Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду

Гребцов, Сергей Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду"

На правах рукописи

Гребцов Сергей Николаевич

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА КРУПНЫХ ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНАХ С ИНТЕНСИВНЫМ АНТРОПОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ (НА ПРИМЕРЕ ЮЖНО-ВОРОНЕЖСКОГО ВОДОЗАБОРА)

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

ВОРОНЕЖ - 2003

Работа выполнена в Воронежском государственном педагогическом университете

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Смольянинов Владимир Митрофанович;

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Бочаров Виктор Львович

кандидат географических наук Дегтярев Сергей Дмитриевич

Ведущая организация:

Институт географии РАН

Защита состоится 27 декабря 2003 г. в 13 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.038.17 в Воронежском государственном университете по адресу: 394068 г. Воронеж, ул. Хользунова, 40, ауд. 303.

Автореферат разосланноября 2003 г.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного университета

Ученый секретарь диссертационного совета

Нестеров А.И.

2®оз-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время во многих регионах Российской Федерации в результате интенсивной хозяйственной деятельности человека отмечается значительно ухудшение состояния природной среды. Одним из наиболее важных антропогенных воздействий при этом является эксплуатация подземных вод, оказывающая заметное влияние на гидролого-гидрогеологические условия и почвенно-растительный покров региона. В наибольшей степени на окружающую среду воздействуют крупные водозаборы подземных вод. Интенсивный отбор подземных вод приводит к образованию обширных депрессионных воронок в водоносных горизонтах, к деформировании естественных подземных потоков, перемещению природных водоразделов, отрыву уровня подземных вод от речных русел, усилению вертикального водообмена между эксплуатируемым и вышележащими горизонтами. Изменение структуры водного баланса территории может приводить к истощению запасов подземных вод, сокращению стока рек, вплоть до их пересыхания, загрязнению эксплуатируемых водоносных горизонтов и ухудшению качества воды на водозаборах питьевого водоснабжения.

Поэтому при проектировании крупных водозаборов подземных вод возникает необходимость в прогнозировании изменения гидролого-гидрогеологической и экологической обстановки в районе их эксплуатации. Такое прогнозирование возможно на основе геоэкологического анализа, который включает в себя изучение природных и хозяйственных условий района проектирования, оценку существующей и дополнительной антропогенной нагрузки, создаваемой отбором подземных вод, оценку негативных последствий деятельности человека и определение комплекса мероприятий, направленных на снижение ущерба от воздействия подземного водозабора. Наиболее эффективным инструментом геоэкологического анализа является математическое моделирование эколого-гидрогеологической системы с использованием численных и аналитических методов.

Однако до настоящего времени не разработана методика проведения такого геоэкологического анализа и прогнозирования воздействия водозабора на эколого-гидрогеологическую систему, что затрудняет выбор и обоснование такого варианта отбора подземных вод, при котором одновременно учитываются хозяйственные потребности и природоохранные требования, то есть минимизируется ущерб природным условиям района эксплуатации водозабора.

Объектом исследований выбран район строительства крупного водозабора подземных вод, предназначенного для водоснабжения города Воронежа - ЮжноВоронежский водозабор.

Предметом исследований являются природные процессы, возникающие в эколого-гидрогеологических системах при интенсивном отборе подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного с поверхностным стоком и плохой геологической защищенности эксплуатируемого водоносного горизонта.

Целью настоящего исследования является разработка методики проведения г еоэкологического анализа района строительства крупных водозаборов подземных вод, позволяющая прогнозировать влияние антропогенных воздействий на подземные воды, а также интенсивного отбора подземных вод на природную среду; апробация этой методики при выборе экологически обоснованного варианта работы Южно-Воронежского водозабора подземных вод.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить задачи:

1. Изучить существующие методы оценки воздействия отбора подземных вод на гидролого-гидрогеологические и экологические условия региона.

2. Разработать методику выбора экологически обоснованного режима эксплуатации крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного стока с поверхностным и плохой геологической защищенности основного водоносного горизонта.

