Экзогенные процессы

Из общего количества добываемых подземных вод потребляется в среднем 82%; без использования  сбрасывается 18% добытой воды. За последние  десять лет это соотношение практически  не изменилось. Общее количество использованной воды продолжает уменьшаться в среднем  на 1-1,2 млн куб.м/сут ежегодно.

Структура использования  подземных вод практически не меняется: на хозяйственно-питьевое водоснабжение  расходуется 76%, на промышленно-техническое  – 22% добываемых вод.

В среднем по России общее потребление подземных  вод на одного человека (удельное потребление) составляет 170 л/сут. Наибольшее количество воды потребляется в Центральном  ФО (234 л/сут), наименьшее - в Северо-Западном ФО (69 л/сут).

Эксплуатация  подземных вод сопровождается снижением  их уровня и напора, а также ухудшением качества и загрязнением. В Центральном  федеральном округе сформировалось несколько региональных воронок  депрессии. Наиболее обширная охватывает Московскую и смежные области, понижение  в центре воронки депрессии достигает 130 м. На отдельных участках Московской области наблюдается снижение уровня ниже кровли водоносного горизонта, т.е. происходит истощение и загрязнение  подземных вод.

Региональная  воронка депрессии сформировалась в районе КМА и охватывает территорию Белгородской, Курской, Орловской и  Брянской областей. Понижение уровня в центре воронки депрессии составляет 80-90 м. Региональные воронки депрессии  зафиксированы в Тульской, Ленинградской, Новосибирской, Томской, Тюменской  областях, Республике Мордовия, Алтайском  крае. Локальные воронки депрессии  формируются практически вокруг всех областных центров, промышленных районов, крупных месторождений  полезных ископаемых.

Уменьшение добычи подземных вод, начавшееся в 1990-е  годы, привело к замедлению темпов понижения уровней (напоров) подземных  вод, к их стабилизации и даже восстановлению. Реабилитация состояния подземных  вод охватила также районы, где  законсервированы или ликвидированы  шахты.

В объёме вод, используемых в системах коммунального водоснабжения  городов, преобладают поверхностные  воды, однако среди населённых пунктов  городского типа число тех, что снабжаются подземными водами, больше; так, около 69% (2028) городов и посёлков используют преимущественно (более чем на 90%) подземные воды, ещё 12% (354) имеют смешанные  источники водоснабжения и лишь 19% (576) снабжаются преимущественно поверхностными водами, при этом на их долю приходится более 90% водопотребления.

Уменьшение доли использования подземных вод  происходит с увеличением населения  города. Так, преимущественно подземными водами обеспечивается 79% городов с  населением до 50 тысяч человек, 55% –  с населением от 50 тыс.чел. до 100 тыс.чел., 32% – с населением более 100 тыс.чел. В то же время лишь 28% наиболее крупных городов (с населением более 250 тыс.чел.) снабжаются подземными водами, а ещё 34% имеют смешанные источники водоснабжения.

Таким образом, большое количество городов и  посёлков (около 600), в том числе  большинство крупных городов, практически  не используют в системах хозяйственно-питьевого  водоснабжения подземные воды. К  городам, где поверхностные воды являются практически единственным источником хозяйственно-питьевого  водоснабжения, относятся Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Екатеринбург, Омск, Волгоград, Челябинск, Ростов и другие. Так как  поверхностные воды по существу не защищены от возможного загрязнения, население  этих городов находится под постоянной угрозой выхода питьевых водозаборов  из строя. К этой группе примыкают  и города, имеющие подземные источники  водоснабжения, но эксплуатирующие  первый от поверхности водоносный горизонт, связанный с поверхностными водами и недостаточно защищённый от загрязнения (Красноярск, Воронеж, Владикавказ, Улан-Удэ  и др.).

