Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологическая оценка техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах и обоснование защитных мероприятий
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая оценка техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах и обоснование защитных мероприятий"
На правах рукописи
Копосов Сергей Евгеньевич
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ РАЙОНАХ И ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
25.00.36 - Геоэкология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Нижний Новгород - 2005
РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор, академик РААСН Найденко Валентин Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор,
член - корреспондент РААСН Губанов Леонид Никандрович,
кандидат геолого-минералогических наук,
старший научный сотрудник Кожевников Алексей Дмитриевич
Ведущая организация
Государственное унитарное предприятие Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, г. Москва
Защита состоится 30 сентября 2005г. в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.02 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан « 29* августа 2005г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор
Е.В. Копосов
44 &\Ъ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Подземные воды в условиях техногенеза являются важнейшим фактором в жизнеобеспечении человека и общества в целом. Отбор подземных вод для систем водоснабжения только в бассейне реки Волги составляет 5173,867 млн куб. м в год (Найденко, 2003).
Особую опасность техногенное загрязнение представляет для подземных вод в карстовых районах, площадь которых только в России составляет около 20% от всей площади страны, а по мнению известного карстоведа H.A. Гвоздецкого, примерно на третьей части земного шара имеются реальные возможности для развития карста.
Карстовые районы характеризуются значительным снижением естественной защищенности подземной гидросферы, большой концентрацией запасов высококачественных пресных подземных вод. Наиболее уязвимыми для промышленных, бытовых, сельскохозяйственных отходов, полигонов складирования минеральных удобрений и ядохимикатов и других техногенных воздействий являются участки закарстованных территорий, где вследствие образования карстовых провалов на земной поверхности, нарушения сплошности геологического разреза появляются зоны свободного перетока (водообмена) между зоной аэрации и нижележащими водоносными горизонтами.
При разработке мероприятий по защите, восстановлению качества и рациональному управлению ресурсами подземных вод в карстовых районах особенно остро стоит проблема изучения условий их естественной защищенности, особенностей миграции загрязняющих веществ с учетом современных и древних карстовых провалов, выявления областей загрязнения и оценки их масштабов в условиях продолжающегося возрастания техногенных воздействий. Отсутствие методологии комплексной оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах, а также эффективных мер защиты подземных вод от загрязнения, с обеспечением экологически безопасного снабжения населенных пунктов высококачественной питьевой водой, сдерживает социально-экономическое развитие крупных регионов. Это обусловливает актуальность проблемы и необходимость ее решения.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлись разработка и "практическое применение методологии комплексной оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах для планирования экологически безопасного размещения про мпредприятий, водозаборов, очистных сооружений, полигонов складирования и захоронения промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, хранилищ химических удобрений, гербицидов и пестицидов, ограничения существующих техногенных нагрузок на подземную гидросферу и эффективного управления ресурсами подземных вод.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ и обобщение зарубежного и отечественного опыта изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- анализ и типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом сложившихся многолетних функциональных особенностей региона (на примере Нижегородской области);
- определение основных существующих и потенциальных источников загрязнения
....... ' J
- анализ и оценка размещения источников загрязнения подземных вод относительно участков с различной степенью закарстованности;
- организация и проведение экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на «ключевых» участках;
- типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения;
- моделирование процессов миграции загрязнителей с поверхности земли в трещинно-карстовые воды;
- разработка вариантов вероятного развития техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- научно-методическое обоснование состава и структуры мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез»;
- разработка общей , методологии обоснования защитных мероприятий для локализации и ликвидации загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- создание информационно-управленческой модели обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- на примере Нижегородской области установлена зависимость интенсивности площадного загрязнения подземных вод от близости размещения источников поверхностного загрязнения к пораженным карстовыми провалами участкам земной поверхности;
- на основании экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на ключевых закарстованных участках, моделирования процессов миграции загрязнителей с поверхности земли в нижние водоносные горизонты, изучения механизма провалообразования разработана методология комплексной оценки масштабов, степени техногенного загрязнения подземных вод и прогноза вариантов вероятного его развития в карстовых районах;
- для эффективного управления ресурсами подземных вод в карстовых районах предложено научно-методическое обоснование состава и структуры мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез»;
- разработана и обоснована система инженерных защитных мероприятий, позволяющая локализовать и ликвидировать очаги загрязнения подземной 'гидросферы в карстовых районах;
- создана и внедряется информационно-управленческая модель обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий.
Практическая значимость и реализация работы. Исследования, положенные в основу диссертационной работы, выполнялись автором в рамках межвузовской научно-технической программы «Архитектура и строительство» по темам: ИГР - 10.0111.98 П «Анализ и прогнозирование экосистемных изменений в районах эксплуатации крупных централизованных водозаборов подземных вод и совершенствование систем контроля их качества», НГР - 06.01.018 «Методология управления планированием, рациональным размещением и безопасной эксплуатацией систем жизнеобеспечения в карстовых районах», в соответствии с Единым заказ-нарядом (ЕЗН) и тематическим планом НИР Минобразования России из средств федерального бюджета в рамках темы НГР 1.2.2. «Изучение и прогнозирование.процессов Загрязнения подземных вод в карстовых районах при промышленн9М й>'Гр&ВД&&ком строительстве».
♦»» <МГ «• '
В вышеназванных госбюджетных темах нашли отражение результаты исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на закарстованных территориях, типизации территорий по степени естественной защищенности подземной гидросферы от поверхностного загрязнения, моделированию процессов миграции загрязнителей при водоотборе подземных вод для технического и питьевого водоснабжения в условиях закарстованных территорий.
Результаты исследований реализовывались автором при составлении специальной программы для Нижегородского метрополитена по организации и ведению наблюдений за изменениями природно-техногенной среды на закарстованных участках трассы с учетом действующих водопонизительных скважин.
Авторским коллективом, включая и диссертанта, были подготовлены для Министерства природных ресурсов России, одобрены и апробированы в Нижегородском регионе «Рекомендации по организации и ведению территориального и объектного карстологического мониторинга».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы рассматривались и обсуждались на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Приборостроение в аэрокосмической технике» (Арзамас, 1999), юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов «Архитектура и строительство-2000» (Н.Новгород, 2000), Международной научно-практической конференции «Строительство-2002» (Ростов-на-Дону, 2002), Международных научно-промышленных форумах «Великие реки - 2002, 2003, 2004, 2005» (Н.Новгород, 2002, 2003, 2004, 2005), Научно-практической конференции-выставке по результатам реализации в 2003 г. межотраслевой программы сотрудничества Минобразования РФ и Спецстроя РФ «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве» (Москва, 2003), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, магистрантов и студентов «Архитектура и строительство - 2003, 2004», словацко-польско-российском семинаре «Теоретические основы строительства» (Москва, 2004), на научно-методических семинарах кафедр ЮНЕСКО и геоэкологии и инженерной геологии ННГАСУ (Н.Новгород, 2003, 2004, 2005 г. г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 2 учебных пособия и 4 методических указания.
На защиту выносятся:
- основные результаты обобщения мирового опыта изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах и методов защиты от них;
- типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом естественной защищенности подземной гидросферы от поверхностного загрязнения;
- результаты экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на «ключевых» участках;
- методология комплексной оценки масштабов и вариантов вероятного развития техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- методология управления ресурсами подземных вод с обоснованием защитных мероприятий подземной гидросферы от загрязнения в карстовых районах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 7г/9 наименований работ отечественных и зарубежных авторов, 5 приложений. Работа изложена на <Р страницах, содержит. рисунка, У таблиц .
Автор искренне признателен академику РААСН В.В. Найденко за научное руководство, консультации при постановке и решении задач, обсуждение результатов работы. Автор благодарен всем специалистам, помогавшим в полевых, экспериментальных, лабораторных исследованиях, а также в камеральной обработке и оформлении полученных результатов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении определена актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.
Первая глава посвящена анализу современного состояния качества и использования подземных вод в карстовых районах, рассмотрению зарубежного и отечественного опыта размещения и эксплуатации полигонов складирования промышленных и бытовых отходов на закарстованных территориях и применяемых мерах по защите подземной гидросферы от загрязнения.
Изучению теоретических аспектов процесса техногенного загрязнения и вопросам защиты подземных вод посвящено значительное количество работ известных российских исследователей (Алексеев B.C., Бочевер Ф.М., Боревский Б.В., Гавич И.К., Гольдберг В.М., Крайнов С.Р., Лапшин H.H., Лукьянчиков В.М., Мироненко В.А., Мольский Е.В., Орадовская А.Е., Питьева К.Е., Рошаль A.A., Румынии В.Г., Тютюнова Ф.М., Швец В.М., Шестаков В.М. и др.).
Из зарубежных исследований в качестве наиболее значимых в теоретическом и практическом отношении следует выделить работы Fried J., Luckner L., Mercer J., Cohen R., Patrick W., Chunmiao Z., Jorov A..
Анализ результатов исследований вышеназванных авторов и других ученых (Вартанян, Куренной и др., 1994; Плотников, 1998; Семенов, Батрак, 2000; Белоусова, 2001; Valocchi А., 1984; Spalding, 1982; Antoniuk Y., 2002) показал, что техногенное загрязнение подземных вод проявляется в увеличении минерализации, общей жесткости, температуры, увеличении содержания в подземных водах хлоридов, сульфатов, нитратов, органических соединений (особенно углеводородных и хлорорганических), тяжелых металлов, СПАВ и специфических ' веществ.
Наибольшую опасность в карстовых районах представляет техногенное загрязнение подземных вод для централизованных водозаборов, где водоотбор превышает 50-100 тыс. куб. метров в сутки, а сами месторождения питьевых вод находятся в непосредственной близости от крупных промышленных центров, таких как Нижний Новгород, Дзержинск, Арзамас, Первомайск, Саров с большим количеством различных источников загрязнения.
В результате проведенных исследований было установлено, что для центральной и южной частей Нижегородской области характерны значительное площадное распространение и интенсивность карстопроявлений, что резко снижает естественную защищенность подземных вод и создает благоприятные условия для потенциального загрязнения подземных вод от многочисленных поверхностных источников загрязнителей (рис. 1).
- территория, ком бтгооршггаыедля развития карста, характеризуются сильной закарстоваиностъю: наличием свежих провалов, скоплением воровок, подземными проявлениями карста
- территории, относительно благоприятные для развития карста, характеризуются незначительной закарс-тованностыа: отсутствием свежих провалов, единичным распрос! ранением карстовых воронок, слабо выраженной подземной закарстованностъж)
- территории, малобтгоприятиые для развития карста, характеризуются крайне незначительной закарс-тованностыо, выраженной в единичных проявлениях карста на больших глубинах старыми карстовыми озерами и древними карстовыми воронками
- территории с вебпагоириятыми условиями для развития карста, поверхностные проявления карста отсутствуют
/Жу Магастрашт* /Л - тиртеперекачи- л Г\ - водозаборы , - граница
нефтепровод Ч*^ важжцая станция ■ нкрте6!иы ^ подземиых вод ^ территорий
- граница Нижего а -промзош, свалки, хранилища про- гэ - очистте родской области ~ мышленшх и бытовых отходов а сооружения
/ - сброс жидких отходов на релдер ф - птицеводческие и животноводческие комплексы 0 - карьер* глинистых пород ^ - могшкиики радиоактивных отходов ■■-карьеры сульфатных пород ОЯ - склады ядохимикатов и минудобрений | - карьеры карбона-пых пород 0 - скотомогильники
Рис. 1. Карта - схема районирования территории по степени закарстованности с нанесенными источниками загрязнения
Анализ использования закарстованных территорий Нижегородской области показал, что 60% территориальных ресурсов подвержены интенсивному техногенному воздействию (рис. 2). Особую проблему на закарстованных территориях представляют полигоны (свалки) складирования промышленных и бытовых отходов, пруды-отстойники, хвостохранилища, поля фильтрации, накопители животноводческих отходов, хранилища нефтепродуктов.