3. Выявить основные природные и антропогенные факторы формирования подземных вод и оценить величину антропогенной нагрузки в районе строительства Южно-Воронежского водозабора подземных вод.

4. Сделать прогноз воздействия этого водозабора на природные условия района при разной величине отбора подземных вод. Изучить мероприятия, позволяющие сохранять часть речного стока и ограничивать негативное воздействие на экологические условия в районе подземного водозабора.

5. Выбрать вариант эксплуатации Южно-Воронежского водозабора, позволяющий производить отбор подземных вод с наименьшим ущербом природным условиям. Определить состав и объем природоохранных мероприятий, а также состав мониторинговых работ, которые необходимо проводить в районе подземного водозабора.

Исходные материалы. В основу диссертации положены результаты научных исследований по теме: «Технико-экономическое обоснование мероприятий по сохранению стока реки Хворостань», выполненные с участием автора в 1990-1992 годах научным сектором института ЦЧОГипроводхоз. В работе использованы материалы Центра экологических исследований Минского института ЦНИИКИВР, проводившего в 1992 году совместно с институтом ЦЧОГипроводхоз моделирование Южно-Воронежского водозабора подземных вод, а также фондовые материалы Придонской геологоразведочной экспедиции и научные публикации, посвященные характеристике физико-географических и геологических условий района исследований.

анализа, по методике, разработанной автором диссертации. Исследование природоохранных мероприятий, смягчающих негативное воздействие интенсивного отбора подземных вод на природную среду позволило впервые обосновать комплекс водорегулирующих мероприятий, обеспечивающих наименьший ущерб гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям района строительства крупного подземного водозабора.

Практическая значимость полученных результатов. В результате проведенных исследований установлено, что первоначально намечаемая эксплуатация пяти водозаборных узлов Южно-Воронежского водозабора суммарной производительностью 210 тыс. м3/сут приведет к значительному ухудшению состояния природной среды. Поэтому рекомендован вариант, предусматривающий строительство только 1 и И водозаборных узлов при максимально возможном увеличении их производительности, что позволит получать 120 тыс. м3/сут. Для смягчения отрицательных воздействий водозабора в этом случае необходим значительно меньший объем природоохранных мероприятий, которые можно проводить не одновременно, а в течение пяти лет. Эффективность природоохранных мероприятий, проводимых в районе Южно-Воронежского водозабора, предлагается контролировать с помощью гидрорежимных, гидрологических и гидрохимических наблюдений. Результаты исследований были использованы администрацией города Воронежа для принятия решения о строительстве Южно-Воронежского водозабора подземных вод. Методологические подходы к изучению воздействия крупного водозабора подземных вод на экологическое состояние прилегающей территории могут быть использованы в других регионах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика выбора экологически обоснованного режима эксплуатации крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного стока с речными водами и плохой геологической защищенностью основного водоносного горизонта от поверхностного загрязнения.

2. Результаты обоснования режима работы Южно-Воронежского водозабора подземных вод и выбора комплекса природоохранных мероприятий, обеспечивающих наименьший ущерб гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям в районе его эксплуатации.

3. Система контроля эффективности водорегулирующих природоохранных мероприятий в районе крупного водозабора подземных вод.

Личный вклад соискателя. Автор диссертации принимал непосредственное участие в сборе и обработке фактического материала, разработке методики выбора экологически обоснованного режима эксплуатации крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного стока с поверхностными водами и плохой геологической защищенностью основного водоносного горизонта, в подготовке данных для математического моделирования работы Южно-Воронежского водозабора. Он принимал также участие в обсуждении

результатов моделирования, их научной интерпретации, в составлении докладов и публикаций.

