Водоснабжения населения юга сибирскогорегиона
На правах рукописи
ПокровскийДмитрий Сергеевич
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕУСЛОВИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
НАСЕЛЕНИЯ ЮГА СИБИРСКОГОРЕГИОНА
Специальность 25.00.36. -Геоэкология
Автореферат
диссертации на соисканиеученой степени
докторагеолого-минералогических наук
Томск - 2005
Работавыполнена в Томском государственномархитектурно-строительномуниверситете
Официальные оппоненты:
докторгеолого-минералогических наук,
профессор ЛеонидПетрович Рихванов
докторгеолого-минералогических наук,
профессор ВладимирМихайлович Матусевич
доктор технических наук,
профессор АлександрМартынович Адам
Ведущая организация: ИнститутЗемной Коры СО РАН, г. Иркутск
Защита состоится18 мая 2005г в____часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.265.02 приТомском государственномархитектурно-строительном университете поадресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
С диссертацией можноознакомиться в библиотеке Томскогогосударственногоархитектурно-строительногоуниверситета
Автореферат разослан__________________2005 г.
Ученый секретарь
диссертационногосоветаО.И.Недавний
ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.Обеспечение населениячистой питьевой водой является одной из составных частей концепцииустойчивого развития, под которымпонимаетсяобеспечение сбалансированного решениясоциально-экономических задач и задачсохранения природно-ресурсного потенциалаокружающейсреды.
В развитых странах воглаву проблемы все чаще выдвигаются требования не просто безопасноговодоснабжения, а водоснабженияэкологически комфортного. Состояниеводоснабжения населения юга Сибирскогорегиона далеко от выполнения этих требований. Значительнаячасть территории регионарасположена в полуариднойклиматической зоне в условиях дефицитапресных подземных вод и все возрастающегоантропогенного воздействия нагеологическую среду. Такие воздействия возникают при интенсивном отбореподземных вод крупными водозаборными сооружениямиряда городов и системами водоотлива изшахт и карьеров, при захоронениипромышленных отходов в подземныегоризонты, при мелиоративных и другихмасштабных мероприятиях. Отмечается загрязнение подземныхвод нефтью и нефтепродуктами,производственными и бытовыми сточнымиводами, некондиционными водами из смежныхнеэксплуатируемых водоносных горизонтовили поверхностных водотоков и водоемов,технологическими отходами при закачке их вподземные горизонты, утечках изнакопителей и захоронении в грунт. В совокупности с низким уровнемразвития инженерного жизнеобеспечения иотсутствием систем водоподготовки взначительной части населенных пунктовпроблема снабжения населения питьевойводой нормативного качества приобретаетособую остроту и требует решения, в томчисле и с точки зрения экологическойбезопасности в длительнойперспективе.
Цель и задачиисследований. Цельюисследований является разработка наоснове комплексного анализаэколого-гидрогеологических условийрегиона теоретических положений ипрактических рекомендаций по обеспечениюустойчивого и экологически безопасноговодоснабжения населения.
Задачиисследований:
- оценить современноесостояние водоснабжения населения регионаи выявить основные факторы, определяющиеего устойчивое функционирование иразвитие;
- изучитьпространственную изменчивость качестваподземных вод, использующихся дляводоснабжения, и провести районированиетерритории по комплексу признаков, определяющих технологииводоподготовки для хозяйственно-питьевых целей;
- изучить изменениесреды при эксплуатации системводоснабжения, морфологию и вещественныйсостав формирующихся осадков;
- проанализироватьусловия сохранности качества подземныхвод и рассмотреть основныемеханизмы поступления загрязнителей вэксплуатируемые водоносные горизонты;
- рассмотреть связьводоснабжения и техногенной эволюциигеоэкологической обстановки наурбанизированных территориях.
Исходные материалы,методы исследований и личный вклад в решениепроблемы.Решение поставленных вработе задач основано на результатах многолетних, начиная с 1963 г.,исследований, выполнявшихся в рамкахинициативной, хоздоговорной игосбюджетной(по заданиям МинобразованияРФ, конкурсам грантов и проектам научно-исследовательских программразличного уровня) тематикинаучно-исследовательских работТомскогополитехнического, Читинскоготехнического и Томскогогосударственного архитектурно-строительногоуниверситетов и Государственного Институтапроблем ЖКХ врайонахСевера, Сибири и Дальнего Востока, вкоторых автор принимал непосредственноеучастие вкачестве ответственного исполнителя либонаучного руководителя. В работеиспользованыопубликованные источники,фондовые материалыпроизводственных геологических,проектно-изыскательских,водоснабженческих и других организаций, атакже материалы государственнойотчетности по проблемам экологии ивопросам водопользования.
Комплексность проблемывызвала необходимость применениясистемного подхода как методологическойосновы решения сложных задачтеоретического и прикладного плана. Длярешения поставленных задачиспользовались:
-сбор, обработка, анализи обобщение литературных и фондовыхматериалов; социологические опросы;
-полевые экспедиционныеисследования;
-компьютерные методыанализа и обработки данных, в том числе сиспользованием моделирования иГИС-технологий;
-натурные иэкспериментальные исследования составаподземных вод и осадков на водозаборах изподземных источников и объектахтехногенного загрязнения;
-лабораторныеисследования осадков систем водоснабженияс помощью комплекса современныхфизико-химических методов: химический,спектральный, рентгеновский,термогравиметрический анализы,инфракрасная спектроскопия,микродифракция, растровая ипросвечивающая электроннаямикроскопия.
Научная новизнаисследований. В результате исследованийустановлены основные факторы,определяющие современное состояние иособенности геоэкологическихусловий водоснабжениянаселения юга Сибирского региона. Доказананеобходимость их комплексной оценки наоснове анализа и взаимопроникающего объединенияпроблем, относящихся к компетенцииестественно-исторических,инженерно-технических игуманитарных социально-экономических областей знания исфер деятельности.
Впервые для урбанизированных территорийюга Сибирского регионаустановленызакономерности развитиятехногенногоподтопления, егосвязь с водоснабжением испецифика, заключающаяся вналичии нескольких уровней дренирования, на типичном примерег.Томска выполнено районирование территории постепени потенциальной подтопляемости.
Впервые изучены морфология, структурно-фазовый ивещественно-минеральный состав природно-техногенных минеральныхновообразований на технологическомоборудованиисистем водоснабжения и установлена ихсвязь с характером природныхи техногенных гидрогеохимических сред, изкоторых они формируются.
Установленосуществование упруго-деформационногомеханизма формирования вертикальнойсоставляющей фильтрационных потоков ипоказана необходимость учета его роли вмиграции подземных вод.
Основные защищаемыеположения:
- Устойчивость иэкологическаябезопасность водоснабжениянаселения региона определяются какестественно-природнымиландшафтно-климатическими,геолого-структурными игидрогеологическими факторами,детерминировано обусловливающими количественные икачественные характеристики водныхресурсов, так и характером и уровнем развитияхозяйственной деятельности и социально-экономическойобстановки.
- Качество подземных вод, использующихся дляводоснабжения, подчиняется ландшафтно-климатическойзональности. В пределах Алтае-Саянскойскладчатой области при высотной смене ландшафтов отувлажненной горной тайги к засушливымстепям межгорных впадин, а в платформенныхусловиях с севера на юг, от заболоченнойсредней тайги к степным ландшафтам, возрастаютчастота встречаемости некондиционных подземныхвод и набор компонентов,лимитирующих их качество. В таежных ландшафтахосновными из них являются Fe (встречаемость 50-90%), Mn (30-80%) иорганические вещества (10-20% в горной и 40-50% всредней тайге), в степных ландшафтах -минерализация (20-30%), общая жесткость (10-50%),SO4 (2-30%), Cl (3-5%), Fe(15-30%), Mn (10-40%).Осложняющими компонентами иногдаявляются Be,Hg, Pb, а в степныхландшафтах еще и Ba, Br,Sr, Li. Качество подземных вод таежныхландшафтов может быть повышенобезреагентными (экологичными) методами,базирующимися на естественно-природныхпроцессах. В степных ландшафтах требуютсяреагентные технологии водоподготовки.
- Осадки,образующиеся в системах водоснабженияиз подземныхисточников, являются природно-техногенными гидрогенными минеральными новообразованиями, аих морфология, строение, химический иминеральный состав определяютсяхарактером гидрохимических сред, из которых ониформируются. Строение и вещественныйсостав новообразований должны учитываться при разработкемероприятий по охране и повышениюэкологической устойчивости окружающей среды.
- Некорректная эксплуатация литотехнических систем водоснабжения может оказывать деструктивноевоздействие на экологические функции геологической среды урбанизированных территорий,активизируяопасные геологические процессы, что приводит к ухудшениюгеоэкологической и социальнойобстановки. Направленность процессовзависит от типафильтрационного разреза, уровнейдренирования,интенсивности питания подземных вод иструктуры системы: внешнее положениеисточника водоснабжения увеличиваетприходнуючасть водного баланса, внутреннее – уменьшает, но в томи другом случаях значительные массы водыпереводятся на верхние уровнидренирования.
Практическаязначимость работы и реализациярезультатов исследований.
Результатыисследований могут быть использованы припоисках и разведкеместорождений подземных вод, обосновании выбора и анализеэкологического состояния источников водоснабжения, при обосновании выбора и оценкеэффективности технологийводоподготовки на проектируемых, действующих и реконструируемых станциях очистки подземных вод, приизучении процессов вторичногоминералообразования, профилактике ианализезаболеваемости населения в эндемическихзонах, присовершенствовании системы мониторинга, в процессепринятияадминистративных,организационных и инженерных решений,связанных с реализацией мероприятий порациональному использованию и охранеподземных води обеспечению экологически безопасноговодоснабжения населения региона.
Результатыисследований использованы в работахгосударственных геологических,проектно-изыскательских и проектныхорганизаций, эксплуатационных служб,управленческих и административных структуррегиона, являютсяосновойкомплексных целевых программ по обеспечению населения Томской области и Республики Хакасияпитьевой водой и в их составе реализуются в настоящее время. Обобщение материалов и анализсостояния водоснабжения населения Кемеровскойобластииспользованы в разработкемероприятий по водообеспечению населенияв условиях чрезвычайныхситуаций. Результаты исследованиягидрогеологических условий крупных угольных месторождений Кузнецкого иКанско-Ачинского бассейнов защищены в ГКЗпри СМ СССР и используются в настоящеевремя при строительстве и эксплуатациикрупных карьеров иорганизации водоснабжения на этихтерриториях. Выявленные закономерности итенденции развитияпроцессов подтопления учитываются вперспективном планировании,при проектных и изыскательских работах,входят составной частью в основуинженерно-геологических карт г.Томска,используются при последующих работах,выполняемых другими исследователями.
Материалы исследованийиспользуются в учебном процессе вТомскомполитехническом и Томскомгосударственном архитектурно-строительномуниверситетах.
Апробация работы.Основные теоретическиеположения ипрактические результаты диссертационной работы докладывалисьи обсуждались на восьми Всесоюзных совещаниях по подземным водам Сибирии Дальнего Востока (1967 -2003), научно-технических конференциях ТИСИ (1972) и ТПИ (1973), научно-практической конференции «Молодые ученыеи специалистыТомской области в IX Пятилетке» (Томск, 1975),Всесоюзном совещании«Гидрогеохимические методы исследований в целяхпоисков глубокозалегающих месторожденийполезных ископаемых (Томск, 1978), Всесоюзном семинаре «Режимныеинженерно-геологические и гидрогеологическиенаблюдения в городах» (Сочи, 1983),конференции «Геология и минерально-сырьевыересурсы Западно-Сибирской плиты и еескладчатого обрамления» (Тюмень, 1983),Всесоюзном совещании «Процессыподтопления застроенных территорий грунтовымиводами» (Новосибирск, 1984), семинаре поматематическому моделированиюгидрогеологических процессов(Новосибирск, 1984), Всесоюзном совещании по проблемамстроительства (Одесса, 1988), Всероссийском совещании «Многоцелевыегидрогеохимические исследования всвязи с поисками полезныхископаемых и охраной подземных вод» (Томск,1993), Втором международномконгрессе "Вода: экология и технология" (Москва, 1996),научно-практическойконференции «Геологическое строение иполезные ископаемые западной части Алтае-Саянской горной области»(Новокузнецк, 1995), Международной конференции«Фундаментальные иприкладные проблемы охраны окружающей среды»(Томск, 1995), научнойконференции, посвященной 75-летиюгеологического образования в ТГУ (Томск, 1996), XXVIIКонгрессе международнойассоциации гидрогеологов (Лас-Вегас, 1997), научной конференции, посвященной120-летию основания ТГУ (Томск, 1998),XXVIII Конгрессе международнойассоциациигидрогеологов (Ноттингем, 1998), научно-технической конференции «Техника итехнология очистки и контроля качестваводы» (Томск, 1999), научной сессии «Проблемы экогеологииСибири» (Томск, 1999), региональном совещании «Состояние ипроблемы мониторингагеологической среды, геоэкологических игидрогеологических исследований на территории Сибирии Урала» (Томск, 1999), III международной научно-практическойконференции "Водоснабжение и водоотведение:качество и эффективность" (Кемерово, 2000),семинаре"Минералогия техногенеза -2000" (Миасс, 2000); конференциях «III векагорно-геологической службы России» и «Проблемы геологии и геохимии югаСибири» (Томск, 2000) и ряде других научныхфорумов.
Публикации. Основные результаты исследованийосвещены в 54 научных публикациях, в томчисле в 5 монографиях,
Структура и объемработы. Диссертация состоитиз введения, 7 глав и заключения. Общийобъем работы 360 страниц текста, включающего62 таблицы, 140 рисунков и 220 наименованийбиблиографических источников.
Автор искреннеблагодарен всем, чьей помощью,консультациями и советами ему приходилосьпользоваться, сотрудникам геологических иводоснабженческих организаций, коллегампо работе и всем, с кем довелось в той илииной мере сотрудничать, ощущая постоянноеучастие и поддержку.
Особую признательностьавтор выражает своему учителю ипостоянному консультанту, докторугеолого-минералогических наук, профессоруГ.М.Рогову.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. ВОДОСНАБЖЕНИЕНАСЕЛЕНИЯ КАК КОМПЛЕКСНАЯГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Современный этапразвития наук геологического циклаотмечен становлением новогомеждисциплинарного направления,связанного с резким повышением внимания кэкологической составляющей вопросов,традиционно являвшихся предметомисследований отдельных научныхдисциплин.
По определениюакадемика В.И.Осипова (1993), геоэкология (мыбудем придерживаться термина, впервыепредложенного еще в 1939 г. К.Троллом) – наука, изучающаягеосферные оболочки Земли как компонентыокружающей среды и минеральную основубиосферы и происходящие в них измененияпод влиянием природных и техногенныхфакторов. Ее основные задачи: анализизменения геосфер под влиянием природных итехногенных факторов; рациональноеиспользование и охрана водных, земельных,минеральных и энергетических ресурсов;снижение ущерба окружающей среде отприродных природно-техногенных катастрофи обеспечение безопасного проживаниялюдей. Важно подчеркнуть, что геосферныеоболочки рассматриваются здесь как частьокружающей среды, определяющей развитиебиосферы во всех ее появлениях, в том числеи в наиболее высокоорганизованной форме–человеческом обществе.
Определяя место проблемводоснабжения в геоэкологическойтематике, следует отметить, что это один изосновных и наиболее древних видовдеятельности, направленных на реализациюэкологических функций литосферы.
Совершенно очевидно,что источник и сооружения водоснабжения вкомплексе полностью отвечают общемуопределению (Ретюм, Долгушин, 1978)природно-технической системы (ПТС) каклюбой комбинации из техническогоустройства и природного тела, техническиеи природные элементы которой объединяютсяединством выполняемойсоциально-экономической функции.