38,24%
30.04%
0,10%
Рис. 2. Диаграмма использования территориальных ресурсов закарстованных территорий Нижегородской области под различные виды строительства и хозяйственной деятельности:
^ территории городов, пригородных зон, поселков, малых населенных
пунктов и промышленные зоны ЩЦ - железнодорожные и автомобильные магистрали с твердым покрытием, газо-, нефтепроводы
сельскохозяйственные угодья, полигоны складирования отходов
эксплуатируемые месторождения полезных ископаемых, карьеры, шахты, штольни, рудники, водозаборы подземных вод, включая зоны санитарной защиты, водоводы лесные массивы, заказники, зоны отдыха, садовые участки
гидротехнические сооружения, плотины, пруды, водохранилища
неиспользуемые или эпизодически используемые территории
Анализ опубликованных данных отечественных исследователей о проблемах складирования отходов на закарстованных территориях, методах и способах изучения процессов загрязнения подземной гидросферы и ее защиты (Грибанова и др, 1987, 1995; Бучкин и др., 1988; Делятницкий и др., 1990; Гольдберг, 1995; Казнов, Колосов, 1995, 1996; Акпарисова, Акулова, 1997; Боголюбов и др., 1997;
Мамонова, Толмачев, 1997; Труфманова, Галицкая, 1999; Колосов С., 2003 и др.) и известных ученых США, Канады, Германии, Англии, Индии, (N. Crawford, Ulmer, 1984, 1993; D. Price, 1989; E.Hannah, 1989; A. Edwards, 1989; E. Alexander, 1993; N. Bodhankar, 1993; T. Glover, I. Daniel, 1995; W. Barner, K. Uhlmann,1995; T. Aley, 1997; C, Smart, L. Zabo, 1997; X. Eltschner, 1997; I. Fischer, 1999; B. Memon, 1999; M. Yang, 1999; K. Heitfekd, 2000 и др.) свидетельствуют о недостаточности предварительных геоэкологических исследований при выборе и оценке экологической безопасности вариантов размещения полигонов складирования и переработки отходов в карстовых районах.
Во второй главе рассмотрены принципы и основные методы изучения процессов загрязнения подземных вод на закарстованных территориях. Изложены и обоснованы основные представления о схемах миграции подземных вод в условиях покрытого карста, охарактеризованы особенности методов изучения условий миграции загрязненных подземных вод, виды опытно-миграционного опробования водоносных горизонтов. Особое внимание уделено организации специальных наблюдений за динамикой загрязнения подземных вод на карстовых участках, изучению геофильтрационных условий в плане и вертикальном разрезе закарстованных территорий на примере Нижегородской области.
Основной формой миграции химических компонентов в подземной гидросфере является конвекция, т.е. механический перенос под действием гидравлического компонента. Интенсивность и траектория перемещения растворенного вещества при конвекции определяется полем скоростей фильтрации (V) и активной пористостью (трещиноватостью, кавернозностью) - п. Опытно-миграционные работы на опорных участках показали, что значения активной пористости для песчаных пород достигают n = 0,3-0,5, а для трещиноватых закарстованных доломитов, известняков и гипсов всего лишь n = 0,0007-0,02, т.е. конвекция в массиве трещиноватых, закарстованных пород происходит значительно интенсивнее. Наличие в массиве карстующихся горных пород разнообразных, соединяющихся друг с другом каналов и карстовых полостей, приуроченных к определенным слоям и ориентированных в определенных направлениях, обусловливает фильтрационную анизотропность закарстованных пород и возможность сосредоточенного движения воды по разветвленным карстовым 'системам. Конвективный перенос в однородных пластах характеризуется резкой границей раздела между вытесняющей и вытесняемой жидкостями, т.е. перемешивания не происходит, идет поршневое вытеснение одной жидкости другой. В условиях широкого распространения поверхностных карстопроявлений в виде карстовых воронок, западин, озер и провалов большое значение в миграционном процессе играет гравитационная (плотностная) конвекция, обусловленная различиями в плотности между исходными пластовыми природными водами и техногенными (проникающими в водоносный горизонт) растворами. При значительном относительном перепаде напоров по вертикали в сравнении с плотностным градиентом начальная скорость опускания плотных стоков в глубь водоносного горизонта подчиняется следующей зависимости (Мироненко, 1998):
1)я= Kzxp/n, (1)
где Kz -коэффициент фильтрации в вертикальном направлении, м/сут.; р-плотность.
В условиях интенсивного водоотбора во многих карстовых районах Среднего Поволжья участки карстовых провалов и воронок являются «сквозным окном»,
нарушающим изоляцию верхнего водоносного горизонта от трещинно-карстовых вод в результате обрушения разделяющих их глинистых пород в карстовую полость, что способствует быстрому продвижению тяжелой загрязненной жидкости в глубь карстующегося массива (рис. 3).
-з-
ШШЖШГ:
- трещины
- уровень трещинно-карстовых вод
]- уровень грунтовых вод
| у |- напор
| & | - источник загрязнения | р | - радиус влияния скв., | - карстовая полость
Рис. 3. Схема распространения загрязнения подземных вод при работающей водозаборной скважине в карстовом районе
При организации специальных наблюдений за распространением загрязнения в трещинно-карстовом водоносном горизонте было принято решение основываться на определении простирания систем тектонической трещиноватости в районе исследований и типах геофильтрационных условий грунтовых массивов.
В третьей главе на основании анализа архивных, фондовых геоэкологических материалов, изучения и обработки более 3200 колонок скважин и свыше 700 данных химанализов воды и снеговых проб, проведения специальных гидрогеологических исследований, включающих бурение наблюдательных скважин, опытное опробование водоносных горизонтов, наливы в шурфы и скважины на полигонах складирования промотходов г. Дзержинска, в зоне влияния Тепловского водозабора, на полигоне складирования «кислых гудронов», на территории ОАО «Горьковский металлургический завод», Южно-Горьковского месторождения подземных вод, "были выделены 9 основных типов разрезов массивов горных пород, наиболее характерных для карстовых районов Среднего Поволжья (рис.4).
шш
■ш
w
«Я
щ
тА
ÍÍW
•/•у.й
I II Ш IV V VI VII VIII IX Рис.4. Характерные типы разрезов массивов горных пород в карстовых районах Среднего Поволжья:
I.. .IX - типы разрезов (условные обозначения на стр. 10)
На примере закарстованных территорий Нижегородской области проведена типизация техногенных воздействий на подземную гидросферу, дана
характеристика веществ, наиболее часто встречающихся и в значительных концентрациях загрязняющих подземные воды, выделены основные виды и источники загрязнения подземных вод: химическое, сельскохозяйственное, коммунально-бытовое, промышленное, горнодобывающее. Учитывая особую «сенсорность» закарстованных территорий к техногенным воздействиям, разработана методика районирования и оценки по степени естественной защищенности подземных вод от загрязнения на этих территориях с учетом интенсивности проявления и направленности продвижения карстового процесса.
В четвертой главе на основе выполненных исследований выделено 4 основных типа механизма распространения техногенного загрязнения подземных вод в районах покрытого карста (рис. 5 - 8).
__скв. 2,2а скв. 3, За
СКВ 1Ш11
*. *> дУф,.
г . ' .-У "
глинистый - - ■ -, : 1 водоупор ? 1 ..... » —, =г , . , ■
=УТКВ
—1—Г"7Т—г-1, зет;
1 Ч '^'Л' |1
Ц , 1/, —-2-2-2—V2--—
Рис. 5. Распространение загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при ненарушенном глинистом водоупоре над карстующимися породами
Рис. 6. Распространение загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при нарушенном глинистом водоупоре над карстующимися породами вследствие провала
СКВ. 2, 2а СКВ 3, За
Рис.7. Распространение загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при отсутствии глинистого водоупора над карстующимися породами
скв. 1, 1а
СКВ. 2,2а
Рис. 8. Распространение загрязнения подземных вод на участках складирования отходов вследствие карстового провала, где зона аэрации сложена суглинистыми отложениями и карстующиеся породы перекрыты глинистым водоупором
Литологические типы пород'
Условные обозначения к рис. 4-8
В
-техногенные
мергели
-контур карстового провала
-трещиноватость и закарстованность пород
уровень грунтовых вод
«у™ -уровень трещинно-карстовых вод
Г^ГП-граница зоны распространения
загрязнения подземных вод I {-направление потока грунтовых
I_I и трещинно-карстовых вод
1-направление движения _I загрязненных вод
скв I - наблюдательная скважина
х
номер скважины —— фильтр
Исходя из вариантов механизма распространения загрязнения подземных вод, оценивались масштабы загрязнения подземной гидросферы. Для этих целей по разработанной методике проводилось размещение и разбуривание специальной наблюдательной сети скважин в районе очага загрязнения с обязательным поинтервальным гидрогеологическим опробованием водоносного горизонта. При этом учитывались направление тектонической трещиноватости в районе, результаты карстологической съемки территории, направленность продвижения в плане карстового процесса (Колосов Е.В., 2000). Границы и размеры области загрязнения подземных вод корректировались георадарной съемкой, особенно на участках, где зона аэрации была сложена песками.
Георадарное профилирование прибором «Зонд - 12 С» позволило достаточно эффективно и оператирно выявить зоны перетока загрязненных вод на участках размещения полигонов складирования и захоронения промотходов (рис. 9) и разработать соответствующие защитные мероприятия.
ш
„«.«>■»»•■1 »>■ ■
■ . Ы .д,
• —.....•:
. .».Ду N
Рис. 9. Зона перетока загрязненных вод из «карт» на полигоне складирования кислых гудронов
В качестве границы области загрязнения подземных вод была принята -изолиния значений предельно допустимой концентрации (ПДК) загрязняющего компонента, характерного для каждого конкретного источника. Интенсивность загрязнения подземных вод определялась по средней концентрации (СО содержания отдельных компонентов внутри выделенных контуров из ПДК и оценивалась как величина, средневзвешенная по площади (Р^. Средняя концентрация (С) внутри области загрязнения определялась по формуле
С,.П+ С2,Р2+ С3.Р3+ ... +СП.Р„
С = -. (2)
Р,+Р2 + Р3+...+Рп Начало такому подходу положили известные российские ученые Гольдберг В.М. (1984, 1990) и Тютюнова Ф.М. (1987).
Интенсивность загрязнения подземных вод в конкретной точке характеризовалась, для удобства анализа и интерпретации данных, в относительных величинах и определялась отношением абсолютного значения содержания загрязняющего компонента (С1) к величине ПДК этого компонента:
С = (3)
пдк
На основе анализа и математической обработки большого объема фактического материала натурных и экспериментальных исследований была разработана комплексная программа моделирования изменений природно-техногенной среды, позволяющая качественно и количественно оценивать динамику распределения загрязнения подземных вод в карстовых районах. В основу модели заложен балансовый подход, заключающийся в выделении на модели элементарных ячеек.
