В соответствии с видом хозяйственного использования все подземные воды подразделяются на пресные (слабоминерализованные), используемые для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения и сельскохозяйственного орошения (питьевые, технические, оросительные); минеральные лечебные воды, применяемые для организации санаторно-курортного лечения или в качестве столовых и лечебных; минеральные промышленные, являющиеся сырьем для получения промышленно ценных компонентов (гидроминеральное сырье); термальные, или теплоэнергетические, используемые в качестве источника получения тепловой энергии.

Ресурсы подземных вод По аналогии с другими видами полезных ископаемых в гидрогеологии широко используется понятие «месторождение подземных вод», под которым следует понимать балансово-гидродинамический элемент подземной гидросферы, в пределах которого возможно получение (отбор) подземных вод определенного состава и качества в количестве, достаточном для их экономически целесообразного использования. В качестве балансово-гидродинамического элемента в этом случае рассматривается любым образом ограниченный элемент подземной гидросферы, т.е. границами месторождения в отличие от гидрогеологического района могут являться не только естественные границы того или иного вида, но и условные (расчетные) балансово- гидродинамические границы.

Ресурсы и запасы подземных вод При оценке и характеристике количеств подземных вод в гидрогеологической литературе используются термины «запасы» и «ресурсы». Иногда они рассматриваются как синонимы, однако это неверно. Термин «ресурсы» подземных вод был введен в 30-х гг. Ф.П. Саваренским специально, чтобы подчеркнуть уникальные свойства полезного ископаемого «подземные воды» – их возобновляемость. В соответствии с представлениями Ф.П. Саваренского (1934), Б.И. Куделина (1960) и других ученых, под термином «запасы» следует понимать количество воды (объем, массу), содержащееся в рассматриваемом элементе гидросферы (водоносный горизонт, участок горизонта, месторождение и т.д.); под термином «ресурсы» – величину их возобновления (восполнения) в естественных условиях или в условиях эксплуатации за определенный период времени (расход).

Естественные запасы Естественные запасы представляют собой массу (объем) подземных вод, содержащихся в рассматриваемом элементе подземной гидросферы (пласте, участке пласта, системе пластов и др.). В свою очередь они подразделяются на так называемые емкостные запасы, определяемые тем количеством воды, которое извлекается при осушении пласта, и упругие запасы, которые формируются при снижении пьезометрического уровня (пластового давления) напорных подземных вод за счет расширения воды и уплотнения минерального скелета пласта.

Естественные ресурсы Естественные ресурсы (естественно-антропогенные в условиях влияния хозяйственной деятельности), согласно Ф.П. Саваренскому, Б.И. Куделину и другим, представляют собой обеспеченный питанием приток (восполнение) подземных вод рассматриваемого элемента, равный количеству воды, поступающему в него в единицу времени (расход) в естественных условиях за счет инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек и озер, перетекания из выше- и нижележащих горизонтов, притока со смежных участков. Таким образом, они могут быть определены как сумма приходных элементов водного баланса водоносного горизонта (месторождения и др.) в естественных условиях. Наиболее строго естественные ресурсы могут быть охарактеризованы средней за многолетний период (норма) годовой величиной восполнения (возобновления) запасов подземных вод, которая может быть выражена расходом (м3/год) среднегодовым значением модуля восполнения (л/с км2) и др. Важным является то, что среднемноголетний характер этих величин позволяет выражать их в значениях различной обеспеченности (50, 95% и др.).

Ресурсы и запасы подземных вод Привлекаемые ресурсы определяются увеличением питания подземных вод рассматриваемого элемента в условиях эксплуатации за счет возникновения или усиления фильтрации из рек и озер, перетеканием из смежных горизонтов и др. Особыми категориями, характерными только для полезного ископаемого «подземная вода», являются искусственные запасы и ресурсы. Под искусственными запасами понимается масса (объем) подземных вод в пласте, сформировавшаяся за счет искусственного обводнения проницаемых (но ненасыщенных) горных пород, так называемое магазинирование подземных вод. Искусственные ресурсы определяются количеством воды (восполнением), поступающим в водоносный горизонт (месторождение и др.) в результате проведения специальных мероприятий по искусственному питанию подземных вод.

Ресурсы и запасы подземных вод Термины «эксплуатационные запасы» и «эксплуатационные ресурсы» часто рассматриваются как синонимы. Эксплуатационные запасы – количество воды (расход, м3/сут), которое может быть получено на месторождении с помощью рационального в технико-экономическом отношении водозаборного сооружения при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям целевого использования в течение расчетного срока водопотребления при условии отсутствия экологически негативных последствий эксплуатации (недопустимый ущерб речному стоку, переосушение ландшафтов и др.). Для водозаборов на пресные воды, используемые для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов и народно-хозяйственных объектов, расчетный срок водопотребления составляет обычно 25–50 лет. В отдельных случаях для особо важных объектов этот срок может приниматься неограниченным. Для временных водозаборов сроки устанавливаются в соответствии с проектным заданием.

В общем виде эксплуатационные запасы месторождения подземных вод связаны с другими категориями запасов и ресурсов следующим балансовым уравнением: где Q Э – эксплуатационные запасы подземных вод, Q З – естественные запасы (емкостные или упругие), Q Е – естественные ресурсы, Q П – привлекаемые ресурсы, Q И – искусственные ресурсы, α 1, 2 … – так называемые коэффициенты использования, t – срок эксплуатации.

Источники формирования эксплуатационных запасов пресных подземных вод Анализ приведенного балансового уравнения показывает, что при отсутствии возобновления (Q Е, Q П, Q И) эксплуатационные запасы подземных вод месторождения всегда являются конечными, так как величина, характеризующая естественные запасы (Q 3), стремится к 0 при t. И наоборот, при их наличии, в соответствии с определением Ф.П. Саваренского, запасы подземных вод являются неисчерпаемыми в пределах их возобновления. Коэффициенты использования (α 1,2 …) являются весьма спорными и трудно определяемыми величинами. В связи с этим более удобным является балансовое («дельта-баланс») уравнение эксплуатационного водоотбора (Р.С. Штенгелов): где V – используемая величина естественных запасов, Q p – изменение расхода дренирования потока (суммарно по всем видам естественной разгрузки) в области влияния водоотбора, Q П – изменение величины питания подземных вод (суммарно по всем видам восполнения) в той же области.

Источники формирования эксплуатационных запасов пресных подземных вод Соотношение различных категорий «запасов» и «ресурсов» подземных вод и их роль в формировании основной категории «эксплуатационные запасы» характеризуются в настоящее время понятием балансовая структура (источники формирования) эксплуатационных запасов подземных вод. Вид балансовой структуры запасов определяется главным образом типом месторождения подземных вод и условиями связи эксплуатируемого водоносного горизонта с участками инфильтрационного питания, поверхностными водами и смежными (непосредственно неэксплуатируемыми) водоносными горизонтами. Кроме того, для многих типов месторождений подземных вод балансовая структура эксплуатационных запасов (водоотбора) существенно изменяется в процессе эксплуатации, что определяет значительные сложности ее прогноза на весь срок работы водозаборов.

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

Основные типы месторождений пресных подземных вод В качестве основных типов месторождений подземных вод хозяйственно-питьевого назначения в настоящее время обычно рассматриваются месторождения: 1) подземных вод в речных долинах; 2) артезианских бассейнов платформенного типа; 3) артезианских бассейнов межгорных впадин и конусов выноса; 4) ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых или закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений; 5) грунтовых вод песчаных массивов; 6) межморенных отложений; 7) подземных вод области распространения многолетнемерзлых пород.