Специфика ПТС водоснабжения изподземных источников определяется, преждевсего, целенаправленной ориентировкой наобеспечение потребительской реализацииресурсной функции литосферы, что возможнотолько при теснейшем взаимодействиитехнических компонент с геологическимителами. Таким образом, ПТС водоснабжения сполным правом можно отнести к системам,называемым Г.К.Бондариком (Бондарик, Ярг,1990; Бондарик, 1994) литотехническими.Большинство таких систем, помимопотребительской, обладает ещесредообразующей функцией (Аверкина, 1997).Рассматривая литотехническую системуводоснабжения из подземных источников,особенно в той ее части, котораянепосредственно контактирует сгеологическим пространством (водозаборныесооружения), можно уверенно утверждать, чтосредообразующая функция по отношению кгеологической среде реализуется, какправило, в деструктивной форме. Преждевсего, это относится кгидрогеодинамической составляющейгеологической среды. Чем вышепроизводительность водозабора, теминтенсивней гидрогеодинамическоедестуктивное влияние. Осушение водоносныхпород в безнапорных водоносных горизонтахи снижение пластовогодавления в напорных приводит к уплотнению и вторичнойконсалидации рыхлых отложений, активацииразрушения карстующихся разностей пород,деформациям дневной поверхности,изменению характера биоценозов и проч.
Опосредованно, черезгидрогеодинамическую составляющую,эксплуатация водоносных горизонтовприводит к изменению физико-химическогосостояния геологической среды и, какследствие, к изменению химического составаи показателей качества подземных вод. Втерминах экологической геологии (Трофимов,Зилинг, 1997) это означает метаморфизациюгеофизико-геохимической(санитарно-эпидемиологической) функциилитосферы. Уже в природных условияхподземные воды редко имеют качество,позволяющее использовать их дляхозяйственно-питьевых целей безпредварительной подготовки, и эта проблемаосложняется все возрастающим техногеннымзагрязнением источников водоснабжения.Водоподготовка осуществляется на очистныхсооружениях, являющихся составной частьюПТС водоснабжения, и сопровождаетсяобразованием отходов: твердых осадков вслучаях применения реагентных иаэрационных методов водоподготовки иминерализованных растворов – при ионообменныхтехнологиях. Отходы, как правило,сбрасываются на рельеф и в поверхностныеводотоки и водоемы, загрязняя окружающуюсреду.
Завершающий элемент ПТСводоснабжения – магистральные и разводящиеводопроводные сети, непосредственноконтактирующие с приповерхностнымичастями литосферы. Именно этот элемент, содной стороны, обеспечивает экологическийкомфорт жизнеобитания, а с другой, принеудовлетворительном техническомсостоянии обусловливает проявлениянежелательных, а иногда и опасныхинженерно-геологических процессов, таких,например, как подтоплениеурбанизированных территорий со всемкомплексом его негативныхследствий.
Юг Сибирского регионахарактеризуется разнообразием природных исоциально-экономического обстановок,хозяйственной деятельности иинтенсивности техногенного воздействия нагеологическую среду, которыми всовокупности определяютсягеоэкологические условия водоснабжения.Каждая из составляющих совокупности взависимости от состоянияизученности в той или инойстепени охарактеризована вработе.
Общим вопросамгеоэкологии и экологической геологиипосвящено громадное количествофундаментальных работ (Сергеев, 1979,1984;Козловский, 1989; Осипов, 1993; Бондарик, 1989, 1994;Круть, 1997; Трофимов, Зилинг, 1997;Теоретические основы…,1997; Плотников, 1998;Прозоров, 2000 и многие другие). В областигеотектоники и структурной геологиишироко известны исследованияН.Л.Добрецова, ЮА.Кузнецова, М.А.Усова,Н.С.Шатского, В.Е.Хаина. Вопросы выделенияструктурно-гидрогеологическихподразделений и гидрогеологическогорайонирования освещены в работахН.К.Игнатовича, Ф.П.Саваренского,А.М.Овчинникова, Г.Н.Каменского,Е.В.Пиннекера, И.К.Зайцева, Н.И.Толстихина,О.Н.Толстихина, В.К.Кирюхина, Ф.А.Макаренко,Н.А.Маринова, В.М.Степанова, Б.И.Писарского идругих. Проблемам гидрогеохимии зоныгипергенеза и формирования подземных водпосвящены основополагающие работыЕ.В.Посохова, С.Р.Крайнова, В.М.Швеца,А.И.Перельмана, С.Л.Шварцева и другихкрупнейших ученых России.
Результатыгидрогеологических и гидрогеохимическихисследования непосредственно натерритории региона отражены вмногочисленных научных отчетах, статьях,монографиях и диссертациях Ю.Н.Акуленко,С.Г.Бейрома, В.Я.Бычкова, Б.А.Воротникова,Е.М.Дутовой, Н.Е.Ермашовой, В.Г.Иванова,Е.С.Коробейниковой, В.П.Карловой,Ю.Г.Копыловой, М.А.Кузнецовой,В.С.Кусковского, М.И.Кучина, З.В.Лосевой,А.А.Лукина, В.М.Людвига, В.М.Матусевича,А.Ю.Озерского, Е.Ю.Осиповой, Ю.С.Парилова,Г.А.Плевако, Д.С.Покровского, Е.А.Пономарева,О.В.Постниковой, В.К.Попова, Н.М.Рассказова,Г.М.Рогова, Ж.Н.Савиной, Ю.К.Смоленцева,П.А.Удодова, С.Л.Шварцева и других.Собственно геоэкологические вопросы вэтих работах рассмотрены, как правило,фрагментарно, однако в последнее времяпоявились и работы, специально посвященныегеоэкологическим проблемам отдельныхструктур региона (работы В.П.Дегтярева,А.Н.Запольского, А.В.Мананкова,В.Е.Ольховатенко, В.К.Попова, Л.П.Рихванова,Н.А.Рослякова, В.П.Парначева и других).Региональные и технологические вопросыводоснабжения рассмотрены в работахН.Д.Артеменка, А.Ф.Порядина, Ю.Ф.Турутина,В.В.Дзюбо и других исследователей.
Обзор и анализпроведенных ранее исследованийсвидетельствуют, что накопленный опыт ибольшой фактический материал позволяютрешать многие геоэкологические задачи,возникающие в регионе. В то же время, рядвопросов требует дальнейших исследованийи уточнений. К таким вопросам относятсярегиональные закономерности организацииводоснабжения. Слабо изучены вопросыизменчивости качества подземных вод,определяющие стратегию и технологическиеаспекты водоподготовки. Практически нерассмотрены процессыприродно-техногенногоминералообразования в геосферной и,особенно, в технической подсистемах ПТСводоснабжения. Недостаточно изученыэкологические следствия деятельностипредприятий угольной, нефтяной и атомнойпромышленности, техногенное воздействиекоторых, сопоставимое, а иногда ипревосходящее воздействие природныхфакторов, вызывает глубокое изменениегидрогеологических условий. Недостаточноизучена роль ПТС водоснабжения как фактораформирования негативныхинженерно-геологических процессов, такихкак техногенное подтоплениеурбанизированных территорий. Требуютдальнейшей разработки вопросызащищенности водоносных горизонтов и ихреабилитации при техногенном загрязнении.
Все вышесказанноепослужило основой для проведенияисследований в этом направлении,определило их цели и задачи и нашлоотражение в данной работе.
2. ОСОБЕННОСТИФОРМИРОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКАГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙРЕГИОНА
Территорияисследований, расположенная в пределахАлтае-Саянской складчатой области (АССО) иприлегающих пространств Западно-Сибирскойплиты и административно совпадающая с югомСибирского Федерального округа (Томская,Кемеровская, Новосибирская области,Республика Хакасия, Республика Алтай,Республика Тыва, юг Красноярского края,Алтайский край), характеризуетсяисключительным разнообразием природныхландшафтно-климатических,геолого-структурных и гидрогеологическихусловий, определяющих особенностихозяйственной деятельности и общейсоциально-экономической и экологическойобстановки в регионе.
Горноскладчатая частьпредставляет собой систему глубокоэродированных хребтов Горного Алтая,Кузнецкого Алатау, Западного и ВосточногоСаянов, Тану-Ола и Сангилена, междукоторыми располагаются Кузнецкая,Минусинские, Рыбинская, Тывинские и ряддругих, более мелких, межгорных впадин. Впределах хребтов преобладает среднегорныйрельеф с абсолютными высотами 1000-2000 м, наюге развиты участки высокогорья (3276 м - хр.Сангелен и 4620 м - г. Белуха). Центральныечасти межгорных впадин располагаются наотметках от 125-150 (Рыбинская впадина) и 200-300(Кузнецкая и Минусинские котловины) до 500-800(Тывинские впадины) и даже 1000-1200 м(Алтайские впадины). В северном исеверо-западном направлениях горныемассивы последовательно сменяютсянизкогорным рельефом, а затемвсхолмленными возвышенностями,характерными для Салаира иКолывань-Томской складчатой зоны и,наконец, пространствами Западно-Сибирскойравнины с абсолютными отметками 40-100 м вдолинах р.Оби и ее притоков.
Климат региона резкоконтинентальный. Среднегодоваятемпература воздуха изменяется от +0,6 °С наюго-западе до –3,5 °С на северо-востоке и –5-6°С в высокогорныхрайонах. Годовое количество осадков набольшей части территории составляет400–500 мм, чтопри малых величинах испаренияобеспечивает избыточное увлажнение. Встепных районах (Алтайский край,Новосибирская область) и внутренних частяхмежгорных котловин количество осадковуменьшается до 200-250 мм, а условия близки кполуаридным. Осадки до 1000–1100 мм и болееотмечены на горных склонах КузнецкогоАлатау, перехватывающих влагу западныхвоздушных течений.
Густотаречной сети, принадлежащейбассейнам Оби и Енисея, в горных районахдостигает 0,7-0,8 км/км2, в таежных районах Западной Сибирисоставляет 0,35—0,40 км/км2, а в бессточныхкотловинах, таких какКулундинскаяи Барабинская, и внутренних степных частях межгорных впадинснижается до0,1 км/км2 именее. Среднегодовые модули стока взасушливых районах котловин составляют от0,7 до 2,7, в горных районах могут достигатьболее 25 л/(с*км2).Модули подземного стока вгорных районах составляют 2 - 5 л/(с*км2), в бассейнах сшироким развитием карста повышаются до 7 - 9л/(с*км2), в бессточныхкотловинахмогут составлять лишь сотые доли л/(с*км2) и менее. Широко развиты озера, а в таежнойзоне Западной Сибири – болота, создающиемощный демпфирующий эффект врегулировании режима стока иобеспечивающие особый типгрунтово-болотного питания рек.
В целом, природныеландшафтно-климатические условия нетолько являются одним из важнейшихфакторов формирования ресурсов, состава икачества подземных вод,но и предопределяют характерразмещения населения и развитияпроизводительных сил.
Вструктурно-тектоническом плане АССОпринадлежит части трансконтинентальногоЦентрально-Азиатскогоскладчатого пояса. Гетерогенные слоисто-глыбовыесооружения АССО на югепродолжаются в Монголию, наюго-западе отделяются герцинскойОбь-Зайсанской зоной отпалеозоид Казахстана, на севере исеверо-западе перекрываются осадочным чехломЗападно-Сибирской плиты, а на северо-востоке граничат сСибирскойплатформой. Современныйструктурно-тектонический облик региона ивещественный состав слагающих его пород, а,соответственно, и современнаягидрогеологическая обстановка во многомопределяются предшествующей историейразвития.
Возникновение иразвитие системы горно-складчатыхсооружений АССО объясняют многоэтапнымисобытиями, сопровождавшими эволюциюПалеоазиатского океана и столкновениеИндийского и Евразиатского континентов(Зоненшайн и др., 1990; Добрецов и др., 1995, 2004;Борукаев, 1996 и др.). С этих позиций,отдельные составляющие АССО первоначальноразвивались достаточно автономно и назначительном удалении друг от друга, затем,после основной аккреации и присоединения кСибирской платформе, – как единаяконтинентальнаядокембрийско-салаирско-каледонскаяпровинция. Продолжающееся давлениеИндостана, который действует как клин,раскалывая Евразию и отделяя от нее блоки,сопровождалось деформациями: крупнымиперемещениями по разломам, ростом горныхсооружений и унаследованным прогибаниеммежгорных впадин с накоплением в нихугленосных моласс.
РазвитиеЗападно-Сибирского осадочного бассейнаначалось рифтогенезом в начале триаса(Натапов и Буш, 1997). Рифогенез сопровождалсяобразованием грабенов, заполненныхконтинентальными красноцветами с теламивулканитов. Верхнюю часть осадочного чехлабассейна образуют терригенныемелководно-морские и континентальныеотложения средней юры, мела и палеогена.
Согласно традиционномудля научных исследованийструктурно-гидрогеологическомурайонированию (Зайцев, Толстихин, 1963, 1971;Кирюхин, Толстихин, 1987 и др.),рассматриваемая территория относится кпалеозойской Алтае-Саянскойгидрогеологической складчатой области,объединяющей гидрогеологические массивы имежгорные артезианские бассейны, имезо-кайнозойскому Западно-Сибирскомуартезианскому мегабассейну.
Гипсометрическиприподнятые складчатые структурыгидрогеологических массивов сложеныинтенсивно дислоцированными иметаморфизованными терригенными,карбонатными, вулканогенными иинтрузивными образованиями в возрастномдиапазоне от нижнего рифея до нижнегодевона включительно. Породыхарактеризуются преимущественнымраспространением трещинных,трещинно-карстовых и трещинно-жильныхподземных вод, приуроченных, главнымобразом, к зоне экзогенной трещиноватости,имеющей региональное распространение.Относительно низкие фильтрационныесвойства и водообильность коренных породне позволяют рассчитывать на формированиекрупных запасов подземных вод. Исключениесоставляют закарстованные карбонатныепороды, входящие первоначально в составаккреционных призм, и разнообразные, внезависимости от литологического состава,породы в зонах тектоническихнарушений.
Артезианские бассейнымежгорных впадин сложеныстратифицированными в возрастномдиапазоне от среднего девона до юрыдислоцированными терригенными,терригенно-карбонатными,вулканогенно-терригенными осадками. Вформировании фильтрационных и емкостныхсвойств палеозойских пород,литифицированных в стадии выше среднегокатагенеза, основную роль играют трещинныеколлекторы. В мезозойских, более рыхлыхотложениях, значение пористостивозрастает. На фоне в целом невысокойобводненности повышенной водообильностьюобладают песчанистые и карбонатныеразности пород в верхней, наиболеетрещиноватой зоне, особенно в долинах рек идепрессиях рельефа. При благоприятныхусловиях здесь формируются достаточнокрупные водные ресурсы.
В рыхлых и слабосцементированных отложенияхмезо-кайнозойского чехлаЗападно-Сибирского артезианскогомегабассейна выделяется более 20водоносных горизонтов, перспективных дляводоснабжения. Наиболее водообильнымиявляются горизонты палеогеновых и меловыхотложений, способные обеспечитьводоснабжение практически сколь угоднокрупного потребителя.
Общими чертамиповсеместно развитых кайнозойскихотложений являются низкая степеньлитификации, поровый тип коллекторов ипреимущественно пластовый характерзалегания водовмещающих пород. К долинамрек Оби, Томи, Чулыма, Енисея, Абакана, Тубы,Кана и их притоков приурочены четвертичныеаллювиальные отложения, вмещающие высоководообильные горизонты порово-пластовыхвод.
Считается, что странаили регион периодически будут испытыватьдискомфорт, если удельная обеспеченностьнаселения составляет менее 1,7 тыс. м3 в год на 1 человека(Обзорно-аналитические материалы, 1997). Врассматриваемом регионе только речнойсток даже в пределах наиболееурбанизированной и, следовательно,располагающей относительно малымиудельными водными ресурсами Кемеровскойобласти обеспечивает не менее 15 тыс.м3 воды в годна каждого жителя (табл. 1). Ресурсы пресныхподземных вод составляют от 0,92 до 20,9 тыс.м3/год на 1человека. Таким образом, по природнымусловиям регион в целом хорошо обеспеченводными ресурсами, однако это благополучиеотносительное. Ресурсы далеко не всегдаприсутствуют там, где они нужныконкретному потребителю.
Распределениенаселения региона неравномерно (табл. 1,рис. 1). При низкой плотности населения вреспубликах Тыва и Алтай, в горных районахКрасноярского края, Кемеровской области иРеспублики Хакасия, а также в таежныхпространствах Томской и Новосибирскойобластей подавляющая его массасосредоточена на ограниченных площадях.Таковы мощные промышленно-селитебныеКемеровская и Новокузнецкая агломерации вКузбассе, Новосибирская в Новосибирскойобласти и Абакан-Черногорская - вРеспублике Хакасия. Менее напряженная, ноимеющая собственную специфику обстановкахарактерна для южных районов Томскойобласти.