Исследуемый участок территории разбивался программой на множество элементарных ячеек - дискретизировался. При этом горизонтальные размеры у всех ячеек имеют одинаковые значения, а вертикальные варьируются от ячейки к ячейке, формируя слои переменной толщины. Каждая ячейка имеет свой набор параметров: уровень воды, давление, пористость, вертикальный и горизонтальный коэффициент фильтрации, концентрации растворенных в воде веществ и коэффициент диффузии. Программа позволяет загружать с последующей интерполяцией данные, полученные путем мониторинга на исследуемой территории, и изменять их на любом этапе моделирования.
По каждой ячейке модели на заданный период времени определялись следующие параметры: баланс подземных вод, баланс катионов и анионов химических элементов, гидростатическое давление подземных вод, конвекционный массоперенос растворенных веществ, конвекционный массоперенос механических веществ, диффузионный массоперенос, минерализация и загрязненность подземных вод на заданный момент времени, агрессивность подземных, поверхностных и техногенных вод по отношению к карстующимся породам.
В общем случае при взаимодействии I - й ячейки («текущей») с одной из шести окружающих ее ячеек - ¡+1- й ячейкой («соседней») количество перетекаемой воды в единицу времени определялось по формуле
Дц, / Д1 = кК1+1)*(р1+1-р1), (4)
где ^.(,+1) - средний для двух ячеек коэффициент фильтрации; р1+1 - давление в соседней ячейке; р,- давление в текущей ячейке.
Отрицательная величина я соответствует оттоку жидкости из ячейки, положительная - притоку. Давление в незаполненных ячейках определялось высотой столба жидкости в них, а в заполненных вычислялось в каждом цикле моделирования с помощью системы арифметических уравнений, исходя из баланса совокупного для текущей ячейки притока-оттока воды:
X <ь=0. (5)
Конвективный массовый перенос растворенных в воде веществ из одной ячейки в другую рассчитывался следующим образом:
Дп,/Д1 = я*п,+.(Я>0); (6)
Дп,/Д1 = я*п,(я<0), (7)
где п - количество растворенного вещества в ячейке. Диффузия определялась по формуле
Дп1/Д1 = $Ч1+1)*(с1+1-с,), (8)
где £.(,+!) - средний для двух ячеек коэффициент диффузии; с - концентрация в соответствующих ячейках, определяемая как отношение количества растворенного вещества в ячейке к объему раствора в ячейке.
Наряду с построением комплекса карт и разрезов, отражающих статическое состояние природно-техногенной среды (рис. 10), программа позволила оценить динамику распространения загрязнения подземных вод хлоридами и сульфатами на участках складирования отходов на примере восточной промзоны г. Дзержинска (рис. 11-13).
В пятой главе изложены принципы и основы рационального и экологически сбалансированного использования подземных вод в карстовых районах, разработана информационно-управленческая модель системы обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий (рис. 14), проведена типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения, исходя из естественной защищенности эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов (рис. 15).
Для локализации и ликвидации действующих очагов загрязнения подземной гидросферы в карстовых районах Нижегородской области рекомендована и обоснована система инженерных защитных мероприятий: для нефтехимических объектов, складов нефтепродуктов - создание гидравлических завес, представляющих систему специальных скважин, создающих депрессию перпендикулярно к направлению движения потока загрязненных подземных вод; для небольших локальных объектов в виде свалок, золоотвалов, отстойников -создание непроницаемых замкнутых и полузамкнутых подземных стен и основания;
- в условиях интенсивного загрязнения опасными загрязнителями - сочетание гидравлической завесы с непроницаемыми подземными стенами;
- при внезапных единичных утечках загрязняющих веществ - экскавация загрязненного грунта, обваловка участка загрязнения (при условии, если зона аэрации сложена глинистыми грунтами) и откачки из скважин или дренажных канав.
В качестве главных мер по предупреждению негативного воздействия проектируемых потенциальных источников техногенного загрязнения на подземные воды в карстовых районах предлагается:
- запрещение размещения потенциальных источников загрязнения на участках проявления поверхностных карстовых форм;
- на участках с относительно благоприятными условиями для развития карста строительство сооружений, являющихся потенциальными источниками загрязнений, необходимо вести с конструктивной гидроизоляционной защитой;
- обязательная организация и ведение мониторинга «Подземные воды в карстовых районах и техногенез» по разработанной автором схеме (рис. 16).
В основу этих мероприятий и профилактических мер положены результаты карстолого-экологического районирования территорий, учитывающего естественную защищенность трещинно-карстовых вод от поверхностного загрязнения через зону аэрации, условия взаимосвязи поверхностных и подземных вод, закономерности распространения поверхностных, подземных и глубинных форм карста, наличие погребенных древних долин рек; эксплуатацию подземных вод и геохимическую характеристику основных водоносных горизонтов; изменения природно-техногенной среды от техногенных воздействий и нагрузок; варианты механизма распространения и динамики развития техногенного загрязнения подземных вод (рис. 17).
Условные обозначения
I) —ДЯ1—11, 2) имиунцш
Рис. 10. Площадное распространение геохимических типов в классов вод в эксплуатируемом среднечетвертично-современном аллювиальном водоносном горизонте в районе г. Дзержинска
Через 1 сут.
Через 10 сут.
Через 40 сут.
С, мг/дм'
С. мг/дм'
С, мг/дм3
Рис.11. Динамика распространения загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при ненарушенном глинистом водоупоре над карстующимися породами
Через 1 сут.
С, мг/дм1
Через 10 сут.
Через 30 сут.
С, мг/дм»
Рис. 12. Динамика распространения загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при отсутствии глинистого водоупора над карстующимися породами
Через 1 сут.
С, мг/дм»
Через 5 сут.
Через 20 сут.
Рис. 13. Динамика распространения загрязнения подземных вод на участках складирования отходов при нарушенном глинистом водоупоре над карстующимися породами в результате провала
Оценка состояния качества подземных вод на выбранном месторождении (участке), обследование зон сан-охраны I и П пояса проектируемого централизованного источника водоснабжения. Разработка мероприятий по доведению качества подземных вод и состоянию зон сан-охраны I и II пояса до нормативных требований
Ведение ежегодного государственного учета отбираемых вод и государственного водного кадастра с указанием месторождения (участка) подземных вод,
утвержденных запасов по категориям, водоносных горизонтов, наличия зон санохраны, гидрогеологического бассейна и водохозяйственного участка
Рекомендации по оперативному воздействию на геологическую среду при возникновении опасности загрязнения и истощения питьевых подземных вод: создание гидравлических завес из специальных скважин, экскавация загрязненного грунта, обваловка участка загрязнения, устройство дренажных канав, откачка из скважин и др.
Производственный контроль качества питьевой воды в распределительной водопроводной сети по физико-химическим, микробиологическим и органолеп-тическим показателям с частотой согласно табл. 8 СанПиН 2.1.4.559-96 в зависимости от количества обслуживаемого населения. Проведение необходимого объема водоподготовки
Орган управления питьевым водоснабжением населенного пункта за счет подземных вод с правом принятия решений при возникновении чрезвычайных экологических ситуаций
Рис. 14. Информационно-управленческая модель системы обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий
незащищенные от загрязнения а) при наличии нарушенного глинистого водоупора б) при отсутствии глинистого водоупора
под карстующимися породами вследсвие карстового провала и систем трещин
над карстующимися породами в зоне погребенных долин
/
-----;-Г. ■■ --Ч- • 4 • *» • н • '
—1— 1—1 1 *- х- т- _ Т^ ^ 1—1—Г
' | »иХг
III 1 1 1 1 1 1
г'-| ' 1 ' 1 1 1 1 1 1-4-4 1 1
г»
1 |М 1 1 1 1 1 1 ' 1 Ч 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Л 1 1 1 I 1 1
в) незащищенный или условно-защищенный при наличии над карстующимися породами песчаных отложений или маломощных глинистых пород
г) защищенный от загрязнения при наличии более 40-50 м перекрывающих глинистых отложений над трещинно-карстовыми водами
Рис. 15 . Типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения:
I тип - водозаборы из перекрывающих карстующиеся породы песчаных отложений а), б);
II тип - водозаборы из растворимых карстующихся пород- в), г)
Выявление распространения карста и оценка пораженности им территории
Установление и картирование существующих и потенциальных источников загрязнения подземных вод
Районирование территории по условиям развития карста и степени «сенсорности» подземной гидросферы к техногенным воздействиям
Составление специальных гидрогеологических карт и обоснование наблюдательной сети
Организация наблюдательной сети
Информационная измерительно-накопительная система Научно-методическое обеспечение мониторинга
Уровни мониторинга
Локальный
Объектный
Изучение режимообразующих факторов процесса загрязнения подземных вод и изменений состояния приро дно-техногенной среды в карстовых районах
I Создание банка данных наблюдений I
Прогноз направленности распространения процесса загрязнения подземных вод и установление вариантов механизма его развития
Корректировка размещения
наблюдательной сети и наблюдаемых параметров
Пространственный
Региональный
Локальный
I
Временной
Краткосрочный
Проверка прогнозов
Долгосрочный
Выдача информации о возможном загрязнении объектов жизнеобеспечения
Оперативно-технические варианты, мероприятия по предотвращению или ликвидации загрязнения подземных вод для принятия управленческих решений
Контроль за эффективностью защитных мероприятий от загрязнения подземной гидросферы
Рис. 16. Схема организации и ведения мониторинга «Подземные воды в карстовых районах и техногенез»
Типизация карсто вых деформаций н оценка экологического риска на участках складирование оттодо»
Моделирование
на ЭВМ вариантов развития техногенного загрязнения подземных вод в условиях покрытого карста
Карта
техногенных воздействий и нагрузок с харастеристмкой/ изменений при род но- ' техногенной среды
Зонирование территорий по функциональным
особенностям / и использованию/ ресурсной базы
Результирующая
карта \ аЧ
геоэкологического \ 4 ^ районирования \ в 1 территории Е |
с оценкой загрязненности/ подземной гидросферы
Карта распространения поверхностных, \ подземных, погребенных^ и глубинных форм карста с характеристикой их параметров
Карта 'районирования территорий по морфо структурным /'признакам, литологическим1 типам кастующихся ¿пород, их составлению и глубине 1 залегания
Карта эксплуатации подземных вод с геохимической харастеристикой основных водоносных горизонтов
Карта районирования территорий по возрасту ^ унаследованности к развития карста
Карта защищенности
трещи нно-•карстовых вод от загрязнения с характеристикой зоны аэрации
Карта районирования территорий по условиям взаимосвязи поверхностных и подземных
Рис. 17. Схема информационного обеспечения геоэкологической оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Проведен анализ и обобщен отечественный и зарубежный опыт изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах и методов защиты от них. Установлено, что при планировании размещения, проектировании полигонов складирования и захоронения промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, осадков очистных сооружений городов и других потенциальных загрязнителей земельных ресурсов не уделялось должного внимания оценке закарстованности территории и разработке соответствующих мероприятий по защите подземной гидросферы от загрязнения.