Месторождение подземных вод в речной долине а – гидрогеологический разрез месторождения: 1 – рыхлые аллювиальные отложения; 2 – коренные породы; 3 – уровень грунтовых вод в естественных условиях; 4 – то же при эксплуатации; 5 – источники; 6 – естественный поток подземных вод, «инверсируемый» водозаборным сооружением; 7 – приток из реки; 8 – разгрузка грунтовых вод в реку, сохраняющаяся и при эксплуатации водозабора; 9 – водозаборные скважины; б – типовая структура эксплуатационного водозабора: 1 – естественные запасы; 2 – инверсия естественной разгрузки (естественные ресурсы); 3 – привлекаемые ресурсы

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

Месторождение подземных вод во внутридолинном конусе выноса а – гидрогеологический разрез месторождения: 1 – дочетвертичные отложения; 2 – суглинки; 3 – пески с валунно- галечниковыми образованиями; 4 – пески; 5–7 – уровни подземных вод (5 – свободный, 6 – напорный в верхнем пласте, 7 – напорный в среднем пласте); 8 – напор в скважине; 9 – родники и разгрузка в русло; 10 – направления движения подземных вод; б – прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора: 1 – естественные ресурсы, 2–3 – запасы соответственно верхнего и нижнего водоносных пластов

Месторождения ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых и закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений Как самостоятельный тип месторождений характерны главным образом для территории складчатых областей (Урал, Алтае- Саянская область и др.). Водовмещающими могут быть трещиноватые породы любого состава, однако практически всегда наиболее перспективными являются участки (структуры), сложенные интенсивно закарстованными породами. В связи с относительно невысокими емкостными свойствами трешиноватых пород и ограниченными размерами структур и трещинных зон формирование эксплуатационных запасов в месторождениях этого типа связано с использованием естественных или привлекаемых ресурсов. Эксплуатационные запасы месторождений, как правило, не превышают 10–20 тыс. м3/сут. Для крупных структур, сложенных интенсивно закарстованными породами или высокопроницаемыми породами другого типа (интенсивно- трещиноватые песчаники, неоген-четвертичные вулканогенные или вулканогенно-осадочные породы и др.), при благоприятных условиях формирования естественных или привлекаемых ресурсов эксплуатационные запасы месторождений могут достигать здесь 100 тыс. м3/сут и более.

Месторождения грунтовых вод песчаных массивов Подразделяются на два существенно различных подтипа: 1) месторождения песчаных массивов пустынь и полупустынь 2) месторождения песчаных массивов зандровых равнин. Первый подтип месторождений является специфическим, связанным в основном с линзами и ограниченными участками распространения пресных вод среди вод с относительно повышенной минерализацией. Месторождения этого типа характеризуются, как правило, малыми величинами естественных ресурсов и при отсутствии естественно-антропогенных источников восполнения (орошение, фильтрация из каналов и др.) или привлекаемых ресурсов структура эксплуатационного водоотбора формируется здесь за счет сработки естественных запасов пресных вод. Эксплуатационные запасы месторождений обычно не превышает 10 тыс. м3/год, в условиях интенсивного естественно-антропогенного восполнения (крупные прирусловые и приканальные линзы пресных вод) – до 50 тыс. м3/сут. Месторождения песчаных массивов зандровых равнин и месторождения подземных вод межморенных отложений наряду с месторождениями речных долин являются основными типами месторождений четвертичных отложений области ледниковой аккумуляции. В зависимости от мощности и фильтрационных свойств водовмещающих пород, условий залегания водоносных горизонтов, связи с поверхностными водами и других факторов структура и величины (до 10–50 тыс. м3/сут, в переуглубленных ледниковых долинах – до 100 тыс. м3/сут и более) эксплуатационных запасов подземных вод месторождений этих типов могут быть различными.

Пресные подземные воды на территории Беларуси На территории Беларуси пресные подземные воды связаны с тремя повсеместно выдержанными водоносными комплексами (верхнепротерозойских отложений и верхней трещиноватой зоны кристаллического фундамента, девонских отложений, отложений четвертичной системы), а также водоносными комплексами кембро-силурийских, силурийско-ордовикских, каменноугольных, пермско- триасовых, юрско-меловых и палеоген-неогеновых образований фрагментарного распространения. Из названных только водоносный комплекс четвертичных отложений нацело представлен пресными водами питьевого регистра, в разрезе более древних отложений пресные воды приурочены к верхним, хорошо промытым частям водоносных комплексов и с глубиной сменяются минерализованными водами и рассолами.

Карта-схема мощности слоя пресных подземных вод на территории Беларуси 1 – изолинии глубин залегания подошвы слоя пресных подземных вод, м. Области развития слоя пресных вод мощностью более: 2 – 450 м, 3 – 1000 м; 4 – разнопорядковые разломы; 5 – Северо- Припятский разлом; 6 – характерные гидрогеохимические аномалии; 7 – зона выклинивания сульфатно-доломитово-мергельной гипсоносной пачки наровского горизонта; 8 – наиболее крупные зоны разгрузки глубинных минерализованных вод: I – Северо-Припятская, II – Березинская, III – Уборть-Птичская, IV – Западно-Двинская

40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" class="link_thumb"> 23 Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) > ,0017,602192,64–2923,52 350– ,928,125903,07835,46–1180,61 300– ,4817,901589,23–2118,98 250– ,9615,407995,241199,28–1599,05 200– ,5214,886176,24926,50–1235,34 150– ,0814,834617,91692,69–923,58 100– ,2811,432372,13355,82–474,43 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5"> 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,52 350–40016 865,928,125903,07835,46–1180,61 300–35035 316,4817,0210 594,901589,23–2118,98 250–30031 980,9615,407995,241199,28–1599,05 200–25030 883,5214,886176,24926,50–1235,34 150–20030 786,0814,834617,91692,69–923,58 100–15023 721,2811,432372,13355,82–474,43 "> 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5"> title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5">

Ресурсы подземных вод по частям света и странам мира Среднемноголетняя величина речного стока мира вначале XXI в. составляет км3/год. Суммарная величина естественных ресурсов подземных вод, т.е. питания подземных вод на всей территории суши (без Антарктиды и Гренландии), составляет около км3/год. По континентам они возрастают от 312 для Австралии и Океании до км3/год на территории Южной Америки (табл.). В глобальном масштабе естественные ресурсы подземных вод в среднем составляют 25-30% от суммарных водных ресурсов (общего речного стока). Минимальным соотношением ресурсов подземных и поверхностных вод отличается засушливая Австралия, сравнительно низким – Азия, максимальным – Европа. Засушливые (пустынные) регионы Австралии, Африки и Азии наиболее уязвимы к современным многолетним и внутригодовым изменениям ресурсообразующих элементов водного баланса [Джамалов Р.Г Ресурсы подземных вод по частям света и странам мира/Р.Г. Джамалов, Т.И. Сафронова//Известия РАН. Серия географическая. – – 5. – С ].