Таблица 1. Некоторыепоказатели обеспеченности населенияводными ресурсами
| Субъект Федерации | Площадь, тыс. км2 | Население | Ресурсы, неменее, тыс. м3в год на 1 чел. | Месторождения подземных вод | Отбор воды, тыс. м3/сут. | Удельный отбор, л/сут. на 1чел. | ||||||
| Количество,тыс. чел. | Плотность,чел./км2 | Поверхностных вод | Подземныхвод | Количество,шт. | Разведанные запасы, м3/сут на 1 чел. | Изповерхностных источников | Изподземных источников | Всего | Изповерхностных источников | Изподземных источников | ||
| Томская область | 317 | 1070 | 3,4 | 50 | 20,9 | 29 | 0,96 | - | 258,9 | 242 | - | 242 |
| Кемеровская область | 96 | 3002 | 31,4 | 15 | 0,9 | 142 | 0,56 | 917 | 543,5 | 486 | 305 | 181 |
| Республика Хакасия | 62 | 583 | 9,5 | 25 | 9,3 | 10 | 0,67 | 5 | 162 | 287 | 9 | 278 |
| Республика Алтай | 93 | 203 | 2,2 | 95 | 13,3 | 9 | 1,10 | 3 | 26 | 93 | 21,1 | 72 |
| Новосибирская область | 178 | 2748 | 15,4 | 15 | 1,2 | 65 | 0,56 | 571 | 531 | 401 | 208 | 193 |
| Республика Тыва | 175 | 311 | 1,8 | 80 | 25,0 | 5 | 0,30 | 1 | 70 | 227 | 3 | 224 |
| Красноярский край (юг) | 143 | 858 | 6,0 | 50 | 12,0 | 17 | 0,86 | - | 172,5 | 201 | - | 201 |
| Алтайский край | 169 | 2642 | 15,6 | 15 | 5,4 | 116 | 0,87 | 62 | 939,5 | 380 | 24 | 356 |
| Регион | 1233 | 11417 | 9,3 | 25 | 11,0 | 393 | 0,74 | 1559 | 2703,4 | 373 | 137 | 237 |
Техногенная нагрузкаобусловлена различными видамихозяйственной деятельности (рис. 2).Основное воздействие на окружающую, в томчисле и на геологическую, среду оказываютразработка месторождений полезныхископаемых, сельскохозяйственнаядеятельность, комплексное техногенноевлияние различных производств в пределахурбанизированных территорий, объекты энергетики, особенноатомной.
1
2
3
4
5
6
7
8
Рис. 1. Распределение иплотность населения:
1-субъекты Российской федерации(I– Томскаяобласть, II–Новосибирская область, III– Кемеровскаяобласть, IV- Красноярский край, V-Алтайскийкрай, VI- Республика Хакасия, VII- РеспубликаАлтай, VIII-Республика Тыва); плотностьнаселения, чел/км2 : 2-1,82,2; 3-2,34,7; 4- 4,89,5; 5-9,615,6; 6-15,731,4; 7- районные центры;8- крупныенаселенные пункты
Рис. 2. Виды хозяйственнойдеятельности:
1-3 территории: 1- развитиясельского хозяйства; 2- добычи каменного убурого угля; 3- добычи нефти и газа; 4-объекты добычи рудных полезныхископаемых
Повидам техногенного воздействия выделяютсярайоны добычи нефти и газа (север Томской иНовосибирской областей), каменного ибурого углей (Кемеровская область,Красноярский край, Республика Хакасия,Новосибирская область), рудных полезныхископаемых (Республики Алтай, Хакасия,Тыва, юг Красноярского края),сельскохозяйственной деятельности,развитой повсеместно, но наиболееинтенсивно в Алтайском крае, Новосибирскойобласти и Республике Хакасия.
Неоднородностьгеоэкологических и гидрогеологическихусловий, неравномерность распределениянаселения, специфика хозяйственнойдеятельности каждого из субъектовФедерации и, как следствие, особенноститехногенной нагрузки, все это, с однойстороны, предопределяет современноесостояние водоснабжения, а с другой,требует повышенного внимания прииспользовании водных ресурсов в целяхустойчивого жизнеобеспечения территорий,в т.ч. и для организации надежногоэкологически безопасногохозяйственно-питьевоговодоснабжения.
3. ОРГАНИЗАЦИЯВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ
В работерассматривается состояние водоснабжениянаселения субъектов Российской Федерациина территории региона. Наиболее подробныйанализ приводится для территорийРеспублики Хакасия, Томской и Кемеровскойобластей - представительных субъектовФедерации, охватывающих широкий диапазонприродных и социально-экономическихобстановок. Кемеровская область иРеспублика Хакасия, обладающие резкоотличным уровнем экономического развития,расположены на территориях межгорныхвпадин и обрамляющих структургорноскладчатых сооружений с четковыраженной климатической зональностью.Томская область почти полностью находится в пределахЗападно-Сибирской плиты ихарактеризуется гумидным климатом.
Более 70% населения (от 25%в Республике Алтай до 87% в Кемеровскойобласти) сосредоточено в городскихнаселенных пунктах, среди которых 88городов различного уровня подчинения и 119поселков городского типа. Сельскоенаселение проживает в селах, объединенныхв 1996 сельских администраций. Только 24населенных пункта, согласно СНиП2.04.02–84,относятся к I категории надежности подачиводы (число жителей более 50 тыс. человек).Подавляющее большинство составляют малыенаселенные пункты, что создаетопределенные сложности в обеспечениинаселения надежными источникамиводоснабжения.
Для водоснабженияиспользуются поверхностные и подземныеводы. Вариант использования поверхностныхвод для хозяйственно-питьевых целей нельзясчитать удовлетворительным в связи с ужесуществующим загрязнением (Томь, Иня и др.)и полной незащищенностью от потенциальныхкатастроф, примеры которых широко известныкак в России, так и за рубежом (Чернобыль,прорыв вод, содержащих цианиды, в бассейнеДуная и др.). Тем не менее, в Новосибирской,Кемеровской областях и Алтайском краеповерхностные воды широко используютсядля водоснабжения населения гг.Новосибирск, Новокузнецк, Кемерово,Прокопьевск, Междуреченск,Ленинск-Кузнецкий, Барнаул, Рубцовск и др. Вбольшинстве из них водоснабжениебазируются на совместной эксплуатацииповерхностных и подземных источников,однако в наиболее крупных доляповерхностных вод достигает 80%. ВРеспублике Хакасия и на юге Красноярскогокрая поверхностные воды для питьевых нуждиспользуются в меньшей мере, а в Томскойобласти не используются вовсе.
Доля подземных вод вобщем водопотреблении составляет от 37,2 - 48,1(Кемеровская и Новосибирская области) до 96,7- 100% (Республика Хакасия, Томская область).Активно эксплуатируются горизонтыстратифицированных отложений широкоговозрастного диапазона и различноголитологического состава: отзакарстованных известняков рифея и вендадо современных аллювиальныхгравийно-галечниковых образований. Дляорганизации централизованноговодоснабжения крупных потребителейстратегическое значение на территорииЗападно-Сибирского артезианского бассейна(Томская, Новосибирская области, Алтайскийкрай) имеют водоносные комплексыпалеогеновых, меловых и, в меньшей мере,неоген–четвертичных отложений, натерритории Алтае-Саянскойгидрогеологической складчатой области– комплексыаллювиальных четвертичных отложенийкрупных речных долин (юг Красноярскогокрая, Республика Хакасия, Кемеровскаяобласть) и неоген–четвертичных отложений межгорныхвпадин (Республика Алтай, Республика Тыва).
Дляхозяйственно-питьевого водоснабжениянаселения на территории региона разведанооколо 400 месторождений пресных подземныхвод с запасами около 8,5 млн.м3/сут., чтосоставляет, в среднем, 740 л/сут на 1человека.Наиболее полно разведаныподземные воды в Кемеровской области, где,несмотря на самую низкую удельнуюобеспеченность разведанными запасами,доказана принципиальная возможностьудовлетворения нужд основной массынаселения, в том числе и сельского. Сразличной степенью детальности, но, вцелом, гораздо хуже изучены подземные водыв Томской области и в Республике Хакасия(например, в Республике Хакасияразведанные запасы даже наиболее хорошоизученного комплекса аллювиальныхотложений составляют лишь10% отпотенциальных). Высокие же средниезначения удельной обеспеченности связаныс тем, что основная доля разведанныхзапасов приходится на единичные крупныеместорождения, такие как Томское (48%разведанных запасов) и Черногорское (74%),обеспечивающие нужды административныхцентров. Эти месторождения, уникальные позапасам, являются в то же время типичнымипредставителями, характерными дляосновных гидрогеологическихструктур.
Томскоеместорождение расположено впределах Обь-Томского междуречья и относится к месторождениям платформенного типа(рис. 3, 4). Водовмещающие породы основного продуктивноговодоносного комплекса палеогеновыхотложенийпредставлены горизонтами разнозернистыхпесков, в нижней части разреза обогащенныхгравием и галькой. Глубина залегания водоносныхпород возрастает с юга на север от 40 до 80 м,а мощностьпродуктивной толщи изменяется от 20 – 30 м в юго-восточнойчасти месторождения до 90– 150 м – в северной (см. рис. 4). Производительность рядаэксплуатационных скважиндостигает 2 –2,5, а отдельных – до 2,9 тыс. м3/сут. Разведанныеэксплуатационные запасы подземных вод составляют 500 тыс.м3/сут.
Черногорскоеместорождение являетсяпредставителем месторождений в речныхдолинах (рис. 5). Водоносныйгоризонтчетвертичных аллювиальных отложений,вы-полняющих долинур.Абакан, имеет двухслойноестроение. Коэффициенты фильтрации верхнего,собственно продуктивного, слоягравийно-галечниковых отложений спесчаным заполнителем на участкеводозабора МПС колеблются от 60 до 150 м/сут идостигают 620–825 м/сут на Черногорских участках.Удельные дебиты скважин при разведкесоставляли от 6,2 до 63,5 л/с. Горизонт имееттесную гидравлическую связь споверхностными водами. Эксплуатационныезапасы подземных вод утверждены в сумме 287,7тыс. м3/сут.
Доля крупныхместорождений среди разведанных в АССО непревышает 2%.
Черногорскоеместорождение являетсяпредставителем месторождений в речныхдолинах (рис. 4). Водоносный горизонт четвертичныхаллювиальных отложений, выполняющихдолину р.Абакан, имеет двухслойноестроение.
Основную же частьсоставляют месторождения, приуроченные ктрещинным и трещинно-карстовымколлекторам. Для них характерны сложные иочень сложные гидрогеологические условия,сравнительно небольшие размеры, высокаянеоднородность фильтрационных свойствводовмещающих пород, неопределенность какобеспеченности, так и самих источниковформирования ресурсов подземныхвод.
Ярким примеромявляется Корчинскоеместорождение наБатеневском кряже (рис. 5). Собственнопродуктивным является блокнижнекембрийских закарстованныхизвестняков и мраморов в центральной частиполосы верхнепротерозойских инижнекембрийских карбонатных отложений,залегающих среди интрузивных пород.Наибольшие водопритоки характерны дляглубин 55–112 м.Коэффициенты водопроводимости достигают2140–2320 м2/сут, а удельныедебиты скважин колеблются от 8,3 до 25,6 л/с.Запасы подземных вод утверждены дляводоснабжения г.Сорска в количестве11,3 тыс. м3/сут.
Более стаместорождений с общими запасами 1399,7 тыс. м3/сут.(46,3% запасов, разведанных в регионе) не эксплуатируются по различнымпричинам - от ухудшения качества воды(Сорское, Каландасское и др.) и отсутствияпредприятия, для которого оценивалосьместорождение (Аскизское), до прекращенияфинансирования уже начатого строительстваводопроводов, в том числе и групповых(Ширинское). Среди неосвоенных как мелкие,так и крупные месторождения, такие,например, как Кемеровская группаместорождений, где отдельные из них имеютзапасы, превышающие 100 тыс. м3/сутки. В Томскойобласти не эксплуатируются 12 достаточнокрупных месторождений с общимиутвержденными запасами более 280 тыс.м3/сутки.
Суммарный общий отборподземных вод составляет более 2700 тыс.м3/сут. В этуцифру не входит расход воды, отбираемойиндивидуальными источникамиводоснабжения, которыми пользуетсянекоторая часть населения даже в наиболеекрупных городах. В сельской местности этачасть может быть весьма существенна всвязи с недостаточным развитиемводопроводных сетей. Кроме того, в рядемалых населенных пунктов вообще неткоммунального водоснабжения.
Среднее удельноеводопотребление в Томской области и вРеспублике Хакасия близко к среднемуроссийскому (среднее по России около 260л/сут. на 1 человека), в Кемеровской,Новосибирской областях и Алтайском краепревышают ее, в Республике Алтай – намного ниже. Длясравнения, водопотребление, имеющеевыраженную тенденцию к снижению, непревышает в Японии и в Швеции 200 - 215 л/сут., ав Германии составляет 120 л/сут. на 1человека.
Городское население вРеспублике Хакасия, согласно официальнойотчетности, потребляет 357, в Томскойобласти 463, в Кемеровской – 605 л/сут. воды начеловека. Диапазон величин удельноговодопотребления по отдельным городскимнаселенным пунктам очень широк. Ихзначения колеблются от 85 - 90 (гг. Юрга,Колпашево и др.) до 580 (гг. Саяногорск,Стрежевой) и даже 720 л/сут (г. Сорск).Максимальное водопотребление принадлежитгородам, имеющим мощную промышленность ирасходующим большие объемы воды напроизводственные нужды. В сельскойместности подается населению Кемеровскойобласти 152, Томской 183, Республики Хакасия 209л/сут. на 1 человека. Колебания среднихвеличин в отдельных районах составляют от49 до 323 л/сут. Наиболее велики они в степнойи лесостепной полуаридных зонах, причем нахозяйственно-питьевые цели расходуется46–53%потребляемой воды. Минимальные значенияотносятся преимущественно к гумидной зоне,а доля хозяйственно-питьевоговодоснабжения возрастает до 72–67%.
Возникает парадокс:водопотребление максимально там, где водымало, минимально там, где она есть. Понашему мнению, это связано с тем, что взасушливых районах обеспечение населениябазируется в подавляющей своей массе наэксплуатации коммунальных системводоснабжения, на которых существует учетотбираемой воды. Малые же значенияпоказателей, характерные для гумиднойзоны, объясняются не недостатком воды, аотсутствием настоятельной, жизненнонеобходимой потребности в коммунальныхводозаборных сооружениях и,соответственно, самих сооружений и учетаводопотребления.
Проведенный намианализ тенденций развития водоснабжениясвидетельствует о выраженном в последнеедесятилетие снижении объемовводопотребления сельским населением. ВРеспублике Хакасия, например, это снижениепри увеличении численности сельскогонаселения на 15% составляет около 30, а поотдельным районам до 60% водоотбора в конце80-х годов прошлого столетия. Среди причинна первое место следует поставить общийупадок экономики предприятийагропромышленного комплекса,сельскохозяйственного производства вцелом и прямое снижение численностиобщественного стада. Снижение общеговодоотбора даже в тех районах, гдестатистические показателиводопотребления имеют низкие значения,позволяет утверждать, что острого дефицитаводы в сельской местности нет – население, всреднем, отбирает столько воды, сколько емутребуется и сколько позволяет техническоеоснащение систем водоснабжения.
Современный обликсистем водоснабжения в значительной мереотражает тенденции, существовавшие в эпохииндустриализации,территориально-промышленных комплексов иосвоения целинных земель, когда основнымпринципом развития экономики былосоздание градоформирующих объектов (КМК,СаАЗ, Сибирский химический и Сорскиймолибденовый комбинаты и др.), а социальнаясфера финансировалась по остаточный схеме.В целом, современный уровень централизациии технического оформления системводоснабжения в значительной мереопределяется статусом населенных пунктови финансовым положением градоформирующихпредприятий.