Апробация результатов исследований. Результаты исследований и основные положения диссертации были доложены на: Межгосударственном совещании XXV пленума Геоморфологической комиссии РАН «Проблемы экологической геоморфологии» в г. Белгороде (сентябрь 2000 г); на конференции Воронежского ВАИИ (апрель 2000 г); региональной конференции «Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов», посвященной памяти профессора Ф.Н. Милькова в г. Воронеже (май 2001 г); региональной студенческой и аспирантской конференции в г. Воронеже (ноябрь 2003 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ; в том числе две главы в монографии «Подземные воды центрально-черноземного региона: условия формирования, использование» в соавторстве с В.М. Смольяниновым.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения и списка литературы, который насчитывает 110 названий. Общий объем работы составляет 138 стр., в том числе текста 109 стр., рисунков - 29. Работа включает в себя 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Эколого-гидрогеологические системы, возможность управления

их состоянием.

Величина и характер воздействия интенсивного отбора подземных вод на экологические условия региона в значительной степени зависит от свойств эколо-го-гидрогеологических систем. Под такими системами, по определению И.К Гави-ча (1989, 1982 гг) и А.Б. Лисенкова (1993, 1995 гг), можно понимать открытые динамические системы, представляющие собой целостные совокупности гидрогеологических, ландшафтно-климатических и технических подсистем, объединенных определенными стадиями трансформации. За границы этих систем принимают границы речных бассейнов. Каждому порядку их соответствует определенная величина потока грунтовых вод, которая во многом зависит от глубины зоны дренирования и положения регионального водоупора. Все это влияет на протекание в эколого-гидрогеологических системах естественных и техногенных процессов.

В регионах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду отмечаются заметные изменения структуры эколого-гидрогеологических систем. Их трансформация происходит в три этапа. Первый из них начинается с появления техногенных элементов в природной системе и завершается распространением антропогенного воздействия на 25-30% территории. Второй характеризуется дальнейшим расширением площади антропогенного воздействия: с 30% до 50%. Третий этап завершается распространением влияния техногенной компоненты на всю эколого-гидрогеологическую систему (А.Б. Лисенков, 1982 г).

В результате интенсивной хозяйственной деятельности человека в регионе может происходить нарушение естественного режима фунтовых вод и общее ухудшение состояния эколого-гидрогеологических систем. Наиболее часто на изменение режима грунтовых вод влияет интенсивный водоотбор из верхнего водоносного горизонта. При этом отмечается снижение уровней подземных вод, кото; рое приводит к изменению водного и солевого баланса водоносного горизонта, сокращению речного стока и ухудшению водного режима пойменных земель.

В процессе трансформации гидрогеологических систем происходит перестройка их первичной структуры, что проявляется в изменении характера и интенсивности протекающих в ней гидродинамических и гидрохимических процессов. Производить управление этими процессами можно путем регулирования параметров системы. Важной задачей при этом является определение «активных» параметров системы, с помощью которых можно ее регулировать до некоторого заданного состояния; например обеспечивать потребное количество водных ресурсов при минимальном ущербе природной среде. Регулирование состояния эколого-гидрогеологических систем при интенсивном отборе грунтовых вод можно проводить путем увеличения приходной части водного баланса, то есть за счет улучшения условий питания верхнего водоносного горизонта. Для этого необходимо предусматривать дополнительное облесение речных водосборов, а также строительство фильтрующих водоемов в балках, сложенных водопроницаемыми породами (В.М. Смольянинов, 1972,2002).

2. Прогнозирование воздействия интенсивного отбора подземных вод на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района водозабора

Оценка ухудшения состояния эколого-гидрогеологической системы под влиянием интенсивного отбора подземных вод должна проводиться на стадии проектирования подземных водозаборов. Она начинается с выявления природно-хозяйственных факторов, определяющих условия формирования водных ресурсов и влияющих на развитие негативных процессов в эколого-гидрогеологической системе. Затем производится определение существующей антропогенной нагрузки на эколого-гидрогеологическую систему и моделирование работы подземного водозабора с целью прогноза возможных изменений гидролого-гидрогеологических условий и минимизации экологического и хозяйственного ущерба. Анализ природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние подземных вод, информация о которых собирается в период проектирования водозабора, производится с помощью факторного анализа, основным методом которого является метод главных компонентов (К.Г. Иереског, Р.А.Реймент, 1980 и др.).