Современная обеспеченность водными ресурсами частей света Часть света Площадь млн. км 2 Населе ние, млн. чел. Ресурсы, км3/годВодообеспеченность, тыс. м 3 /год поверхно стных вод (речной сток) под- земных вод соотношение ресурсов подземного и суммарного речного стока, % ресурсами поверхностных вод ресурсами подземных вод на 1 км 2 на 1 чел. на 1 км 2 на 1 чел. Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австра- лия и Океания Вся суша* В т. ч Россия

Водные ресурсы шести крупнейших по территории стран мира СтранаПлощадь, тыс. км 2 Населен ие, млн чел Ресурсы поверхностных вод (речной сток), км"/год Ресурсы подземных вод, км"/год Соотношение ресурсов подземного и суммарного речного стока, % Водообеспеченность страны ресурсами поверхностных подземных вод, тыс. м 3 /год 1 км 2 1 жителя Брази- лия / /14.0 Индия / /0.4 Канада / /33.0 Китай / /0.4 Россия / /6.3 США / /3.2 Вся суша / /1.9

Ресурсы подземных вод в Беларуси В Республике Беларусь централизованное водоснабжение городов, городских и сельских поселков, промышленных предприятий базируется на использовании пресных подземных вод с утвержденными эксплуатационными запасами, приуроченными к водоносным горизонтам и комплексам четвертичных и дочетвертичных отложений зоны активного водообмена и осуществляется посредством эксплуатации, как групповых водозаборов, так и одиночных скважин. Прогнозные эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод в целом по республике оцениваются в тыс. м3/сут. В настоящее время разведано только 13% прогнозных ресурсов. Потенциальные возможности использования подземных вод характеризуются их естественными ресурсами, которые составляют тыс. м3/сут.

Ресурсы подземных вод в Беларуси Государственным балансом запасов пресных подземных вод Республики Беларусь по состоянию на 1 января 2010 г. учтены балансовые запасы пресных подземных вод питьевого и хозяйственного назначения на 282 участках (водозаборах) месторождений пресных подземных вод: из них на 278 участках (водозаборах) запасы подземных вод разделены и утверждены для питьевых целей и на 4 участках (водозаборах) – для технических. Общие балансовые запасы пресных подземных вод суммы категорий А+В+С 1 составляют 6598,5923 тыс.м3/сут., в том числе, по категории А – 3299,6706 тыс.м3/сут., В – 2392,88343 тыс.м3/сут., С 1 – 906,03827 тыс.м3/сут. Забалансовые запасы составляют 29,3 тыс.м3/сут.

Распределение балансовых запасов пресных подземных вод по административным областям Республики Беларусь по состоянию на г. Область Количество месторож- дений Эксплуатационные запасы, тыс.м 3 /сут. АВС1С1 С2С2 А+В+С 1 А+В+С 1 +С Брестская41425,95357,64682,441865,996906,996 Витебская32440,78254,2198,52-893,5 Гомельская57589,7416,1903 Гродненская30315,74330,26135,9-781,9 Минская79996,56848,64239,8415,52085,02500,5 Могилевская43530,006 Всего по РБ,56598,0923

Схема гидрогеологического районирования Беларуси а) Гидрогеологические бассейны I – Припятский (Днепровско-Донецкий) II – Оршанский (Московский) III - Прибалтийский IV – Брестский (Мазовецко-Люблинский) V - Волыно-Подольский б) А - Гидрогеологические массивы: 1. Белорусский, 2. Воронежский, 14. Украинский; Б – Гидрогеологические бассейны: 3. Оршанский, 4. Брестский, 5. Припятский, 6. Днепровско-Донецкий, 11. Балтийский, 15. Волынский; В - Гидрогеологические районы: 7. Полесский, 8. Жлобинский, 9. Брагинско-Лоевский, 10. Латвийский, 12. Микашевичско- Житковичский, 13. Луковско-Ратновский, 16. Бобруйский, 17. Городокско-Хатецкий.

Распределение прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод по артезианским бассейнам (на г.) Административн ые области, артезианские бассейны и речные бассейны Прогнозные ресурсы подземных вод, тыс. м 3 /сут Количест во участков месторож дений Эксплуатационные запасы подземных вод по категориям, тыс. м 3 /сут Отношен ие эксплуата ционных запасов к прогнозн ым ресурсам, % АВС1С1 С2С2 Всего АРТЕЗИАНСКИЕ БАССЕЙНЫ Прибалтийский8366,926285,7302,4115,9-704,08,4 Московский23435,961083,44445,22405,53767,1216,1 Припятский13639,01937,776314,2 Брестский4153,829349,49255,30651,4-656,19615,8 Итого:49596,57065,092314,2

Распределение балансовых запасов пресных подземных вод по степени промышленного освоения суммы категорий А+В+С1+С2 в 2009 г. п/п Область Коли- чество месторож дений Эксплуатационные запасы, тыс.м 3 /сут. АВС1С1 С2С2 Всего Эксплуатируемые: 2 Брестская 29372,05304,4572,8-749,3 3 Витебская 20352,08165,7140,12-657,9 4 Гомельская 42504,3262,0877, Гродненская 22261,64261,6649,8-573,1 6 Минская 45797,66621,54122,810,01552,0 7 Могилевская 25412,472845,446 8Всего,9363 9Неэксплуатируемые: 10 Брестская 1253,953,1969,641157, Витебская 1288,788,558,4-235,6 12 Гомельская 1585,4153,834,8-274,0 13 Гродненская 854,168,686,1-208,8 14 Минская 34198,9227,1117,0405,5948,5 15 Могилевская 18118,7179,5568,3-266,56 16Всего99599,71670,746374,2446,52091, Всего по РБ,57065,0923

Минеральные подземные воды Минеральными, в отличие от хозяйственно-питьевых, называются природные воды, особенности состава и свойств которых (радиоактивность, повышенные концентрации обычных и (или) наличие специфических компонентов и др.) позволяют использовать их в качестве лечебных или промышленных. Общее солесодержание (минерализация) вод составляет от 1 до 35 г водорастворенных веществ в 1 дм3. Природные водные растворы с солесодержанием свыше 35 г/дм3 называются рассолами и практически все их химические разновидности применяются или могут применяться в бальнеотерапии. Максимальное солесодержание природных рассолов может достигать г/дм3 и более (Мойнакский лиман в Крыму, 180 г/дм3; русло Узбоя в районе санатория «Мола-кара» в Туркмении, более 300 г/дм3: Мертвое море, до г/дм3, подземные рассолы Припятского прогиба, до г/дм3 и более).

Минеральные подземные воды Основной особенностью химического состава минеральных вод является присутствие обычных или специфических компонентов (СО 2, H 2 S, N 2, Br, I, В, H 4 SiО 4, Rn, Fe, As, органических веществ и многих других) в концентрациях, превышающих специально разработанные критерии. Содержащие минеральные воды элементы гидрогеологического разреза (водоносные комплексы, горизонты, зоны, участки и др.), по аналогии с твердыми полезными ископаемыми, называют продуктивными. Продуктивными могут быть элементы как горно-складчатых, так и пластовых гидрогеологических систем различного возраста и строения, в связи с чем, минеральные воды характеризуются широким разнообразием минерализации, ионного, газового состава и свойств.

Минеральные подземные воды Лечебными минеральными называются воды, обладающие бальнеологическими свойствами благодаря наличию в их составе различных минеральных, органических или радиоактивных веществ, в том числе газов, в терапевтически активных концентрациях. К числу основных компонентов состава подземных вод, представляющих интерес для бальнеологии, относятся СО 2св, H 2 S, Fe, As, Br, I, H 4 SiО 4, Rn, органические вещества. Имеют существенное значение щелочно-кислотное состояние, температура, общее содержание растворенных компонентов, а также в связи с токсичностью – повышенные концентрации некоторых ионов, в частности ряда металлов.