Централизованныесистемы водоснабжения, имеющиепрактически весь набор необходимыхсооружений, реализованы в крупныхадминистративных и промышленных центрах. Впоселках городского типа системыводоснабжения наиболее часто организованыпо схеме: локальный водозабор с насоснымистанциями I (обычно погружные насосы ЭЦВ) иII подъемов –напорно-регулирующая емкость– разводящаяводопроводная сеть (кольцевая илитупиковая), оборудованная вводами в дома иводоразборными колонками. Режеиспользуются децентрализованные системы(водозабор –башня, сети отсутствуют) и системы снесколькими водозаборами, работающими наобщую кольцевую сеть. Используются какгрупповые водозаборы (от 2 до 17 скважин), таки одиночные скважины. В отдельных поселкахиспользуются и шахтные колодцы.
В сельской местностицентрализованнымисистемами (один или несколько водозаборов и разводящиесети) обеспечено, ориентировочно, 45-50%населенныхпунктов и населения,децентрализованными системами общегопользования - третья часть, а толькоавтономными системами - около 20% населенныхмест (малые населенные пункты, имеющиепервые десятки, иногда до 200–300 жителей). Такиенаселенные пункты есть в каждомадминистративном подразделении, но встепных районах они единичны, в то времякак в горных составляют четверть, а иногдадо 60% населенных мест. Основнымиводозаборными сооружениями коммунальныхсистем водоснабжения являются скважины.Глубина скважинизменяется от14 до 200 м, около 60% имеет глубину 50– 100 м.Значительная часть скважин имеют срокэксплуатации, близкий к предельному. ВРеспублике Хакасия, например, 80% скважинэксплуатируется более 20 лет, а 35-40% пройденыеще до 1975 г. Особую тревогу вызываетсостояние водопроводных сетей. Ихпредельная изношенность и аварийноесостояние в ряде крупных городскихнаселенных пунктов (гг. Абакан, Черногорск,Новокузнецк и др.) при существующихсовершенно недостаточных объемахреновационных работ дают основаниесчитать реальной угрозу паралича системводоснабжения. В ряде сельских населенныхмест сети отсутствуют, а там, где имеются,их износ нередко достигает 80-90%.
Анализ состава,технического оснащения и режимаэксплуатации систем водоснабжения в малыхи средних населенных пунктах позволяетсделать вывод, что самым существенным ихнедостатком является практически полное,особенно в сельской местности, отсутствиесооружений для очистки воды. Низкая обеспеченность станциямиводоподготовки объясняется не толькофинансовыми сложностями, но и недостаткоминформации о современных технологиях итехнических средствах и отсутствием хорошопроработанных и адаптированных к местнымусловиям проектов установок небольшойпроизводительности для сельскихмаломощных водозаборов.
4. КАЧЕСТВО ПРИРОДНЫХПИТЬЕВЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИИВОДОПОДГОТОВКИ
Воды, приуроченные кверхней части гидрогеологического разрезаи использующиеся дляхозяйственно-питьевого водоснабжениянаселения, разнообразны по ионно-солевомусоставу, величине общей минерализации,отдельным гидрогеохимическим показателям,изменчивость которых подчиняетсяизвестным закономерностямгидрогеохимической зональности: высотнойв пределах Алтае-Саянской складчатойобласти и широтной на территорииЗападно-Сибирской плиты. Многообразиесостава и качества подземных вод АССОпрактически полностью отражается табл. 2.
Таблица 2. Типизацияподземных вод, использующихся дляводоснабжения населения центральной частиАлтае-Саянской складчатой области
| Классы и подклассы поминерализации | Типы и подтипы по ионномусоставу* | Осложняющие компоненты | Технологииводоподготовки, (индексы схем см.табл..3) | Ландшафтно-климатические условия иводоносные комплексы | |||||||||
| минерализация | хлор-, сульфат-ионы | общая жесткость | железо, марганец | азотистые соединения | Органические вещ-ва | ||||||||
| Пресные | ультрапресные (М<0,2 г/дм3) | HCO3 | Ca | + | + | 9-10 | таежные истепные, (Q) | ||||||
| горно-таежные, (Є) | |||||||||||||
| (Mg) | (Na) | горно-таежные, (PZ интрузий) | |||||||||||
| умеренно пресные (М 0,2-0,5 г/дм3) | + | 1-3 | подтаежные,(Є) | ||||||||||
| (Mg) | + | 1-3 | подтаежные,(R) | ||||||||||
| (Na) | + | 1-3 | подтаежные, (PZинтрузий) | ||||||||||
| Mg | (Na) | + | 1-3 | подтаежные,(D) | |||||||||
| + | + | + | 9-10 | таежные истепные, (Q) | |||||||||
| (Na) | + | 1-3 | подтаежные, (C) | ||||||||||
| Пресные | собственно пресные (М 0,5-1,0 г/дм3) | Сa | + | + | 5 | ||||||||
| HCO3-(SO4) | (Mg) | (Na) | + | + | 5 | лесостепные,(Є, R) | |||||||
| лесостепные,(PZ интрузий) | |||||||||||||
| + | + | 5 | подтаежные, (D,R) | ||||||||||
| + | + | + | + | 6 | лесостепные,(D) | ||||||||
| (Na) | (Mg) | + | + | + | 4+9 | лесостепные,(Q) | |||||||
| Na | (Ca) | (Mg) | + | + | + | 4+9 | лесостепные,(С) | ||||||
| (Mg) | + | + | 9-10 | лесостепные,степные, (Q,С,D) | |||||||||
| Солоноватые | слабо солоноватые (М 1-3 г/дм3) | SO4-HCO3-Cl | Mg | + | + | + | + | + | 8 | cтепные,(С) | |||
| Ca | Mg | Na | + | + | + | + | + | 8 | cтепные,(D) | ||||
| Na | Ca | Mg | + | + | + | + | + | 8 | cтепные,(Q) | ||||
| умеренно солоноватые (М 3 -10 г/дм3) | SO4 | + | + | + | + | + | 8 | cтепные,(С) | |||||
| HCO3-Cl-SO4 | + | + | + | + | 7 | cтепные, (D) | |||||||
| Cl-SO4 | Ca | + | + | + | + | + | 8 | ||||||
| Cl-HCO3-SO4 | Mg | Na | Ca | + | + | + | + | 7 | |||||
В пределахгипсометрически приподнятыхгидрогеологических массивов, в условияхизбыточного увлажнения формируются и,соответственно, используются дляводоснабжения преимущественногидрокарбонатные воды. Общаяминерализация вод изменяется от 125 до 917мг/дм3,составляя в среднем 393 мг/дм3. Минимальныезначения минерализации характерны для водгранитоидов и кембрийских известняков,максимальные – для вод девонских отложений. Покатионному составу водымагниево-кальциевые в гранитоидныхинтрузиях и более сложные– в палеозойскихи протерозойских породах. Вподземных водах пород девонского возраставозрастают содержания сульфатов, а средикатионов, наряду с кальцием, присутствуетнатрий. По общей жесткости воды горнойчасти преимущественно умеренно жесткие,реже мягкие. Повышенные ее значенияотмечены в девонских, кембрийских ирифейских породах, где доля водозаборов сводами, некондиционными по этомупоказателю, составляет 15– 25 %. Значительно чаще встречаютсяводы с некондиционными показателями пожелезу, а его содержания в отдельныхслучаях достигают десятков ПДК.
По мере перехода отгорной части к степной, то есть кструктурам межгорных бассейнов,уменьшаются интенсивность водообмена, аводы становятся значительноболее минерализованными и обогащеннымикак макро-, так и микрокомпонентами. Для подземных вод каменноугольных ипермских отложений, характерны пестротахимического состава и минерализации,высокая встречаемость вод, некондиционныхпо ряду нормируемых показателей. В породахдевонского возраста воды часто становятсясульфатно-гидрокарбонатными и дажегидрокарбонатно-сульфатными, аминерализация превышает 1 г/дм3. В красноцветныхразностях пород отмечаются сульфатный ихлоридный составы и наиболее высокая, до 5г/дм3 и более,минерализация подземных вод. Водыкембрийских и рифейских отложений, а такжепалеозойских интрузивных пород пресныегидрокарбонатные кальциевые, иногданатриевые и магниевые. Сухой остатокизменяется от 0,15 до 0,7 г/дм3 при среднихзначениях 0,32 – 0,52г/дм3.
Воды комплексачетвертичных аллювиальных отложенийпресные, гидрокарбонатные с различнымкатионным составом, нейтральные ислабощелочные, мягкие и умеренно жесткие.Минерализация в среднем составляет около500 мг/дм3. Вдолинах крупных рек она редко достигаетсредней величины, а непосредственно вбереговой полосе на участках расположенияинфильтрационных водозаборов зачастуюсоставляет 110 – 130 мг/дм3, т.е. близка к речнымводам, доля которых в отбираемомводозабором расходе может достигать80 – 90 % и более. Научастках, удаленных от поверхностныхводотоков, встречаются подземные воды,имеющие повышенные минерализацию,жесткость, содержания сульфатов, хлоридов,магния и натрия. Подобные аномалии связаныс разгрузкой более минерализованныхподземных вод подстилающих коренныхотложений, усиленной работой водозаборныхсооружений.
При улучшении качестваводы, с позицийэкологической безопасности, предпочтение следуетотдавать безреагентным способам,базирующимся на естественно-природных процессахвыведения элементов из растворов, и, каквынужденную меру,для снижения жесткости и солесодержанияиспользоватьреагентные и ионообменные методы. Выбортехнологических схем водоподготовки иобоснование назначения и составасооружений целесообразно осуществлять сучетом рекомендаций табл. 3.
В пределахЗападно-Сибирского бассейна, всоответствии с общими закономерностямиширотной гидрогеохимической зональности,в обстановках степи и лесостепиформируются минерализованные подземныеводы сложного состава, а более
Таблица 3. Методыводоподготовки
| Метод водоподготовки | Схемаводоподготовки | Назначениеи состав сооружений | Индекс схемы |
| Упрощеннаяаэрация, фильтрование на открытых фильтрах |  | Очистка отFe2+, Mn 2+: 1 – скважина; 2 – аэратор; 3 – зернистый фильтр;4 – узелобеззараживания; 5 – насос подачи воды в водонапорную башню;6 – башня;7 – подачаводы потребителю | 1 |
| Аэрация,фильтрование на напорных фильтрах |  | Очистка отFe2+ и Mn2+: 1 – водозаборная скважина; 2 – зернистый фильтр;3 –компрессор; 4 – узел обеззараживания; 5 – водонапорная башня;6 – подачаводы потребителю | 2 |
| Упрощеннаяаэрация, фильтрование |  | Очистка от Fe2+, Mn2+, H2S, CO2, NH4: 1 – скважина; 2 – подача воды на аэрацию вводонапорную башню; 3 – башня; 4 – подача воды на фильтр; 5 – зернистый фильтр;6 – подачаводы на промывку; 7 – подача воды потребителю | 3 |
| ОдноступенчатоеNa-катионирование |  | Умягчение: 1 – скважина; 2 – подача воды нафильтр; 3 –Na-катионитовый фильтр; 4 – подача умягченнойводы потребителю; 5 – бак с раствором повареннойсоли; 6 –бак с частично умягченной водой для взрыхлениякатионита; 7 – подача раствора повареннойсоли; 8 –дренажная вода; 9 – отмывочная вода | 4 |
| Упрощеннаяаэрация и 2ступенчатое фильтрование |  | Очистка водыот Fe2+, Mn2+, CO2, солей жесткости(умягчение): 1 – скважина; 2 – зернистый фильтр 3 – подача осветленной воды нафильтр умягчения; 4 – фильтр умягчения с кремний-фосфатнойзагрузкой; 5 – подача воды потребителю | 5 |
| Метод водоподготовки | Схемаводоподготовки | Назначениеи состав сооружений | Индекс схемы |
| Упрощенная аэрация,фильтрование, ионно-обменноеумягчение |  | Очистка отFe2+, Mn2+, H2S, CO2, NH4, умягчение насорбционно-обменных фильтрах: 1 – скважина; 2 – блок аэрации воды; 3 – насосы; 4 – сорбционно-обменный фильтр(клиноптилолит); 5 – смеситель; 6 – РЧВ; 7 – подача водыпотребителю;8 – узелобеззараживания; 9 и 10 – баки хранения ивосстановления регенерационногораствора; 11 –бак мокрого хранения соли; 12 – электролизер | 6 |
| Ионныйобмен |  | Умягчение собессоливанием: 1 – подача воды; 2 – водород-катионитовый фильтр;3 –анионитовыйфильтр; 4 –декарбонизатор; 5 – вентилятор; 6 – бакдекарбонизированной воды; 7 – насос; 8 – обессоленная вода | 7 |
| H –Na-катионирование |  | Обессоливание: 1 – исходная вода; 2 и 3 – соответственноводород- и натрий-катионитовые фильтры;4 –дегазатор; 5 – баки с водой для взрыхлениякатионита;6 – бакраствора кислоты; 7 – бак раствора соли; 8 – насос; 9 – вентилятор; 10 – подача водыпотребителю | 8 |
| Аэрация,фильтрование, сорбция |  | Очистка отFe2+, CO2, фенолов,нефтепродуктов: 1 – скважина; 2 – аэратор-дегазатор; 3 – отстойник;4 –зернистыйфильтр; 5 –сорбционный фильтр; 6 – узелобеззараживания; 7 – насосы подачи воды на фильтры (а), набашню (б); 8 –башня; 9 –подача воды потребителю | 9 |
| Окисление озоном,фильтрование, сорбция |  | Очистка отFe2+, Mn2+, H2S, CO2, органическихвеществ,NH3: 1 – скважина;2 – контактнаякамера; 3 –двухсекционный фильтр. Загрузка – глауконитовый песок,аминолигнин; 4 – озонаторная;5 – подача озона;6 – подача озона надоочистку иобеззараживание; 7 –подача воды потребителю; 8 – подача воды(регенерация); 9 –отвод отмывочной воды | 10 |
пресные,гидрокарбонатные – в подзоне средней заболоченнойтайги. Особенно четко это проявляется визменчивости параметров химическогосостава подземных вод комплексовнеоген-четвертичных и палеогеновыхотложений, находящихся в зоне интенсивноговодообмена и потому представляющих собойнаиболее динамичную систему, чуткореагирующую на внешнее воздействие какестественно - природного, так иантропогенного происхождения. Натерриториях с типично степными условиями(Кулундинские, Барабинские степи) развитысульфатно-гидрокарбонатные,хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатные,сульфатные, хлоридные подземные воды, как ив степях межгорных впадин, требующиекорректировки по содержаниям сульфатов,хлоридов, натрия, азотистых соединений,жесткости, минерализации. По мере переходак подтайге и средней тайгеводы сменяются гидрокарбонатными пресными,умеренно пресными и ультрапресными, анаиболее актуальными вопросамиводоподготовки на севере, как, например, вТомской области, становятся удалениежелеза, марганца и органических веществ(рис.6). Осложняют обстановку нефтепродуктыи соединения азота, существенное влияниеоказывает антропогенное загрязнение,иногда вплоть до появления на локальныхучастках вод, не встречающиеся вестественных условиях, например,нитратно-хлоридных с общей минерализациейдо 0,8 –1,0 г/дм3,содержанием нитратов до 160 и хлоридов до 342мг/дм3.
При сравнениизакономерностей изменчивости химическогосостава подземных вод в пределахтерриторий с различными ландшафтнымиусловиями становится очевидным, чтоколичество проблемных вопросов,подлежащих решению при доведении качестваприродных вод до кондиций, отвечающихводам хозяйственно-питьевого назначения,возрастает с ростом минерализацииисходной воды. Это вполне естественно, т.к.с ростом минерализации возрастаютсодержания компонентов, подлежащихудалению. Частота встречаемости вод,некондиционных по подвижным компонентам,значительно выше, чем по компонентаммалоподвижным.
Процессы добычиподземных вод и их подготовки киспользованию сопровождаютсяформированием твердых минеральныхобразований, создающих осложненияэкологической обстановки. Поориентировочным расчетам, на крупныхводозаборах, таких, как Томский, только нафильтрах обезжелезивания ежегодно формируются сотнитонн осадков (табл. 4). Не меньшее количество осадков,судя по изменению химического состава вод,формируется в прифильтровой зоне и наоборудовании скважин.