2. Выполнены анализ и типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом естественной защищенности подземных вод от поверхностного загрязнения. Были выделены 9 типов разрезов массивов горных пород, с наиболее характерными геофильтрационными условиями карстовых районов Среднего Поволжья, что позволило установить участки территорий и зоны максимально «чувствительные» к поверхностному загрязнению. Полевые исследования подтвердили наличие обширных зон загрязнения подземных вод на территориях, характеризующихся П, IV, VI, VII и VIII типами разрезов (рис. 4). Концентрация нефтепродуктов, спецкомпонентов, хлоридов, сульфатов, нитритов, тяжелых металлов в подземных водах на этих участках в 10-15 раз превышают их содержание по сравнению с другими типами разрезов.
3. На примере Нижегородской области показана прямая зависимость интенсивности и направленности загрязнения подземных вод от близости размещения источников поверхностного загрязнения к пораженным карстовыми провалами участкам земной поверхности. Показательными являются территории г. Дзержинска, Арзамаса, заречной части г. Н. Новгорода, Первомайска, Павлово.
4. Выполнена типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения исходя из естественной защищенности эксплуатируемых горизонтов и комплексов. Выделены и охарактеризованы 2 типа водозаборов: I тип - из перекрывающих карстующиеся породы песчаных отложений ( I а, б -незащищенные от поверхностного загрязнения ); II тип - из растворимых карстующихся пород (II в - незащищенный или условно-защищенный и II г -защищенный от поверхностного загрязнения). Это позволяет корректировать решения по размещению водозаборов с точки зрения их безопасности от поверхностного загрязнения и разрабатывать профилактические и оперативные мероприятия по предотвращению возможного загрязнения действующих водозаборов.
5. Разработана методология комплексной оценки масштабов, степени техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах на основе анализа площадного распространения карстовых форм и их приуроченности к линеаментам рельефа, изучения механизма провалообразования в различных типах разрезов массивов горных пород, полевых геохимических, геофизических, экспериментальных исследований и моделирования процессов миграции загрязнителей. Использование данной методологии позволило устанавливать контуры наиболее опасных по степени и виду загрязнений зон и участков, прогнозировать пути и варианты возможного развития процесса загрязнения подземных вод и своевременно принимать эффективные меры по защите объектов жизнеобеспечения людей и природных комплексов.
6. Для эффективного управления ресурсами подземных вод разработаны и обоснованы состав и структура мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез». Создана и внедряется информационно-управленческая модель обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий на примере
Южно-Горьковского месторождения подземных вод для городов Арзамас, Ардатов, Выкса, Кулебаки и др.,
7. Исходя из выделенных 9 типов наиболее характерных разрезов массивов горных пород в карстовых районах Среднего Поволжья разработана и обоснована система инженерных защитных мероприятий, позволяющая локализовать и ликвидировать очаги загрязнения подземной гидросферы: создание гидравлических завес, использование непроницаемых и полузамкнутых подземных стен и оснований для полигонов складирования отходов, экскавация загрязненного грунта, обваловка участка загрязнения, дренажные канавы, откачка из скважин и др..
Основные результаты исследований опубликованы в работах:
1. Копосов, С. Е. Организация карстологического мониторинга на муниципальном и объектном уровнях. Стадии, виды, содержание и конечные результаты работы / Е. В. Копосов, О. В. Тычина, С. Е. Копосов // Городское хозяйство и экология : Изв. жилищ-коммун, акад. - М., 1998. - № 2. - С. 60-73.
2. Копосов, С. Е. Особенности обоснования проектных решений для объектов жизнеобеспечения городов со сложными инженерно-строительными условиями / С. Е. Копосов, С. С. Казнов // Приборостроение в аэрокосмической технике : тез. докл. Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. -Арзамас, 1999. - С. 160-161.
3. Копосов, С. Е. Об экологических кризисах в истории "Земли / С. Е. Копосов, Н. О. Тычина // Приборостроение в аэрокосмической технике : тез. докл. Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. - Арзамас, 1999. - С.162-163.
4. Копосов, С. Е. Моделирование влияния техногенных нагрузок на активизацию опасных геоэкологических процессов / Е. В. Копосов, С. Е. Копосов // Городское хозяйство и экология : Изв. жилищ-коммун, акад. - М., 2000. - № 2. - С. 75-81.
5. Копосов, С. Е. Типизация техногенных источников загрязнения подземных вод / Е. В. Копосов, С. Е. Копосов // Архитектура и строительство - 2000 : тез. докл. науч.- техн. конф. / Нижегор. архитектур.- строит, ун-т. - Н.Новгород, 2000.-4.3.-С. 127-128.
6. Копосов, С. Е. Методология информационного обеспечения безопасной эксплуатации метрополитенов на закарстованных территориях / Е. В. Копосов, С. Д. Казнов, С. Е. Копосов // Изв. вузов. Серия «Строительство». -Новосибирск, 2002. - № 8. - С. 119-123.
7. Копосов, С. Е. Развитие опасных геоэкологических процессов в бассейне реки Волги / С. Е. Копосов // Строительство-2002 : тез. докл. Междунар. науч.-практич. конф. - Ростов н/Дону, 2002. - С. 73-74.
8. Копосов, С. Е. Анализ особенностей процессов миграции подземных вод в карстовых районах / С. Е. Копосов // Архитектура. Геоэкология. Экономика : сб. тр. аспирантов. - Н. Новгород : ННГАСУ, 2002. - С. 55-58.
9. Колосов, С. Е. Пути рационального и экологически сбалансированного использования подземных вод на закарстованных территориях / Е. В. Колосов, С. Е. Колосов // Городское хозяйство и экология : Изв. жилищ-коммун, акад. -М., 2002. - № 1. - С. 26-31.
Ю.Копосов, С. Е. Изучение процесса загрязнения подземных вод на закарстованных территориях крупных промышленных городов / С. Е. Колосов // Великие реки-2002 : тез. докл. междунар. науч.-пром. форума. - Н. Новогород, 2002. - С. 241-242.
11 .Колосов, С. Е. О повышении безопасности и эффективности систем жизнеобеспечения городов, расположенных в зонах развития карста / Е. В. Колосов, С. Е. Колосов // Великие реки-2002 : тез. докл. междунар. науч.-пром. форума. - Ц. Новгород, 2002. - С. 240-241. '
12.Колосов, С. Е. Анализ зарубежного и отечественного опыта складирования и захоронения отходов на закарстованных территориях / С. Е. Колосов // Архитектура. Геоэкология. Экономика : сб. тр. аспирантов и магистрантов. - ^ Н. Новгород : ННГАСУ, 2003. - С. 72-76.
13.Колосов, С. Е. Разработка и совершенствование системы противокарстовой защиты инженерных сооружений с использованием новейших методов и технических средств диагностики строительных конструкций / Е. В. Колосов, С. Д. Казнов, С. Е. Колосов // Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве : сб. докл. науч.-практ. конф.- М.: МГСУ, 2003. - С. 57-60.
14.Копосов, С. Е. Проблемы загрязнения подземных вод на участках утилизации промотходов и складирования кислых гудронов / С. Е. Колосов // Архитектура и строительство-2003 : тез. докл. науч.-техн. конф. профес.-преподав. состава, аспирантов, магистрантов и студентов / Нижегор. архитектур.-строит. ун-т. -Н. Новгород, 2004. - Ч. 2 - С. 219-222.
15.Колосов, С. Е. Проблемы строительного освоения территорий и безопасной эксплуатации зданий и сооружений в карстовых районах / Е. В. Колосов, С. Е. Колосов // Теоретические основы строительства : сб. докл. ХП1 словац.-пол.-рос. семинара / МГСУ. - М., 2004. - С. 227-230 с.
16. Колосов, С. Е. Оценка масштабов загрязнения подземных вод на закарстованных территориях крупных промышленных центров. / С. Е. Колосов, Е. В. Колосов // Великие реки-2004 : тез. докл. междунар. науч.-пром. форума. - Н. Новгород, 2004. - С. 287-288.
17.Колосов, С. Е. Техногенные изменения качества подземных вод в карстовых районах бассейна Волги / В. В. Найденко, С. Е. Колосов, Е. В. Колосов // Великие реки-2004 : тез. докл. междунар. науч.-пром. форума. - Н. Новгород, 2004. - С. 162-163.
e
Подписано в печать /¥. 04. Об
Формат 60X90 1/16
Бумага газетная. Печать трафаретная. Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 226_
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет; 603950, Н.Новгород, Ильинская,65
Полиграфцентр ННГАСУ, 603950, Н.Новгород, Ильинская, 65
и
11515495
РНБ Русский фонд
2006-4 14043
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Копосов, Сергей Евгеньевич
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ КАЧЕСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ ^ РАЙОНАХ.
1.1. Общая характеристика техногенных изменений подземной гидросферы в карстовых районах.
1.2. Проблемы размещения и эксплуатации полигонов складирования отходов на закарстованных территориях.
Выводы.
ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ РАЙОНАХ.
2.1. Основные представления о процессах и схемах миграции подземных вод в условиях покрытого карста.
2.2. Характеристики основных методов, используемых для изучения условий развития процесса загрязнения подземных вод на закарстованных территориях.
2.3. Особенности организации специальных наблюдений за динамикой загрязнения подземных вод на закарстованных территориях.
Выводы.
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ «СЕНСОРНОСТИ» И ЗАЩИЩЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ РАЙОНАХ К £ ТЕХНОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ.
3.1. Характеристика основных типов разрезов массивов горных пород в карстовых районах Среднего Поволжья.
3.2. Типизация техногенных источников загрязнения подземной гидросферы.
3.3. Основные виды и источники загрязнения подземных вод с характеристикой загрязняющих веществ на примере закарстованных территорий Нижегородской области.
3.4. Оценка естественной защищенности подземных вод.
3.4.1. Качественная оценка защищенности грунтовых вод.
3.4.2. Качественная оценка защищенности напорных вод.
Выводы.
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА МАСШТАБОВ И ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ РАЙОНАХ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ.
4.1. Структура информационного обеспечения геоэкологической оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах.
4.2. Основные региональные закономерности развития карста и распространения современных карстопроявлений.
4.3. Основные типы механизма распространения техногенного загрязнения подземных вод в районах покрытого карста.
4.4. Оценка масштабов загрязнения подземных вод.
Выводы.
ГЛАВА 5. ПРИНЦИПЫ И ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО И ЭКОЛОГИЧЕСКИ СБАЛАНСИРОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В КАРСТОВЫХ РАЙОНАХ.
5.1. Общие требование к освоению водных ресурсов на закарстованных территориях.
5.2. Информационно-управленческая модель системы обеспечения населенных пунктов экологически чистыми водами из подземных источников закарстованных территорий.
5.3. Типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения исходя из естественной защищенности эксплуатируемых водоносных горизонтов и комплексов.
5.4. Система защитных мероприятий для локализации и ликвидации действующих очагов загрязнения подземной гидросферы и профилактических мероприятий для проектируемых сооружений.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологическая оценка техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах и обоснование защитных мероприятий"
Актуальность проблемы. Подземные воды в условиях техногенеза являются важнейшим фактором в жизнеобеспечении человека и общества в целом. Отбор подземных вод для систем водоснабжения только в бассейне реки Волги составляет 5173,867 млн куб. м в год ( Найденко, 2003).