При оценке антропогенной нагрузки в районе строительства подземного водозабора используются методы классификации, или кластерного анализа, которые позволяют разделить объекты в признаковом пространстве на группы-кластеры так, чтобы объекты, принадлежащие одному классу были близки, а объекты раз-

ных классов удалены друг от друга. Так, в результате изучения многомерной струю уры объектов производится их разбиение на заранее незаданное число классов (С.Л. Айвозян, В.М. Бухштабер, 1989; Э.Б. Браверман, И.Б. Мучник, 1983 ). При исследовании воздействия подземного водозабора на экологическое состояние прилегающей территории могут использоваться картографические и стохастические модели, котрые позволяют с высокой долей вероятности осуществлять прогнозирование состояния природной среды при изменении параметров того или иного фактора (B.C. Пеображенский, 1990; И.Б Новикова, С.А. Пегова, 1986).

В последние годы стали применяться методы численного моделирования на ЭВМ, которые основаны на решении систем дифференциальных уравнений, дополненных соответствующими системами начальных и граничных условий. Они описывают процесс фильтрации подземных вод методами конечных разностей и конечных элементов (И.К. Гавич, 1982; А.Е. Злебова, 1992; М.М. Черепаеский, 1988, 1992, 1995, 1999). Эффективность применения численного моделирования для прогноза изменения природной среды в результате интенсивного отбора подземных вод определяется возможностью создания единого пространственно-временного фильтрационного потока на локальной и региональной моделях. Математическая модель исследуемой территории позволяет учитывать сложность гидролого-гидрогеологических условий, а также водохозяйственной обстановки, путем задания на внешних и внутренних границах краевых условий I-IV рода, изменяющихся во времени. Решение обратных задач геофильтрации и выполнение эпигнозного моделирования обеспечивает идентификацию расчетной модели и природных условий на основе сопоставления натурных и модельных параметров, а также прогнозирование на периоды любой продолжительности и для неограниченного числа вариантов;, высокой скорости и точности вычислений.

При гидрогеологических прогнозах реальные природные условия представляются в виде расчетной схемы. Выделяют семь этапов перехода к ней от реальных природных условий, конечным результатом которого является построение соответствующей модели: гидрогеологической, геоинфильтрационной, гидродинамической, математический, сеточной, конечно-разностной и численной (М.М. Че-репанский, 1999). Для построения гидролого-гидрогеологической модели, необходимой для оценки воздействия отбора подземных вод на окружающую среду и определения экологически обоснованного варианта эксплуатации подземного водозабора, исходными данными могут являться материалы проведенных ранее метеорологических, почвенно-растительных, гидрологических и гидрогеологических исследований, а также сведения о хозяйственной деятельности человека на данной территории. Общие сведения о районе исследований содержатся в научных публикациях с характеристикой физико-географических, геологических, гидрогеологических и почвенных особенностей района. Такие сведения можно получить при изучении топографической, почвенной, геологической, гидрогеологической и некоторых других карт района.

Основными исходными материалами для проведения моделирования являются карты-схемы масштаба 1:100 ООО и 1:200 ООО: гидроизогипс верхнего водоносного горизонта; мощности зоны аэрации; инфильтрационного питания подземных вод; водопроводимости верхнего водоносного горизонта; расположения месторождений подземных вод; водопроницаемости подстилающих пород; гидрографической сети с величинами расходов по створам наблюдений; показателей инфильтрации из прудов и с полей орошения; отбора поверхностных вод; величины промышленно-бытовых стоков и загрязнения поверхностных вод. Информацию о хозяйственной деятельности человека в районе исследований можно получить в комитетах земельных и водных ресурсов, а также в Областных статистических управлениях.

.Методика выбора экологически обоснованного варианта работы крупного водозабора подземных вод, проектируемого в районе с тесной взаимосвязью подземных вод с поверхностным стоком, предусматривает семь этапов работ:

I. Сбор, первичная обработка и анализ информации об условиях формирования подземных вод в районе исследований; выявление их связи с речным стоком; выделение основных антропогенного воздействий на природную среду и ранжирование их по значимости. Используются методы: картографический, построения геологических разрезов, факторный анализ.

