Истощение подземных вод

Эксплуатация подземных вод водозаборными сооружениями, осушение месторождений полезных ископаемых, разные виды строительства, хозяйственной деятельности, возведение и эксплуатация гидротехнических объектов и т. п. могут существенно менять естественный режим подземных вод, что сказывается на условиях формирования подземных вод, образовании их естественных ресурсов, емкостных и эксплуатационных запасов. В районах действующих водозаборов снижается уровень водоносных систем, образуются депрессионные воронки, меняется направление движения, положение областей питания и разгрузки подземных вод, что часто сопровождается истощением их ресурсов. При образовании депрессионных воронок роль и значение отдельных составляющих водного баланса могут трансформироваться. Например, на участках неглубокого залегания грунтовых вод их испарение в гумидной зоне за летний период может достигать десятков и даже нескольких сотен миллиметров, поэтому падение уровня воды при эксплуатации горизонта снижает роль испарения и увеличивает долю инфильтрационного питания.

Другим примером увеличения питания подземных вод при откачке может служить случай, когда при эксплуатации напорного водоносного горизонта начинается перетекание в него грунтовых вод, залегающих выше. При этом питание грунтовых вод усиливается за счет поглощения речного и склонового стока.

Если при эксплуатации водоносного горизонта подземные воды не получают дополнительного питания, то происходит сработка емкостных гравитационных и упругих запасов подземных вод, а при интенсивном водоотборе – их истощение. Такая ситуация возникает, когда количество откачиваемой воды превышает водное питание эксплуатируемого горизонта. Истощение емкостных запасов подземных вод наблюдается во многих регионах России.

Депрессионные воронки на водозаборах хозяйственно-питьевого назначения образовались и в других районах (Приазовском, Волго-Уральском, Западно-Сибирском и др.).

Глубокие понижения уровня подземных вод зарегистрированы во многих горнодобывающих районах: на железорудных месторождениях Курской магнитной аномалии, угольных Подмосковья и Печерского бассейна, горючих сланцев на западе Ленинградской области, бокситов на Северном Урале, в Прионежье и др. Осушение месторождений полезных ископаемых часто усугубляется созданием на территории шахтных и карьерных полей гидроотвалов, хвосто- и шламохранилищ, что ведет к увеличению водопритоков в горные выработки и загрязнению подземных вод. Ущерб подземной гидросфере, наносимый осушением месторождений полезных ископаемых, несомненен. В нашей стране ежегодно отбирается примерно 2 км³ преимущественно пресных вод, т.е. около 10-15% от суммарного потребления вод хозяйственно-питьевого назначения.

Значительные изменения режима подземных вод происходят в районах активной хозяйственной деятельности (мегаполисы, сельскохозяйственное производство, промышленные предприятия, строительство). Возмещению ресурсов подземных вод и изменению их химического состава способствуют эксплуатация оросительных каналов, утечки из водонесущих коммуникаций, инфильтрация сточных вод, сооружение прудов, каналов и водохранилищ. Среди последствий таких мероприятий назовем подъем уровня подземных вод, подтопление территорий, образование искусственных водоносных горизонтов. Искусственное восполнение подземных вод для управления водными ресурсами может проводиться двумя способами: свободной инфильтрацией через дно каналов и водохранилищ или нагнетанием воды в специально оборудованные колодцы и скважины.

Геопатогенные зоны. Так называют участки Земли, где возникают неблагоприятные явления для жизни человека, приводящие к болезням и летальным последствиям. В создании геопатогенных зон активное участие принимают подземные воды. В зависимости от их роли эти зоны подразделяются следующим образом:

● зоны, возникающие на радононосных участках;

●области подземных вод, характеризующиеся избыточным или недостаточным содержанием биогенно активных компонентов;

● районы активной газогидротермальной деятельности в областях современного вулканизма и активных неотектонических процессов;

● области, где изменение гидрогеодинамической обстановки приводит к опасным сейсмическим и другим явлениям.

Радононосные районы. Наибольшей радононосностью характеризуются древние кристаллические щиты и зоны разломных нарушений. Радон особенно опасен, когда он накапливается в жилых помещениях нижних этажей. Аномально высокие концентрации радона нередко наблюдаются в различных комбинациях с другими радионуклидами естественного и техногенного происхождения.