Особую опасность техногенное загрязнение представляет для подземных вод в карстовых районах, площадь которых только в России составляет около 20% от всей площади страны, а по мнению известного карстоведа H.A. Гвоздецкого, примерно на третьей части земного шара имеются реальные возможности для развития карста. Карстовые районы характеризуются значительным снижением естественной защищенности подземной гидросферы, большой концентрацией запасов высококачественных пресных подземных вод.
Наиболее уязвимыми для промышленных, бытовых, сельскохозяйственных отходов, полигонов складирования минеральных удобрений и ядохимикатов и других техногенных воздействий являются участки закарстованных территорий, где вследствие образования карстовых провалов на земной поверхности, нарушения сплошности геологического разреза появляются зоны свободного перетока (водообмена) между зоной аэрации и нижележащими .водоносными горизонтами. Это неизбежно приводит к изменению состояния качества подземных вод, их медико-биологических свойств: общей минерализации, жесткости, химического типа вод, увеличения содержания токсичных микрокомпонентов. По данным Министерства природных ресурсов России в результате проведенной инвентаризации потенциальных источников загрязнения подземных вод установлено, что ежегодно складируется примерно 370 млн. т твердых отходов в 280 000 накопителях. В организованных хранилищах сосредоточено около 1 600 млн. т токсичных отходов, в т.ч. 178 млн. т никеля и его соединений, более 9 млн. т шестивалентного хрома и его соединений, более 4 млн. т неорганических соединений фтора и других токсических веществ. Эти накопители являются непосредственными источниками загрязнения подземных вод, учитывая, что около 40 % из них даже не оборудованы защитными экранами.
При разработке мероприятий по защите, восстановлению качества и рациональному управлению ресурсами подземных вод в карстовых районах особенно остро стоит проблема изучения условий их естественной защищенности, особенностей миграции загрязняющих веществ с учетом современных и древних карстовых провалов, выявления областей загрязнения и оценки их масштабов в условиях продолжающегося возрастания техногенных воздействий. Отсутствие методологии комплексной оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах, а также эффективных мер защиты подземных вод от загрязнения, с обеспечением экологически безопасного снабжения населенных пунктов высококачественной питьевой водой, сдерживает социально-экономическое развитие крупных регионов. Это обусловливает актуальность проблемы и необходимость ее решения. *
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлись разработка и практическое применение методологии комплексной оценки техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах для планирования экологически безопасного размещения промпредприятий, водозаборов, очистных сооружений, полигонов складирования и захоронения промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, хранилищ химических удобрений, гербицидов и пестицидов, ограничения существующих техногенных нагрузок на подземную гидросферу и эффективного управления ресурсами подземных вод.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ и обобщение зарубежного и отечественного опыта изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- анализ и типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом сложившихся многолетних функциональных особенностей региона (на примере Нижегородской области);
- определение основных существующих и потенциальных источников загрязнения подземных вод, их классификация по типу и составу загрязнений;
- анализ и оценка размещения источников загрязнения подземных вод относительно участков с различной степенью закарстованности;
- организация и проведение экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на «ключевых» участках;
- типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения;
- моделирование процессов миграции загрязнителей с поверхности земли в трещинно-карстовые воды;
- разработка вариантов вероятного развития техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- научно-методическая разработка состава и структуры мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез»;
- разработка общей методологии обоснования защитных мероприятий для локализации и ликвидации загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- создание информационно-управленческой модели обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- на примере Нижегородской области установлена зависимость интенсивности площадного загрязнения подземных вод от близости размещения источников поверхностного загрязнения к пораженным карстовыми провалами участкам земной поверхности;
- на основании экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на ключевых закарстованных участках, моделирования процессов миграции загрязнителей с поверхности земли в нижние водоносные горизонты, изучения механизма провалообразования разработана методология комплексной оценки масштабов, степени техногенного загрязнения подземных вод и прогноза вариантов вероятного его развития в карстовых районах;
- для эффективного управления ресурсами подземных вод в карстовых районах определен состав и структура мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез»;
- разработана и обоснована система инженерных защитных мероприятий, позволяющая локализовать и ликвидировать очаги загрязнения подземной Гидросферы в карстовых районах; создана и внедряется информационно-управленческая модель обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий.
Практическая значимость и реализация работы. Исследования, положенные в основу диссертационной работы, выполнялись автором в рамках межвузовской научно-технической программы «Архитектура и строительство» по темам: ИГР - 10.0111.98 П «Анализ и прогнозирование экосистемных изменений в районах эксплуатации крупных централизованных водозаборов подземных вод и совершенствование систем контроля их качества», НГР - 06.01.018 «Методология управления планированием, рациональным размещением и безопасной эксплуатацией систем жизнеобеспечения в карстовых районах», в соответствии с Единым заказ-нарядом (ЕЗН) и тематическим планом НИР Минобразования России из средств федерального бюджета в рамках темы НГР 1.2.2. «Изучение и прогнозирование процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах при промышленном и гражданском строительстве».
В вышеназванных госбюджетных темах нашли отражение результаты исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на закарстованных территориях, типизации территорий по степени естественной защищенности подземной гидросферы от поверхностного загрязнения, моделированию процессов миграции загрязнителей при водоотборе подземных вод для технического и питьевого водоснабжения в условиях закарстованных территорий.
Результаты исследований реализовывались автором при составлении специальной программы для Нижегородского метрополитена по организации и ведению наблюдений за изменениями природно-техногенной среды на закарстованных участках трассы с учетом действующих водопонизительных скважин.
Авторским коллективом, включая и диссертанта, были подготовлены для Министерства природных ресурсов России, одобрены и апробированы в Нижегородском регионе «Рекомендации по организации и ведению территориального и объектного карстологического мониторинга».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы рассматривались и обсуждались на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Приборостроение в аэрокосмической технике» (Арзамас, 1999), юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов «Архитектура и строительство-2000» (Н.Новгород, 2000), Международной научно-практической конференции «Строительство-2002» (Ростов-на-Дону, 2002), Международных научно-промышленных форумах «Великие реки - 2002, 2003, 2004, 2005» (Н.Новгород, 2002, 2003, 2004, 2005), Научно-практической конференции-выставке по результатам реализации в 2003 г. межотраслевой программы сотрудничества Минобразования РФ и Спецстроя РФ «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве» (Москва, 2003), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, магистрантов и студентов «Архитектура и строительство - 2003, 2004», словацко-польско-российском семинаре «Теоретические основы строительства» (Москва, 2004), на научно-методических семинарах кафедр ЮНЕСКО и геоэкологии и инженерной геологии ННГАСУ (Н.Новгород, 2003, 2004, 2005 г. г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 2 учебных пособия и 4 методических указания.
На защиту выносятся:
- основные результаты обобщения отечественного и мирового опыта изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах и методов защиты от них;
- типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом естественной защищенности подземной гидросферы от поверхностного загрязнения;
- результаты экспериментальных исследований по выявлению путей миграции загрязненных вод на «ключевых» участках;
- методология комплексной оценки масштабов и вариантов вероятного развития техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах;
- методология управления ресурсами подземных вод с обоснованием защитных мероприятий подземной гидросферы от загрязнения в карстовых районах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 189 наименований работ отечественных и зарубежных авторов, 5 приложений. Работа изложена на 218 страницах, содержит 63 рисунка, 9 таблиц.
Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Копосов, Сергей Евгеньевич
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Проведен анализ и обобщен отечественный и зарубежный опыт изучения процессов загрязнения подземных вод в карстовых районах и методов защиты от них. Установлено, что при планировании размещения, проектировании полигонов складирования и захоронения промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, осадков очистных сооружений городов и других потенциальных загрязнителей земельных ресурсов не уделялось должного внимания оценке закарстованности территории и разработке соответствующих мероприятий по защите подземной гидросферы от загрязнения.
2. Выполнены анализ и типизация геоэкологических условий закарстованных территорий с учетом естественной защищенности подземных вод от поверхностного загрязнения. Были выделены 9 типов разрезов массивов горных пород, с наиболее характерными геофильтрационными условиями карстовых районов Среднего Поволжья, что позволило установить участки территорий и зоны максимально «чувствительные» к поверхностному загрязнению. Полевые исследования подтвердили наличие обширных зон загрязнения подземных вод на территориях, характеризующихся II, IV, VI, VII и VIII типами разрезов. Концентрация нефтепродуктов, спецкомпонентов, хлоридов, сульфатов, нитритов, тяжелых металлов в подземных водах на этих участках в 10-15 раз превышают их содержание по сравнению с другими типами разрезов.
3. На примере Нижегородской области показана прямая зависимость интенсивности и направленности загрязнения подземных вод от близости размещения источников поверхностного загрязнения к пораженным карстовыми провалами участкам земной поверхности. Показательными являются территории г. Дзержинска, Арзамаса, заречной части г. Н. Новгорода, Первомайска, Павлово.
4. Выполнена типизация водозаборов по условиям возможного загрязнения исходя из естественной защищенности эксплуатируемых горизонтов и комплексов. Выделены и охарактеризованы 2 типа водозаборов: I тип - из перекрывающих карстующиеся породы песчаных отложений ( Га, б — незащищенные от поверхностного загрязнения ); II тип - из растворимых карстующихся пород (II в - незащищенный или условно-защищенный и II г — защищенный от поверхностного загрязнения). Это позволяет корректировать решения по размещению водозаборов с точки зрения их безопасности от поверхностного загрязнения и разрабатывать профилактические и оперативные мероприятия по предотвращению возможного загрязнения действующих водозаборов.
5. Разработана методология комплексной оценки масштабов, степени техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах на основе анализа площадного распространения карстовых форм и их приуроченности к линеаментам рельефа, изучения механизма провалообразования в различных типах разрезов массивов горных пород, полевых геохимических, геофизических, экспериментальных исследований и моделирования процессов миграции загрязнителей. Использование данной методологии позволило устанавливать контуры наиболее опасных по степени и виду загрязнений зон и участков, прогнозировать пути и варианты возможного развития процесса загрязнения подземных вод и своевременно принимать эффективные меры по защите объектов жизнеобеспечения людей и природных комплексов.
6. Для эффективного управления ресурсами подземных вод разработаны и обоснованы состав и структура мониторинга «Подземные воды карстовых районов и техногенез». Создана и внедряется информационно-управленческая модель обеспечения населенных пунктов экологически чистыми питьевыми водами из подземных источников закарстованных территорий на примере Южно-Горьковского месторождения подземных вод для городов Арзамас, Ардатов, Выкса, Кулебаки и др.
7. Исходя из выделенных 9 типов наиболее характерных разрезов массивов горных пород в карстовых районах Среднего Поволжья разработана и обоснована система инженерных защитных мероприятий, позволяющая локализовать и ликвидировать очаги загрязнения подземной гидросферы: создание гидравлических завес, использование непроницаемых и полузамкнутых подземных стен и оснований для полигонов складирования отходов, экскавация загрязненного грунта, обваловка участка загрязнения, дренажные канавы, откачка из скважин и др.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Копосов, Сергей Евгеньевич, Нижний Новгород
1. Аверкина, Т. И. Пример оценки устойчивости массивов песчано-глинистых пород к техногенному загрязнению Текст. / Т. И. Аверкина // Геоэкология. -1994. № 1.
2. Артемов, А. В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов Текст. / А. В. Артемов, Е. Ю. Выговская, О. Е. Жукова // Экол. и пром-ть России. -1999.-№4.-С. 32-35,49.
