тел.: +7 (498) 657-03-30

Реклама на сайте

Яндекс цитирования

Актуальные проблемы эксплуатации подземных вод в подмосковном регионе

Каменский Г.Ю.,
главный специалист ЗАО "ГИДРОИНЖСТРОЙ", кандидат геол-мин наук, доцент Российского Государственного Геологоразведочного Университета

Начнем с такого факта: на территории Московской области из подземных вод забирается 15-20% от совокупного водоотбора по территории всей РФ, а ее площадь составляет 0,3 % от территории России. В Подмосковье нет крупных водозаборов из поверхностных вод для водообеспечения региона, известные системы водохранилищ, расположенных на территории МО, ориентированы прежде всего на хозяйственно-питьевое водоснабжение Москвы.

Так уж исторически сложилось, что именно подземные воды обеспечивают свыше 80% потребности области в воде питьевого качества (20 % используется поверхностной воды из водохранилищ, которую поставляет МГП Мосводоканал, а это около 300 тыс. м3/сут).

(Величина суммарного водоотбора из подземных горизонтов, достигшая своего максимума в середине 80-х годов (3,7-3,8 млн. м3/сут), к настоящему времени, по официальным данным несколько снизилась и стабилизировалась на уровне 3,2-3,4 млн. м3/сут (около 1,2млрд м3/год). Тем не менее, и эта цифра превышает почти в 10 раз аналогичный показатель по любой другой области Центрального Федерального Округа. Это связано с концентрацией промышленных предприятий и производства на территории, регион занимает 2-е место по промышленному потенциалу (после Москвы), а по темпам развития, видимо, уже ее и опережает.

В этой связи интересно остановиться на некоторых проблемах эксплуатации подземных вод в таких достаточно репрезентативных условиях, которые складываются на территории Подмосковья, где, выражаясь рыночными понятиями, имеется:

1) устойчивый спрос на продукцию (в данном случае - на воду питьевого качества), что определяется высокой плотностью трудоспособного и приличнооплачиваемого населения, наличием крупных городов и мощной динамически развивающейся промышленностью; Специфика современного спроса на подземные воды приводит к появлению многочисленных рассеянных по площади потребителей на территориях садово-огородных и дачно-коттеджных поселков. По неофициальным данным ежегодно бурится и вводится в эксплуатацию около 10-15 тыс. частных скважин, забирающих подземную воду из каменноугольных отложений, вызывая ежегодный прирост такого неучтенного нигде водоотбора в 30-35 тыс. м3/час, такая ситуация продолжается уже в течение последних 10-12 лет.
2) регион обладает значительными финансовыми возможностями для реализации спроса, причем это касается как промышленного, так частного потребителя. Последнее обстоятельство имеет и негативную сторону, поскольку именно развитие промышленности, коттеджного и прочего строительства, проведение крупных агролесомелиоративных мероприятий приводит к техногенному загрязнению, и подземные воды превращаются из объекта загрязнения в фактор загрязнения за счет способности к движению;
3) предложением на современном рынке являются те ресурсы подземных вод, формирование и площадное распространение которых определяется комплексом природных факторов.

ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ

На территории Московской области, расположенной в пределах крупного Московского артезианского бассейна (МАБ), широко представлены разнообразные типы подземных вод. С ХIХ века разведаны и эксплуатируются многочисленные месторождения пресных артезианских вод в каменноугольных отложениях, используемые для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Практически повсеместно распространены грунтовые и межпластовые подземные воды в четвертичных и мезозойских отложениях, которые являются иногда единственным источником для водообеспечения садовых участков и загородных дач. Имеются также промышленные запасы минеральных вод и рассолов, залегающих глубже 400 м.Рис 3 Для центральной части МАБ характерны следующие гидрогеологические условия:

  • мощная (до 400 м) зона активного водообмена,
  • ярко выраженная прямая вертикальная гидрогеохимическая зональность,
  • погружение водоносных горизонтов и комплексов в северо-восточном направлении, совпадающее с общей направленностью регионального подземного потока.

Последняя особенность определяет смену гидрохимических зон в водоносных горизонтах от пресных гидрокарбонатно-кальциевых до слабосолоноватых и солоноватых сульфатно-магниевых по простиранию пласта от областей питания к областям разгрузки.

В связи с рассматриваемой проблематикой практическую значимость из совокупности гидрогеологических сведений представляют естественные ресурсы подземных вод, которые, как известно, определяются как гарантированно обеспеченный питанием расход потока, что, в свою очередь, определяет пределы возможного неограниченного во времени водопотребления без недопустимых экологических последствий.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

Современное представление об источниках формирования естественных ресурсов подземных вод региона возникло в результате опыта многолетней интенсивной эксплуатации.