Под воздействием антропогенной нагрузки происходит ухудшение качества и загрязнение  подземных вод. Качество подземных  вод не всех месторождений отвечает современным нормативным требованиям, предъявляемым к питьевым водам. Так, признаки неполного соответствия качества подземных вод питьевым целям отмечены в 62% разрабатываемых  и в 51% неразрабатываемых месторождений, а также в 50% водозаборов, расположенных  на участках с неоцененными запасами. При этом в 85% водозаборов такое  несоответствие связано с природными условиями формирования качества подземных  вод и в 24% – с техногенным  их загрязнением. В связи с этим на 10% водозаборов производится специальная  водоподготовка. Количество выявленных очагов загрязнения подземных вод  постоянно растёт. В среднем ежегодно выявляется около 335 новых очагов загрязнения.

Наибольшее количество участков загрязнения подземных  вод выявлено в Приволжском (37%), Сибирском (25%); Южном (11%) и Центральном (10%) федеральных  округах.

Структура загрязнения, то есть соотношение выявленных очагов с разным химическим составом загрязняющих веществ и разными источниками  загрязнения, в течение последних  лет практически остается стабильной. Загрязняющими подземные воды веществами являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак, соединения аммония), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма, фенолы. Источниками  загрязнения остаются промышленные предприятия, сельскохозяйственные и  коммунальные объекты.

Загрязнение первого  от поверхности водоносного горизонта, не являющегося в большинстве  случаев источником централизованного  водоснабжения, но широко используемого  для нецентрализованного и, кроме  того, играющего важную экологическую  роль, широко развито в промышленно  освоенных регионах. Источниками  загрязнения служат накопители отходов  и сточных вод, крупные полигоны твёрдых бытовых отходов, нефтепромыслы  и нефтебазы, промышленные площадки и т.д. Участки загрязнения грунтовых  вод связаны с предприятиями  химической, энергетической, нефтехимической, нефтедобывающей и машиностроительной промышленности. Загрязнение более  глубоких водоносных горизонтов, используемых для централизованного водоснабжения, зависит от степени их защищённости. Из общего количества разведанных месторождений 15% относятся к надёжно защищённым, 42% – к защищённым, 43% – к незащищённым. На территории России выявлено около 500 водозаборов с постоянным или эпизодическим загрязнением подземных вод, 25% из которых – с производительностью более 1 тыс.куб.м/сут. В большинстве групповых водозаборов загрязнение подземных вод отмечается лишь в отдельных скважинах и по интенсивности относится к незначительному (1-10 ПДК).

На территории Курской, Брянской, южной части Калужской  и Тульской областей стали проявляться  последствия Чернобыльской аварии в виде радиоактивных осадков  на поверхности, которые со временем постепенно просачиваются в грунтовые  и подземные воды. Проблемы радиационной безопасности обозначились на территории Тверской, Ивановской, Московской, Смоленской, Рязанской, Белгородской и Воронежской  областей.

Наибольшую экологическую  опасность представляет загрязнение  подземных вод на водозаборах  питьевого водоснабжения. В основном это водозаборы, состоящие из одиночных  скважин с производительностью  менее 1 тыс.куб.м/сут. Проблемными в  этом отношении являются водозаборы г.Липецк, в подземных водах которых  обнаружено нитратное загрязнение. На водозаборах Курской городской  агломерации подземные воды не соответствуют  санитарным нормам по содержанию марганца, железа, фенола, нефтепродуктов. На некоторых  водозаборах отмечено несоответствие качества воды требованиям радиационной безопасности. В Смоленской области  на водозаборах крупных городов  выявилась тенденция к увеличению минерализации, общей жёсткости, содержания железа, марганца, стронция. В Пермском крае на участке Сухореченского водозабора обнаружено загрязнение стронцием. Неблагополучная ситуация с качеством  подземных вод складывается на водозаборах  Омской, Новосибирской и Томской  областей.

Следует отметить, что специальных работ по изучению загрязнения подземных вод на большей части территории России недропользователи не ведут. Оценка качества подземных вод осуществляется по результатам разовых и разновременных опробований и по ограниченному  набору компонентов. Современное состояние  качества пригодных для использования  подземных вод свидетельствует  о необходимости усилить контроль над ним на основе обязательного  мониторинга на всех объектах, где  возможно негативное воздействие на подземные воды.

1. Инженерно-геологические  исследования для строительства.

