Влияние отбора подземных вод на речной сток и окружающую экосистему Белова а.И., научн. Рук. Гриневский с.О., доц.,

к.г.-м.н. (МГУ, Москва)

Изменение гидрогеологических условий и связанных с ними условий окружающей среды – одно из наиболее неблагоприятных последствий крупной централизованной эксплуатации подземных вод береговыми (приречными) водозаборами. Такая ситуация прогнозируется на Пермиловском месторождении, разведанном для водоснабжения г. Архангельска.

Проектируемый водозабор планировался в долине р. Ваймуги на ее левом берегу. Предварительные расчеты, проведенные на гидрогеодинамической модели месторождения, показывают, что в результате эксплуатации подземных вод формируется ущерб стоку р. Ваймуга, приблизительно равный дебиту водозабора, что приводит к значительному обмелению реки, особенно в периоды ее маловодности, вплоть до полного исчезновения стока на участке водозабора. В среднем же, на территории месторождения расходы реки относительно естественного состояния могут сократиться более чем на 50%.

Уменьшение речного стока приведет к значительным негативным последствиям в окружающей среде, в том числе:

• изменению поверхностного стока, снижению уровня грунтовых вод, способному вызвать угнетение растительности и изменение растительных сообществ, осушение болот, изменение влажностного режима почв, уменьшение родникового стока, ущерб лесному хозяйству;

• оседанию земной поверхности, повреждению улиц и дорог, зданий, сооружений и коммуникаций, осушению колодцев, развитию карстовых и суффозионных процессов;

• формированию глубоких депрессий, захватывающих несколько зон водообмена, что может привести к смешению вод разного химического состава и росту минерализации стока в поверхностные водные объекты, увеличению содержания азота в грунтовых водах;

• нарушению сплошности разделяющих слоев и повышению уязвимости качества подземных и поверхностных вод действию техногенных агентов.

Целью данной работы явилось предварительное обоснование альтернативной схемы эксплуатации подземных вод месторождения, при которой ущерб стоку рек, принципиально неизбежный, будет минимизирован.

Альтернативная схема предусматривает сокращение производительности основного водозабора (ОВ) в периоды критической водности. В эти периоды, для сохранения объема водоподачи, в эксплуатацию вводится дополнительный (компенсационный) водозабор (КВ). Расчетная удаленность КВ определяется условием, чтобы за относительно кратковременный период (в межень) работы водозабора, его гидродинамическое влияние не достигало реки и ОВ. В то же время, в периоды высокой водности, когда КВ не работает, запасы водоносного горизонта на площади его депрессии должны полностью восстановиться.

Для использования этой схемы необходимо определить периоды недопустимого ущерба стоку, в течение которых требуется сокращение дебита ОВ и использование КВ, и эксплуатационную нагрузку ОВ и КВ в периоды их совместной работы. Минимально допустимый расход (МДР) для данной территории должен быть определен после специального экологического анализа. Для пред­варительных оценок рассмотрены 2 варианта: 1) в р. Ваймуга, в створе водозабора, круглогодично должен сохраняться расход не ниже 25% от минимальной меженной естественной величины; 2) на участке водозабора в реке должен сохраняться расход не ниже 25% от среднегодовой величины.

Для обоих вариантов обоснованы периоды сокращения производительности ОВ и введения в эксплуатацию КВ. Были рассчитаны значения сокращения производительности ОВ, его новый дебит, а так же дебит КВ. Получено, что дебит ОВ должен быть сокращен на 35 и 37% для первого и второго расчетных вариантов соответственно. Количество узлов скважин и их расположение подбирались в процессе моделирования.

В результате получено, что при использовании данной схемы, сток р. Ваймуга не достигает значений ниже критических. На модели получено, что при работе КВ образуется локальная депрессионная воронка, и расчетные понижения уровней не достигают ОВ и реки. Это означает, что эксплуатация КВ не влияет на речной сток и обеспечивается сработкой емкости водоносного горизонта.

Результатом выполненной работы явилось доказательство принципиальной возможности альтернативной схемы эксплуатации подземных вод на месторождении, при которой изменение стока рек будет иметь допустимые пределы и не вызовет существенные изменения экологической обстановки территории в целом.