Таблица 4. Масштабыобразования осадков на фильтрахводозаборов из подземных источниковТомской области
| Водозаборы | Производительность, тыс. м3/сут | Потери вещества на фильтрах,мг/дм3 | Масштабы образования осадков,т/год | ||
| посухому остатку | пожелезу | посухому остатку | пожелезу | ||
| г.Томска | 231,8 | 5 | 1,5 | 423 | 141 |
| г.Северска | 50,26 | 5 | 1,5 | 91,6 | 30,5 |
| г.Стрежевого | 25,59 | 8 | 4 | 74,8 | 37,4 |
| Томского Академгородка | 2,5 | 24 | 3 | 21,9 | 2,7 |
а)
б)
5. МИНЕРАЛЬНЫЕНОВООБРАЗОВАНИЯ СИСТЕМВОДОСНАБЖЕНИЯ
Образование осадков всистемах водоснабжения неизбежносопровождает любое водопользование.Исследование осадков на технологическомоборудовании систем водоснабжения изподземных источников позволяет считать,что их формирование является следствиемсложных процессов минералообразования,вызванных изменением физико-химического состояниягидрогеохимических сред, из которых ониформируются.
С генетических позицийосадки, образующиеся в системахводоснабжения, согласно принципамклассификации, разработанной Л.И.Матвеевой и С.Л. Шиманович (1992), отнесенынами к природно-техногенным гидрогеннымминеральным новообразованиям осадочноготипа, что предопределяет методику и методыих исследований, в ходе которых необходимоизучать не только состав осадков, но игидрогеохимические условия и техническиеаспекты формирования осадкообразующейсреды.
Процессыосадкообразования изучены нами вэкспериментальных и натурных условиях натипичных водозаборах, базирующихся наподземных водах палеогена (гг.Томск иСтрежевой), палеозойских образований(Томский Академгородок) и горизонтовчетвертичного возраста(п. Кисловка).
Формирующиесяминеральные новообразования подразделенынами на два морфологических типа:бесструктурные охристые массы иминеральные агрегаты, обладающие жесткимструктурированным каркасом.
Охристые массыобразуются в условиях динамическоговодного потока на фильтрах и водоподъемныхтрубах эксплуатационных скважин, напогружных электронасосах и измерительнойаппаратуре, а также накапливаются вотстойниках очистных сооружений приотстаивании вод, использованных дляпромывки зернистых фильтров. Они имеют консистенцию,сметанообразную у поверхности и болеевязкую, пастообразную, – во внутреннихслоях, при высыхании твердеют, но легкорастираютсяв пыль.
Минеральныеновообразования второго типа формируютсяна зернистой загрузке фильтров очистныхсооружений, имеют концентрически-слоистоестроение, подчеркнутое чередованием слоевразличной мощности и окраски, и покомплексу признаков отнесены нами коолитам. После сушки на воздухе структураоолитов сохраняется, и агрегатыразрушаются только при механическомвоздействии.
В наиболеесовершенных оолитах хорошо выраженыструктурные элементы строения: ядро, слой, зона. Ядра–центральные части оолитов – представлены одним илинесколькимизернами фильтрующей загрузки, наповерхности которых происходит отложениеиз раствора послойных минеральныхобразований. Образование оолитов наоснове скученных зерен фильтрующейзагрузки, окруженных рыхлымагрегатированным материалом, происходит в тех случаях,когда имеет место массовое поступлениевещества из фильтруемой воды. Слои – однородные посоставу и окраске участки, имеющиедостаточночеткие границы, зачастую объединяются вопределенные группы, создающиезональность строения оолитов. Зональностьподчеркивается развитием трещин, генетическаяприродакоторых предопределена слабымиструктурными связями материалапограничных слоев, имеющих различныйвещественный состав. Такие ослабленные участкиобразуются при смене режимов эксплуатацииочистных сооружений и водозаборных скважин ивызванном этим обстоятельством изменениихимическогосостава воды, поступающей натехнологический цикл водоподготовки.
Проведенные намиэкспериментальные и натурные исследованиясвидетельствуют, что пространственнаяорганизация вещества имеет параметрыструктуры коагуляционного типа, аустановленные в оолитах волокнистая,колломорфная, колломорфно-глобулярная иглобулярная микроструктуры формируютсяпоследовательно как звенья единойэволюционной цепи осаждения ипреобразования минерального вещества (рис.7).
Среди факторов,определяющих характер минеральныхновообразований, основную роль играетгеохимическая специализация подземных водпродуктивных водоносных горизонтов:структурно-вещественный состав осадковотражает не только принадлежность копределенной гидрогеохимическойпровинции и ландшафтно-климатическуюзональность, но и наиболее существенныеразличия химического состава подземныхвод основных стратификационныхподразделений.
Оолиты из фильтровобезжелезивания подземных водпалеозойских образований обладают болеежестким структурным каркасом при менеечетко выраженной слоистости, повышеннымисодержаниями оксидов марганца икарбонатов. Также отличаются оолиты,сформировавшиеся на фильтрах водозаборов,эксплуатирующих палеогеновые образованияв условиях юга и севера. Оолиты из фильтровпалеогеновых образований юга имеютконцентрически-скорлуповатое строение,тогда как оолиты из фильтров палеогеновыхобразований севера имеютконцентрически-слоистое строение иотличаются более крупнымиразмерами.
Между химическим иминеральным составом осадков и химическимсоставомвод, эксплуатируемых водозаборами, такжеимеется прямая связь. Воды палеозойскоговодоносногогоризонта отличаются повышеннымисодержаниями кальция, железа, марганца, высокимизначениями жесткости от водпалеогенового водоносного горизонта. Восадках, сформировавшихся в условияхводозабора из палеозойских образований,отмеченымаксимальные значения содержаниймарганца, кальция и магния (табл. 5).
Таблица 5. Химическийсостав осадков на водозаборах Томскойобласти,%
| Компоненты | Место отбора пробы | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | среднее | |
| SiO2 | 6,34 | 9,51 | 3,85 | 3,56 | 12,98 | 6,17 | 6,20 | 5,69 | 3,82 | 3,58 | 4,58 | 4,84 | 5,93 |
| Al2O3 | 17,44 | 18,38 | 22,12 | 7,99 | 19,03 | 24,50 | 28,54 | 26,42 | 23,78 | 22,54 | 23,09 | 25,70 | 21,63 |
| Fe2 O3 | 28,44 | 33,27 | 39,94 | 12,59 | 31,80 | 44,41 | 46,75 | 46,81 | 43,99 | 43,57 | 36,59 | 42,84 | 37,58 |
| TiO2 | 0,06 | 0,07 | 0,09 | 0,05 | 0,04 | 0,05 | 0,05 | 0,04 | 0,08 | 0,05 | 0,05 | 0,04 | 0,06 |
| MnO | 3,35 | 0,40 | 0,80 | 39,10 | 5,98 | 0,43 | 0,43 | 0,48 | 0,65 | 0,31 | 0,11 | 0,33 | 4,36 |
| CaO | 5,63 | 0,83 | 6,03 | 8,93 | 6,47 | 3,00 | 5,38 | 4,96 | 4,16 | 5,06 | 4,21 | 1,71 | 4,70 |
| MgO | 2,70 | 0,01 | 0,01 | 9,99 | 1,10 | 0,01 | 0,35 | 0,26 | 0,01 | 0,01 | 1,21 | 0,01 | 1,31 |
| SO3 | 0,12 | 0,11 | 1,92 | 0,05 | 0,06 | 0,26 | 0,08 | 0,11 | 0,18 | 0,16 | 0,11 | 0,31 | 0,29 |
| P2O5 | 10,29 | 11,06 | 8,17 | 2,49 | 9,60 | 3,98 | 0,90 | 3,46 | 3,80 | 6,41 | 11,41 | 4,67 | 6,35 |
| K2O | 0,42 | 0,68 | 0,40 | 0,10 | 0,04 | 0,54 | 0,38 | 0,30 | 0,41 | 0,46 | 0,44 | 0,49 | 0,39 |
| Na2O | 0,27 | 0,31 | 0,30 | 0,09 | 0,02 | 0,34 | 0,16 | 0,20 | 0,22 | 0,22 | 0,36 | 0,37 | 0,24 |
| п.п.п. | 24,94 | 25,37 | 16,37 | 14,16 | 12,88 | 16,31 | 10,78 | 11,27 | 18,90 | 17,63 | 17,84 | 18,69 | 17,10 |
| Сумма | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 99,1 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 99,9 |
| Гумус | 4,88 | 7,43 | 3,10 | н.обн. | 1,69 | 2,50 | 2,17 | 3,96 | 2,59 | 2,24 | 4,95 | 2,38 | 3,16 |
| Mn/Fe | 0,13 | 0,01 | 0,02 | 3,42 | 0,21 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,003 | 0,01 | 0,32 |
Примечание. Фильтрыобезжелезивания на водозаборах: 1 – г. Томска, 2 – г. Стрежевого, 3– п. Кисловки,4 –Академгородка; 5 – отстойник водозабораАкадемгородка; оборудование скважинводозабора Академгородка: 6 – скв. № 2, водомер; 7– скв. № 2,внешняя поверхность водоподъемных труб; 8– скв. № 8,внутренняя поверхность водоподъемныхтруб; 9 – скв.№ 9, насос; 10 –скв. № 3, насос; 11 – скв. № 5, внутренняя поверхностьводоподъемных труб; 12– скв. № 6,внутренняя поверхность водоподъемныхтруб.
Для вод палеогеновогокомплекса характерны закономерные зональныеизменения химического состава: с юга на северуменьшаются минерализация, рН, жесткость, асодержания железа и органикиувеличиваются в этом же направлении. Восадках, сформировавшихся в условияхводозабора палеогеновых образований севера, содержаниекальция на порядок, магния на три порядканиже, а содержание железа, фосфора, гумусавыше, чем в осадках, сформировавшихся вусловиях водозабора палеогеновыхобразованийюга. Для вод неоген-четвертичного комплексахарактерны высокое содержание железа,алюминия,органических веществ, немного повышенныезначения жесткости. В осадках,сформировавшихся из этих вод, содержаниежелеза, алюминия и кальция выше, чем в осадках,сформировавшихся из вод палеогеновогокомплекса.
Изменчивостьхимического и минерального составаосадков проявляется и в условиях одноговодозабора: на разных этапах процессаводоподготовки образуются разные посоставу осадки, проводимыетехнологические мероприятия (промывкафильтров) оказывают существенное влияниена дифференциацию вещества.
Осадки системводоснабжения представляют собойполиминеральную смесь, в составе которойпринимают участие оксидные железистая имарганцевая, фосфатная, карбонатная иалюмосиликатная минеральные фазы (табл. 6).Железистая фаза представленаферригидритом, гетитом, гематитом,лепидокрокитом, марганцевая – бузеритом ивернадитом, фосфатная – рокбриджеитом,вивианитом, дюфренитом, бераунитом,штренгитом, штрунцитом, скорзалитом ипарбигитом, карбонатная – кальцитом,арагонитом, сидеритом, родохрозитом.Алюмосиликатные минералы представленыкаолинитом, монтмориллонитом ибейделлитом. Минеральный составновообразований обязан преимущественносовременным процессам хемогенногоосаждения, подчиненную роль играютмикробиологические процессы имеханический привнос материала,принадлежащего предшествующим эпохамформирования латеритных корвыветривания.
Установлено, что вначальный период работы фильтра скоростьобразования эпитаксиальной пленкиопределяются видом материала зернистойзагрузки. В начальный период кварцеваязагрузка фильтров работает значительноэффективнее загрузки из дробленогоальбитофира. Быстрому образованиюэпитаксиальных пленок FeOOHnH2O на поверхностикварцевых зерен способствует совпадениебольшинства межплоскостных расстоянийгидроокиси железа с межплоскостнымирасстояниями -кварца и -кристобалита. Межплоскостныерасстояния значительной частикристаллического материала альбитофирахарактеризуются иными параметрами, иобразование достаточно совершеннойэпитаксиальной пленки требует значительнобольшего времени, однако после ее полногоформирования и прекращения осаждающегодействия собственной поверхности зерназагрузки темпы осаждения осадка израствора выравниваются.
Процесс формированияоолитов с высоким содержанием марганца,хотя и вызван проводимымитехнологическими мероприятиями,управляется теми же механизмами, которыеработают при формировании океанических иозерных железомарганцевых конкреций.Осаждению марганца на зернах загрузкипредшествует период формированияжелезистой пленки. Поверхностьгидроксидов железа оказываетавтокаталитическое действие на осаждениеионов марганца, а на формирующемсямарганцевоокисном субстрате скоростьокисления марганца еще более возрастает:раз начав осаждаться, он осаждается и вдальнейшем. На поверхности оолитовзадерживаются также хлопья гидроксидовжелеза и других компонентов твердойминеральной фазы, выделяющейся израствора, но, не образуя прочно связаннойструктуры с марганцевым каркасом, припромывке фильтров смываются вотстойник.
Таблица 6. Минеральныйсостав осадков на водозаборах Томскойобласти
| Минералы | Водозаборы и объектыисследований | |||||||
| Академгородок | Томский | Стрежевской | Кисловский | |||||
| скважины | фильтры | отстойник | фильтры | фильтры | фильтры | |||
| Окислы и гидроокислы | ферригидрит | 2,5Fe2O3 4,5H2O | + | + | + | + | + | + |
| гетит | -FeOOH | + | + | + | + | + | + | |
| лепидокрокит | -FeOOH | + | + | |||||
| гиббсит | Al[OH]3 | + | + | |||||
| бернессит | Na0.7Ca0.3Mn7O14 2,8H2O | + | ||||||
| бузерит-I | MnOOH | + | ||||||
| гематит | Fe2O3 | + | + | + | + | + | + | |
| вернадит | -MnO2 | + | ||||||
| кварц | SiO2 | + | ||||||
| Карбонаты | кальцит | СаСО3 | + | + | + | + | ||
| арагонит | СаСО3 | + | + | |||||
| родохрозит | MnCO3 | + | ||||||
| сидерит | FeCO3 | + | + | |||||
| Фосфаты | рокбриджеит |  | + | + | ||||
| вивианит | Fe3[PO4]2 8H2O | + | + | + | + | + | ||
| дюфренит |  | + | + | |||||
| бераунит | Fe33+ (OH)3[PO4]2 2,5H2O | + | ||||||
| штренгит | Fe3+[PO4] 2H2O | + | + | + | ||||
| скорзалит | (Fe2+,Mg)AL2[OH/PO4]2 | + | ||||||
| парбигит | Ca2(Fe, Mg,Sr, Ba)[ PO4]2 4H2O | + | ||||||
| штрунцит | Mn | + | ||||||
| Алюмосиликаты | бейделлит | Al2[Si4O10][OH]2 nH2O | + | |||||
| каолинит | Al4[Si4O10][OH]8 | + | + | + | + | + | ||
| монтмориллонит | m{Mg3[Si4O10][OH]2 nH2O} p{(Al, Fe3)2 [Si4O10][OH]2} | + | ||||||
| Органические соединения | + | + | + | + | + | |||
В толще осадкаодновременно с осаждением вещества идутпроцессы кристаллизации (старения)коллоидных частиц, их срастания иуплотнения, оказывающие существенноевлияние на формированиеконцентрически-слоистого иконцентрически-скорлуповатого строенияминеральных агрегатов. Установлено, чтослои, прилегающие к зерну загрузки,отличаются большей степеньюкристаллизации вещества и характеризуютсянаименьшей пористостью.
Прикладное значениекомплексных исследований осадков,образующихся на технологическомоборудовании водозаборов из подземныхисточников, связано с вопросами повышенияэффективности работы водозаборныхсооружений и утилизации осадков.
Знание и учетгенетической природы, закономерностей иусловий формирования вещественного иминералогического состава, а такжеструктурного и фазового состоянияслагающего осадки минерального веществаособенно большое значение имеют приобосновании и совершенствованиитехнологических схем водоподготовки. В тоже время, при решении технологическихвопросов водоподготовки необходимоучитывать и прогноз эволюционныхизменений гидрогеохимических условий,вызванных эксплуатацией месторождений,что иногда может привести к необходимостипересмотра первоначально выбранныхтехнологических схем. В некоторых случаях,например при выборе способов и режимоврегенерации скважин, учет свойств осадковиграет решающую роль. Так, известно, что вжелезистых осадках, влияющих наэффективность работы скважин, в результатепроцессов самокристаллизации гидроокисьжелеза превращается в гематит,растворимость которого реагентамисущественно меньше растворимостиFe(OH)3. С этихпозиций для правильного выбора реагентадля восстановления производительностискважин интерес представляет не тольковещественный состав осадка, но иминералогические формы нахождения в немтех или иных соединений.