3. Бабак В.В. Геоэкология полигонов твердых бытовых отходов Московского региона Текст. : автореф. дис. . канд. геол.-минерал. наук. / В. В. Бабак. -М., 1991.-24 с.
4. Белицкий, А. С. Охрана природных ресурсов при удалении промышленных жидких отходов в недра Земли Текст. /А. С. Белицкий. М. : Недра, 1976. - 144 с.
5. Белоусова, А. П. Методология оценки рисков загрязнения подземных водв контексте устойчивого развития Текст. / А. П. Белоусова // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. — 2003. № 9. — С. 83-91
6. Беляева, Ю. Л. Влияние накопителей жидких отходов на окружающую среду и здоровье человека в западном Прикаспии Текст. : автореф. дис. . канд. геол.-минерал, наук / Ю. Л. Беляева. Волгоград, 2001. - 23 с.
7. Беляков, А. А. Водопользование и национальная безопасность Текст. / А. А. Беляков, Е. В. Веницианов [и др.] М. : Альманах «Вымпел», № 4, 1997. - 296 с.
8. Бирюкова, Л. А. Результаты режимных наблюдений за загрязнением подземных вод на опытном полигоне в Горьковской области Текст. / Л. А. Бирюкова, Р. А. Ченцова // Сб. науч. тр. ВСЕГИНГЕО, М., 1990. С. 7377.
9. Боревский, Б. В. Оценка запасов подземных вод Текст. / Б. В. Боревский, Н. И. Дробноход, Л. С. Язвин. Киев : Выща школа, 1989. - 407 с.
10. Боревский, Б. В. Разведка и оценка запасов месторождений подземных вод в трещино-карстовых пластах Текст. / Б. В. Боревский, М. А. Хорди-кайнен, Л. С. Язвин. М. : Недра, 1976. - 247 с.
11. Боревский, Б. В. Экологически чистые подземные питьевые воды (минеральные природные столовые). Рекомендации по обоснованию перспективных участков для добычи с целью промышленного розлива Текст. / Б. В. Боровский [и др.] М. : АОЗТ «ГИДЭК», 1998. - 31 с.
12. Бочаров, Н. А. Оценка запасов пресных вод в Поволжье Текст. / Н. А. Бочаров, В. П. Агафонов // Разведка и охрана недр. 2000. - № 10 - с. 53.
13. Бочевер, Ф. М. Защита подземных вод от загрязнения Текст. / Ф. М. Бо-чевер, Н. Н. Лапшин, А. Е. Орадовская. М.: Недра, 1979. 254 с.
14. Бучкин, М. Н. Оценка перспективности территории Московской области для размещения полигонов твердых бытовых и промышленных отходов. Текст. / М. Н. Бучкин [и др.], // Инженерная геология. 1988. - № 1.
15. Быков, В. Н. О проблеме размещения в недрах токсичных отходов. Текст. /В.Н.Быков// Материалы конференции. Пермь, 1997.
16. Вакар, Н. Г. Методика районирования территории по опасности загрязнения диоксинами подземных вод (на примере Московской обл.) Текст. / Н. Г. Вакар, Ю. С Зеегофер. // Вод. ресурсы. 2000. - № 1. - С. 21 -31.
17. Вартанян, Г. С. Экология России. Европейская часть Текст. / Г. С. Вар-танян // Геоинформмарк, 2000. Т. 1. - 300 с.
18. Вартанян, Г. С. Современные геоэкологические проблемы Центральной Евразии Текст. / Г. С. Вартанян, И. Тагиев // Отеч. геология : докл. на МГК-ХХХ1 / Рио-де-Жанейро. 2000. - № 8. - Спец. выпуск. - С. 13.
19. Вартанян, Г. С. Экологическое состояние геологической среды России Текст. / Г. С. Вартанян, В. В. Куренной [и др.] // Геологич. исслед. и охрана недр : науч.-техн. информ. сб. / АО «Геоинформмарк». М., 1994. -Вып. 2. - С. 3-15.
20. Виллервальд, Р. С. Управление и нормативно-правовое регулирование обращения с твердыми промышленными и бытовыми отходами Текст. / Р. С. Виллервальд // Геоэкология. 1995. - № 3.
21. Виноградов, Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем Текст. Б. В. Виноградов. М.: Наука, 1984.
22. Врба, Я. Экологические последствия влияния технологических факторов на качество подземных вод Текст. / Я. Врба, В. Йиржеле, Я. Балек. // Доклады тр. XXVII Междун. геологич. конгресса / СССР Москва, М. : Наука, 1984. - Т. 16. - С. 92-104.
23. Гаев, А. Я. Техногенез, карстогенез и геологическая деятельность подземных вод Текст. / А. Я.Гаев // Пробл. геол. Перм. Урала и Приуралья : матер. регион, науч. конф. Пермь, 1999. - С. 118-119.
24. Гавич, И. К. Методы охраны подземных вод от загрязнений и истощения Текст. / И. К. Гавич. М.: Недра, 1985. - 320 с.
25. Гайдин, А. М. Прогнозирование карстовых провалов в зонах влияния во-допонижения Текст. / А. М. Гайдин //Инж. геология, 1987.- №3.- С. 47-54.
26. Галицин, М. С. Особенности геохимической эволюции подземных вод на техногенном этапе Текст. / М. С. Галицин // Подземные воды и эволюция литосферы : тез. докл. Всесоюзн. конф., т. 11. М. : Наука, 1985.- С. 364367.
27. Гвоздецкий, Н. А. Проблемы изучения карста и практика Текст. / Н. А. Гвоздецкий. М.: Мысль, 1972. - 392 с.
28. Геоэкология: проблемы и решения Текст. // Тез. докл. и сообщ. Всесоюзн. науч.-техн. конф. ВСЕГИНГЕО. М., 1991. - 182 с.г
29. Геоэкологические исследования и охрана недр Текст. // Науч.-техн. информ. сб. / АО «Геоинформмарк». М., 1994. - Вып.2. - 56 с.
30. Геоэкологическое картографирование Текст. // Тез. докл. Всерос. на-уч.-прак. конф. М.: ВСЕГИНГЕО, 1998. - 4.1. - 164 с.
31. Голубев, Г. Н. Геоэкология и глобальные изменения Текст. / Г. Н. Голубев // Весн. МГУ. Сер. 5. 1998. - № 4. - С. 61-70.
32. Голодковская, Г. А. Геологическая среда промышленных регионов Текст. / Г. А. Голодковская, Ю. Б. Елисеев. М.: Недра, 1989. - 219 с.
33. Гольдберг, В. М. Гидрогеологическое обоснование размещения полигонов промышленных отходов Текст. / В. М. Гольдберг // Геоэкология, 1995. -№3.
34. Гольдберг, В. II. Геологические основы охраны подземных вод от загрязнения Текст. / В. Н. Гольдберг, С. М. Газда. М.: Недра, 1984. - 262 с.
35. Гольдберг, В. Н. Изучение загрязнения подземных вод и окружающей среды на примере одного из промышленных районов Текст. / В. Н. Гольдберг, В. М. Мошкин. БМОИП, 1980. - Т. 55. - Вып. 4.
36. Гольдберг, В. М. Методы оценки защищенности подземных вод от загрязнения Текст. / В. М. Гольдберг // Изучение защищенности подземных вод : сб. науч. тр. М.: ВСЕГИНГЕО, 1986. - С. 6-14.
37. Гольдберг, В. М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды Текст. / В. М. Гольдберг. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 248 с.
38. Гольдберг, В. М. Изучение загрязнения подземных вод в натурных условиях на полигонах Текст. / В. М. Гольдберг // Сб. науч. тр. М. : ВСЕГИНГЕО, 1990.-С.5-12.
39. Гольдберг, В. М. Загрязнение подземных вод и его геоэкологические последствия Текст. / В. М. Гольдберг // Геэкология : тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. М.: ВСЕГИНГЕО, 1991. - Ч. II. - С.6-8.
40. Гольдберг, В. М. Методические рекомендации по гидрогеологическим исследованиям и прогнозам для контроля за охраной подземных вод Текст. / В. М. Гольдберг. М.: ВСЕГИНГЕО, 1980. - 86 с.
41. Гончаров, В. С. Методические рекомендации по применению флуоресцентных индикаторов при гидрогеологических исследованиях Текст. / В. С. Гончаров, С. И. Латышев. М. : ВСЕГИНГЕО, 1982. - 89 с.
42. ГОСТ 2874-82. «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
43. Грибанова, Л. П. Оценка влияния полигонов складирования твердых бытовых и промышленных отходов на геологическую среду Текст. / Л. П. Грибанова [и др.] // Инженерная геология. 1987. - № 4.
44. Грибанова, Л. П. Проблема захоронения и утилизации твердых бытовых отходов в Московском регионе Текст. / Л. П. Грибанова // Геоэкология. -1995. № 3.
45. Грибанова, Л. П. Оценка геохимических изменений геологической среды на полигонах промышленно-бытовых отходов Текст. / Л. П. Грибанова, А. С. Зайцев // Инженерная геология. 1990. - № 5.
46. Гриневский, С. О. Анализ фильтрационной неоднородности карбонатного водоносного горизонта по данным опытно-фильтрационных работ Текст. / С. О. Гриневский, Е. Е. Бобылова // Ломоносов, чтения 2000 : тез. докл. науч. конф. - М., 2000. - С. 60-61.
47. Гроздова, О. И. Картографирование и региональные прогнозы техногенных изменений подземной гидросферы Текст. / О. И. Гроздова // Гидро-геол. и инж. геология. М.: ВИЭМС, 1987. - С. 64-68.
48. Делятицкий, С. В. Некоторые результаты изучения территорий свалок промышленных и бытовых отходов Текст. / С. В. Делятицкий [и др.] // Инженерная геология. 1990. - № 3.
49. Демин, А. П. Использование и охрана водных ресурсов в России в последней трети XX века Текст. / А. П. Демин // Вода : экол. и технол. : тез. докл. М., 2000.-С.65.
50. Дмитриев, Е. С. Руководящие принципы экологического мониторинга Текст. / Е. С. Дмитриев // Экол. системы и приборы, 1999. № 3. - С. 4349.
51. Дривер, Дж. Геохимия природных вод Текст. / Дж. Дривер. М.: Мир, 1985.- 440 с.
52. Евстратова, А. А. Загрязнение подземных вод Северо-Западного региона в связи с разработкой месторождения полезных ископаемых Текст. /А. А. Евстратова // Регион, экол. -1999. № 4 - С. 61-65,120.
53. Заговенкова, Е. Н. Природные и антропогенные загрязнения воды Текст. / Е. Н. Заговенкова // Геол. науки 98 : тез. докл. науч. конф. НИИГеол. и геол. фак. / СГУ. - Саратов, 1998. - С. 58.
54. Злобина, В. Л. Влияние эксплуатации подземных вод на развитие карсто-во-суффозионных процессов Текст. / В. Л. Злобина. М. : Наука, 1986.
55. Изучение загрязнения подземных вод на опытно-производственных полигонах. // Сб. науч. тр. М. : ВСЕГИНГЕО, 1990. - 172 с.
56. Ильин, А. Н. Гидрогеологические условия развития карста (на примере бассейна нижнего течения р. Оки) Текст. / А. Н. Ильин // Тр. Междунар. симпозиума по гидрологии карста, Будапешт. — 1978. С. 31-39.
