Все выпуски  

Гидрогеология. Владельцам водозаборных скважин и не только. Оценка запасов подземных вод в Москве и Московской области


            Здравствуйте, уважаемые подписчики!

В текущем выпуске новостной рассылки предлагаю рассмотреть некоторые особенности работ по оценке запасов подземных вод, которые поджидают нас на территории г. Москвы и Московской области.

Полный текст статьи можно найти по ссылке: Оценка запасов подземных вод в Москве и Московской области.

Предоставление недр в пользование для добычи полезных ископаемых разрешается только после проведения государственной экспертизы их запасов (ст. 29 Закона «О недрах»). Данное положение в полной мере относится и к месторождениям подземных вод. 

Законная эксплуатация водозаборных скважин юридическими лицами на территории РФ возможна только при наличии лицензии на право добычи подземных вод, которая выдается при наличии протокола Территориальной или Государственной комиссии по запасам.

Работы по геологическому изучению участка недр с целью оценки запасов подземных вод проводятся специализированными организациями. В рамках работ выполняется изучение геологического строения участка недр, определение условий залегания водоносных горизонтов, выполняются опытные откачки с целью расчета основных гидрогеологических параметров. В результате работ выполняются прогнозные гидродинамические расчеты эксплуатации водозабора, изменения качества подземных вод, снижения уровня подземных вод в горизонте и возможного его истощения. Обязательным условием подсчета запасов подземных вод является оценка взаимного влияния изучаемого водозабора и подземных водозаборов, расположенных поблизости. Близкое расположение соседнего водозабора может вызывать сработку уровней, т.е. ускоренного снижения уровня подземных вод в эксплуатируемом горизонте, что может привести к его осушению.

В целом, на территории нашей страны достаточно редко реализуется такое наложение негативных природных гидрогеологических и техногенных факторов, когда воды в подземных горизонтах может не хватать для одновременной работы нескольких водозаборных сооружений. Климатические условия гумидной зоны (где величина осадков в мм/год превосходит величину испарения с поверхности), в пределах которой располагается большая часть нашей необъятной родины, предрасполагают к хорошему питанию пресных подземных горизонтов за счет атмосферных осадков. Немногим чаще встречаются природные ограничения эксплуатации нескольких близкорасположенных водозаборов ввиду снижения качества подземных вод при нагрузке на горизонт.

В ходе многочисленных работ по оценке запасов подземных вод в Уральском регионе, Западной Сибири, Забайкалье, Северо-Западном федеральном округе и на Кавказе специалисты Научно-производственной группы «Тектоника» практически нигде не сталкивались с проблемой значительной сработки запасов подземных вод соседних месторождений при введении в строй нового водозабора.

Однако, проблема взаимного влияния водозаборных сооружений и общего снижения уровня подземных вод в эксплуатируемых горизонтах становится все более актуальной для крупных городов. Особенно остро данный вопрос встает для территории г. Москва и Московской области.

Дело в том, что хозяйственно-питьевое и производственно-техническое водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий в Московской области традиционно осуществляется за счет подземных вод. Доля подземных вод в общем объеме водоснабжения региона составляет 87%. На начало 2010 года на территории области располагалось 11 307 действующих и резервных водозаборных скважин. Из них 4 310 имели дебит 100 и более м3/сут.

В связи с массовым отбором подземных вод на территории Московской области задача оценки взаимного влияния водозаборов и определения величины допустимого снижения уровня в процессе эксплуатации скважин приобретает здесь первоочередное значение. Процесс оценки запасов подземных вод, который в других регионах страны может носить более-менее формальный характер, на территории Москвы и Московской области может оказывать существенное влияние на итоговый объем допустимого водоотбора, который будет зафиксирован в лицензии. Уже сегодня на территории области возникают локальные участки, где допустимый лимит отбора подземных вод исчерпан и бурение дополнительных водозаборных скважин недопустимо.

На территории Московской области эксплуатируется несколько известняковых трещинных водоносных горизонтов, разделенных слоями относительно водоупорных пород. На отдельных участках интенсивная эксплуатация одного или нескольких водоносных горизонтов привела к формированию существенных депрессионных воронок. Наибольшие понижения уровней подземных вод относительно естественных условий могут достигать 50-80 м. В целом, некоторое снижение уровней подземных вод относительно их естественного положения наблюдается практически на всей территории Московской области.

Чрезмерное снижение уровней подземных вод в эксплуатируемых горизонтах существенно ограничивает допустимую величину водоотбора как в целом по региону, так и для отдельных водозаборных скважин.

При этом, необходимо понимать, что понижение уровня в водозаборной скважине определяется прежде всего фильтрационными свойствами водоносного горизонта, а также степенью нарушенности пород в пределах локальной прискважинной зоны.

Чтобы, по возможности, максимально увеличить допустимую величину водоотбора необходимо закладывать скважины в наиболее проницаемых участках разреза, где снижение уровня при откачке будет минимальным.

Как правило, максимальной проницаемостью на участках распространения скальных пород (известняков), которыми сложены основные водоносные горизонты Московской области, обладают линейные зоны тектонических разломов. Повышенная трещиноватость, свойственная зонам тектонических нарушений, обеспечивает максимальные фильтрационные свойства и беспрепятственный приток воды к скважине [2].

Опыт гидрогеологических работ в трещиноватых породах Урала и Забайкалья показывает, что фильтрационные свойства в пределах локальных линейных зон тектонических нарушений может на порядок превосходить проницаемость вмещающего скального массива. Это означает, что, например, при откачке из скважины, пробуренной в слаботрещиноватом массиве понижение уровня в стволе скважины составит 50 м, в то время как в скважине, заложенной в пределах проницаемой зоны тектонического разлома понижение при том же дебите откачки составит только 5 м.

Таким образом, одним из возможных путей решения проблемы при заложении отдельной водозаборной скважины в районе интенсивной эксплуатации подземных горизонтов может стать целенаправленный поиск тектонических нарушений и заложение скважины в пределах тектонического разлома. С одной стороны, выполнение таких поисковых работ, безусловно, может сказаться на увеличении стоимости водозаборной скважины. С другой стороны при удачном размещении скважины в пределах проницаемой зоны тектонического разлома будут существенно увеличить объемы допустимой добычи подземных вод.

Степень нарушенности локальной прискважинной зоны также оказывает значительное влияние на величину понижения в скважине. Такая нарушенность может выражаться в кальматации стенок скважины глинистым раствором в процессе бурения, что существенно снижает пропускающую способность на границе пласт-скважина и приводит к падению удельного дебита. Такие скважины называют «несовершенными по степени вскрытия пласта».

Опыт гидрогеологических исследований на месторождениях пресных подземных вод в Западной Сибири на территории Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов показывает, что зачастую дополнительное понижение уровня за счет несовершенства скважины составляет до 70-90% от общей величины понижения. Иными словами, если при откачке понижение уровня составляет 10 м, то 9 м понижения формируется исключительно за счет несовершенства скважины. При правильной технологии бурения скважины, качественном выполнении фильтровой колонны и гравийной обсыпки (т.е., если скважина будет «совершенной») понижение в ней составит только 1 м.

 Таким образом, качество исполнения и конструктивные особенности водозаборной скважины также могут оказать значительное влияние на величину понижения уровня в процессе эксплуатации и, как следствие, ограничивать допустимый объем добычи подземных вод.

 

Научно-производственная группа «Тектоника».

Все виды гидрогеологических работ.

Наши контакты.

 


В избранное