Ведь по сведениям ГУПР МПР по Московской области на рассматриваемой территории находятся свыше 6 тыс. недропользователей, осуществляющих эксплуатацию подземных вод из более чем 11 тыс. скважин. Характерна высокая неравномерность водоотбора, как сезонная, так и площадная.

Но если учесть, что из 3 с небольшим млн. м3/сут, отбираемых из подземных вод, на производственные нужды расходуется не более 20-30 %, можно легко подсчитать, что удельное потребление питьевой воды в жилом секторе Московской области определяется огромной величиной около 350-400 л в сутки на человека, что более чем в 2 раза превышает среднеевропейские нормы.

Сформированные в начальный период эксплуатации водозаборов мощные депрессионные воронки (до 50-70 м) длительные годы практически не изменяют своих конфигураций (ни по ширине, ни по глубине), при условии постоянного общего водоотбора на конкретном участке.

Отсюда следует, что главным источником формирования естественных ресурсов пресных подземных вод, обеспечивающим восполнение запасов подземных вод, является площадное перетекание, в основном, из вышележащих отложений. (т.к. нижележащие водоносные горизонты также активно эксплуатируются). РИС 5 Вокруг любой работающей водозаборной скважины располагается ограниченная область (радиусом от нескольких метров до нескольких десятков, в отдельных случаях - на крупных водозаборах - до сотен метров), в пределах которой поток подземных вод направлен исключительно вертикально вниз: атмосферные и прочие осадки, выпадая на дневную поверхность, частично (примерно 10-12 %) просачиваются в глубоколежащую водоносную систему. Благодаря огромной регулирующей емкости коллекторов мезо-кайнозойских отложений общий подземный сток в многолетнем разрезе не претерпевает существенных колебаний и в границах Московской области, по различным оценкам, составляет от 9 до 15 млн м3/сут.

Q подз= (200*250*10 км2)*(650мм/год*0,001м*1/365сут)0,11%=9-12 млн м3/сут

Интенсивность перетока зависит от многих факторов, в том числе, физико-географического и ландшафтного характера, строения зоны аэрации, глубины залегания кровли первого от поверхности артезианского горизонта и т.п., а в первую очередь, от движущей силы процесса - градиента уровней между поверхностной и подземной гидросферами.

А глубина давно сформированных депрессионных воронок в конечном итоге зависит от интенсивности водоотбора и его сезонной и площадной изменчивости, и от фильтрационных свойств пород, поэтому есть районы, где запасы сильно сработаны (например, Ногинский район, Подольский, Раменский, Ленинский, да практически все близлежащие районы вокруг столицы). Тем не менее, говорить о катастрофическом истощении запасов не следует, поскольку с ростом воронки активизируется переток и вновь наступает стабилизация и даже незначительный подъем уровней.

Другими словами, с чисто гидродинамических позиций картина в целом достаточно понятна и благоприятна:

  • величина ежегодно восполняемых ресурсов по всем рабочим водоносным горизонтам карбона - 9-15 млн. м3/сут;
  • подготовлены к промышленному освоению и переданы водохозяйственному комплексу эксплуатационные запасы в количестве более 5 млн. м3/сут,
  • существующий водоотбор ( даже с учетом не учтенного, и ежегодно приростаемого) не превышает 30-35 % от общей суммы восполняемых запасов.

А в частности, из всего следует, что конкретная поверхностная вода, просачиваясь через легко проницаемые отложения, за счет длительного воздействия наведенного перепада в давлении, на конкретной территории, вблизи конкретного водозаборного сооружения попадает в итоге в водоприемную часть скважины и поступает потребителю.

Примечательно, что 75 % от всех действующих водозаборных сооружений Подмосковья расположено на городских и промышленных территориях с неблагоприятной экологической обстановкой, в то время, когда когда давно оценены запасы и подготовлены к эксплуатации крупные МПВ, расположенные на еще пока экологически чистых площадках, расположенных на территории Подмосковного региона, (Южное( Приокское) -1,2 млн м3/сут, Северное (Дубненско-Сестринское) - 750 тыс м3/сут, Восточное - 560 тыс м3/сут, Звенигородское - 150 тыс.м3/сут.

Парк самих водозаборных скважин изношен на 70 %, половина из них нуждается в капитальном ремонте, либо в ликвидации. Территории некоторых ВЗУ не огорожены, въезд и проход к скважинам свободный, а ведь каждое водозаборное сооружение является стратегическим объектом, где должны быть выдержаны и огорожены зоны санитарной охраны вокруг скважин, т.к. от этого зависит жизнь и здоровье потребителей. (рис7, 8….система охраны водозаборных сооружений г.Зарайска, выполненных ЗАО "Гидроинжстрой" и сданных в эксплуатацию в 2005 годы).