II. Проведение комплексной оценки воздействия хозяйственной деятельности человека в районе исследований на почвенный покров, поверхностные и подземные вод до строительства подземного водозабора. Составление схемы антропогенной нагрузки. Используются методы: картографический и кластерного анализа.

III. Создание модели для изучения воздействия отбора подземных вод на гидролого-гидрогеологические условия, работу существующих водозаборных сооружений, водный режим пойменных земель и общие экологические условия района строительства водозабора. Используется "Многофункциональная автоматизированная система моделирования движения подземных вод и оценки влияния их отбора на окружающую среду"(ЦНИИКИВР). При подготовке к обобщению исходная информация представляется в виде последовательного ряда моделей: гидролого-гидрогеологической, геофильтрационной, гидродинамической и расчетной. В результате строится исходная компьютерная модель.

IV. Корректирование исходной модели путем решения обратных задач для подбора показателей питания и разгрузки основного водоносного горизонта, соответствующих естественным условиям исследуемого района, что повышает достоверность получаемых прогнозных результатов и позволяет создать прогнозную компьютерную модель.

V. Определение на построенной модели величины ущерба, наносимого гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям района при эксплуатации водозабора подземных вод с разной величиной отбора подземных вод. Изучение на ней отдельных водорегулирующих и природоохранных мероприятий, способ-

ных смягчать негативное воздействие водозабора. Определение комплекса наиболее эффективных природоохранных мероприятий.

VI. Выбор варианта работы водозабора, обеспечивающего наименьший ущерб природным условиям. Производится в результате создания серии прогнозных карт состояния эколого-гидрогеологической системы при различных вариантах отбора подземных вод и проведения водорегулирующих мероприятий. Производится на прогнозной модели.

VII. Проведение мониторинговых работ. Осуществляется после строительства водозабора и включает в себя гидрологические, гидрорежимные и гидрохимические наблюдения, целью которых является подтверждение правильности выбранного режима эксплуатации подземного водозабора и эффективности природоохранных мероприятий. По результатам этих наблюдений возможно корректирование режима отбора подземных вод и проведение дополнительных компенсирующих и природоохранных мероприятий в районе действующего водозабора.

3. Состояние эколого-гидрогеологической системы в районе ЮжноВоронежского водозабора подземных вод

Объектом исследований нами выбран район строительства крупного водозабора подземных вод, предназначенного для водоснабжения г. Воронежа. Место его сооружения установлено после проведенной в 1976-1981 годах Придонской геологоразведочной экспедицией разведки месторождения подземных вод. Этот район находится в центре Восточноевропейской равнины, в бассейне среднего течения р. Дона. Он представляет собой равнину, слаборасчлененную и понижающаяся к рекам Воронеж и Дон. В восточной части ее абсолютные высоты составляют 170-175 м, а в западной - 140-150 м. Рельефообразующими породами здесь являются пески и глины мощностью до нескольких десятков метров. Нижняя часть этой толщи относится к неогену, а верхняя имеет четвертичный возраст и представлена флювиогляциальными и древнеаллювиальными отложениями.

Климат характеризуемой территории умеренно континентальный. Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 558-672 мм, испарение -505-515 мм. Реки района принадлежат бассейну реки Дон. Густота речной сети -268 м/км2. На западе границей района является р. Дон, на севере и северо-западе -р. Воронеж, а на юго-востоке - р. Битюг. На его площади находится бассейн р. Хворостани и верховья рек Тамлык и Икорец. Район расположен на стыке Московского и Сурско-Хоперского артезианских бассейнов. Основным здесь является неогеновый водоносный горизонт, развитый по левому берегу р. Дон. Он приурочен к древнеаллювиальным отложениям, выполняющим палеодолину, протянутую в субмеридиональном направлении. Ширина ее от 26 до 40 км, наибольшая мощность отложений — 50 м; на бортах долины: 10-22 м. Водоносный горизонт залегает на верхнедевонских глинах и известняках, а перекрывается аллювиальными, флювиогляциальными и ледниковыми четвертичными отложениями, которые час-

то хорошо обводнены. Кровля неогенового горизонта - на глубине 15-55 м, а подошва - на 26-96 м.