Биогидрогеохимические провинции. Поскольку водоснабжение в большинстве районов России осуществляется за счет подземных вод, то здоровье человека в значительной степени зависит и от их качества, избытка или недостатка содержания в них нормируемых компонентов. Территории, на которых широко распространены такие воды, называются биогидрогеохимическими провинциями. Они могут содержать избыточные по отношению к ПДК концентрации железа, марганца, бора, фтора, стронция, селена, мышьяка, аммония, бериллия. Отрицательные медицинские последствия для человеческого организма могут возникать не только при избытке содержания отдельных компонентов в подземных водах, но и при их дефиците. Такие явления наблюдаются при дефиците в водах йода, фтора, цинка и некоторых других компонентов. Длительное употребление таких вод может иметь эндемические последствия: кариес зубов, заболевание щитовидной железы и замедление роста.

Установлением оптимального химического состава и границ безвредности питьевых вод всегда занимались медики и химики. Многие параметры «безвредности» и «оптимальности» воды являются дискуссионными и постоянно уточняются, поэтому содержание и границы биогидрогеохимических провинций являются нестабильными и должны получить надежное обоснование.

Газогидротермальная деятельность. В районах современного вулканизма и активной неотектонической деятельности население испытывает негативное воздействие различных природных факторов. Среди них следует отметить выделение токсичных газов, образование пепла и лавовых потоков, электромагнитное излучение, сотрясение почвы, возникновение геохимических и температурных аномалий. По мере роста неотектонических напряжений, появления деформаций того или иного знака, сжатия или расширения, меняются условия раскрытия трещин и их газоносность и водоносность. По мнению Г.С. Вартаняна (2001), в подобных условиях газовое дыхание недр может оказывать психобиохимическое воздействие на человека (безразличие, агрессивность и другие аномалии в поведении людей). Наиболее опасные последствия отравления живых организмов возникают в условиях длительного воздействия микрокомпонентов (подземных вод и газовых выделений, а также электромагнитных излучений и др.). Поскольку такое воздействие оказывается на большие группы людей, то его последствия могут быть уже социально опасными. Изучение влияния косной среды на поведение человека является весьма сложной и актуальной проблемой.

Техногенные аномалии и наведенная сейсмичность. Геопатогенные зоны часто возникают в результате техногенной деятельности. Ярким примером такого рода являются места хранения РАО, складирования отходов химических и других вредных производств, городских свалок, закачки промстоков и др. Площади геохимических аномалий могут достигать в этих случаях 5-10 км².

Геохимические аномалии могут возникать также при интенсивной эксплуатации водоносных систем. Например, при откачке подземных вод на радононосных участках, концентрация радона в водах может увеличиться на порядок. Установлено, что почти четверть территории Ленинградской области является радоноопасной и, если начать эксплуатацию водоносных горизонтов на радононосных участках, то эта угроза станет реальной. Такая же ситуация может возникнуть при эксплуатации водоносных систем на территории биогидрогеохимических провинций. При отборе вод из застойных зон минерализация и концентрация нормируемых компонентов на устье скважины будут заметно расти.

Изменение гидрогеодинамического режима подземной гидросферы может стать причиной сейсмических явлений. В одних случаях это воздействие может приводить к возбуждению сейсмических процессов, в других – к инициированию землетрясений. В первом случае недра созрели для землетрясения, и вмешательство человека выполняет роль спускового крючка для того, чтобы оно состоялось. Например, причиной Ташкентского землетрясения 1966 г. стала длительная и глубокая откачка из альб-сеноманского водоносного горизонта. Спустя некоторое время в Центрально-Азиатском регионе в районе газового месторождения Газли произошло еще одно землетрясение. На этот раз из-за нарушения геодинамического режима недр при освоении месторождения.

Ускорение сейсмических событий часто связано с образованием крупных водохранилищ. Наведенное землетрясение такого рода произошло, например, в Индии в 1967 г. В районе водохранилища Куина. Исследования в Северной Америке, Средней Азии и других регионах показали, что подобные землетрясения не редкость.

Инициирование землетрясений проводится с целью предотвращения сильных толчков с возможными неблагоприятными последствиями. Решения этой задачи можно добиться различными способами. Один из них – закачка воды в зоны активных разломов для искусственной разрядки сейсмической энергии относительно слабыми землетрясениями. Аналогичный эффект можно получить с помощью направленных взрывов, проходки специальных горных выработок и т.п.

Дата добавления: 2014-01-07