Основные показатели и нормы оценки минеральных лечебных вод ПоказателиКритерий (не менее) Минерализа- ция, г/л2,0 Газонасыщен- ность, мл/дм 3 50 СО 2, г/дм 3 1,4 (купальные) 0,5 (питьевые) H2SH2S10 As0,7 Fe 4 О 3 20 Br25 I5 H 2 SiО 3 + HSiО 3, мг/дм 3 50 Rn, нКи/дм 3 5

Предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых токсичных и вредных веществ для питьевых минеральных вод КомпонентПДК, мг/дм 3 лечебно-столовые водылечебные воды As1,53,0 F5,08,0 V0,4 Hg0,02 Pb0,3 Sc0,05 Сг0,5 Ra U0,5 NO 2 2,0 NO 3 50,0 NH 4 2,0 Органические вещества (в сумме)10,030,0 Фенолы0,001

Минеральные подземные воды В основе воздействия на организм человека вод с различными минерализацией и составом лежат, в частности, осмотические и диффузионные явления, поскольку плазма крови представляет собой хлоридный натриевый раствор, содержащий белки и другие органические вещества, с формулой ионного состава: Общая концентрация этих ионов в крови составляет около 300 ммоль/дм3, поэтому каждая вода в зависимости от ее состава может быть «гипо-», «изо»- или «гипертонической» по отношению к плазме крови, что и определяет направление осмотических и диффузионных процессов. В зависимости от состава изотоническими могут быть воды с минерализацией от 8,4 до 13,0 г/дм3. Воды с такой минерализацией и меньшей применяют на курортах для питья, с минерализацией 2–8 г/дм3 – в качестве лечебно-столовых, с минерализацией 10–140 г/дм3 – как купальные. При превышении этих норм вода подлежит разведению с условием сохранения кондиционности по терапевтически активным компонентам.

Минеральные подземные воды В зависимости от состава фармакологически активных компонентов и газов минеральные воды разделены на восемь основных бальнеологических групп с подгруппами по газовому составу: 1) углекислые; 2) сульфидные (СН 4, N 2 или СО 2); 3) железистые, мышьяковистые и др. (N 2, СО 2); 4) бромные, йодобромные и йодные (N 2, CH 4)2-; 5) с повышенным содержанием органических веществ (N 2, CH 4); 6) радоновые (N 2, СО 2); 7) кремнистые термальные (N 2, CH 4, СО 2); 8) без специфических компонентов и свойств – включает лечебные минеральные воды, бальнеологическое действие которых определяется составом макрокомпонентов и величиной минерализации.

Промышленные воды Промышленными называются воды, содержащие полезные компоненты (бром, йод, бор и др.) в количествах, обеспечивающих их рентабельную добычу и переработку с использованием современных технологий в качестве сырья для химической промышленности. Кроме указанных элементов, из подземных вод извлекают литий, рубидий, цезий, калий, магний, поваренную соль, сульфат натрия, радий, стронций, гелий и др. Определение промышленных вод подчеркивает, во-первых, необходимость специальной оценки и обоснования минимальных концентраций полезных компонентов, позволяющих квалифицировать те или иные воды как промышленное сырье для каждого конкретного района или участка, в связи с чем устанавливаются разные абсолютные величины этих показателей для районов с различными геолого-гидрогеологическими и экономико- географическими условиями; во-вторых, необходимость пересмотра этих показателей в зависимости от уровня развития технических средств, технологии производства, спроса на данный вид минерального сырья и т.д.

Теплоэнергетические воды Теплоэнергетическими называются воды с температурой более 85°С. Однако в некоторых случаях для целей теплофикации используются также воды с температурой 20– 35°С. Термальные подземные воды – нетрадиционный, самовосполняемый и экологически чистый источник энергии. Они используются для выработки электроэнергии (100–180°С), теплофикации и горячего водоснабжения жилых и промышленных комплексов (70– 100°С), в теплично-парниковом хозяйстве, животноводстве, рыборазведении, для оттаивания многолетне-мерзлых пород, в бальнеологических целях (менее 70°С). Попутно из термальных вод в ряде случаев извлекают ценные компоненты: Li, В, Br, I, редкие металлы и др. Разработаны различные технологические схемы создания «подземных котлов» (закачка в недра холодной и извлечение горячей воды), использования «теплообменников» для «передачи» тепла подземных вод искусственным теплоносителям и др.

Теплоэнергетические воды По В.И. Кононову, гидротермальные ресурсы можно разделить на две крупные группы: 1) формирующиеся в региональном тепловом поле (пластовые воды артезианских бассейнов); 2) формирующиеся в аномальных геотермических условиях под влиянием магматических и вулканических процессов (трещинные и трещинно-жильные воды горно-складчатых областей). Значительные ресурсы обладающих высоким теплоэнергетическим потенциалом парогидротерм (100–180°С) имеются только во второй группе – в областях современного вулканизма, кайнозойской складчатости и редко – в глубоких зонах герцинских платформ. В России, например, к ним относятся районы юго-востока Камчатки, Курильских островов и Западной Сибири, где мезокайнозойские отложения на глубинах свыше 1,5–3,0 км содержат огромные запасы вод с температурой до 150°С. Большая часть ресурсов термальных вод с температурой 70–90°С сосредоточена в недрах горно- складчатых областей, межгорных впадин и предгорных прогибов. Большие запасы низко- и среднепотенциальных вод (35–70°С) имеются в глубоких частях артезианских бассейнов Русской платформы, Западно-Сибирской и Скифской плит, где имеются крупные месторождения (Омское, Томское, Махачкалинское и др.).

Теплоэнергетические воды Месторождением теплоэнергетических вод называется балансово-гидродинамический элемент подземной гидросферы с термальными водами, тепловой потенциал, состав, качество и запасы которых удовлетворяют технико-экономическим требованиям энергетики на современном этапе ее развития. Поскольку минерализация термальных вод может изменяться от 0,3 до 200 г/дм3 и более при самом различном ионном составе, применение различных технологических схем при использовании теплоэнергетических вод для производства электроэнергии или для других целей во многом определяется их химическим составом и температурой. Наиболее экономичными являются воды с незначительной минерализацией и отсутствием агрессивных компонентов (H 2 S, СО 2, NH 4 и др.). Они могут непосредственно направляться в турбины (в виде пара или пароводяной смеси), в отопительную, водопроводную сеть и т.д. При высоком содержании солей и (или) наличии агрессивных компонентов требуется промежуточный паропреобразователь, в котором тепло воды передается вторичному теплоносителю, циркулирующему в замкнутом цикле. Это более дорогие, но иногда и более рентабельные установки, позволяющие осуществлять попутное извлечение из подземных вод ценных компонентов.

гидрогеология круговорот поверхностный вода

Для региональной оценки естественных ресурсов пресных подземных вод используется гидролого-гидрогеологический метод расчленения гидрографа речного стока по источникам питания, разработанный Б.И. Куделиным (см. рис. 7.8). С помощью этого метода в 60-е годы были определены среднемноголетний подземный сток в реки, или естественные ресурсы пресных подземных вод зоны интенсивного водообмена. Их суммарное значение для территории СССР оценено в 32 924 м 3 /с, что составляет около 22% от общего речного стока . Эта цифра в последующие годы не уточнялась.

