Общие положения о месторождениях подземных вод

Подземные воды есть в любой точке нашей планеты, но далеко не всякое их скопление можно назвать месторождением. Точно так же любая горная порода может использоваться человеком, но только при определенных условиях залежь горной породы может быть названа месторождением полезного ископаемого. Месторождениями подземных вод называют скопления воды определенного качества, которые могут извлекаться для водоснабжения различных объектов в нужном количестве и в течение заданного срока эксплуатации. Под объектами в данном определении подразумеваются города, поселки, промышленные предприятия, курорты, сельскохозяйственные комплексы.
Из этого определения следует, что к месторождениям подземных вод предъявляется сразу три главных требования: качество, количество и возможность извлечения. Допустим, что в результате выпадения сильного дождя среди солоноватых грунтовых вод пустыни, образовалась небольшая линза пресных вод. Если мы пробурим в этом месте скважину и начнем откачивать из нее пресную воду через промежуток времени, значительно более короткий, чем тот, на который обычно рассчитывается время работы водозабора (25—30 лет), к скважине начнет подтягиваться вода с повышенной минерализацией. По количественным показателям описываемое скопление пресных вод никак не может расцениваться как месторождение. Другой пример. На глубине около 2 км имеется напорный водоносный горизонт трещиноватых песчаников, содержащий рассолы с концентрацией брома около 1,5 г/л. Уровень воды в скважинах, вскрывающих водоносный горизонт устанавливается на глубине около 50 м. Для того чтобы эксплуатировать этот горизонт с целью извлечения из воды брома с необходимой для работы бромного завода производительностью, необходимо пробурить несколько скважин, в процессе эксплуатации которых уровень воды в них опустится через несколько лет до глубин 1200 м. Поскольку в настоящее время еще нет насосов, которые поднимали бы воду с таких глубин, данное проявление бромных вод нельзя назвать месторождением. Таких примеров «не месторождений» можно привести много.
Из приведенного определения и примеров видно, что понятие «месторождение подземных вод» является в какой-то мере условным. В первом примере и солоноватая вода может оказаться пригодной для орошения, и тогда мы можем говорить о месторождении ирригационных (но не питьевых) вод; во втором примере с усовершенствованием техники извлечения подземных вод с больших глубин описываемое проявление можно будет назвать месторождением бромных промышленных вод. Возможно также, что бромные воды могут иметь бальнеологическое значение, причем в этом случае потребность в воде упадет на несколько порядков, уровень воды в скважинах не снизится так глубоко и скопление бромных вод может эксплуатироваться для лечебных целей, т. е. является месторождением лечебных вод.
Подобная ситуация складывается и с месторождениями других полезных ископаемых. Так, с развитием метода подземного выщелачивания руд с помощью воды, кислот или щелочей появилась возможность извлечения из недр многих рассеянных руд, площади развития которых раньше не квалифицировались как месторождения или запасы их считались «забалансовыми».
В отличие от большинства других полезных ископаемых подземные воды характеризуются тремя важными особенностями: они являются подвижным полезным ископаемым; качество их как полезного ископаемого может в процессе эксплуатации изменяться; извлеченные из недр Земли запасы подземных вод в большинстве случаев могут восполняться.
Такая динамичность подземных вод предопределяет принципиально другой подход к оценке запасов подземных вод по сравнению с другими полезными ископаемыми. Для того чтобы подсчитать запасы, например, угля, нужно оконтурить площадь, на которой уголь отвечает необходимому качеству, а мощность пласта достаточна, чтобы уголь можно было бы извлечь из недр; после этого подсчитывается объем угля на выявленной площади, который и называется «запасами» месторождения угля, исчисляемыми в тоннах или кубических метрах. Для подземных вод различают естественные запасы и ресурсы, искусственные запасы и ресурсы и эксплуатационные запасы.
Под естественными запасами подразумевают массу гравитационной воды в водоносном горизонте в естественных условиях, измеряются они в единицах объема. Естественные ресурсы водоносного горизонта измеряются расходом поступающей в него воды (питанием). В тех случаях, когда запасы и ресурсы воды формируются в водоносном горизонте в результате человеческой деятельности (подпор водохранилищами, искусственное заводнение, фильтрация из каналов), вводятся термины искусственные запасы и ресурсы. По своему смыслу термин «запасы» — объем воды, а «ресурсы» — расход воды. Ho по аналогии с другими полезными ископаемыми вводится термин «эксплуатационные запасы» подземных вод, под которыми подразумевается «количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего расчетного срока водопотребления».
Несколько слов о характере работ гидрогеолога-поисковика и разведчика месторождений подземных вод. Работа эта — одна из самых интересных в нашей специальности. Специалист, которому она поручается, должен владеть материалом не только по участку своего месторождения, но и по гидрогеологии всего региона, ясно представлять, как формируются ресурсы, и запасы подземных вод исследуемых водоносных горизонтов, как изменяется по площади и в разрезе химический состав подземных вод, как можно представить себе (хотя бы в самом общем виде) взаимосвязь подземных вод с основными реками, озерами, болотами. Только владея этими представлениями, можно правильно запроектировать и провести поисковые и разведочные работы. А в процессе этих работ понадобятся знания и навыки по методике и технике проведения полевых испытаний скважин, методике обработки полученных результатов, подсчету эксплуатационных запасов. Накопленный опыт постепенно формирует интуицию специалиста, умение сразу правильно оценить общую ситуацию, веру в успех разведки на месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями, живой интерес в решении сложных поисковых и разведочных задач. Этот опыт, интуицию, веру не заменят самые совершенные методы исследования, которые могут дать хорошие результаты лишь в руках квалифицированного и увлеченного специалиста.
Подсчитать эксплуатационные запасы подземных вод это значит доказать, что водозабор определенной технически осуществимой для настоящего времени конструкции будет подавать в течение заданного времени необходимое количество воды нужного потребителю качества. Эксплуатационные запасы подземных вод измеряются расходом воды в единицу времени, обычно кубометрами в сутки, но не объемом или массой воды.
Для подсчета эксплуатационных запасов подземных вод целенаправленно проводятся опытные гидрогеологические работы, гидрохимическое опробование, геофизические и другие специальные исследования.