наличие: пресных или слабосолоноватых подземных вод, соответствующих по качеству ГОСТам на питьевые воды или конкретным нормативам для вод хозяйственного назначения; водоносных (водовмещающих) пород с относительно (по сравнению с соседними участками) высокими значениями емкостных и фильтрационных свойств, что обеспечивает формирование определенного объема запасов подземных вод и возможности их отбора рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями (разного типа) в количествах, достаточных для удовлетворения существующей потребности; благоприятных условий формирования инфильтрацион- ного питания подземных вод продуктивного водоносного горизонта, возможного притока из смежных пластов или участков территорий, фильтрации из рек и других факторов, что определяет благоприятные условия формирования восполне

ния запасов в естественных условиях и в условиях эксплуатации; потребителя (заявленной потребности) на расстоянии, обеспечивающем экономически рациональную эксплуатацию месторождения.
Разработка учения о типах месторождений подземных вод выполнена ведущими российскими гидрогеологами Б.В. Бо- ревским, Н.И. Плотниковым, Л.С. Язвиным и др. В качестве основных типов месторождений подземных вод хозяйственнопитьевого назначения в настоящее время обычно рассматриваются месторождения: подземных вод в речных долинах; артезианских бассейнов платформенного типа; артезианских бассейнов межгорных впадин и конусов выноса; ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых или закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений; грунтовых вод песчаных массивов; межморенных отложений; подземных вод областей распространения многолетнемерзлых пород.
Месторождения подземных вод в речных долинах могут быть связаны как с рыхлыми аллювиальными отложениями, так и с коренными породами разного состава, непосредственно вскрываемыми руслом реки (рис. 32). Во втором случае подземные воды месторождения (продуктивный горизонт) могут быть изолированы от русла реки и верхнего аллювиального горизонта относительно выдержанными слоями слабопроницаемых пород. В качестве самостоятельного подтипа месторождений обычно рассматриваются месторождения древних погребенных долин, не связанные непосредственно с современной гидрографической сетью.
В крупных речных долинах с постоянным речным стоком, расходы которого даже в маловодные периоды значительно превышают производительность водоотбора, структура эксплуатационных запасов месторождения формируется главным образом за счет привлечения поверхностного стока и «перехвата» (инверсии) естественной разгрузки подземных вод (привлекаемые и естественные ресурсы). В связи с этим при поисках таких месторождений важнейшими задачами являются выявление участков с минимальными значениями русловых со-