Закономерности распределения естественных ресурсов на территории СССР показаны на схеме (см. рис. 7.9), где приведены среднемноголетние модули подземного стока. Их значения, как уже отмечалось (гл. 7), отражают влияние климатических условий - географической зональности. Так, в северных районах (бассейны стока в Белое и Баренцево моря) они достигают 1,5 - 3,0 л/(с-км2), а на юге (бассейны стока в Черное и Каспийское моря) не превышают 0,5-0,1 л/(с-км2).

На распределении подземного стока сказывается также влияние рельефа, и прежде всего высотной поясности, которая регулирует изменение ландшафтно-климатических условий и степени расчленения рельефа в разных высотных зонах. С высотой подземный сток обычно увеличивается вслед за ростом количества выпадающих атмосферных осадков и степени дренированности водоносных комплексов. Так, в предгорных районах Кавказа значения модуля подземного стока, как правило, не превышают 1 л/(с-км2), в средне- и высокогорных районах возрастают до 10-20 л/(с-км2). На Валдайской и Приволжской возвышенностях модуль подземного стока несколько больше, чем на примыкающих к ним равнинах, - соответственно 2-3 и 1,0-1,5 л/(сХ Хкм2).

Значительные естественные ресурсы подземных вод формируются в районах развития карста. Так, на Уфимском плато, сложенном закарстованными породами нижней перми, модуль подземного стока достигает 4 л/(с-км2). В близлежащих районах, где карст не проявился, его значения равны 1,5-2,0 л/(с-км2). Особенно усиливается подземный сток в закарстованных горных районах (Урал, Крым, Кавказ).

Весьма благоприятные условия складываются также в районах, сложенных хорошо проницаемыми песчано-галечниковыми отложениями, например в предгорных шлейфах, где модули подземного стока достигают нескольких десятков литров в секунду с 1 км 2 . Значительные ресурсы подземных вод формируются в областях их питания на окраинах артезианских бассейнов, расположенных в зоне гумидного климата. Модули подземного стока в этих районах составляют 3-4 л/(с-км2).

Значительно уменьшаются естественные ресурсы подземных вод в районах развития многолетней мерзлоты, где затруднено инфильтрационное питание подземных вод. На севере Восточно-Сибирской платформы модуль подземного стока не превышает 0,5 л/(с-км2). Для районов развития многолетней мерзлоты характерно образование наледей, аккумулирующих подземный сток в зимний период. Таяние наледей увеличивает меженный сток рек в летний период.

В гл. 10 указывалось различие понятий естественные ресурсы и естественные запасы подземных вод. Первое характеризует расход, а второе - объем подземных вод в горизонте, комплексе, структуре. Рассмотрим теперь закономерности распределения естественных запасов подземных вод.

Естественные запасы подземных вод на нашей планете весьма значительны, но их оценка представляет сложную задачу, поскольку слишком приближенно берутся расчетные параметры Напомним, что и при расчете объема подземной гидросферы также возникают большие трудности - неодинаков подход к учету разных видов и фазовых состояний воды. Сильно различается также и глубина, для которой подсчитываются количества воды в литосфере. Так, например, А. Полдерварт и В.Ф. Дерп-гольц определили объем подземной гидросферы соответственно в 840 и 1050 млн. км3. Видимо, в дальнейшем эти цифры будут уточняться, но для нас важно обратить внимание на порядок цифр.

Общие запасы пресных подземных вод на планете М.И. Львовичем оцениваются примерно в 4 млн. км3 . Как мы видим, эта величина составляет всего лишь 0,4-0,5% от общего объема подземной гидросферы, в которой преобладают соленые воды и рассолы. Естественные запасы пресных подземных вод на территории СССР составляют около 0,6-0,7 млн. км3. Эта цифра нуждается в дальнейшем уточнении, поскольку средняя мощность зоны пресных вод принята условно равной 200 м.

Распределение естественных запасов пресных подземных вод на территории нашей страны весьма неравномерно. Наибольшие их объемы накопились в артезианских бассейнах с хорошо проницаемыми отложениями, имеющими значительную мощность зоны пресных вод. Такая обстановка складывается в байкальских впадинах, на севере Сахалина, на юго-востоке Западной Сибири. Для сравнительной оценки естественных запасов вводится понятие их модуля - количества воды (млн. м3), которое можно получить с 1 км 2 площади водоносного горизонта при его осушении. Наибольшие модули естественных запасов пресных подземных вод (до 20 млн. м3/км2) отмечаются в предгорных шлейфах Средней Азии, Южного Казахстана, Предкавказья. Так, значения этого модуля в бучакском водоносном горизонте Днепровско-До-нецкой впадины достигает 5 млн. м3/км2.

Многие районы характеризуются весьма небольшими запасами пресных подземных вод. К ним относятся прежде всего области развития многолетней мерзлоты, где зона пресных вод проморожена. Также малы их запасы в областях развития процессов континентального засоления (Центральный Казахстан, Приаралье, Прикаспийская впадина), в районах распространения пород со слабой проницаемостью (Балтийский щит).

В гл. 10 была дана формулировка эксплуатационных запасов подземных вод, т.е. того количества воды, которое можно извлекать из недр, соблюдая определенные требования к режиму эксплуатации. Региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод - делается в порядке прогноза по специальной методике с использованием моделирования, в том числе и на ЭВМ. Такая оценка выполнена для 25 артезианских бассейнов , эксплуатационные запасы для них составляют 4050 м 3 /с. В число этих бассейнов вошли Московский, Азово-Кубанский, Днепров-ско-Донецкий, Западно-Сибирский, Иркутский, Причерноморский, Прибалтийский, Терско-Кумский, Ферганский и др. Вместе с тем ориентировочная оценка эксплуатационных запасов подземных вод сделана и для всей территории СССР. Такая работа была проведена производственными геологическими объединениями под научно-методическим руководством ВСЕГИНГЕО .

Прогнозные эксплуатационные запасы пресных подземных вод оцениваются для территории Советского Союза цифрой 10300 м 3 /с . Они составляют примерно 90% от естественных ресурсов. Закономерности распределения эксплуатационных запасов подземных вод в разных структурно-гидрогеологических условиях примерно такие же, как и для естественных ресурсов. Наибольшие эксплуатационные запасы пресных вод сосредоточены в артезианских бассейнах платформенного типа (Московский, Волго-Камский, Днепровско-Донецкий, Кулундино-Барнаульский и др.) и в артезианских бассейнах межгорного и предгорного типа (Кавказ, Тянь-Шань, Алтай, юг Дальнего Востока).

Сравнение обводненности территории проводится по модулю эксплуатационных запасов. Наибольшими модулями эксплуатационных запасов характеризуются межгорные бассейны и конуса выносов. В Араратском, Чуйском, Иссык-Кульском, Ферганском артезианских бассейнах, конусах выноса Кавказа и Тянь-Шаня они достигают 210 л/(с-км2). Производительность отдельных водозаборов достигает нескольких кубических метров в секунду. Такие водозаборы способны удовлетворять потребности крупных городов, промышленных предприятий и ирригационных систем.