Водовмещающие породы - разнозернистые пески, более крупные в нижней части разреза. В основании толщи залегает галечник, а в кровле - встречаются прослои глин мощностью до 5 м. Величина гидростатического напора за счет этих прослоев составляет 7-25 м., а глубина залегания уровня подземных вод колеблется от 0,5 до 40 м. Водообильность характеризуемого горизонта значительная: дебиты скважин достигают 34,0 л/сек при понижении уровня на 5-7 м. Величина коэф. фильтрации колеблется от 14 до 51 м/сут, а водопроводимость от 444 до » 2078 м2/сут, возрастая к центральной части палеодолины. Питание водоносного горизонта происходит атмосферными осадками. Движение подземных вод направлено от водоразделов в восточной части района, где их уровни находятся на абс. отметках 105-110 м, на запад и юго-запад к реке Дон, а также на северо-запад - к Воронежскому водохранилищу (рис.1). Геологическая защищенность подземных вод на большей части района недостаточная. Покровные суглинки, моренные и неогеновые глины распространены не повсеместно, а мощность их нигде не превышает 18 м. Геологическая защищенность лучше в восточной части района, где с поверхности залегают моренные глины. В западной его части слабопроницаемые породы в кровле водоносного горизонта практически отсутствуют.

До строительства Южно-Воронежского водозабора в характеризуемом районе существует заметная антропогенная нагрузка на природные условия. Здесь находится 35 населенных пунктов, где проживает 31,8 тысяч человек. Распахано 81,8% территории, имеется 19 животноводческих ферм и специализированных комплексов, 3 предприятия по переработке сельскохозяйственного сырья. В районе построено 15 прудов и 12 русловых водоемов на реках Хворостань, Кондраш-кин Лог и Красная. Их общая емкость - 25 тыс.м.3. Основными водопотребителя-ми здесь являются: население, животноводческие и птицеводческие фермы, автотранспортные парки и мастерские, два молокозавода и пищекомбинат. Источником водоснабжения повсеместно являются подземные воды, отбираемые из верхнего горизонта 168 водозаборными скважинами и 1676 колодцами.

Подземные воды основного водоносного горизонта по химическому составу относятся к гидрокарбонатно-кальциевому типу. Их качество полностью удовлетворяет требованиям ГОСТа "Вода питьевая": сухой остаток составляет 398-568 мг/л; содержание сульфатов - 29-96 мг/л; хлоридов - 11-38 мг/л. Набольшее загрязнение этих вод связано с производством завода синтетического каучука им. Кирова. Для сброса промышленных стоков этого завода в 1949 году на юго-востоке г. Воронежа, на второй надпойменной террасе р. Воронеж, в условиях очень плохой геологической защищенности были построены поля фильтрации. В 1949-1966 гг. на эти поля поступило около 164 млн. м3 стоков, загрязненных нека-лем, из которых 100 млн. м3 попало в основной водоносный горизонт. Образовался «купол загрязнения» с концентрацией некаля до 450 мг/л. Загрязнение это стало растекаться к водохранилищу и ближайшим подземным водозаборам.

ВОРОНЕЖ

МАСШТАБ 1:1 00 000

- 1

-г •»•Та

— 2.

Рис. 1. Схема гидроизогипс неогенового-четвертичноного водоносного горизонта до строительства Южно-Воронежского водозабора: 1 - гидроизогип-сы, м; 2 - граница ворошен депрессии подземных вод после строительства водозабора.

4. Прогноз влияния Южно-Воронежского водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия прилегающей территории.

Выбор природоохранных мероприятий.

При изучении воздействия характеризуемого водозабора на эколого-гидрогеологические среду рассматривались три варианта его работы: с отбором воды из пяти водозаборных узлов; из четырех узлов, то есть без строительства третьего узла; их двух узлов.