Рис. 32. Месторождение подземных вод в речной долине: а - гидрогеологический разрез месторождения: 1 - рыхлые аллювиальные отложения; 2 - коренные породы; 3 - уровень грунтовых вод в естественных условиях; 4 - уровень грунтовых вод при эксплуатации; 5 - источники; 6 - естественный поток подземных вод, «инверсируемый» водозаборным сооружением; 7 - приток из реки; 8 - разгрузка грунтовых вод в реку, сохраняющаяся и при эксплуатации водозабора; 9 - водозаборные скважины; б - типовая структура эксплуатационного водозабора: 1 - естественные запасы; 2 - инверсия естественной разгрузки (естественные ресурсы); 3 - привлекаемые
ресурсы
противлений или участков со значительными расходами русловой или родниковой разгрузки подземных вод в естественных условиях (рис. 32).
В других случаях (реки с периодическим стоком, малыми расходами и др.) в маловодные годы или в межень формирование эксплуатационных запасов месторождений происходит в основном за счет сработки естественных запасов (осушение аллювиального горизонта), а восполнение запасов осуществляется в многоводные годы и периоды речных паводков.
В зависимости от фильтрационных свойств и мощности водовмещающих пород, условий связи с руслами рек, удельных (м3/сут • км) величин разгрузки естественного потока и некоторых других факторов эксплуатационные запасы месторождений этого типа изменяются в широких пределах, достигая 100— 150 тыс. м3/сут и более (Гидрогеология СССР. Сводный том. Вып. 3. 1977).
Месторождения артезианских бассейнов платформенного типа всегда связаны с водоносными горизонтами напорных межпластовых подземных вод. Водовмещающими являются рыхлые или литифицированные трещиноватые, а также закарстованные осадочные породы (рис. 33). Структура эксплуатационных запасов в зависимости от условий залегания продуктивного горизонта и строения гидрогеологического разреза определяется главным образом упругими запасами межпластовых вод и перетеканием (привлекаемые ресурсы) из смежных, преимущественно вышележащих, водоносных горизонтов (рис. 33, б). Наличие в условиях эксплуатации значительного притока из нижележащих водоносных горизонтов нередко приводит к нежелательным изменениям минерализации и химического состава подземных вод продуктивного горизонта. В пределах участков интенсивной естественной разгрузки напорных вод (речные долины, глубокие озерные котловины и др.) значительная часть эксплуатационного водоотбора может формироваться за счет инверсии расхода естественного потока (естественные ресурсы).
В зависимости от фильтрационных свойств отложений и условий формирования ресурсов, привлекаемых из вышележащих горизонтов, эксплуатационные запасы месторождений этого типа достигают 10-50 тыс. м3/сут, для особо крупных месторождений - 100 тыс. м3/сут и более (Гидрогеология СССР. Сводный том. Вып. 3. 1977).
Месторождения подземных вод артезианских бассейнов межгорных впадин и конусов выноса связаны обычно с рыхлыми, слабо отсортированными аллювиально-пролювиальными толщами четвертичного и неоген-четвертичного возраста. Значительные удельные расходы естественных потоков и наличие участков интенсивной разгрузки родниковым стоком или испарением определяют формирование структуры эксплуатационных запасов подземных вод главным образом за счет естественных ресурсов (рис. 34). В некоторых случаях значительная часть эксплуатационного водоотбора может формироваться также за

Рис. 33. Месторождение подземных вод в артезианском бассейне платформенного типа (по Р.С. Штенгелову): а - гидрогеологический разрез месторождения: 1 - аллювиальные отложения; 2 - диатомиты (диатомовые глины); 3 - трещиноватые опоки (продуктивный горизонт); 4 - глины; 5 - мергели; 6 - песчаники, алевролиты; б - прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора: 1 - естественные (упругие) запасы нижнеэоценового горизонта; 2 - естественные запасы аллювиального горизонта; 3 - приток из реки через аллювиальный водоносный горизонт (привлекаемые ресурсы)


счет естественных запасов подземных вод или за счет естественно-антропогенных ресурсов (орошение). Производительность водозаборов в целом достаточно высокая. Так, для крупных месторождений с хорошими фильтрационными свойствами водовмещающих пород и интенсивной естественной разгрузкой подземных вод они достигают 150-200 тыс. м3/сут и более.




Рис. 34. Месторождение подземных вод во внутридолинном конусе выноса
(по Никитину, 1988):
а - гидрогеологический разрез месторождения: 1 - дочетвертичные отложения; 2 - суглинки; 3 - пески с валунно-галечниковыми образованиями; 4 - пески; 5-7 - уровни подземных вод (5 - свободный, 6 - напорный в верхнем пласте, 7 - напорный в среднем пласте); 8 - напор в скважине; 9 - родники и разгрузка в русло; 10 - направления движения подземных вод; б - прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора: 1 - естественные ресурсы; 2,3 - запасы соответственно верхнего и нижнего водоносных пластов
В центральных частях артезианских бассейнов крупных межгорных впадин условия формирования месторождений подземных вод в целом аналогичны бассейнам платформенного типа.