57. Ильин, А. Н. Гидрогеологические условия развития карста в бассейне нижнего течения р. Оки Текст. / А. Н. Ильин // Комплексные инженерно-геологические исследования для промышленного и гражданского строительства. М.: Наука, 1984. С. 94-101.
58. Клаперих, X. Геотехнические требования к рекультивации нарушенных территорий (на примере разработок в Германии) Текст. / X. Клаперих, Р. Азом // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2003.-№2. С. 160-169.
59. Климас, А. Й. Организация литомониторинга в карстовом районе Северной Литвы Текст. / А. Й. Климас, Б. П. Паукштис // Инженерная геология. 1990 - № 4.
60. Ковалева, И. В. Экологическое состояние и использование подземных вод Текст. / И. В. Ковалева, В. В. Куренной, Ю. Б. Челидзе // Использ. и охрат на природ, ресурсов России. — 1999. № 5-6. — С. 64-65.
61. Кожевникова, В. Н. Методика оценки закарстованных территорий Текст. / В. Н. Кожевникова // Инж. геология, 1984. №2. - С. 26-40.
62. Коноплянцев, А. А. Мониторинг подземных вод Текст. / А. А. Коноп-лянцев, Л. П. Лапшова, С. М. Семенов // Сб. науч. тр. ВСЕГИНГЕО, М. : 1984. С.20-27.
63. Копосов, Е. В. Моделирование влияния техногенных нагрузок на активизацию опасных геоэкологических процессов Текст. / Е.В. Копосов, С.Е. Копосов // Городское хозяйство и экология : Изв. жилищ.-коммун. акад. М., 2000-№2.-С. 75-81.
64. Колосов, Е. В. Методология информационного обеспечения безопасной ^ эксплуатации метрополитенов на закарстованных территориях Текст.
65. Е. В. Колосов, С. Д. Казнов, С. Е. Колосов // Изв. вузов. Серия «Строительство». Новосибирск, 2002. - № 8. - С. 119-123.
66. Колосов, С. Е. Развитие опасных геоэкологических процессов в бассейне реки Волги. Текст. / С. Е. Колосов // Строительство-2002 : тез. докл. Меж-дунар. науч.-практич. конф. Ростов н/Дону, 2002. - С. 73-74.
67. Колосов, С. Е. Анализ особенностей процессов миграции подземных вод в карстовых районах Текст. / С. Е. Колосов // Архитектура. Геоэкология. Экономика : сб. тр. аспирантов. Н.Новгород : ННГАСУ, 2002. - С. 55-58.
68. Колосов, Е. В. Пути рационального и экологически сбалансированного ^ использования подземных вод на закарстованных территориях Текст. / Е.
69. В. Колосов, С. Е. Колосов // Городское хозяйство и экология : Изв. жи-лищ.-коммун.акад. М., 2002. - № 1. - С. 26-31.
70. Колосов, С. Е. Изучение процесса загрязнения подземных вод на закарстованных территориях крупных промышленных городов Текст. / С. Е. Колосов // Великие реки-2002 : тез. докл. Междунар. науч.-пром. форума. -Н. Новгород, 2002. С. 241-242.
71. Колосов, С. Е. Оценка масштабов загрязнения подземных вод на закар стованных территориях крупных промышленных центров. / С. Е. Колосов, Е. В. Колосов // Великие реки-2004 : тез. докл. Междунар. науч.-пром. форума. Н. Новгород, 2004. - С. 287-288.
72. Косов, В. И. Моделирование влияния загрязнения подземных вод от полигона твердых бытовых отходов Текст. / В. И. Косов, В. Е. Клыков, В. Н. Иванов, Л. В. Фирсова // Экол. системы и приборы. 2000. - № 2. - С.2-7.
73. Костарев, В. П. О геоэкологических изысканиях для строительства Текст. / А. П. Костарев // Гидро-геол. и карстовед. / Верхнекам ТИСИз., 2000. № 13. -С. 37-41.
74. Котлов, Ф. В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека Текст. / Ф. В. Котлов. М.: Недра, 1978. 263 с.
75. Коносавский, П. К. Разработка и апробация моделей индикаторного опробования комплексов трещиноватых пород Текст. / П. К. Коносавский, В. А. Мироненко, В. Г. Румынии // Геоэкология. 1993. № 3. - С. 104-124.
76. Крайнов, С. Р. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения Текст. / С. Р. Крайнов, В. М. Швец. М.: Недра, 1987. - 237 с.
77. Крайнов, С. Р. Геохимические модели прогноза формирования качества подземных вод (обзор возможностей и ограничений) Текст. / С. Р. Край-нов С.Р. // Вод. ресурсы. 1999. - № 3. - С.322-334.
78. Крайнов, С. Р. Качество подземных вод России, прогнозы их изменения и пути улучшения Текст. / С. Р. Крайнов, Б. Н. Рыженко // Отеч. геология : докл. на МГК-ХХХ1 / Рио-де-Жанейро. 2000. - № 8. - Спец. выпуск. - С. 34.
79. Кузьмин, М. Н. Концепция эколого-аналитического контроля в Российской Федерации Текст. / М. Н. Кузьмин, Е. Я. Нейман, А. А. Попов // Приборы. 1999. - № 9. - С. 43-48.
80. Кутепов, В. М. Оценка устойчивости закарстованных территорий методом анализа напряженного состояния массивов горных пород Текст. / В. М. Кутепов // Обзор и рекомендации. М.: ЦПНТГО, 1986. 68 с.
81. Кутепов, В. М. Прогнозирование катастроф в карстовых районах Текст. / В. М. Кутепов и др. // Спасение, защита, безоп. новое в науке, техн., технол.: тез. докл. науч.-практ. конф., М., 1995. - С.136.
82. Кульчицкий, Л. И. Изучение трещиноватости глин как фактора их проницаемости с позиций микрогеологии Текст. / Л. И. Кульчицкий, Ю. Г. Тка-ченко // Сб. науч. тр. ВСЕГИНГЕО. М.: ВСЕГИНГЕО, 1986. - С.109-118.
83. Кура нов, П. Н. Обоснование системы инженерной защиты водозаборов при загрязнении подземных вод углеводородами Текст. : автореф. дис. канд. техн. наук / П. Н. Куранов. М., 2001. - 26 с.
84. Куренной, В. В. Принципы выбора участков наблюдения для ведения мониторинга подземных водных объектов Текст. / В. В. Куренной // Вода : экол. и технол.: тез. докл. М., 2000. - С.250-251.
85. Куренной, В. В. Мониторинг геологической среды основа экологической оценки техногенных изменений состояния недр Текст. / В. В. Куренной,
86. A. А. Шпак // Разведка и охрана недр. 1999. - № 12. - С. 46-49.
87. Лапшин, Н. Н. Рекомендации по гидрогеологическим расчетам зон санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения Текст. / Н. Н. Лапшин, А. Е. Орадовская. Изд-во ВОДГЕО, 1983. -102 с.
88. Лукнер, Л. Моделирование миграции подземных вод Текст. / Л. Лукнер,
89. B. М. Шестаков. М.: Недра, 1986. - 208 с.
90. Лукьянчиков, В. М. Опыт локализации крупного очага нефтепродуктово-го загрязнения подземных вод Текст. / В. М. Лукьянчиков // Отеч геология : докл. на МГК-XXXI / Рио-де-Жанейро, 2000. № 8. - Спец. выпуск.1. C. 44.
91. Ляховецкий, Ф. М. Инженерная геофизика Текст. / Ф. М. Ляховецкий, В. К. Хмелевский, 3. Г. Ященко. М.: Недра, 1989, 253 с.
92. Мамонова, Т. В. Анализ исследований захоронений отходов на закарсто-ванных территориях Текст. / Т. В. Мамонова, В. В. Толмачев // Материалы конференции. Пермь, 1997.
93. Методы геофизики в гидрогеологии и инженерной геологии Текст. -М.: Недра, 1984.- 184 с.
94. Минкин, Е. Л. Гидрогеологические расчеты для выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод Текст. / Е. Л. Минкин. М. : Недра, 1967.- 124 с.
95. Мироненко, В. А. Проблемы гидрогеоэкологии Текст. / В. А. Мироненко, В. Г. Румынии. М.: Изд. МГТУ, 2002. - Т. 1. - 610 с.
96. Мироненко, В. А. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах Текст. / В. А. Мироненко, Е. В. Мольский, В. Г. Румынии. -Л. :Недра, 1988.-250 с.
97. Мироненко, В. А. Опытно-миграционные работы на месторождениях питьевых вод Текст. : методические рекомендации / В. А. Мироненко, В. Г. Румынии, Б. В. Боревский, Г. Е. Ершов. М. : АОЗТ «ГИДЭК», 1998. -93 с.
98. Найденко, В. В. Федеральная целевая программа «Возрождение Волги». Основные цели. Особенности и приоритеты. Проблемы реализации Текст. / В. В. Найденко // Изв. жилищ.-коммун. акад., 1995. № 2.
99. Найденко, В. В. Великая Волга на рубеже тысячелетий от экологического кризиса к устойчивому развитию Текст. / В. В. Найденко Н.Новгород : Изд-во Промграфика, 2003. - Т. 1. - 368 е., Т. 2. - 375 с.
100. Найденко, В. В. Техногенные изменения качества подземных вод в карстовых районах бассейна Волги / В. В. Найденко, С. Е. Колосов, Е. В. Колосов // Великие реки-2004 : тез. докл. Междунар. науч.-пром. форума. Н. Новгород, 2004. - С. 162-163
101. Носенко, О. А. Исследование фильтрации в трещиноватых породах с учетом заполнителя трещин Текст. / О. А. Носенко // Сб. науч. тр. ВСЕГИНГЕО. М. : ВСЕГИНГЕО, 1986. - С. 118-126.
102. Орадовская, А. Е. Санитарная охрана водозаборов подземных вод Текст. / А. Е. Орадовская, Н. Н. Лапшин. М.: Недра, 1987. - 167 с.
103. Орлов, М. С. Загрязнение подземных вод коммунальной свалкой Текст. / М. С. Орлов, М. М. Кузнецов. // Вестн. МГУ : сер. 4, 1988. № 5.
104. Павлик, Г. Н. Математическая модель распространения нефтяного загрязнения в грунтовой среде Текст. / Г. Н. Павлик, Е. Д. Павлик. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. н. 2000. - № 3. - С. 119-120,198.
105. Павличенко, Л. М. К проблеме ограничения и оптимизации геоэкологического мониторинга Текст. / Л. М. Павличенко // Изв. вузов. Серия « Геология и разведка», 2000. № 5 - С. 95-108,144.
106. Пенчев П. Экспериментальные исследования одновременной миграции тяжелых металлов в песках средней крупности Текст. / П. Пенчев, Б. Беликов. // Изв. вузов. Серия «Геология и разведка», 1982 № 2 - С. 110-116.
107. Питьева, К. Е. Гидрогеохимические аспекты охраны геологической среды Текст. / К. Е. Питьева. М., 1989.
108. Плотников, Н. И. Введение в экологическую гидрогеологию Текст. / Н. И. Плотников. М.: Изд-во МГУ, 1998. - 240 с.
109. Ревич,' Б. В. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами Текст. / Б. В. Ревич, Ю. Е. Сает, Р. С. Смирнова [и др.] М.: ИМГРЭ, 1982. - 112 с.
