Гидрогеологический мониторинг

В настоящее время в связи с глобальными изменениями клима­та Земли и интенсивным антропогенным воздействием, которое проявляется в различных масштабах, одной из важнейших задач общества является оценка состояния и прогноз изменения среды обитания жизни на планете (природной среды). В соответствии с этим в Российской Федерации принята программа Государствен­ного мониторинга окружающей природной среды (ГМПС), со­ставной частью которого является Государственный мониторинг состояния недр (ГМСН). В соответствии с Концепцией, разрабо­танной Министерством природных ресурсов РФ, Государствен­ный мониторинг состояния недр «...представляет собой систему регулярных наблюдений, сбора, накопления, обработки, анализа и обобщения информации состояния геологической среды и прогно­за ее изменений под влиянием природных факторов, недрополь­зования и других видов хозяйственной деятельности».

Гидрогеологический мониторинг (в разных редакциях “мо­ниторинг подземных вод”, или “мониторинг подземных водных объектов”) является подсистемой Государственного мониторинга состояния недр и одновременно подсистемой Государственного мониторинга водных объектов. Выделение подземных вод в само­стоятельную подсистему Государственного мониторинга учитывает особенности и свойства, отличающие их от других компонентов геологической среды:

• подземные воды как полезное ископаемое являются одним из видов, а в ряде районов единственным источником питьевого водоснабжения населения и объектов промышленности;

• подземные воды широко распространены на всей территории Российской Федерации. Они характеризуются различными значениями количественных и качественных показателей, ко­торые определяют геолого-экономические условия формиро­вания и использования различных типов месторождений под­земных вод;

• подземные воды, с одной стороны, отличаются подвижностью, высокой динамичностью и уязвимостью к воздействию при­родных и техногенных факторов, с другой — значительной инерционностью, что приводит во многих случаях к необрати­мости процессов их загрязнения и истощения;

• подземные воды представляют собой единственный вид полез­ных ископаемых, который характеризуется возобновляемостью ресурсов, обусловленной наличием источников их современ­ного питания;

• подземные воды связаны с различными видами недропользо­вания, определяя в ряде случаев технологию разведки и экс­плуатации месторождений твердых полезных ископаемых, а также проектирование, строительство и эксплуатацию промыш­ленных и гражданских сооружений;

• подземные воды являются одним из важнейших факторов, оп­ределяющих интенсивность развития опасных и негативных геологических процессов;

• подземные воды тесно связаны с другими компонентами окру­жающей среды, определяя в ряде случаев изменения их теку­щего состояния (Проект Концепции Государственного мони­торинга состояния недр Российской Федерации на период до 2010 года, 2004).

В соответствии с общим определением гидрогеологический мо­ниторинг представляет собой, во первых, систему регулярных на­блюдений, сбора и накопления информации о состоянии подземных вод, во вторых — систему обобщения и анализа этой информации и разработки на этой основе прогнозов изменения состояния под­земных вод под воздействием естественных и антропогенных факторов. Объектами изучения (организации наблюдений) при ведении мониторинга являются так называемые природные и природно-техногенные системы (Концепция..., 2004).

Под природными системами понимаются участки, в пределах которых подземные воды (недра) не подвержены заметному влия­нию антропогенного воздействия (естественные условия).

Под природно-техногенными — территории (участки), в пределах которых подземные воды испытывают заметное влияние одного (простые системы) или нескольких (сложные системы) видов антро­погенного воздействия.

Система регулярных наблюдений включает контроль за измене­ниями уровней подземных вод в режимных скважинах и колодцах, дебитами опорных родников, объемами эксплуатации (отбором) воды и величинами пополнения запасов с помощью различных

технических мероприятий, физическими свойствами (температура, вкус, запах и др.), химическим составом и минерализацией подзем­ных вод. В соответствии с общими требованиями основной объем наблюдений должен быть ориентирован на первый от поверхности водоносный горизонт (наиболее подверженный антропогенному воздействию, прежде всего загрязнению подземных вод) и водо­носные горизонты, используемые для организации хозяйственно­питьевого водоснабжения (шахтного водоотлива, закачки жидких промышленных отходов и др.). Определенный объем наблюдений должен быть ориентирован также на изучение режима подземных вод в естественных условиях (природные системы) для оценки возможных изменений их состояния под воздействием природных факторов.