Месторождения ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых и закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений
как самостоятельный тип месторождений характерны главным образом для территории складчатых областей (Урал, Алтае-Са- янская область и др.). Водовмещающими могут быть трещиноватые породы любого состава, однако практически всегда наиболее перспективными являются участки (структуры), сложенные интенсивно закарстованными породами. В связи с относительно невысокими емкостными свойствами трещиноватых пород и ограниченными размерами структур и трещинных зон формирование эксплуатационных запасов в месторождениях этого типа связано с использованием естественных или привлекаемых ресурсов. Эксплуатационные запасы месторождений, как правило, не превышают 10-20 тыс. м3/сут. Для крупных структур, сложенных интенсивно закарстованными породами или высокопроницаемыми породами другого типа (интенсивно-трещиноватые песчаники, неоген-четвертичные вулканогенные или вулканогенно-осадочные породы и др.), при благоприятных условиях формирования естественных или привлекаемых ресурсов эксплуатационные запасы месторождений могут достигать здесь 100 тыс. м3/сут и более.
Месторождения грунтовых вод песчаных массивов подразделяются на два существенно различных подтипа: месторождения песчаных массивов пустынь и полупустынь; месторождения песчаных массивов зандровых равнин. Первый подтип месторождений является специфическим, связанным в основном с линзами и ограниченными участками распространения пресных вод среди вод с относительно повышенной минерализацией. Месторождения этого типа характеризуются, как правило, малыми величинами естественных ресурсов, и при отсутствии естественно-антропогенных источников восполнения (орошение, фильтрация из каналов и др.) или привлекаемых ресурсов структура эксплуатационного водоотбора формируется здесь за счет сработки естественных запасов пресных вод. Эксплуатационные запасы месторождений обычно не превышает 10 тыс. м3/год, в условиях интенсивного естественно-антропогенного восполнения (крупные прирусловые и приканальные линзы пресных вод) - до 50 тыс. м3/сут.
Месторождения песчаных массивов зандровых равнин и месторождения подземных вод межморенных отложений наряду с месторождениями речных долин являются основными типами месторождений четвертичных отложений области ледниковой аккумуляции. В зависимости от мощности и фильтрационных свойств водовмещающих пород, условий залегания водоносных горизонтов, связи с поверхностными водами и других факторов структура и величины (до 1050 тыс. м3/сут, в переуглубленных ледниковых долинах - до 100 тыс. м3/сут и более) эксплуатационных запасов подземных вод месторождений этих типов могут быть различными.
Месторождения подземных вод областей распространения многолетнемерзлых пород до настоящего времени изучены относительно слабо. В принципе, они могут быть связаны с наличием пресных подмерзлотных, межмерзлотных и над- мерзлотных подземных вод и примерно соответствовать любому из рассмотренных выше типов месторождений (вероятно, кроме месторождений в песчаных массивах пустынь). Однако во всех случаях наличие многолетнемерзлых, практически водоупорных пород и длительное сезонное промерзание поверхностных вод и вод СТС резко уменьшают возможности формирования естественных и привлекаемых ресурсов, что определяет особенности формирования структуры эксплуатационных запасов и их величину. В то же время в условиях сплошного глубокого промерзания гидрогеологических структур собственно месторождения пресных подземных вод могут практически отсутствовать.
Подземные воды на территории Беларуси. На территории Беларуси пресные подземные воды связаны с тремя повсеместно выдержанными водоносными комплексами (верхнепротерозойских отложений и верхней трещиноватой зоны кристаллического фундамента, девонских отложений, отложений четвертичной системы), а также с водоносными комплексами кембро-си- лурийских, силурийско-ордовикских, каменноугольных, пермско-триасовых, юрско-меловых и палеоген-неогеновых образований фрагментарного распространения. Из названных только водоносный комплекс четвертичных отложений нацело представлен пресными водами питьевого регистра, в разрезе более древних отложений пресные воды приурочены к верхним, хорошо промытым частям водоносных комплексов и с глубиной сменяются минерализованными водами и рассолами.
Впервые вопрос о глубинной позиции границы раздела пресных (менее 1 г/дм3) и более минерализованных (более 1 г/дм3) подземных вод обсуждался (Богомолов, Козлов, 1969) в связи с проблемой гидрогеологической зональности территории Беларуси. Было установлено, что мощность зоны активного водообмена варьирует в зависимости от геолого-структурных и гидродинамических условий недр от 50 до 400 м, а зоны наименьшей мощности (50-150 м) связаны с долинами Западной Двины (участок Новополоцк - Верхнедвинск) и Березины (Бе- резино - Паричи).
Современная структура слоя пресных подземных вод Беларуси представлена картой-схемой (рис. 35), составленной (Ку- дельский и др., 1995, 2000) на основе материалов гидрогеохимического опробования и геофизических исследований скважин.