Для создания геоинфильтационной модели нами был выбран район, ограниченный с запада р. Доном, с севера - Воронежским водохранилищем, с юга р. Битюг, с востока - линией, проходящей через пос. Усмань - с. Старая Чигла. Протяженность его с севера на юг - 93 км, с запада на восток - 80 км. Анализ геологического строения и гидрогеологических условий неогенового-четвертичного водоносного комплекса позволяет рассматривать его как слоисто-неоднородную толщу с различной проводимостью по слоям. Нижний слой характеризуется высокими фильтрационными свойствами. Верхние песчано-глинистые четвертичные отложения обладают сравнительно низкими фильтрационными свойствами, но высокой водоотдачей. Такую слоистую толщу можно рассматривать как условно однородную с одним водопроводящим слоем, фильтрационные свойства которого определяются водопроводимостью нижнего горизонта, и водоотдачей верхних слоев. По значениям водопроводимости площадь можно разбить на блоки с постоянным значением этого параметра. Для переуглубленной части палеодолины величина ее составляет 1940-2580 м2/сут, расчетная величина - 2000 м2/сут. Для отложений, прилегающих к палеодолине, она не более 660-1310 м2/сут, расчетная величина -1000 м2/сут, а для периферийных восточных частей района - 300-500 м2/сут.

В районе исследований выделяется три типа речных долин. Первый из них характеризуется хорошими условиями взаимосвязи поверхностных и подземных вод (Ко/Шо= 0,3-1,0 1/сут.) Здесь отсутствуют водно-ледниковые породы и водосо-держащие неогеновые пески прорезаются долинами рек Дон, Воронеж, Усмань, Хворостань, Икорец и Битюг. Второй тип - с затрудненной взаимосвязью поверхностных и подземных вод (К0/т0= 0,03-0,10 1/сут.). Это долины средних течений рек Воронеж, Хворостань, Усмань и Икорец, а также нижних течений их притоков: Тамлык, Хава и Красная. Третий тип долин встречается в восточной части района исследований и отличается весьма затрудненной взаимосвязью подземных с поверхностными водами (Ко/т0 = 0,01-0,02 1/сут.). Это долины верховьев и средних течений притоков реки Дон, сформировавшихся в мощной толще слабопроницаемых суглинков и морены.

Расчетная модель была построена в масштабе 1: 100 000. По методу конечных разностей область фильтрации разбита на расчетные блоки по неравномерной прямоугольной сетке. Центральная ось ее проведена через узлы ЮжноВоронежского водозабора. Наименьшая величина блоков принята в районах этих узлов: 200x200 м. При удаления от них размеры блоков увеличиваются. Макси-

мальные размеры блоков приняты на южной и северной границе модели: 4000x4000 м, а также на западной и восточной: 4000x8000м. Количество блоков по оси х координатной сетки - 99, по оси у - 60.

Схема водозабора выбрана в виде линейной системы, состоящей из пяти водозаборных узлов. Узлы I и И, представляют собой площадную систему скважин, а и V - линейную. Расстояния между скважинами в узлах - 200 м, между узлами - от 7,3 до 9,7 км; общая протяженность всей системы - 34 км. Водозаборные скважины в модели задавались в пяти узлах. По всей области фильтрации в центре блоков задавались значения коэф. водопроводимости. Гидрографическая сеть моделировалась расчетными блоками, в центре которых задавались значения коэффициентов вертикальной проводимости подрусловых отложений (К^т,,). Работоспособность модели проверялась в процессе выполнения обратных задач, то есть путем сопоставления естественных уровней подземных вод и величины подземного питания основных водотоков района с распределением модельных уровней и расходов подземного потока. Баланс подземных вод горизонта включает в себя элементы, определенные в результате решения обратной задачи: приходные - приток от границ водоносного комплекса на модели и питание его атмосферными осадками; расходные - подземный сток в реки и, а также существующий отбор подземных вод групповыми водозаборами и одиночными скважинами, заданный в соответствующих расчетных блоках. Как установлено, естественные ресурсы характеризуемого водоносного комплекса составляют 460 тыс. м3/сут., или 170 млн. м3/год. Они формируются почти целиком (94%) за счет атмосферного питания.