110. Рекомендации по изучению карста геофизическими методами Текст. // ПНИИПС. М.: Стройиздат, 1986. - 112 с.
111. Ремизов, В. Г. Интенсивность современных карстовых процессов в бассейне р. Насть Марийской АССР Текст. / В. Г. Ремизов, Е. В. Колосов
112. Вопросы геодинамики и их учет при строит-ве, Тр.ГШИИС. М., 1984.- С. 26-34.
113. Рошаль, А. А. Полевые методы определения миграционных параметров. Текст. / А. А. Рошаль // Гидрогеология и инженерная геология. Обзор ВИЭМС.-М., 1981.-61 с.
114. Садов, А. В. Технология применения аэрокосмических методов при решении задач прикладной экологии Текст. / А. В. Садов / /Изв. вузов. Геодез. и аэрофотосъемка, 1995. № 2. - С. 38-44.
115. Саваренский, И. А. Детальный анализ неравномерности распределения и развития карста на примере г. Дзержинска Горьковской области Текст. / И. А. Саваренский // Инжен. изыск, в стр-ве. М. : ЦИНИС, 1977. Сер. 15. - Вып 6(59).
116. Саваренский, И. А. Прогнозирование устойчивости закарстованных территорий Текст. / И. А. Саваренский //Свойства грунтов и инженерно-геологические процессы. М.: Наука, 1987. - С. 45-53.
117. Саваренский, И. А. Прогноз устойчивости территорий методом удаленности от ближайшего проявления карста Текст. / И. А. Саваренский // Прогноз изменений инженерно-геологических условий при строительстве. М.: Наука, 1990.- С. 108-118.
118. Самсонов, Б. Г. Миграция вещества и решение гидрогеологических задач Текст. / Б. Г. Самсонов, Л. М. Самсонова М.: Недра, 1987.- 118 с.
119. СанПиН 2.1.4.544-96. Санитарные правила и нормы «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».
120. СанПин.2.1.4.59-96. Санитарные правила и нормы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
121. Сафронова, А. А. Строительство на закарстованных территориях, характеризующихся развитием карбонатной муки Текст. / А. А. Сафронова, А. Н. Ильин // Строительство на закарстованных территориях : тез. докл. Все-союзн. совещ. Подольск, 1983. - с. 14-15.
122. Сольский, С. В. Обеспечение защиты природных вод в районах размещения полигонов твердых бытовых отходов Текст. / С. В. Сольский, И. А. Кветная, Д. П. Самофалов // Изв. ВИИИ гидротех. , 2001 с. 239. - 225236, 276-277, 282.
123. Соколов, Д. С. Основные условия развития карста Текст. / Д. С. Соколов.- М.: Госгеолтехиздат, 1962. 322 с.
124. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию. Госстрой СССР. М., 1985
125. СНиП 22.01-95. Геофизика опасных природных воздействий. Минстрой России. М., 1996 г.
126. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства. Госстрой России. М., 1997 г.
127. СП 11-105-97 (часть II). Инженерно-геологические изыскания в районах опасных геологических и инженерно-геологических процессов. Госстрой России. М., 1998.
128. Ступишин, А. В. Равнинный карст и закономерности его развития на примере Среднего Поволжья Текст. / А. В. Ступишин. Казань : Изд-во Казан, ун-та, 1967,- 291с.
129. Силин-Бекчурин, А. И. Методическое руководство по гидрогеологическим, гидрохимическим и микробиологическим исследованиям Текст. /
130. A. И. Силин-Бекчурин //Гостоптехиздат, 1961.
131. Сутягин, В. В. Охрана подземных вод при сооружении скважин Текст. /
132. B. В. Сутягин и др. М.: Недра, 1986. - 168 с.
133. Толмачев, В. В. Проблемы захоронения промышленных отходов в карстовых районах Текст. / В. В. Толмачев, Т. В. Мамонова // Изв. академ. промыш. экологии. М., 1997. - № 1. - С. 23-26.
134. Трофимов, В. Т. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду Текст. / В. Т. Трофимов, В. А. Королев, А. С. Герасимова // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1995.- № 5. С. 96-107.
135. Труфманова, Е. П. Геоэкологическая оценка территорий бывших свалок (два аспекта) Текст. / Е. П. Труфманова, И. В. Галицкая // Геоэкология. 1999. № 5.
136. ТСН 22-308 НН. Инженерные изыскания, проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений на закарстованных территориях Нижегородской области. Комитет архитектуры и градостроительства, Н.Новгород, 1999.
137. Тычина, О. В. Особенности защиты инженерных сооружений в районах развития техногенного карста. Текст. / О. В. Тычина // Проблемы изучения техногенного карста : тез. докл. регион, совещ., Кунгур, 1988. - С. 64-65.
138. Тычина, О. В. Оценка активности сульфатного карста Текст. / О. В. Тычина // Новые прогрессивные способы комплексного изучения недр Урала путь ускоренного народного хоз-ва региона : тез. докл., - Пермь, 1989. -С. 42
139. Тютюнова, Ф. И. Прогноз качества подземных вод в связи с их охраной от загрязнения Текст. / Ф. И. Тютюнова, И. Я. Пантелеев [и др.] М. : Наука, 1978.
140. Тютюнова, Ф. М. Гидрогеохимия техногенеза Текст. / Ф. М. Тютюнова -М: Наука, 1989. 380 с.
141. Фрид, Ж. Загрязнение подземных вод Текст. / Ж. Фрид М. : Недра, 1981.- 304 с.
142. Хмелевский, В. К. Электрическое зондирование геологической среды Текст. / В. К. Хмелевский, В. А. Шевнин. М. : Изд. МГУ, 1992. - Ч. II. -199 с.
143. Хоменко, В. П. Карстово-суфорозионные порцессы и их прогноз Текст. / В. П. Хоменко. М. : Наука, 1986. - 97с.
144. Черняев, А. М. Россия : водно-ресурсный потенциал Текст. / А. М. Черняев // РосНИИВХ . Екатеринбург, Изд-во «Аэрокрсмоэкология», 1998. -342 с.
145. Чикишев, А. Г. Методы изучения карста Текст. / А. Г. Чикишев. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1973. 91 с.
146. Шестаков, В. М. Гидрогеодинамика Текст. / В. М. Шестаков. 3-е изд. — М. : Изд-во МГУ, 1995 368 с.
147. Шестаков, В. М. Динамика подземных вод. Текст. / В. М. Шестаков. — М. : Изд. МГУ, 1979. 368 с.
148. Ядерно-геофизические методы в гидрогеологии и инженерной геологии Текст. / В. Т. Дубинчук, В. А. Поляков, Н. Д. Корниенко [и др.]] М .: Недра, 1988.-223 с.: ил.
149. Якуч, Л. Морфогенез карстовых областей Текст. / Л. Якуч. М., Изд-во Прогресс, 1979. 388 с.
150. Aldous, P. J. Tracing Ground-Water Movement in Abandones Coal Mined Aquifer Using Fluorescent Dyes Text. / P. J/ Aldous, P. L. Smart // Ground Water, 1988. P. 172-178.
151. Frimmel, F. Komplexierung von Metallionen durch Gewasserhuminstoffe Text. /F. Frimmel //Z. Wasser Adwasser Forsh, 14 1981.- №1,7-10.
152. Valocchi Albert, J. Describing the transport ofion-exchanding contaminants using an effectivekd approach Text. / J. Valocchi Albert // Water Resour. Res., 1984. 20 - № 4. - c. 499-503
153. Spalding, R. F. Investigation of sourses of groundwater nitrate contamination in the Burbank-Walluba area of Washington Text. / R. F. Spalding, M. E. Exner, C. W. Lindan, D. W. Caton // USA, «J. of Hydrol», 1982. - v. 58. -№3/4.- P. 307-324.
154. Mazac, O. Surfase geoelectrics for ground water pollution and protection studies Text. / O. Mazac, W. E. Kelly, I. Landa // Journal of Hydrology, 1987. № 93. - P. 277-294/
155. Mercer, J. W. A review of immicible fluids in the subsnrfase Text. / J. W. Mercer, R. M. Coher // Journal of Contaminant Hydrology, 1990. № 6. - P. 107-163.
156. Melke, J. Diagnostic menhods in the control noise and vibratopn Text. / J. Melke, S. Kraemer // Of sound and vibration, 1983. Vol. 87. - № 2. - P. 377386.
157. Zhao, You-cai. («Характеристика закрытых свалок») Excavation and characterization of refuse in closed landfill Text. / You-cai Zhao // Envron. Sei. (China) 2002/. 14, № 3. P. 303-308.
158. Antiguedad, I. Tracages au Pays Basque : vers une meilleure connaissance de la dynamique decoulement et de transport des aquifers karstiques dan la perspective le leur proyection Text. / I. Antiguedad, T. Morales // Hydrologie, 2000. № 3. - P. 47-58.
159. Fisher, J. A. Design of geotechnical fabrics for sertic sistems in karst Text. / J. A. Fisher, J. J. Fisher. USA, 1999.
160. Calvin, E. Bellechester Minnesota lagoon collapse Text. / E. Calvin, Andrew R. Kehren. USA, 1993.
161. Crawford, N. C. Groundwater investigations to determine contaminant movement in the karst aqnifers of the Lewisburg, Tennesee area Text. / N. C. Crawford, C. S. Ulmer. USA, 1993.
162. Crawford, N. C. Toxic and explosive fumes rising from carbonate aqnifers : A hazard for residents of sinkhole plains Text. / N. C. Crawford . USA, 1984.
163. Slifer, D. W. Sinkhole dums and the risk to ground water in Virginia's karst areas Text. / D. W. Slifer, R. A. Erchul. USA, 1989.
164. Edwards, A. J. Waste disposal on karstfields carboniferous limestone aqnifers of England an Walles Text. / A. J. Edwards, P. L. Smart. UK, 1989.
165. Bodhankar, N. Pollution of limestone aqnifer due to urban waste disposal around Raipur, Madhya, Pradesh, India Text. / N. Bodhankar, B. Chatterjee. India, 1993.
166. Hall, P. J. Site investigation, monotoring, and successful landfill closure within a karst terrain Text. / P. J. Hall, A. J. Meccasker, С. T. Bingham. USA, 1995.
167. Dullmann, II. Danerbesttandikeit von nocht tonmincralishen Beimengungen in Dichtuhgstonen unter Deponiebegin-gungen Text. / H. Dullmann //10 Nat. Tagung für Ingenieur-geologie, 1999.
168. Muller, L. Deponen uberchehdeponieteshnische und ingenieurgrebogische Aspekte am Beispiel eines neuen Uberdachungskonzeptes für Deponien Text. / L. Muller, 1999.
169. Heitfekd, K. H. Die Bedeutuhg tektoniseher Störungen die Beurteilung von Deponiestandorten Text. / K. H. Heitfekd, M. Heitfekd. 2000.
-
Копосов, Сергей Евгеньевич
-
кандидата технических наук
-
Нижний Новгород, 2005
-
ВАК 25.00.36
- Гидрогеологические особенности карстующихся пород Среднего Урала и Пермского Приуралья
- Региональная оценка карстовой опасности и риска
- Оценка гидрогеологических условий при освоении закарстованных территорий на примере северной части Уфимского плато
- Методология обеспечения экологически безопасного освоения природных ресурсов закарстованных территорий
- Совершенствование горно-экологического мониторинга карстовых процессов при освоении недр и земной поверхности