На территории МО расположено примерно 20-25 тыс. (кто это точно знает?) заброшенных скважин самого различного назначения и происхождения:

  • бывших эксплуатационных, (кстати, их совсем немного, и их состояние более-менее контролируется и местонахождение известно);
  • разведочные, режимные, дренажные, параметрические, инженерно-геологические (на одном только объекте МОСКВА-СИТИ их было пробурено на каменноугольные отложения около 8000 шт. - правда, все они были затампонированы, но в других местах этого зачастую не происходит.)
  • скважины на территориях существующих и ликвидированных военных частей и других организаций подобного рода - вообще остаются без контроля. За примером далеко не ходить, на бывшей территории одной ликвидированной военной части недалеко от д. Молоденово на 2-ом Успенском шоссе в Одинцовском районе !!! при бурении скважин на подольско-мячковский горизонт была вскрыта вода с характерным запахом солярки (концентрация нефтепродуктов превышала ПДК в 200 с лишним раз (ПДК - 0,1 мг/л), оказалось, что еще в советские времена в старую неиспользуемую скважину сбрасывались списанные излишки ГСМ, благо она хорошо их поглощала. Представьте себе, как по верхним трещинам среднего карбона эта жидкость фильтруется в соответствие с законом Дарси к северу в сторону р.Москвы.

А на таких освободившихся участках сейчас могут быть коттеджные застройки, свалки, АЗС, автосервисы, новые кладбища, скотомогильники, что угодно.

При финансировании по линии МПР РФ за период 2005-2006 наша компания ликвидировала свыше 100 скважин на 28 площадках в разных районах МО (из хорошо известных - на знаменитом бывшем Щемиловском Полигоне ВСЕГИНГЕО, в непосредственной близости от которого планируется сейчас крупная коттеджная застройка). Тампонаж скважины это весьма тяжелая и неблагодарная работа, ведь перед тампонажем необходимо проработать скважину до забоя, извлекая при этом самые различные предметы, например, обломки насосных частей, куски труб и другие инородные тела.

Однако ликвидация старых скважин - мартышкин труд, если известно, что ежегодно в области бурится по меньшей мере 10-12 тыс новых скважин на каменноугольные горизонты, сооруженные бесконтрольно, без соответствующих разрешений и проектов, без строгого соблюдения технологий и правил. Представленный проект водозаборной скважины, реализованный ЗАО "Гидроинжстрой" на ВЗУ "Чернево" Красногорского Водоканала, выполненный по всем классическим канонам бурения скважины на воду, включая:

  • несколько обсадных колонн (только новая ГОСТированная, бурового сортамента) труба
  • обязательную затрубную или прибашмачную цементацию,
  • проведение комплекса геофизических исследований скважин, как в процессе бурения, так и по окончанию,(или бурение с отбором керна)
  • обязательную установку фильтровых колонн "впотай",
  • применение экологически чистых буровых и тампонажных растворов.

Казалось бы, элементарные требования, но мало кто их выполняет, не понимая, чем грозят несоблюдения технологий при сооружении гидроинженерных объектов. К сожалению, в тендерах на бурение часто побеждают те, кто предлагает более низкую цену. Это только частного инвестора интересуют нюансы и качество, а когда "делят" госзаказ на скважины, то берут расценки, учитывающие "правильное" бурение ( а это в пределах 8-12 тыс. руб. за 1 пог метр готовой скважины), нанимают варягов из соседних областей за полцены, а разницу в деньгах делят на всех и по карманам.

Таким образом, на территории МО существует, по меньшей мере, около 150-170 т самых различных скважин на каменноугольные отложения:

  • 11 тыс. - это эксплуатационные на воду, которые числятся официально у недропользователей,
  • 30-35 тыс. - это заброшенные,
  • 10-12 тыс. частных скважин, возводимых ежегодно на протяжении последних 10-12 лет, суммарно всего 100-120 тыс.

Если поделить известную площадь МО В 47 тыс км2 на это достаточно условную цифру, получится зона в виде квадрата площадью 0,3 км2, или круга радиусом всего-то 270 м. Это гипотетический случай строго равномерного распределения скважин по закону Фикка.

На самом деле, все не так, вероятно, следует считать, что 90% от числа всех скважин расположены на 35-40 % территории, поэтому эта зона будет значительно меньше.. Элементарные расчеты показывают, что по стволу аварийной скважина загрязнение за несколько лет способно распространиться по простиранию водоносных горизонтов (правда, разных) на несколько сот метров. Так, что эта сеть загрязнения уже может легко накрыть всю область, а в наиболее густых по количеству скважин участках, стать просто катастрофическим.