Во всех случаях  исследования должны начинаться со сбора  имеющихся материалов о природных  условиях района (геологическом строении, гидрогеологических условиях, климате, гидрологии, почвенном покрове, топографии). Эту работу выполняют в подготовительный период до начала полевых работ; изучают  материалы, хранящиеся в геологических  фондах и других организациях, опубликованные работы, собирают данные об опыте строительства  и эксплуатации аналогичных сооружений в местных природных условиях. Тщательный сбор и анализ имеющихся  материалов, дополнительный в ряде случаев рекогносцировочным обследованием района, позволяет целенаправленно составить программу исследований и значительно сократить объём их работ.

После проведения необходимых организационно-хозяйственных  мероприятий изыскательский отряд  или партия выезжает на место будущего строительства и приступает к  работам (съёмка, буровые, геофизические  и другие работы).

Окончательная обработка полевых материалов и  результатов лабораторных анализов производится в стационарных условиях в течение камерального периода. Камеральная обработка материалов завершается составлением инженерно-геологического и гидрогеологического отчётов.

Объём выполняемых  инженерно-геологических исследований бывает различен. Это связано со стадией проектирования (предварительные  или детальные исследования), геологической  изученностью района (изученный, малоизученный, неизученный), сложностью геологического строения (сложные складки, горизонтальное залегание слоёв и т. д.), особенностями  свойств грунтов (грунты, требующие  и не требующие специальных работ), конструктивными особенностями  сооружений и их капитальностью.

Основной объём  инженерно-геологических работ приходиться  на исследования, проводимые период до проектирования. На этом этапе инженерно-геологические  исследования обеспечивают получение  необходимых данных, связанных с  геологией местности, со свойствами грунтов и получением инженерных выводов. Изучение геологии местности  позволяет установить лучший участок  для строительства, влияние геологических  процессов на сооружение и влияние  самого сооружения на природную обстановку. Изучение грунтов позволяет определить их свойства, решить вопрос о необходимости  улучшения их свойств и составить  представление о наличии в  данном районе тех или иных строительных материалов. Важное место занимают инженерные выводы. При этом устанавливается  глубина заложения фундаментов  и величина допускаемых давлений на грунт, прогнозируются устойчивость сооружения, величины ожидаемых осадков  и т. д.

В период строительства  при проходке котлованов производят сверку наблюдаемых геологических  данных с геологическими материалами, полученными в период инженерно-геологических  исследований до проектирования. При  наличии расхождений назначают  дополнительные инженерно-геологические  работы для подтверждения правильности выполненного проекта или внесения в него необходимых исправлений.

При эксплуатации зданий и сооружений во многих случаях  целесообразны работы, связанные  с подтверждением прогноза устойчивости объектов. Так проводят наблюдения за характером и величиной осадок, режимом грунтовых вод и рек, размывом берегов, устойчивостью склонов  и т. д. К этому периоду относят  работы, получившие названия инженерно-геологической  экспертизы. Задачей таких исследований является установление причин возникновения  деформаций зданий и сооружений.

Инженерно-геологические  работы обычно выполняют в три  этапа: 1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный.

Подготовительные  работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам. Осуществляется подготовка к полевым  работам.

В полевой период проводят все инженерно-геологические  работы, предусмотренные проектом для  данного участка:

- инженерно-геологическая  съёмка;

- разведочные  работы и геофизические исследования;

- опытные полевые  исследования грунтов;

- изучение подземных  вод;

- анализ опыта  местного строительства и т.  д.

В течение камерального периода производят обработку полевых  материалов и результатов лабораторных анализов, составляют инженерно геологический  отчёт с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и. т.д.

Инженерно-геологический  отчёт является итогом инженерно-геологических  изысканий. Отчёт передаётся проектной  организации, и на его основе выполняется  необходимая проектная документация для строительства. В общем виде отчёт состоит из введения, общей  и специальной частей, заключения и приложений. Во введении указывают  место проведения изыскательских работ  и время года, исполнители и  цель работ. В общей части, в её отдельных главах даётся описание:

- рельефа, климата,  населения, растительности;

- геологии с  приложением геологических карт  и разрезов;