Осадки, образующиесяпри водоподготовке, несмотря насуществующие регламенты обработки,зачастую сбрасываются на рельеф или вканализацию, что неблагоприятносказывается как на экологическойобстановке, так и на состоянииканализационных сетей. В то же времясуществуют предложения по использованиюосадков в металлургическойпромышленности, при производствешпаклевок, мастик, пигмента и краскигипсолиста, кладочных растворов и бетонов,для опудривания гранул при производствекерамзита, создания жаростойких покрытий.Слоистый минерал бузерит, обнаруженный вминеральных новообразованиях на зернистыхфильтрах водозабора ТомскогоАкадемгородка, в определенных условиях,отвечающих температурным интерваламфазовых переходов, может приобретатьсвойство ионной сверхпроводимости и, понашему мнению, может найти применение вэлектротехнике.
Реализацияпромышленной утилизации сдерживаетсянизкой экономической рентабельностью,технологическими сложностями выделениятвердой составляющей из промывных вод,слабой изученностью потребительскихсвойств минеральной фазы. В то же время,следует заметить, что задачейиспользования осадков является лишьполучение дополнительных выгод прирешении экологических проблем, а не прямойэкономический эффект, который, однако, приусловии преодоления ряда техническихсложностей может оказаться достаточновысоким. В этой связи нам представляетсяцелесообразным при разведке месторожденийпроизводить оценку не толькоэксплуатационных запасов подземных вод, нои содержащихся в них запасов минеральногосырья.
6. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ИПРОБЛЕМЫ ГИДРОГЕОЭКОЛОГИИ
Для обеспечения экологической безопасностиводоснабжения в условиях техногенеза (по акад. А.Е.Ферсману)важной является оценка возможности ухудшения качества подземных водза счет проникновениязагрязнителя с поверхности земли илиподтягивания и перетока вод другойкатегории качества при эксплуатации.
Слабо защищены отзагрязнения с поверхности горизонтычетвертичных отложений, имеющиестратегическое значение для водоснабжениянаселения в условиях межгорных впадин.Вместе с тем, именно на площадях ихраспространения расположенымногочисленные населенные пункты,промышленные и сельскохозяйственныеобъекты, создающие реальную угрозу резкогоснижения качества подземных вод. Приотсутствии канализации, например,приемником сточных вод из многочисленныхсептиков на территории населенных пунктовможет оказаться эксплуатируемыйводоносный горизонт. Проведенные намирасчеты свидетельствуют, что доля стоков вводах горизонта четвертичных отложений вэтом случае сопоставима, а иногда ипревышает их долю в поверхностныхводотоках.
Среди множестваразнообразных загрязняющих компонентовглавенствующее место занимаютнефтепродукты.
С помощьюнепосредственного анализа органическихвеществ в водной среде установитьпроникновение нефтепродуктов в водоносныегоризонты весьма сложно, если дажеизвестно, что подобный факт имел место.Причины неопределенности могут бытьсвязаны как с характером миграциинефтепродуктов в подземных водах, так и ихкачественным составом, низкимиабсолютными концентрациями инедостаточной чувствительностью методованалитических определений. Ликвидация жеуже существующего загрязнения требуетприменения технологических процессов итехнических решений, к сожалению, до сихпор недостаточно разработанных. В этихусловиях, как нам представляется, весьмаширокие перспективы открываются передмикробиологическими технологиями.Микроорганизмы, обитающие в подземныхводах, являясь непременным компонентомсреды, чутко реагируют на загрязненияразличного характера, в том числе инефтяного, и, обладая весьма высокойизбирательной чувствительностью кзагрязнителю, могут быть использованы какдля обнаружения, так и, в ряде случаев, дляликвидации загрязнения.
Выполненные намисовместно с сотрудниками Минусинской ГГП иПНИЛ гидрогеохимии ТПУ на одном изнаиболее ярких объектов загрязнения врайоне Абаканской нефтебазыопытно-методические работы позволилиизучить экологическое состояние подземныхвод и оценить возможности использованиямикроорганизмов для ликвидации нефтяногозагрязнения. (Покровский и др., 2000, 2001).
В зоне аэрации игравийно-галечниковом водоносномгоризонте, залегающем на глубине 3–8 м, на площадиоколо 40 га выявлено три линзынефтепродуктов, состоящих из смеси бензина(60–80%) идизельного топлива (20–40%) с примесью масел.Общее количество нефтепродуктовсоставляет 2000–2500 м3.Параметры линз меняются в зависимости отположения уровня грунтовых вод. Наибольшуюплощадь и мощность до 0,8–1,0 м линзы имеют принизком уровне грунтовых вод. При подъемеуровня на 0,8–1,0 м значительное количествонефтепродуктов «защемляется» в зонеаэрации, вследствие чего мощность линз и ихплощадные размеры уменьшаются в полтора– два раза. Вподземных водах под линзами содержаниенефтепродуктов меняется от 10–15 мг/дм3 на глубине 0,5 м до0,3–0,7 мг/дм3 на глубине 3,5–4,0 м.
В пробах воды и почвустановлено наличие активныхфизиологических групп бактерий,осуществляющих деструкциюлегкорастворимых азотсодержащихорганических веществ, нефти иуглеводородов различных классов. Экспериментальнодоказано,что при обеспечениибиогенными элементами и аэрацией микрофлораинтенсивно развивается и может служитьфактором защиты от проникновения нефти иее продуктов в водоносный горизонт.
Проблема загрязнения вряде случаев оказывается весьмаактуальной и для водоносных горизонтов,хорошо защищенных с поверхности. Яркимпримером является водонапорная система,верхние водоносные горизонты которойслужат безальтернативным источникомхозяйственно-питьевого водоснабжениягг.Томска и Северска, а нижние используютсядля захоронении радиоактивныхпромышленных отходов Сибирскогохимического комбината. Такие ситуациитребуют пристального внимания ирассмотрения природы и масштабовпроисходящих процессов со всех возможныхпозиций, в том числе, и с привлечением новыхтеоретических положений, не нашедших ещеширокого применения в методическихприемах их (ситуаций) оценки, в частности,разработанных нами положенийупруго-деформационного механизмаформирования вертикальной составляющейфильтрационных потоков (Покровский,1997, 2000;Pokrovsky, 1998)
Томский водозабор,обеспечивающий областной центр питьевойводой, и водозаборы г.Северска (спутникаТомска, где расположены предприятияядерно-промышленного комплекса)эксплуатируют палеогеновый водоносныйгоризонт, приуроченный к песчанымотложениям на глубинах от 60 до 200 м.Суммарный водоотбор составляют около 310тыс. м3/сут, аобщая депрессионная воронка охватываетбольшую часть Обь-Томского междуречья иправобережья р. Томи.
Восполнение водныхресурсов горизонта происходит за счетинфильтрации атмосферных осадков черезнеоген-четвертичный водоносный комплекс и,частично, - разгрузки глубинных вод меловыхотложений. О разгрузке болееминерализованных подземных вод меловыхотложений свидетельствует отмеченноепрактически всюду вдоль Томскоговодозабора повышенное содержание хлора (наотдельных участках до 350 мг/л), Ва, Mo и др.металлов. Особенно характерно это длясеверной части водозабора.
Закачка жидкихрадиоактивных отходов производится с1963 г. в три песчаныхгоризонтасимоновской свиты (верхний мел) наглубинах 300-325, 350-400 и 280-300м. Основным изолирующим является глинистый пластмощностью 25-85 м. Залегающий вышепесчаный горизонт верхнемеловых отложенийявляется буферным междугоризонтами закачки и продуктивным горизонтом палеогеновоговодоносного комплекса. Завремя эксплуатации полигона объём отходов приблизился к 40 млн. м3 собщей активностью около 500 млн. Ки.
За годы эксплуатации водозаборов наметиласьтенденция ухудшения качества воды. Так,концентрация аммонийного азота в 1,5-10 разстала превышать ПДК вэксплуатационных и режимных скважинахпалеогенового горизонта.В воде ряда скважин концентрация нитратов повысилась в 2-5 раз, появилисьранее отсутствовавшие нитриты. На участках с наибольшими изменениямихимического состава подземных вод, наряду с аномально высокимсодержанием хлор-иона,характерным стало увеличение количествалегкоокисляющихся органическихвеществ. В подземных водах рядарежимных скважин отмечены техногенные радионуклиды. Отмечено в нескольких случаяхпопадание в буферный горизонт ионоваммония, сульфатов, бета- игамма-активности, что трактуется каксвидетельство ненадёжности водоупора или поступленияотходов позатрубному пространствунагнетательных и наблюдательных скважин.
Однозначно идостоверно прогнозироватьэкологические следствия вданных условиях сложно:ситуациютребует детальных специальныхисследований. В то же время,в качестве механизма,активизирующего перетоки, можетрассматриваться эффект"упруго-деформационного насоса",возникающий при знакопеременныхизменениях давления. Его существованиевытекает из положений классической теорииупругого режима фильтрации и широкоизвестных идей о глобальномгидрогеодеформационном поле, обоснованныхС.Г. Вартаняном и Г.В. Куликовым (1982).
Воздействие факторовглобального гидрогеодеформационного поля,таких как приливные явления и связанные сними вариации силы тяжести, внешниенагрузки воздушных масс, а также влияниетехногенных нагрузок, связанных с отборомподземных вод или нагнетаниями вводоносные горизонты, приводит кпульсационным упругим деформациямнасыщенных пористых сред. В общем случае, вконсолидированных породах упругиедеформации выражаются в изменении объемовпорового пространства и заполняющей еговоды.
Рассмотримконсолидированную упруго деформируемуюводонасыщенную пористую среду,вертикальный элемент которой показан нарис. 8.
В естественныхусловиях водонасыщенность пород являетсяфункцией пористости и давления, значениякоторого определяются глубиной залеганиярассматриваемого элементарного объемасреды, а проницаемость - пористости,структуры порового пространства итермобарических условий, контролирующихсостояние водной фазы. Объем поры придавлении Р показан пунктиром.
При снижении давленияна величину Р объем пор уменьшается за счетупругого расширения материала скелета, аодновременное упругое расширение водыприводит к ее избытку и выходу избыточнойчасти за пределы порового пространства.
Повышение давления, всвою очередь, приводит к увеличениюпористости и необходимости восполнениявозникающего дефицита воды из внешнихисточников. В случае региональноговоздействия факторов изменения пластовогодавления для конечного по площадивертикального элемента пласта его боковыеграницы могут рассматриваться какнепроницаемые (Q=0) в силу сопряженностивыделенного элемента с участками среды,испытывающими аналогичное воздействие.Избыток воды имеет возможность разгрузки(показана пунктирными стрелками) только кверхней границе элемента либо в смежные,расположенные выше, горизонты.
Интенсивностьвертикального перетока зависит отхарактеристик пород, абсолютных величинизменений давления и термобарическихусловий.
В условиях открытойсистемы, представленной породами свысокими фильтрационными свойствами иоткрытой пористостью, знакопеременныеизменения давления приводят кколебательным изменениям уровней ивнутреннему обмену пор водой. В закрытойсистеме с изолированными пораминасыщенная пористая среда реагирует какоднородное упругое тело. В системепромежуточного типа формируетсявосходящая вертикальная составляющаямиграционного потока. В связи с тем, чтодействующие силы имеют объемный характер,проницаемыми становятся существенноглинистые разности, практическинепроницаемые при обычных условиях(перепады давления недостаточны дляпреодоления начальных градиентов). В то жевремя, начальный градиент являетсязапирающим элементом, действующим попринципу обратного клапана,препятствующего нисходящейфильтрации.
Основными следствиямипроцесса являются:
- обеспечение возможностидлительного промыва пород осадочных толщ,в том числе и относительныхводоупоров;
- обеспечение реализациифизико-химических механизмов мобилизации,транспортировки и последующегоконцентрирования вещества;
- возможность изменениягидрогеодинамических и структурныхусловий.
Проведенные намирасчеты свидетельствуют, что современныеокеанические приливы в экваториальнойзоне вызывают ритмичные измененияпластовых давлений до 0,1 – 0,15 Мпа и приобычной для осадочных пород упругоемкостиспособны обеспечить вертикальные перетокисо скоростью до 0,1 см/сутки. В условиях СХКбытовые перепады давлений значительноменьше, меньше и скорости вертикальныхперетоков, однако их нельзя не принимать вовнимание, поскольку постоянно действующийпроцесс импульсного нагнетания даже малыхпорций поступающей воды, может привести вконечном итоге к нежелательнымэкологическим последствиям.
Устойчивое развитиеводоснабжения, в условиях техногенезапредусматривает не только сохранениересурсного потенциала и качественныххарактеристик источников водоснабжения,но и необходимость минимизациинегативного воздействия геологическойсреды на системы жизнеобеспечения, в томчисле на их техническоесостояние. Придоставке воды потребителям по изношеннымтрубопроводам уже после ее очистки, из-законтакта с загрязненными водами зоныаэрации, химических и бактериальныхпроцессов, происходящих в металлическихтрубах, особенно при несоответствии ихдиаметров объемам перекачиваемой воды,качество воды, как правило, ухудшается нетолько в бактериальном отношении, но ипретерпевает существенные превращения,обогащаясь компонентами, от которыхочищались, и некоторымидополнительными.
Некорректная иаварийная эксплуатация сооруженийводоснабжения, являющихсяодной из важнейших частей геотехническихэкосистем урбанизированных территорий, активизируетопасные геологические процессы, такие какподтопление, приводящее к осложнению условийэксплуатации сооружений, авариям и выводуиз строя инженерных коммуникаций, ухудшению экологической исоциальной обстановок. Важноподчеркнуть, что состояние технической иприродной составляющих литотехническойсистемы водоснабжения тесновзаимосвязаны: чем интенсивнейсредообразующее влияние техническойсоставляющей на геологическую среду, темвыше деструктивное воздействие среды натехнические элементы системы.
В рассматриваемомрегионе процессы подтопления широкоразвиты на территориях крупных городов, сельскихнаселенных пунктов и промышленныхпредприятий(Pokrovsky and others, 1996). Наиболеедетально они изучены нами на территорииг.Томска (Покровский,Кузеванов, 1983,1987, 1999;Pokrovsky and others, 1999). Положение городана сочленении Колывань-Томской складчатой зоны иЗападно-Сибирской плиты определяетдвухэтажное гидрогеологическое строение еготерритории.
Дислоцированныеводоносные палеозойские породы нижнегогидрогеологического этажа, представленныеглинистыми сланцамии песчаниками, выходят наповерхностьв русле и береговых уступах Томи и Ушайки,ступенчатопогружаются в северном и северо-западномнаправлениях, образуя моноклинальныйсклон складчатого фундамента Западно-Сибирскогоартезианского бассейна, и еще в пределахгорода залегают на глубинах более 80-100 м. Вкровлепалеозойских отложений почти повсеместноразвита глинистая кора выветривания.
Рыхлые образования,формирующие верхний гидрогеологическийэтаж, представлены водоноснымикомплексами и горизонтами четвертичных,неогеновых, палеогеновых и меловыхотложений. Выдержанные палеогеновые имеловые напорные водоносные горизонты,сложенные разнозернистыми песками,развиты на территории, принадлежащейЗападно-Сибирской плите. На поднятыхтектоникой блоках палеозойских породотложения палеогена залегают отдельнымипятнами на корах выветривания ипредставлены в северной части городаслабоводообильными песками, а в южнойявляются, в основном, водоупорами. Редкиемаломощные горизонты содержат подземныеводы, разгружающиеся в береговыхоткосах.
Комплекс четвертичныхотложений включает гипсометрическиразобщенные песчано-гравийные и песчаныебазальные водоносные горизонты низких ивысоких террас р.Томи и ее притоков, а такжеспорадически обводненнуюпесчано-глинистую толщу на водоразделах,где водоносные горизонты, как и вподстилающих породах неогена, сохраняютсамостоятельное значение лишь при наличииглинистых водоупоров.