Прогнозные запасы проверяются гидрогеологической разведкой месторождений подземных вод. Ежегодно ведется разведка более чем на 1000 объектах. Результаты разведки утверждаются, как говорилось в гл. 10, в ГКЗ или ТКЗ. Если сравнивать утвержденные запасы с прогнозными, то видно, что возможности для расширения водоснабжения за счет подземных вод имеются, и немалые. Для территории СССР гидрогеологической разведкой освоено лишь примерно 12% от суммы прогнозных запасов (или около 1200 м 3 /с). Из них на водоснабжение городов расходуется 320-350, сельских объектов 180-200 и на орошение земель 200 м 3 /с. В сумме это составляет 700-750 м 3 /с, или 7% от прогнозных запасов . Это свидетельствует о значительных потенциальных возможностях расширения использования пресных подземных вод для различных практических целей. Но следует иметь в виду, что невысокий коэффициент использования наблюдается в пределах хорошо обводненных территорий, а в областях засушливого климата и слабой обводненности он приближается к максимальному и обычно превышает 50-60%.

Модули эксплуатационных запасов до 2-5 л/(с-км2) отмечаются во многих артезианских бассейнах платформенного типа - Московском, Днепровско-Донецком, Прибалтийском, Чулымо-Енисейском и др. Наибольшие их значения установлены в долинах рек, районах развития пород повышенной обводненности (за-карстованные известняки, гравийно-песчаные отложения). В про цессе эксплуатации некоторых водозаборов увеличение их производительности происходит за счет притока поверхностных вод и подземных вод других горизонтов. В некоторых случаях это способствует улучшению качества эксплуатируемых вод (снижение жесткости и минерализации, обезжелезивание и др.), но нередко наблюдается обратная картина, особенно когда при осушении верхних горизонтов происходит подтягивание соленых вод с глубины.

Модули эксплуатационных запасов пресных подземных вод в районах с неблагоприятными условиями их формирования обычно не превышают 0,1 л/(с-км2). Такая обстановка наблюдается на Южном Урале в Центральном Казахстане, Донбассе, Прикаспии и др., но и в этих условиях можно найти участки с высокой обводненностью пород. Это - зоны тектонических нарушений, участки с закарстованными породами, долины крупных рек.

Оценка ресурсов и запасов подземных вод проводится не только для целей водоснабжения. Она выполняется также для выявления закономерностей распространения скоплений минеральных лечебных, промышленно ценных и теплоэнергетических вод, а также для определения потенциальных возможностей их эксплуатации.

Среди лечебных вод наибольшее значение имеют углекислые, сероводородные, йодистые, бромистые, радоновые воды. Они используются для лечения непосредственно на курортах и в баль-неолечебницах, а на ряде месторождений для розлива воды в бутылки и применения этих вод в качестве лечебно-столовых. На территории Советского Союза эксплуатируется более 500 месторождений минеральных вод. Их сеть постоянно расширяется. Ежегодно разведуются и подсчитываются запасы минеральных вод на 10-15 эксплуатируемых месторождениях, открываются новые проявления и месторождения минеральных вод.

Эксплуатационные запасы углекислых вод составляют в нашей стране примерно 100 тыс. м3/сут. Углекислые воды тяготеют к областям современного и молодого вулканизма (Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Саяны, Забайкалье, Приморье, Камчатка). Наиболее известные среди крупных месторождений углекислых вод находятся на Кавказе (Кисловодское, Ессентукское, Боржом-ское).

Эксплуатационные запасы сероводородных вод превышают 35 тыс. м3/сут . Наиболее крупные их запасы формируются в гипсозо-ангидритовых и нефтегазоносных отложениях межгорных впадин, краевых прогибов и сопряженных с ними платформенных областей. Это прежде всего Предкарпатский, Закарпатский, Индоло-Кубанский, Терско-Каспийский, Амударьинский, Предкопетдагский, Предуральский прогибы, многие межгорные впадины (Куринская, Рионская, Ферганская и др.), Волго-Ураль-ская область, некоторые районы Скифской плиты. Наибольшие запасы сероводородных вод установлены на месторождениях Ма-цеста (район Сочи) и Кемери (Прибалтика).

Йодистые и бромистые воды формируются в глубокозалегающих горизонтах артезианских бассейнов платформенного типа. Их эксплуатационные запасы оцениваются примерно в 11 тыс. м3/сут [И] Одним из крупных месторождений бромистых вод является Старорусское, расположенное к югу от оз. Ильмень.

Эксплуатационные запасы радоновых вод равны примерно 7 тыс. м3/сут . В большинстве случаев радоновые воды проявляются в районах развития кислых интрузивных пород и их жильных дериватов.

Среди других типов минеральных лечебных вод, эксплуатирующихся в нашей стране, следует отметить также железистые и мышьяковистые. Их эксплуатационные запасы значительно уступают рассмотренным выше.

Использование подземных вод как химического сырья ведется в ограниченных размерах. Примером месторождений бромных рассолов являются Краснокамское, йодных соленых вод - Семи-горское и Чартакское, иодо-бромных рассолов - Челекенское Большинство вод такого типа имеют высокую минерализацию и распространены в глубокозалегающих водоносных горизонтах артезианских бассейнов. Следует отметить, что естественные запасы промышленно ценных рассолов в нашей стране значительные. Например, только для центральной части Московского артезианского бассейна они оцениваются в 37,8 - 1015 м 3 . Поэтому разведанные запасы таких вод составляют очень маленькую долю от того, что можно взять в недрах. То же самое можно сказать о водах, представляющих собой химическое сырье на бор, калий, рубидий, цезий, стронций.

Комплексное использование подземных вод представляет собой важную, но пока недостаточно эффективно решаемую народнохозяйственную задачу. Дальнейшее совершенствование технологии извлечения полезных компонентов из подземных вод значительно расширит возможности практического использования гидроминерального сырья. В качестве одного из источников такого сырья необходимо привлекать техногенные воды (нефтепромысловые, солепромысловые, шахтные и др), поскольку их переработка позволит не только получать промышленно ценные компоненты, но и будет способствовать охране окружающей среды.

Ресурсы подземных вод теплоэнергетического назначения изучены недостаточно. Имеются лишь прогнозные оценки термальных вод для территории СССР, сделанные Б.Ф. Маврицким Так, для складчатых областей прогнозные ресурсы термальных вод им оцениваются в 6,6 м 3 /с, а пароводяной смеси - в 5 т/с. Наиболее благоприятные условия для использования подземного тепла имеются в Камчатско-Курильской области, где функционирует Паужетская ГеоТЭС с мощностью около 11 МВт и ведется разведка ряда месторождений термальных вод (Мутновское, Ко-шелевское и др.)

Артезианские бассейны обладают значительно большими ресурсами Так, в пределах платформенных областей они определены примерно в 220 м 3 /с Почти 78% из них находится в Западно Сибирской артезианской области

Несмотря на то что основные ресурсы термальных вод приурочены к артезианским областям, их практическое использование затруднено из за высокой минерализации воды, отсутствия необходимых геолого-экономических показателей рентабельности комплексной эксплуатации месторождений сотеных термальных вод (рис 12 4) Вместе с тем перспективы, конечно, имеются. Так, например, внедрение интенсивных методов разработки месторождений термальных вод с поддержанием пластовых давлений, позволяющие обратно закачивать минерализованные воды, могут дать экономию 130-140 млн. т условного топлива Это позволит гидрогеологам внести весомый вклад в выполнение энергетической программы СССР

Изложенный в настоящей главе материал позволяет сделать вывод, что наша страна исключительно богата водными ресурсами, причем это богатство определяется не только обилием ресурсов, но и разнообразием типов вод разного назначения В нашей стране, как ни в одной другой стране мира, имеются все основные типы минеральных лечебных, промышленно ценных и теплоэнергетических вод Поиски, разведка и эксплуатация месторождений различных типов подземных вод проводятся у нас в расширяющемся с каждым годом масштабе. При дальнейшем изучении подземной гидросферы гидрогеологи столкнутся с многими ранее неизвестными и неожиданными явлениями Это будет связано прежде всего как с развитием искусственного восполнения запасов подземных вод, так и с усилением техногенного воздействия на подземную гидросферу

Запасы подземных вод

количество, объём (масса) подземных вод, содержащихся в водоносном горизонте. Различают статические (естественные, ёмкостные, вековые) З. п. в., которые характеризуют общее количество воды в водоносном пласте и выражаются в объёмных единицах, и упругие З. п. в., под которыми понимается количество воды, высвобождающееся при вскрытии водоносного пласта и снижении пластового давления в нём (при откачке или самоизливе) за счёт объёмного расширения воды и уменьшения пористости самого пласта.