Таким образом, система Государственного гидрогеологического мониторинга в современных условиях обеспечивает получение ос­новного объема фактической (натурной) информации о состоянии подземных вод территории Российской Федерации. Реализация задачи последовательного накопления этой информации в каждом пункте наблюдений определяет ее особую “временную” (много­летнюю) функцию, что практически недостижимо при любых дру­гих полевых гидрогеологических работах из-за неизбежной крат­ковременности их проведения.

В соответствии с методическими требованиями реализация Государственного гидрогеологического мониторинга (так же как и других подсистем мониторинга состояния природной среды) осуществляется на трех уровнях: локальном (объектном), террито­риальном (региональном) и общефедеральном.

Гидрогеологический мониторинг локального уровня осуществля­ется на конкретных объектах недропользования (водозаборы, горнорудные предприятия, участки захоронения токсичных отхо­дов и др.), а также на объектах, не связанных с использованием недр, деятельность которых может оказывать существенное воз­действие (главным образом путем загрязнения) на подземные воды (промышленные предприятия, отстойники и шламонакопи- тели, места складирования промышленных и бытовых отходов и др.). В связи с преимущественным влиянием одного (конкрет­ного) вида антропогенного воздействия такие участки рассматри­ваются как простые (?) природно-техногенные системы.

Организация сети и состав наблюдений в системе локального мониторинга, помимо общих требований (контроль за уровнями, минерализацией, химическим составом подземных вод и др.), опре­деляются геолого-гидрогеологическими условиями участка и ха­рактером антропогенного воздействия (связь водоносных гори­зонтов при их ярусном залегании, взаимодействие подземных и поверхностных вод, наличие специфических, в том числе токсич­ных компонентов загрязнения и др.).

В соответствии с общими требованиями организация и прове­дение наблюдений (финансирование работ) на сетях локального мониторинга выполняются непосредственно недропользователем или хозяйствующим субъектом. Государственные органы осуще­ствляют контроль на стадии утверждения проекта сети локального мониторинга и выполнения состава наблюдений, предусмотрен­ных проектом.

Гидрогеологический мониторинг на территориальном уровне проводится в границах территории субъекта Российской Федера­ции и осуществляется государственным территориальным органом ГМСН. Основными задачами ведения мониторинга на территори­альном уровне является обобщение материалов локального (объект­ного) мониторинга и организация (проведение) наблюдений на государственной сети, в том числе на участках с естественным ре­жимом и балансом подземных вод. Обобщение материалов терри­ториального мониторинга осуществляется при составлении еже­годных бюллетеней, которые представляются в федеральный центр ГМСН Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Задачи федеральной системы мониторинга включают сбор и на­копление информации, ее анализ и обобщение на региональном уровне (в пределах федеральных округов страны) и на уровне тер­ритории Российской Федерации в целом, а также организацию и ведения мониторинга на объектах федерального значения (атом­ные электростанции, предприятия по переработке и складирова­нию радиоактивных отходов, крупные промышленно-городские агломерации и др.).

Сбор, накопление и систематизация материалов гидрогеологи­ческого мониторинга (так же как и других подсистем мониторинга состояния природной среды) осуществляются на основе создания и систематического пополнения автоматизированных баз данных. Работа по ведению баз данных выполняется в территориальных органах ГМСН и в подразделениях Министерства природных ре­сурсов РФ. Содержание баз данных включает картографические материалы о размещении пунктов наблюдения по территории субъекта, фактические данные (замеры, анализы и др.) за весь пери­од наблюдений, размещение основных объектов гидрогеологиче­ского мониторинга (водозаборы, населенные пункты, добывающие предприятия и др.).

Важнейшей задачей гидрогеологического мониторинга является анализ и обобщение результатов наблюдений с целью мониторинга процессов, происходящих в подземной гидросфере, и разработка на этой основе разносрочных прогнозов и управленческих решений.