Развитие процессовподтопления и степень потенциальнойподтопляемости определяются суммарнымвоздействием природных и техногенныхфакторов. Важнейшими из них являютсяинтенсивность дополнительного поотношению к естественным условиям питанияподземных вод, строение геологическогоразреза в зоне влияния сооружений идренированность территории.
Системам водоснабжениясреди разнообразных источниковдополнительного питания подземных водпринадлежит одно из ведущих мест. Извнешних подземных и поверхностныхисточников в пределы городской территориипоступают объемы воды, сопоставимые синтенсивностью атмосферных осадков. Крометого, в черте города действует около 200скважин, эксплуатация которых переводитзначительное количество воды изпостоянных водоносных горизонтов наверхний уровень, способствуя тем самымразвитию подтопления (рис. 9). Интенсивностьтехногенного воздействия на геологическуюсреду во многом определяется густотой исостоянием инженерных сетей. Большаянасыщенность инженерной инфраструктурыводонесущими коммуникациями и длительныесроки их эксплуатации способствуютформированию больших величин утечек.Проведенные нами расчеты, учитывающиехарактер застройки и состояниеводонесущих коммуникаций, показывают, чтоинтенсивность дополнительногоинфильтрационного питания в рядовыхслучаях составляет 150-200, а на отдельныхучастках достигает 1000-1500 мм в год, т.е. напорядок превышает естественную.
Анализ закономерностейгеологического строения и литологическойизменчивости пород позволяет выделитьодно-, двух- и трехслойные типовыефильтрационные разрезы, определяющиепредрасположенность территории к развитиюпроцессов подтопления. В основу выделенияположены соотношения хорошо ислабопроницаемых слоев.
Однослойные (типы Ф-I-1 и Ф-1-2). К типу Ф-I-1 отнесеныгрунты с высокими фильтрационнымисвойствами (гравийно-галечниковыеотложения, пески, супеси, насыпные грунты, атакже покровные лессовидные суглинкиверхнего лессового горизонта), находящиесяв различных взаимоотношениях и имеющиесуммарную мощность более 15 м. К типу Ф-I-2отнесены разрезы, выполненные до глубины 10- 15 м грунтами с низкими фильтрационнымисвойствами (суглинки всех категорий заисключением лессовидных верхнегогоризонта, глины, иловатые разности пород иглинистые продукты корывыветривания).
Двухслойные (типы Ф-II-1 и Ф-II-2). Разрезы типа Ф-II-1представлены грунтами с высокимифильтрационными свойствами мощностью от 2до 10-12 м, подстилающимисяслабопроницаемыми и водоупорнымиразностями. Тип Ф-II-2 характеризуетсяразвитием слабопроницаемых грунтов вверхней части разреза. На глубинах 3-5,иногда более метров залегают грунты свысокими фильтрационными свойствами.
Трехслойные (типы Ф-III-1 и Ф-III-2). К типу Ф-III-1отнесены грунты с высокимифильтрационными свойствами, имеющиеслабопроницаемый раздельный слоймощностью 2-6 м. Разрез типа Ф-III-2представлен грунтами с низкимифильтрационными свойствами, включающимихорошо проницаемый слой мощностью 5-6м.
Оценка потенциальнойподтопляемости территорий с указаннымитипами фильтрационных разрезов может бытьсведена в табл. 7.
Согласно общепринятымкритериям, учитывающим соотношениегипсометрического положения областейпитания и разгрузки подземных вод истепень расчлененности рельефа,территория является хорошо дренируемой. Вто же время, практически повсеместноеразвитие глинистой коры выветривания исуществование на всех геоморфологическихэлементах слоистой песчано-глинистойтолщи приводит к выводу о наличиинескольких уровней дренирования. Хорошейдренированностью в общепринятом смысле вэтих условиях обладают лишь подземные водынижнего гидрогеологического этажа игоризонты четвертичных аллювиальныхотложений. Горизонты же покровнойпесчано-глинистой толщи, обводненнойспорадически, характеризуются весьмаслабой дренированностью, чтопредопределяет возможность активногоразвития подтопления. Повышения уровней,вызванные освоением новых районов иреконструкцией старых, отмечаются на всехгеоморфологических элементах. Наиболеечетко они проявляются на водораздельныхучастках, в строении которых принимаютучастие типы разрезов, склонных кформированию процессов подтопления.Прежде всего, здесь следует отметитьформирование верховодки, получившейрегиональное распространение в рядерайонов, где она ранее не отмечалась.
Таблица 7. Зависимостьстепени потенциальной подтопляемоститерритории от типа фильтрационногоразреза
| Типыфильтрационных разрезов | Степень потенциальнойподтопляемости |
| Ф-I-1 | Степень потенциальнойподтопляемости низкая. Территории не склоннык развитию процессов подтопления иформирования верховодки. |
| Ф-I-2 Ф-II-2 Ф-III-2 | Степень потенциальнойподтопляемости умеренная. При нарушении водногобаланса территории развиваются процессызаболачивания и локальные зоныпереувлажненных грунтов. |
| Ф-II-1 Ф-III-1 | Степеньпотенциальной подтопляемости высокая. Нарушение водногобаланса территории при техногенномвоздействии (ухудшение условийдренирования, фильтрационные потери изводопроводно-канализационных сетей,зарегулированность поверхностного стока ит.д.) приводит к формированию верховодки иразвитию процессов подтопления. |
Как на водораздельных,так и на транзитных участках грунтовогопотока провоцирующей причиной подтопленияявляется ухудшение условий дренированиятерритории, вызванное барражным эффектомпри строительстве сооружений на свайныхоснованиях. Свайные основания кварталовмногоэтажной планомерной застройкипредставляют собой линейные практическинепроницаемые завесы, ограничивающиевозможность горизонтальной разгрузкиподземных вод. Ярким примером проявлениябарражного эффекта является микрорайон«Солнечный» (рис. 10).
Здесь под влияниемстроительных работ и утечек из водонесущихкоммуникаций при непродолжительнойэксплуатации жилых домов на свайныхоснованиях в первоначально безводномгоризонте супесей в верхней части разрезасформировалась верховодка, которая вдальнейшем превратилась в типичныйтехногенный водоносный горизонт,разгружающийся на склонах и приводящий кпотере их устойчивости.
В пределах низкихтеррас изменений уровней грунтовых вод,связанных с влиянием строительства,практически не наблюдается. Стабильностьгидрогеологической обстановкиобъясняется высокими фильтрационнымисвойствами пород основного водоносногогоризонта и расположением территории вобласти транзита подземных вод,разгружающихся в поверхностные водотоки. Втаких условиях даже интенсивнаяинфильтрация вод техногенногопроисхождения не сопоставима по величинерасхода с грунтовым потоком и не вызываетповышения уровней последнего. Что касаетсявозможности формирования верховодки, тоздесь, учитывая плоский рельеф, наличиемногочисленных местных понижений,старичных озер, участков заболачивания,развития слабопроницаемых иловатыхгрунтов и техногенных отложений, условиядля их образования очень благоприятны иэти горизонты уже окончательносформированы.
Глубина залеганияуровней собственно грунтовых вод всеверной части города мало изменилась.Высокое гипсометрическое положениетерритории и хорошие условия дренированияне создают здесь благоприятных условий дляпроцессов подтопления.
В южной части городаподъемы уровней грунтовых вод наиболеехорошо заметны по периферии междуречьяТомь-Ушайка, где зона с подъемом уровня до 5м узкой почти замкнутой полосой окружаеттерриторию развития верховодки.
Отмечаются процессыподтопления, связанные непосредственно сувеличением питания подземных вод за счетпотерь из водопроводных коммуникаций иприменения технологических приемов,требующих значительного водопотребления.Наиболее ярким примером являются участки врайоне ГРЭС-2, где подъемы уровней отмеченыне только на территории предприятия, но ина окружающих площадях. Влияниезолоотвала, выполненного гидронамывом,сказывается даже в пределах поймы р.Ушайки.Существенные подъемы уровней произошли научастке тепличного хозяйства, гдеиспользуется интенсивный полив овощныхкультур.
Таким образом,водоснабжение, являющееся неотъемлемыматрибутом и благом цивилизации, вопределенных условиях и при недостаточнокорректной его организации может явитьсядейственным фактором, осложняющимсоциальную, экологическую обстановку ифункционирование систем жизнеобеспеченияурбанизированных территорий, приводить кактивизации опасных геологическихпроцессов вплоть до создания аварийныхситуаций.
7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯРАЗВИТИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Изложенные научные ипрактические результаты показывают, чтосовременное состояниехозяйственно-питьевого водоснабжениянаселения региона, хотя и обладаетсвоеобразием, отражающим особенности егоприродной обстановки и хозяйственнойориентации, но, в то же время, вполнетипично для России. Совершенно очевидно,что эта отрасль нуждается в развитии имодернизации.
Огромное значение врешении проблемы устойчивого иэкологически безопасного снабжениянаселения питьевой водой нормативногокачества могут играть программные подходы,которые уже на этапе разработкимероприятий требуют согласованныхдействий как научных сил и практическихспециалистов различного профиля, так ивластных структур. Необходимыми условиямиих успешного решения являются тщательнаяподготовка, специальная организация,экономическое, материально-техническое,научное и информационное обеспечение исопровождение всех проводимыхмероприятий, наличие альтернативных изапасных вариантов. Совершенно очевиднотакже, что успех не может быть достигнут врамках единовременной, даже самойширокомасштабной кампании: необходимасистематическая и планомерная работа,основанная на выделении приоритетов ипервоочередных задач.
Одним из такихприоритетных первоочередных направленийразвития водоснабжения, наиболееактуальным для крупных городов ипромышленных центров, но справедливым идля малых населенных пунктов, являетсяводосбережение, объединяющее борьбу сучтенными и неучтенными потерями воды имероприятия по снижению водопотребления.Питьевая вода является продуктомводохозяйственной деятельности, требующимсущественных затрат на его производство.Непроизводительные потери и нерациональновысокое потребление воды вынуждаютповышать мощности водозаборных,водоподающих и очистных сооружений,увеличивают нагрузки на транспортирующиекоммуникации и их аварийность, вызываютнеобходимость привлечения дополнительныхматериальных и трудовых ресурсов. Крометого, расточительное отношение к водевызывает ряд негативных следствий, таких,например, как увеличение дополнительныхнагрузок на природные экосистемы, развитиепроцессов подтопления урбанизированныхтерриторий, резкое повышение стоимостиканализационных систем. Из сказанногоследует вывод, подтвержденный мировымопытом развитых стран: водосбережениевыгодно с экономических, технических,социальных и экологических позиций.Комплекс взаимодополняющих мероприятийводосбережения предусматривает: объективный учет объемов вод вовсех звеньях водохозяйственной системы;обоснование и внедрение территориальныхнорм и стандартов водопотребления;экономическое стимулированиерационального использования питьевой водынаселением и промышленностью; техническоеобеспечение водосбережения (раздельноепитьевое и техническое водоснабжение,реновация существующих и строительствоновых водопроводных сетей сиспользованием устойчивых к коррозии идолговечных полимерных материалов,экономичное санитарно-техническоеоборудование и проч.).
Не менее значима всистеме приоритетов и также требуетнеотложного решения проблема качествапитьевой воды.
Для системводоснабжения крупных населенных пунктовактуальными остаются вопросы техническогоперевооружения и реконструкции очистныхсооружений и строгого соблюдениятехнологических режимов водоподготовки.При проектировании и строительстве новыхочистных комплексов с позицийвозрастающих требований к экологическойбезопасности технологических процессовпредпочтение следует отдавать внедрениюбезреагентных способов обработки воды.
При проектировании иразвитии систем водоснабжения малых исредних населенных пунктов целесообразноориентироваться на использованиекомплектно-блочных и модульных очистныхсооружений, используя промышленную базурегиона, обладающего мощнымпроизводственным потенциалом иквалифицированными кадрами. Такой подходне требуют переустройства действующейсистемы водоснабжения, а лишь дополняют еенедостающими элементами водоочистки.Помимо выполнения прямых задач это даетдополнительные рабочие места.
Важнейшими задачами впроблеме экологической безопасности наближнюю и дальнюю перспективы являютсярасширение имеющейся и созданиеальтернативной ресурсной базы, а так жесохранение ресурсов и качества природныхвод. Это необходимо как с позицийликвидации имеющегося еще в отдельныхнаселенных пунктах дефицита воды, так и спозиций создания надежного резервноговодообеспечения. Необходимо учитывать, чтодальнейшая урбанизация, развитиепромышленности и сельского хозяйства,интенсификация освоении недр – процессынеизбежные. Неизбежно будет возрастать икомплексная техногенная нагрузка нагеологическую среду. Сохранениеэкологических функций литосферы в этихусловиях может быть обеспечено лишь приусловии объединения усилий всехучастников хозяйственного процесса врамках специализированных программ,преследующих различные цели, но вобязательно порядке предусматривающихкомплекс мероприятий, направленных нареабилитацию водных ресурсов каккомпоненту окружающей среды.
В программах любогоуровня наиболее сложными являются вопросыфинансового обеспечения необходимыхмероприятий. В данном разделе работы, напримере комплексной целевой программыобеспечения населения Республики Хакасияпитьевой водой, показано, что мероприятиямогут успешно осуществляться только наоснове аккумулирования и концентрациибюджетных и внебюджетных источниковфинансирования (федерального,республиканского, муниципальногобюджетов, внебюджетных фондов, средствпредприятий и коммерческих организаций,средств населения) с постепеннымувеличением доли внебюджетных средств исредств населения. В перспективе средстванаселения и предприятий должны статьосновой бездотационного водоснабжения,базирующегося на платностиводопользования и водопотребления идифференциации цены на воду в зависимостиот ее исходного состава в источникеводоснабжения и затрат на добычу,подготовку до питьевого качества итранспортировку до потребителя.
Выбор источниковфинансирования по конкретному мероприятиюзависит от целей его осуществления и видаэффективности (социально-экономической,экологической, бюджетной иликоммерческой), различающейся степеньюзначимости результатов инепосредственной, в том числе и личной,заинтересованности инвесторов -участников проекта.
Основной законэффективной экономики: инвестиции должныдавать прибыль. В связи с этим к реализациипроектов необходимо привлекатьинвесторов, заинтересованных в получениитех или иных выгод от водохозяйственнойдеятельности, создавая благоприятныеусловия путем финансирования приоритетныхинвестиционных проектов, имеющих высокуюсоциально-экономическую или бюджетнуюэффективность, либо обеспечивающихзначительный экологический эффект.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результатемноголетних исследований, проведенныхавтором, решен ряд теоретических ипрактических вопросов, связанных спроблемой обеспечения устойчивого иэкологически безопасного водоснабжениянаселения юга Сибирского региона.Выполненная работа является, по сути дела,первым опытом «геоэкологии водоснабжения»–намечающегося направления региональныхисследований, связанного с необходимостьюобъединения вопросов, относящихся ккомпетенции естественноисторических,инженерно-технических исоциально-экономических гуманитарныхобластей знания.
Комплексный анализсовременного состояния водоснабжения,природных ландшафтно-климатических,геолого-структурных и гидрогеологическихусловий, демографической исоциально-экономической обстановки,хозяйственной деятельности и связанной сней техногенной нагрузки, показывает, чторегион, за исключениемтерриторий промышленно-селитебныхагломераций и интенсивной разработкиместорождений полезных ископаемых, неиспытывает дефицита водных ресурсов, а основныепроблемы связаны с широкимраспространением вод, некондиционных по качествууже в природных условиях, и недостаточнымразвитием систем водоснабжения.
Районированием покомплексу признаков, определяющихтехнологии водоподготовки, установлена зональнаяизменчивость качества подземных вод,использующихся для водоснабжения. Частотавстречаемости и набор компонентов,осложняющих качество подземных вод, возрастают впределах Алтае-Саянской складчатойобласти отувлажненной горной тайги к засушливымстепям межгорных впадин, а в платформенныхусловиях от заболоченной средней тайгик степным ландшафтам. В таежных ландшафтахосновными из них являются Fe, Mn, органическиевещества, в степных – минерализация, общая жесткость,SO4, Cl,Fe, Mn. Осложняющимикомпонентами являются газы, иногдамикрокомпоненты, например, Ba, Br, F, Sr, Li в степныхландшафтах.Качества подземных водтаежных ландшафтов в большинстве случаевможет быть повышено экологичными методами,базирующимися на естественно-природныхпроцессах. В степных ландшафтах требуютсяреагентные технологии водоподготовки.Эволюционные изменениягидрогеохимических условий, вызванныеэксплуатацией месторождений, могут иногдапривести к необходимости пересмотрапервоначально выбранных технологическихсхем.