В практике гидрогеологических исследований для целей водоснабжения обычно производят оценку естественных и эксплуатационных ресурсов подземных вод. Под естественными ресурсами (динамическими запасами) понимается (по Б. И. Куделину) обеспеченный питанием расход подземного потока. Естественные ресурсы подземных вод непрерывно возобновляются в процессе влагооборота на Земле и в среднемноголетнем разрезе эквивалентны подземному стоку. Они характеризуют естественную производительность водоносных горизонтов. Эксплуатационные ресурсы соответствуют количеству воды, которое может добываться в единицу времени из водоносного пласта рациональным в технико-экономическом отношении водозабором, без прогрессирующего снижения производительности и динамических уровней и ухудшения качества воды в течение всего периода эксплуатации. При оценке эксплуатационных ресурсов учитывается возможность использования статических и упругих запасов, притока вод со стороны и др. факторы.

В СССР проводится определение эксплуатационных ресурсов подземных вод для конкретных потребителей (города, завода и пр.) и оценка естественных и эксплуатационных ресурсов подземных вод крупных территорий и страны в целом (региональная оценка).

З. п. в. оцениваются по категориям А, В, C 1 и С 2 , утверждаемым Государственной Комиссией по запасам полезных ископаемых (ГКЗ). К категории А принадлежат З. п. в., разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей полное выяснение геологического строения, условий залегания и питания водоносных горизонтов, напоров, фильтрационных свойств, связи используемых вод с водами др. водоносных горизонтов и поверхностными водами, а также возможность восполнения эксплуатационных запасов. Категория В включает запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение лишь основных особенностей залегания, строения и питания водоносных горизонтов. При определении З. п. в. категории C 1 выясняются только общие черты строения, условий залегания и распространения водоносного горизонта. Запасы категории 02 устанавливаются на основании общих геолого-гидрогеологических данных, подтвержденных опробованием водоносных горизонтов в отдельных точках, либо по аналогии с изученными или разведанными участками.

Лит.: Биндеман Н. Н., Оценка эксплуатационных запасов подземных вод, М., 1963; Бочевер Ф. М., Теория и практические методы гидрогеологических расчетов эксплуатационных запасов подземных вод, М., 1968; Карта модулей прогнозных эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод СССР масштаба 1: 5 000 000, М., 1964; Карта подземного стока СССР масштаба 1: 5 000 000, М., 1964; Куделин Б. И., Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод, М., 1960; Справочное руководство гидрогеолога, под ред. В. М. Максимова, 2 изд., т. 1, Л., 1967.

И. С. Зекцер.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Запасы подземных вод" в других словарях:

Количество гравитационной воды, которое находится в порах, пустотах и трещинах водоносных г. п. Различают: З. п. в. геол., вековые, общие, статические, динамические, эксплуатационные, возобновляемые, невозобновляемые, упругие, регулировочные,… … Геологическая энциклопедия

запасы подземных вод - Общий объем воды в месторождении подземных вод … Словарь по географии

ЗАПАСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД - См. Ресурсы подземных вод … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Равны естественному расходу потока подземных вод; их определяют по формулам расхода подземного потока или косвенно по величине питания подземных вод. Син.: запасы подземных вод возобновляемые. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под… … Геологическая энциклопедия

Объем подземных вод, участвующих в подземном стоке и заполняющих поровое пространство зоны насыщения литосферы; включают все формы подземных вод, кроме прочно связанной. Различаются запасы динамические, статические, упругие. Геологический словарь … Геологическая энциклопедия

Суммарные статические и динамические запасы подземных вод. См. Ресурсы подземных вод естественные. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Запасы напорных вод, высвобождающихся при вскрытии водоносного пласта и снижении пластового давления в нем при откачке (или самоизливе) за счет объемного расширения воды и уменьшения порового пространства самого пласта, в связи с уменьшением… … Геологическая энциклопедия

В нашем государстве все полезные ископаемые принадлежат народу, а пользование ими возможно на основании специальной лицензии. Для того чтобы получить такое разрешение, потребуется предварительно обрести лицензию на добычу полезных ископаемых. Этой процедуре предшествует постановка на учет, которая производится на основании оценки.

Оценка запаса подземных вод - комплексные работы, которые позволяют оценить количество добываемой воды, ее пригодность и качество. На этом этапе также определяется возможный режим водозабора, который не окажет негативного влияния на состояние подземных вод и окружающую среду.

Ход работ

Работы состоят из определенных мероприятий:

• сбор архивных данных, анализ гидрогеологических условий недр в конкретной местности;
• анализ характеристик подземных вод и окружающей среды;
• опытно-фильтрационные работы;
• работы по наблюдению за режимом вод.

После сбора всех данных проводится обработка полученной информации, полевых работ. Делаются гидрогеологические расчеты с моделированием. В заключение формируется отчет по оценке запасов подземных вод.

Категории запасов подземных вод в зависимости от степени их изученности

• А - подтверждает, что водозабор имеет подтвержденный опыт эксплуатации.
• В - подтверждает факт опытной откачки.
• С1 - свидетельствует о проведенных гидрогеологических исследованиях и полученных положительных расчетных данных.
• С2 - может присваиваться огромным по площади местностям, без привязки к конкретному месту водозабора.

Оценка запасов подземных вод с присвоением первых двух категорий дает право на водозабор в определенных отчетом объёмах с лицензией на 25 лет.

Категория С1 выгодна для перспективного водозабора. Имеется в виду, что при поэтапном введении производства категорию А или В можно рассматривать как первый этап, а С1 - как задел на будущее. Категория также выгодна в тех случаях, когда в конкретной местности запасы воды, которую можно извлекать без ущерба для окружающей среды, подходят к концу. Хотя лицензии такой категории не выдаются на большие сроки (не более чем на 5 лет), но за это время можно провести все проектные и строительные работы. По окончании подлежит переоценке.

Методики разведывательных работ

Оценка запаса подземных вод включает несколько мероприятий. После того как получен положительный прогноз, участок переходит в категорию перспективных. Начинаются разведывательные работы, состоящие из нижеприведенных этапов.

Предварительная разведка

На этом этапе изучаются особенности участка, его геологическое строение. Проводится количественная и качественная оценка, изучаются источники формирования запасов. Обосновывается самая рациональная схема возведения По сути, определяется общее месторасположение, и выясняется, сможет ли оно обеспечить заявленную мощность.

Детальная разведка

Ко второму этапу переходят только в том случае, если участок действительно перспективный для промышленного использования.

