title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Ресурсы подземных вод

Ресурсы подземных вод

Для региональной оценки естественных ресурсов пресных подземных вод используется гидролого-гидрогеологический метод расчленения гидрографа речного стока по источникам питания, разработанный Б.И. Куделиным. 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 России оценено в 32 924 м3/с, что составляет около 22 % от общего речного стока. Эта цифра в последующие годы не уточнялась.
Закономерности распределения естественных ресурсов на территории России показаны на схеме, где приведены среднемноголетние модули подземного стока. Их значения, как уже отмечалось, 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/(с*км2).
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 км2. 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.
Ранее 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. Дерпгольд 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 России 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 км2 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-Донецкой 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).
Ранее 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 м3/с. В число этих бассейнов вошли Московский, Азово-Кубанский, Днепровско-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 России. 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 м3/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 России гидрогеологической разведкой освоено лишь примерно 12 % от суммы прогнозных запасов (или около 1200 м3/с). Из них на водоснабжение городов расходуется 320—350, сельских объектов 180—200 и на орошение земель 200 м3/с. В сумме это составляет 700—750 м3/с, или 7 % от прогнозных запасов. Это свидетельствует о значительных потенциальных возможностях расширения использования пресных подземных вод для различных практических целей. Ho 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 процессе 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 закаретованными 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, иодистые, бромистые, радоновые воды. Они используются для лечения непосредственно на курортах и в бальнеолечебницах, 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, Боржомское).
Эксплуатационные запасы сероводородных вод превышают 35 тыс. м3/сут. Наиболее крупные их запасы формируются в гипсово-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-Уральская область, некоторые районы Скифской плиты. Наибольшие запасы сероводородных вод установлены на месторождениях Maцеста (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. 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 — Семигорское 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*10в15 м3. 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 России, сделанные Б.Ф. Маврицким. Так, для складчатых областей прогнозные ресурсы термальных вод им оцениваются в 6,6 м3/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, Koшелевское и др.).
Артезианские бассейны обладают значительно большими ресурсами. Так, в пределах платформенных областей они определены примерно в 220 м3/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 соленых 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 России.
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.

title-icon Подобные новости