Большое вниманиеуделено природно-техногенным гидрогеннымминеральным новообразованиям в системахводоснабжения из подземных источников,изучены их морфология, строение,химический и минеральный состав и связь схарактером гидрохимических сред, изкоторых они формируются.
Рассмотрены вопросысохранности качества подземных вод иосновные пути поступления загрязнителейв эксплуатируемые водоносные горизонты,обоснованупруго-деформационный механизмаформирования вертикальной составляющейфильтрационных потоков в слоистыхводонапорных системах и показананеобходимость учета его роли вгеомиграционных процессах.
Показано, что литотехнические системводоснабжения играют важную роль вформировании геоэкологической обстановкиурбанизированныхтерриторий и, в свою очередь, зависят отнее. Эксплуатация водозаборных сооружений приводитк изменению водного баланса территорий,а утечки из водонесущихкоммуникаций активизируютопасные геологические процессы, такие кактехногенное подтопление со всемкомплексом негативных следствий, средикоторых снижение срока эксплуатации и резкоеповышение аварийности водопроводных сетей.
Результаты работыпредставляют интерес как в теоретическомотношении (вопросы формирования подземных вод,эволюциигидрогеохимических сред,природно-техногенного минералообразования и др.),так и с точки зрения решении широкого кругаприкладных задач, связанных с поисками,разведкой и эксплуатацией месторожденийподземных вод и проблемами организацииэкологически безопасного водоснабжения,что может дать большой экономический и социальный эффект. В тоже время, степень проработки этихактуальных вопросов может быть значительноуглублена, в связи с чем среди задачдальнейших исследований, прежде всего, следует указать разработку теоретических иметодических вопросовоценки и прогнозирования эволюционныхизменений гидрогеохимических условий,вызванныхтехногенным воздействием,в том числе и эксплуатациейместорождений. Перспективно расширениеисследований минеральных новообразованийв системах водоснабжения на объектыиспользования подземных вод различныхгенетических типов. Интересны и важны, на наш взгляд,дальнейшие исследования механизмовпоступления и транспортировкизагрязняющих веществ в водонапорныхсистемах.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Монографии:
- ГидрогеологияСССР. Том XVII. Кемеровская область иАлтайский край / М.А.Кузнецова,О.В.Постникова, В.В.Артамохина,…Д.С.Покровский и др. –.М: Недра, 1972. – 399 с.
- Водные ресурсыШиринского района Республики Хакасия /.В.П.Парначев, И.И. Вишневецкий,…Д.С.Покровский и др. – Томск: Изд-во ТГУ, 1999. – 171 с.
- Обеспечениенаселения Республики Хакасия питьевойводой / Д.С.Покровский, Е.М.Дутова,К.И.Кузеванов, Г.М.Рогов и др. – Абакан, КПР по РХ,1999. – 118с.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Булатов А.А., Кузеванов К.И.Подземные воды Республики Хакасия и водоснабжениенаселения / Под ред. Д.С.Покровского. – Томск: Изд-во НТЛ,2001. – 300 с.:ил.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Рогов Г.М., Вологдина И.В.,Тайлашев А.С., Лычагин Д.В. Минеральныеновообразования на водозаборах Томскойобласти / Под ред. Д.С.Покровского. – Томск: Изд-во НТЛ,2002. – 176 с.:ил.
Статьи:
- Покровский Д.С. Квопросу режима подземных водЕрунаковского района Кузбасса / ИзвестияТПИ, 1967, т.167. –С. 32-35.
- Рогов Г.М.,Покровский Д.С. Режим подземных водКузнецкого бассейна / Вопросы геологииКузбасса, т.3, 1966. – п.л. 0,7.
- Покровский Д.С. Г.М.Рогов, Плевако Г.А.Палеогидрогеологические условия иперспективы нефтегазоносности Кузбасса /Материалы V совещания по подземным водамСибири и Дальнего Востока.Иркутск-Тюмень,1967. – С. 101-102.
- Рогов Г.М., ПлевакоГ.А., Покровский Д.С., Соломко Л.А.Минеральные воды Кузбасса / Итогиисследований геологии и гидрогеологии(1917-1967). –Труды Межвузовской научной конференции.– Томск:Изд-во ТГУ, 1968. – С. 132-141.
- Рогов Г.М., ПлевакоГ.А., Покровский Д.С. Гидрогеологическиеусловия разработки Осиновскогоместорождения Кузбасса / Известия ТПИ, 1970,т. 218. – С.66-70.
- Покровский Д.С.,Попов В.К. Гидрогеологические условияотработки Уропского месторождения угля /Мат. научно-технич.конф. ТИСИ, 1972. – п.л. 0,15.
- Удодов П.А. ПлевакоГ.А. Рассказов Н.М. Покровский Д.С.Гидрогеохимические особенности межгорныхвпадин Алтае-Саянской области / В кн.«Вопросы географии Кузбасса и ГорногоАлтая». Вып. 6. – Новокузнецк, 1972. – С. 47-62.
- Покровский Д.С.,Попов В.К. К вопросу определенияводопритоков в горные выработки с учетомплощадного питания / Известия вузов. Разв.иохрана недр, 1975, № 1. – С. 101-103.
- Покровский Д.С.,Плевако Г.А Гидрогеохимические условиязоны пологих брахиструктур Кузбасса напримере Ерунаковского угленосного района /Известия ТПИ, 1975, т. 297. – С. 57-63.
- Макушин Ю.В.,Покровский Д.С., Саблин А.Ф. Оценкаэксплуатационных запасов подземных водметодом электрического моделирования напримере Родионовского участка Томскойобласти // Матер. научно-практич.конф.«Молодые ученые и специалисты Томскойобласти в девятой пятилетке». – Томск: Изд-во ТИСИ,1975. – С.123-126.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И., Середа Н.П. Оценкапотенциальной подтопляемости городскойтерритории (на примере г.Томска) // Геологияи минерально-сырьевые ресурсыЗападно-Сибирской плиты и ее складчатогообрамления. –Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1983. – С. 226-228.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И. Гидрогеологические условияи процессы подтопления территории г.Томска / Подземные воды югаЗападной Сибири. – Новосибирск: Наука, 1987. – С. 146-153.
- Рогов Г.М.,Покровский Д.С., Дутова Е.М. Некоторыепроблемы водоподготовки на водозаборах изподземных источников // Известия вузов.Строительство, 1993, № 9. – С. 98-102.
- Ермашова Н.А,Покровский Д.С., Рогов Г.М.Эколого-гидрогеологические проблемыиспользования подземных вод в зонесочленения Западно-Сибирскогоартезианского бассейна и Колывань-Томскойскладчатой области // ПриродокомплексТомской области. Том II. Биологические иводные ресурсы. – Томск: Изд-во ТГУ, 1995. – С. 109-115.
- Pokrovsky D.S., Rogov G.M.,Kuzevanov K.I. Technogenic rising groundwater level within urbanisedterritories at the slopes of river valleys (by the example of Tomsk andKrasnoyarsk, Russia)/ Workshop on Urban Hydrogeologi and Risk Assessment.– Geteborg,1996.
- Вологдина И.В.,Дутова Е.М., Лычагин Д.В., Покровский Д.С.Минеральные новообразования подземныхводозаборов г. Томска // Проблемы геологииСибири. Т. 2. –Томск: Изд. ТГУ, 1996. – С. 294-295.
- Ермашова Н.А,Покровский Д.С., Рогов Г.М. Подземные водыотложений верхнего мела и их роль вформировании запасов Томского водозабора// Проблемы геологии Сибири. Т. 2. – Томск: Изд. ТГУ, 1996.– С.300-301.
- Покровский Д.С.Роль упруго- деформационных процессов вформировании и эволюции нефтегазовыхместорождений/ Подземные воды ВостокаРоссии: Мат. XV Всероссийского совещания поподзем. водам Сибири и Дальнего Востока.– Тюмень:ТюмГНГУ, 1997
- Pokrovsky D.S. Elasticdeformation as a mechanism for groundwater flux in submarine continental shelfdeposits/ Proceedings of XXVIIIth Congress IAH. – Las Vegas, USA, 1998. – Р. 319-323.
- Вологдина И.В.,Лычагин Д.В., Покровский Д.С., Рогов Г.М.,Тайлашев А.С., Дутова Е.М. Изучениеминеральных новообразований подземныхводозаборов г.Томска // Актуальные вопросыгеологии и географии Сибири. Т. 3.- Томск:ТГУ, 1998. – С.38-42.
- Ефремова Н.Н.,Воловоденко В.А., Покровский Д.С. К вопросуопределения давления в упруго-деформированных средах.-Том.политехн.ун-т.-Томск, деп. в ВИНИТИ,№175-В98.1998.-24 с.
- Ефремова Н.Н.,Покровский Д.С., Воловоденко В.А. Краткийобзор приливных теорий /Том.политехн.ун-т.-Томск, Деп. в ВИНИТИ,№176-В98. 1998. – 32с.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И. Типовые фильтрационныеразрезы как основа геоэкологическогокартирования урбанизированныхтерриторий//Всероссийская конференция"Геоэкологическое картографирование".- М.,1998.- С. 60-63.
- Ефремова Н.Н.,Воловоденко В.А., Покровский Д.С.Использование теории марковских процессовв гидродинамике//Актуальные вопросыгеологии и географии Сибири. Т.4.- Томск: ТГУ,1998. – С.112-116.
- Ефремова Н.Н.,Воловоденко В.А., Покровский Д.С. Эволюциягидрогеологических структур на основетеории марковских процессов. Геология.Поиски и разведка рудных полезныхископаемых. Межвуз. сборник. Вып 22. – Иркутск: ИРГТУ,1998.
- Pokrovsky D.S, Rogov G.M.,Kusevanov K.I. The impakt urbanisation on the hydrologeological conditions ofTomsk, Russia/ Groundwater in the Urban Environment.-Rotterdam: Balkema, 1999.–P. 217-223.
- Покровский Д.С.,Рогов Г.М., Дутова Е.М, Кузеванов К.И. Опытразработки региональных программ пообеспечению населения питьевой водой. Тр.междунар. конф. «Техника и технологияочистки и контроля качества воды».-Томск,ТПУ, 1999. – С.32-35.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И. Гидрогеологические условиясклонов речных долин г.Томска. Тр. междунар.конф.- Томск, ТГАСУ, 1999.– С. 27-28.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И. Гидрогеологические проблемыстроительного освоения территорииг.Томска // Обской вестник, № 2, 1999.-С.96-104.
- Покровский Д.С.,Ермашова Н.А., Рогов Г.М., Рехтин А.Ф.Районирование территории Томской областипо условиям подготовки подземных вод дляхозяйственно – питьевого водоснабжения // ВестникТГАСУ, 2000, №2. – С. 228-240.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Кузеванов К.И. Методическиеаспекты разработки комплексной целевой программы«Обеспечение населения Республики Хакасияпитьевой водой»//Матер. регион. конференции. геологовСибири, Дальнего Востока и Северо-ВостокаСибири.Т.1.-Томск, 2000.-с. 433-435.
- Покровский Д.С.,Кузеванов К.И. Формирование структурыфильтрационных потоков урбанизированныхтерриторий (на примере г.Томска) //Материалы регион. конф. геологов Сибири,Дальнего Востока и Северо-Востока Сибири.Т.1. – Томск,2000.-с. 323-326.
- Покровский Д.С.,Наливайко Н.Г., Дутова Е.М., Кузеванов К.И.,Ящук В.И., Проблемы загрязнения подземныхвод нефтепродуктами в Республике Хакасия //Матер. регион. конф. геологов Сибири,Дальнего Востока и Северо-Востока Сибири.Т.II.-Томск, 2000.-с. 231-234.
- Дутова Е.М.,Кузеванов К.И., Покровский Д.С., НаливайкоН.Г., Безрукова О.А., Федорова В.П. Химическийи микробиологический состав подземных води поверхностных водопроявлений территорииТомска // Материалы регион. конф. геологовСибири, Дальнего Востока и Северо-ВостокаСибири. Т.1.-Томск, 2000.-С. 373-375.
- Покровский Д. С.,Дутова Е.М., Вологдина И. В. Минеральныеновообразования водозабора Томского Академгородка //Минералогия техногенеза - 2000.-Миасс: Имин УрО РАН,2000.-С. 172-175.
- Покровский Д.С.Некоторые геодинамические следствияупруго-деформационных процессов внасыщенных пористых средах // Проблемыгеодинамики и минерагении Южной Сибири. -Томск: ТГУ, 2000.-С. 132-138.
- Покровский Д.С.,Рогов, Г.М, Дутова Е.М., Москалишин В.С.Проблемы водоснабжения населения югаСибирского региона // Вестник ТГАСУ, 2000,№2.-С. 159-169.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Кузеванов К.И., Булатов С.С.,Кяргин В.В. Методические аспектыразработки комплексной целевой программы«Обеспечение населения Республики Хакасияпитьевой водой» // Матер. регион. конф.геологов Сибири, Дальнего Востока иСеверо-Востока Сибири. Т.1.-Томск, 2000.-С. 433-435.
- Покровский Д. С.,Дутова Е.М., Вологдина И. В. Изучениепроцессов минералообразования наводозаборах Томской области //Водоснабжение и водоотведение: качество иэффективность / Тр. IIIмеждунар. науч.-практич. конф.- Кемерово:СибГИУ ЗАО«Экспо-Сибирь», 2000.- С. 69-70.
- Покровский Д.С.,Макушин Ю.В., Дутова Е.М., Рогов Г.М. Проблемыводоснабжения населения Томской области //Вестник ТГАСУ, 2001, № 1.- С. 154-165.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Вологдина И.В., Рогов Г.М.,Тайлашев А.С. Минеральные новообразования наводозаборе г. Стрежевого // Вестник ТГАСУ, 2001, №1. – С. 136-146.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Вологдина И.В. Минеральныеновообразования на Томском водозаборе изподземных источников // Обской вестник, 2001,№ 1-2.– С.13-21.
- Дутова Е.М.,Покровский Д.С. Химический состав икачество вод хозяйственно-питьевогоназначения Республики Хакасия // Обскойвестник, 2001, № 1-2.–С. 113-121.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Рогов Г.М., Вологдина И.В. Составминеральных новообразований наводозаборах из подземных источниковТомской области / Известия вузов.Строительство, 2002, № 4. - С. 92-96.
- Покровский Д.С.,Дутова Е.М., Вологдина И.В., Тайлашев А.С.Природно-техногенное минералообразованиена фильтрах обезжелезивания водозабораТомского Академгородка // Известия ТПУ, 2002,т. 305, вып. 6. –С. 319-329.
- Покровский Д.С.,Рогов Г.М. Эколого-гидрогеологическиеусловия водоснабжения населения югаСибирского региона//Матер. Всеросс. совещ.по подземным водам Востока России.-Красноярск, 2003.- С. 189-191.
- Кузеванов К.И.,Дутова Е.М., Покровский Д.С. Использованиегеоинформационных технологий приисследовании процессов техногенногоподтопления урбанизированных территорий(на примере г.Томска) // Известия ТПУ, 2004, т 307,№ 7. – С.30-35.
- Дутова Е.М.,Покровский Д.С. Геохимия подземных водАкадемического месторождения // ИзвестияТПУ, 2004, т. 307, № 7. – С. 35-39.
- Кузеванов К.И.,Наливайко Н.Г.,Дутова Е.М., Покровский Д.С.Химический и микробиологический составручьев городской территории Томска //Известия ТПУ, 2005, т. 308, № 2. – С. 48-54.
Изд. лиц. № 021253 от 31.10.97.Подписано впечать...
Формат 60х80/16. Бумагаофсет. Гарнитура Таймс. Печать офсет.
Уч.-изд.л.Тираж экз. Заказ№
Изд-во ТГАСУ, 634003, г.Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано соригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул.Партизанская, 15.