Детальная разведка предполагает определение категории с максимальной точностью и подсчет уровня запасов с перспективой на ближайшее будущее. Именно эти данные нужны для проектирования ВЗУ. Площадка изучается на предмет природных гидродинамических явлений (имеется в виду, могут ли быть на участке обвалы и оползни), измеряется величина и степень их промерзания. От этих показателей зависит и категория буримости.

Эксплуатационная разведка

Данный вид работ предполагает уже стабильное промышленное освоение участка с параллельными исследовательскими работами:

• изучают возможные условия для формирования депрессионной воронки;
• проводится стационарное наблюдение на земле за уровнем понижения воды;
• проводится качественное исследование воды, насколько она изменяется за определенный период (месяц, год), делается прогноз на будущие периоды;
• намечаются необходимые мероприятия по пополнению запасов, чтобы защитить водный пласт от истощения, и ряд других мероприятий.

Оценка эксплуатационных запасов подземных вод - очень важный этап в процессе подземного водозабора. Если сравнивать твердые полезные ископаемые и подземные воды, то последние имеют динамический характер, то есть вода меняется по составу, качеству и количеству постоянно. Не существует возможности один раз посчитать количество воды и все время рассчитывать на определенный объем водопотребления. Величина оттока и притока зависит от множества факторов, которые постоянно следует изучать и анализировать.

Кто осуществляет оценку запасов подземных вод?

На законодательном уровне обязанность по проведению оценки вод возложена на недропользователя. Понятное дело, что обычный человек не может провести самостоятельно такие работы, поэтому обращается в организации, занимающиеся подобными работами.

Недропользователь обязан получить две лицензии:

• на геологическое изучение;
• на добычу подземных вод.

Лицензии должны получаться последовательно. Сначала изыскательские работы и только потом добыча. Каждый пользователь подземных вод должен понимать, что нормативные акты предполагают ответственность за использование воды без лицензии. Недропользователь не освобождается от обязанности получить разрешительные документы, даже если скважина сформирована 100 лет назад или перешла в собственность вместе с земельным участком. Хотя закон разрешает использовать без лицензии скважину, если она всего лишь покрывает нужды конкретной семьи и не используется в промышленных масштабах. Скважина не может служить источником водоснабжения для нескольких домовладений. В остальных случаях обязательно должна быть проведена работа по оценке запасов подземных вод и получена лицензия. Если же этого не проводилось, действия подпадают под нормы КоАП.

На что следует обратить внимание, подбирая исполнителя работ?

На сегодняшний день множество компаний предлагают услуги по гидрогеологическим исследованиям, не имея даже в своем штате таких сотрудиков. Оценка запаса подземных вод должна проводиться исключительно профильным специалистом, поэтому лучше искать профессионала, а не организацию. Лучше всего, чтобы за его плечами был не только диплом по специальности «гидрогеология», но и публикации в профильной литературе. У геолога должны быть практически воплощенные проекты и утвержденные отчеты.

Существует еще большой риск связаться с непрофильной организацией и не получить желаемый объем водопотребления. Эта проблема, конечно, устраняется, когда работы проводятся на уже готовой скважине и все мероприятия направлены исключительно на узаконение пользования водой.

Зачем нужна переоценка запасов водозабора?

Оценка и переоценка запасов подземных вод - это сложнейшая геологическая процедура, основное направление которой - рациональное пользование существующими недрами. Пресная вода - это ценнейший ресурс, требующий постоянной охраны со стороны человека.

Переоценка подземных вод не всегда имеет только экономическую подоплеку. В некоторых регионах подземные воды - единственный источник водоснабжения, поэтому никакого вопроса о целесообразности подхода не стоит. Работы по переоценке предполагают охранные меры водоносных горизонтов от деградации и истощения. Проводится постоянный контроль над качеством воды. Изучается влияние естественных и техногенных факторов на степень ее загрязнения.

Предпринимательские риски

Следует помнить, что оценка запаса подземных вод может быть отрицательной, но до получения положительного результата потребуется вложить немалые финансовые средства. Возможно, что согласно данных отчета будет доказано, что промышленный забор воды нецелесообразен в экономическом смысле для промышленной выработки. Поэтому данный вид предпринимательской деятельности является достаточно рискованным.

Водную оболочку Земли — гидросферу — формируют подземные воды, атмосферная влага, ледники и поверхностные водоемы, в том числе океаны, моря, озера, реки, болота. Все воды гидросферы взаимосвязаны между собой и находятся в беспрерывном круговороте.

Основной состав гидросферы — соленые воды. На пресную воду приходится менее 3% всего объема. Цифры условны, так как в расчетах учтены только разведанные запасы. Между тем, по предположениям гидрогеологов, в глубинных слоях Земли находятся колоссальные хранилища подземных вод, месторождения которых еще предстоит открыть.

Подземные воды как часть водных ресурсов планеты

Подземные воды — воды, содержащиеся в водовмещающих осадочных породах, слагающих верхний слой земной коры. В зависимости от окружающих условий, таких как температура, давление, виды горных пород, воды находятся в твердом, жидком или парообразном состоянии. Классификация подземных вод прямым образом зависит от грунтов, слагающих земную кору, их влагоемкости и глубины залегания. Слои водонасыщенных пород носят название «водоносные горизонты».

Водоносные горизонты с пресной водой считаются одним из важнейших стратегических ресурсов.

Характеристики и свойства подземных вод

Различают безнапорные водоносные горизонты, ограниченные пластом водонепроницаемых пород снизу и называемые грунтовыми водами, и напорные, расположенные между двумя водоупорными пластами. Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов:

• поровые, залегающие в песках;
• трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;
• карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах.

Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы.

Виды воды в подземной гидросфере

Вода под землей находится в свободном или связанном состоянии. К свободным подземным водам относятся напорные и безнапорные воды, способные перемещаться под действием гравитационных сил. В числе связанных вод:

• кристаллизационная вода, химически входящая в кристаллическую структуру минералов;
• гигроскопическая и пленочная вода, физически связанная с поверхностью частичек минералов;
• вода, находящаяся в твердом состоянии.

Запасы подземных вод

На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается:

• Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта — естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока.
• Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта — упругие запасы.

Еще один термин — «ресурсы» — обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.

Загрязнение подземных вод

Эксперты классифицируют состав и вид загрязнения подземных вод следующим образом:

Химические загрязнения

Неочищенные жидкие стоки и твердые отходы предприятий индустрии и сельского хозяйства содержат различные органические и неорганические вещества, в том числе тяжелые металлы, нефтепродукты, токсичные ядохимикаты, почвенные удобрения, дорожные реагенты. Химические вещества проникают в водоносные горизонты через грунтовые воды и неправильно изолированные от смежных водонасыщенных пластов скважины. Химические загрязнения подземных вод отличаются широким распространением.

Биологические загрязнения

Неочищенные хозяйственно-бытовые стоки, неисправные канализационные магистрали и поля фильтрации, расположенные вблизи водозаборных скважин, могут стать источниками заражения водоносных горизонтов болезнетворными микроорганизмами. Чем выше фильтрационная способность грунтов, тем медленнее распространяется биологического загрязнение подземных вод.

Решение проблемы загрязнения подземных вод

Учитывая, что причины загрязнения подземных вод носят антропогенный характер, мероприятия по охране подземных водных ресурсов от загрязнения должны включать мониторинг бытовых и промышленных стоков, модернизацию систем очистки и утилизации сточных вод, ограничение сбросов стоков в поверхностные водоемы, создание водоохранных зон, усовершенствование технологий производства.