За последние 10-15 лет отмечено значительное ухудшение качества подземных вод, отбираемых из водозаборов Московского региона. В основном, это проявляется в:

  • многократном увеличении содержания ионов железа (до 10-15 и более ПДК),
  • марганца (до 2-3 ПДК),
  • сульфидов,
  • органических соединений и нехарактерных газов.

Как показано в некоторых исследования (в частности, работы И.К.Невечери и В.Л.Воронина (МГУ)), наряду:

1) с наличием естественных гидрохимических аномалий;
2) со значительным изменением гидродинамической структуры подземного потока (образование обширных депрессионных воронок, переход пластов в безнапорное состояние), связанным с современным питаем водозаборных скважин, о чем выше упоминалось;
3) значимой причиной ухудшения качества подземных вод, на наш взгляд, является техногенное загрязнение, в том числе загрязнение из скважин, как существующих на действующих водозаборах, так и в многочисленных бесхозных, расположенных на брошенных площадках. Кроме того, непоправимый ущерб качеству подземных вод в настоящее время наносят вновь пробуренные скважины (водозаборные, в том числе и несанкциорованные, дренажные, разведочные и прочие).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ

1) В качестве первоочередной меры для обеспечения контроля за производством буровых работ на эксплуатационные водоносные горизонты следует, по нашему мнению, вместо ранее по непонятным причинам упраздненного обязательного лицезирования вида деятельности по линии МПР РФ, создать при ЦФО мобильное бюро или агентство, действительно контролирующее производство любых буровых работ в Московском и смежных регионах. Возможно, это следует сделать с привлечением представителей крупнейших и давно работающих в регионе буровых компаний. Предписания, выданные этим агентством, должны быть обязательны к исполнению для всех многочисленных фирм и фирмочек, проводящих бурение. Это должно в равной степени относиться как к гос.организациям, частным фирмам и к индивидуальным предпринимателям.

2) Руководству МО и Москвы следует проявить экологическую зрелость и изыскать возможности для освоения давно разведанных крупных месторождений подземных вод, чтобы вывести водозаборные сооружения в экологически чистые места, пока их не потеряли безвозвратно. Многие старые водозаборы после этого следует грамотно ликвидировать Это будет серьезным прорывом в проблеме водоснабжения не только области, но и столицы, правда денег необходимо много, общая сметная стоимость только по Южной системе, ТЭО которой прошло Государственную Экологическую Экспертизу еще в 1999 году, составляет больше 11 млрд руб.

Очевидно, что поручать весь комплекс работ "под ключ" от проектирования до строительства ВЗУ следует только крупным специализированным компаниям, зарекомендовавшим себя в течение многих лет добросовестным устройством подобных объектов.

3) На существующих водозаборах следует наладить четкую систему слежения за техногенным загрязнением, так как полностью исключить или значительно снизить уровень последнего, особенно на участках, размещенных в пределах промышленной или коттеджной застройки, не представляется возможным. Для этих целей не потребуется значительных средств, а для реализации мероприятий можно использовать существующий научно-производственный потенциал, например сотрудников, преподавателей и студентов специализированных геологических и экологических ВУЗов Москвы и Московской области. Представляете, насколько будет полезным в педагогическом и общенравственном отношении для молодых специалистов понимание того, как категорически нельзя относиться к природному богатству.

4) МПР РФ просто необходимо минимум в 5 раз увеличить финансирование работ по поиску и ликвидационному тампонажу бесхозных скважин на территории Подмосковья., необходимо привлечение средств других различных ведомств и министерств, как имеющих на балансе, так и списанных, но не затампонированных, скважин. Эта колоссальная задача требует значительного фондового сопровождения, большого количества разъездов, многочисленных контактов с собственниками (бывшими и действующими) скважин. Непосредственному исполнителю работ необходимо иметь федеральный мандат, предписывающий оказывать всяческое содействие всех служб, организаций и предприятий на местах в деле ликвидации существующих очагов загрязнения подземных вод.

В нашем регионе нет месторождений золота и алмазов, нефти и газа, но даже, если бы они и были, чистая подземная вода, которая у нас пока есть в изобилии - самое ценное ископаемое. Актуальна сейчас во всем мире и задача доставки питьевой воды в регионы и страны с природным дефицитом этого ценнейшего природного богатства. В Европе всерьез обсуждают перспективы строительства трансрегиональных водопроводов, ведь 1 литр чистой питьевой воды на рынке стоит около 1 евро. И Россия вполне могла бы участвовать в реализации подобных проектов. Впрочем, направление этого транснационального водопровода (от нас или к нам) непосредственно зависит от скорейшего решения сформулированных нами проблем.