В настоящее время наиболее рациональной методикой науч­ного обобщения гидрогеологической информации для прогнози­рования процессов, происходящих в подземной гидросфере, яв­ляется обоснование и использование расчетных моделей разного типа и назначения. В связи с этим представляется методически важным, чтобы организация гидрогеологического мониторинга (размещение пунктов, состав наблюдений и др.) была изначально ориентирована на задачи обоснования необходимых расчетных моделей (Шестаков, 2002). В ряде случаев использование таких моделей целесообразно уже на уровне локального мониторинга. Так, удовлетворительное решение вопросов совершенствования и оптимизации мониторинга состава и качества подземных вод на сложных техногенных объектах (химические предприятия, поли­гоны захоронения токсичных промышленных отходов и др.) воз­можно только на основе использования миграционных моделей. Практически любые прогнозы изменения гидрогеологических ус­ловий (изменение режима и баланса подземных вод, их состава и качества) на территории субъекта Российской Федерации в целом (территориальный уровень) при наличии многочисленных разно­образных источников антропогенного воздействия на природную среду возможны только с использованием постоянно действую­щих гидрогеологических моделей (ПДМ), которые должны уточ­няться и совершенствоваться именно на основе систематической информации, получаемой при ведении мониторинга.

Использование данных систематических длительных режим­ных наблюдений (мониторинга) имеет принципиальное значение не только для решения важных, но в целом прикладных проблем, связанных с прогнозами и управлением подземными водами. На­учное обобщение этих (натурных) данных имеет также исключи­тельно важное значение для развития теоретического и регио­нального направлений гидрогеологической науки. Это прежде всего проблемы исследования роли основных природных факторов и их многолетних изменений в формировании подземных вод; исследование взаимодействия подземных и поверхностных вод и роли подземных вод в формировании водного режима ландшафтов; исследование закономерностей формирования ресурсов пресных подземных вод и др. Задачи выполнения научных обобщений данных гидрогеологического мониторинга требуют организации открытого доступа к автоматизированным базам данных. Кроме того, решение многих вопросов требует одновременного исполь­зования данных смежных подсистем Государственного монито­ринга состояния природной среды, прежде всего мониторинга метеоклиматических характеристик, мониторинга поверхностных водных объектов и др. Отсутствие этой информации непосредст­венно в базах данных гидрогеологического мониторинга и опреде­ленные (ведомственные) сложности их получения из баз данных других подсистем значительно снижают возможности научного обобщения данных Государственной системы мониторинга.

Вопросы к главе 18

1. Виды и назначение гидрогеологических скважин.

2. Конструкция гидрогеологических скважин.

3. Виды и назначение опытно-фильтрационных работ.

4. Опытные откачки.

5. Расходометрия скважин.

6. Оборудование и приборы, применяемые при производстве опыт­ных работ.

1. Гидрогеологический мониторинг (определение, задачи).

8. Системы мониторинга локального, территориального и феде­рального уровней.

Литература

ОСНОВНАЯ

Гавич И.К., Лучшева А.А., Семенова-Ерофеева С.М. Сборник задач по общей гидрогеологии. М.: Недра, 1985. 412 с.

Кирюхин В.А., Коротков А.И., Павлов А.Н. Общая гидрогеология. Л.: Недра,

1988. 359 с.

Основы гидрогеологии. Т. I. Общая гидрогеология / Под ред. Е.В. Пиннеке- ра. Новосибирск: Наука, 1980. 231 с.

Справочное руководство гидрогеолога. Т. I. Л.: Недра, 1979. 212 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

Введение

Бисвас А.К. Человек и вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 286 с.

Вернадский В.И. История природных вод. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 651 с.

Гордеев Д.И. Основные этапы истории отечественной гидрогеологии // Тр. ЛГГП им. Ф.П. Саваренского. Т. 7. 1954. 383 с.

Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Науч­ный мир, 2001. 327 с.

Хайн В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. М.: Изд- во МГУ, 2004. 318 с.

Deming D. Introduction to Hydrogeology. 2^nd ed. McGraw-Hill, USA, 2002. 468 p.