Рис. 35. Карта-схема мощности слоя пресных подземных вод на территории Беларуси (Подземные воды Беларуси, 1998):


1 - изолинии глубин залегания подошвы слоя пресных подземных вод, м; 2 - области развития слоя пресных вод мощностью более 450 м; 3 - области развития слоя пресных вод мощностью более 1000 м; 4 - разнопорядковые разломы; 5 - Северо-Припятский разлом; 6 - характерные гидрогеохимические аномалии; 7 - зона выклинивания сульфатно-доломитово-мергельной гипсоносной пачки наровского горизонта; 8 - наиболее крупные зоны разгрузки глубинных минерализованных вод: I - Северо- Припятская, II - Березинская, III - Уборть-Птичская, IV - Западно-Двинская
В соответствии с картой-схемой максимальные мощности слоя пресных вод (более 450 м) свойственны наиболее поднятым участкам Белорусской антеклизы (преимущественно Гродненская область), менее значительные мощности (300400 м) тяготеют к метастабильным тектоническим элементам Московской синеклизы, Брестской впадины, северной периферии Украинского кристаллического щита и Брагинско-Лоев- ского выступа. Минимальные мощности (менее 150 м) пресных подземных вод зафиксированы в зонах дизъюнктивных нарушений районов Микашевичского выступа, восточной периферии Белорусской антеклизы и ряда геологических структур на севере и северо-западе республики.
Общий объем пресных вод питьевого регистра варьирует в пределах 7852,9-10470,5 км3, площадь зон с их минимальной мощностью (менее 150 м) превышает 12% от общей площади Беларуси (табл. 16).
Таблица 16
Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси (А.В. Кудельский, 1998)

Мощность слоя, м

Площадь распространения

Объем, км3

км2

относительно территории Беларуси,%

водовмещающих пород

пресных вод (коэффициент водоотдачи 0,15-0,20)

gt; 400

36 544,00

17,60

14 617,60

2192,64-2923,52

350-400

16 865,92

8,12

5903,07

835,46-1180,61

300-350

35 316,48

17,02

10 594,90

1589,23-2118,98

250-300

31 980,96

15,40

7995,24

1199,28-1599,05

200-250

30 883,52

14,88

6176,24

926,50-1235,34

150-200

30 786,08

14,83

4617,91

692,69-923,58

100-150

23 721,28

11,43

2372,13

355,82-474,43

lt; 100

1501,76

0,72

75,09

11,26-15,02

Итого

207 590,00

100,00

52 352,64

7852,90-10 470,53

  
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Подземные воды хозяйственно-питьевого назначения:

  1. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  2. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  3. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. Открытие подземного пресного моря
  5. § 3. ГРУНТОВЫЕ II АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
  6. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  7. Непревзойденная красота природной воды
  8. ПУТЬ ВОДЫ
  9. § 3. Назначение более мягкого наказания, чем предусмотрено за данное преступление. Назначение наказания при вердикте присяжных заседателей о снисхождении
  10. § 6. ВОДЫ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
  11.   § 1. СОСТОЯНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
  12. Показатели качества воды и их контроль
  13. 2. ВНУТРЕННИЕ МОРСКИЕ ВОДЫ И ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ МОРЕ
  14. pH воды и почвы
  15. КАК ЗАСЕЛИЛИ ПРЕСНЫЕ ВОДЫ?
  16. Пассивное расселение течением воды