Проведенное моделирование показывает, что уже на 2-й год эксплуатации около I узла образуется воронки депрессии радиусом 10 км. Затем сформируется единая воронка в районе I и II узлов, размеры которой составят 21x24 км. Депрессия около IV узла будет меньше:12х10,5 км, так как развитие ее сдерживается реками Хворостань и Красная. Максимальные понижения в центрах I, II и IV узлов достигнут: 10, 7 и 6 м. На 6-й год работы водозабора произойдет смыкание всех воронок и образование единой депрессии размером 30x53 км. После ввода в работу III узла депрессия продолжит рост и достигнет на 16-й год эксплуатации водозабора максимального развития: 45x56 км. Работа V узла незначительно скажется на росте воронки. На конец эксплуатации водозабора максимальные понижения составят: на I узле -18, II -19, III -10, IV - 13, V- 8 м. -

В первые годы работы Южно-Воронежского водозабора' произойдет интенсивная сработка емкостных запасов подземных вод, величина которых к концу его эксплуатации уменьшится до 32%. Одновременно возрастет составляющая запасов, формирующихся за счет привлечения подземного стока, разгружающегося в реки, а также при фильтрации непосредственно из рек Хворостань, Икорец и Воронеж. За время работы водозабора эта составляющая увеличится с 152,5 до 135382,9 м3/сут, то есть достигнет 67%. Эксплуатация водозабора отразиться на стоке малых рек и, особенно, на реке Хворостань. Уже на 6-й год работы водоза-

бора сток ее составит 92,1% от среднегодового расхода 50%-ной обеспеченности и 77,5% - от 95%-ной. К 25-му году работы водозабора сток этой реки в меженное время совсем исчезнет. Сокращение стока рек Дон, Воронеж, Усмань не превысит ,2% от среднегодового расхода. Таким образом, моделирование свидетельствует о значительном ухудшении гидролого-гидрогеологической обстановки в результате эксплуатации пяти водозаборных узлов Южно-Воронежского водозабора.

Наибольший ущерб стоку р. Хворостань нанесет III водозаборный узел, расположенный в долине реки. Поэтому был рассмотрен второй вариант работы водозабора без его строительства. Однако и в этом случае размеры воронки де-- прессии к 25-му году работы водозабора составят 52,5 х 69 км. Работа водозабора

приведет к резкому сокращению среднегодового стока р. Хворостань, а также стока 95%-ной обеспеченности рек Тамлык и Икорец. Минимальный среднемесячный к сток реки Хворостань 50%-ной обеспеченности составит 65,4%.

Третьим вариантом эксплуатации водозабора предусматривается работа только I и II водозаборных узлов при максимально возможном увеличении их производительности: на I узле - до 48, на II - до 72 тыс. м3/сут. При этом на 6-й год сформируется единая депрессия 28x19 км. К 20-му году работы водозабора площадь ее составит 1368 км2 при понижении на I узле - 26, II - 34 м. В связи с относительно хорошей геологической защищенностью основного водоносного горизонта непосредственно на участках I и II узлов загрязнения подземных вод не будет происходить. С образованием крупной депрессии возникнут условия для цроникновения речных загрязненных вод в подземные воды на участках к югу, северу и западу от водозаборных узлов. Наибольшую опасность при этом представляют долины рек Сухая Хворостань и Хворостань, в которых вода загрязнена азотом аммонийным, нитратами и микроэлементами. После 6-го года эксплуатации водозабора в пойме р. Хворостань начнется ухудшение состояния пойменных почв, что связано со снижением уровня грунтовых вод. Южно-Воронежский водозабор окажет воздействие также на часть существующих водозаборных скважин и колодцев. Полностью из строя здесь выйдет 15 скважин и 100 колодцев, а для 31 скважины потребуется реконструкция.

" 5. Выбор оптимального варианта работы Южно-Воронежского водозабора

Негативные последствия, связанные с эксплуатацией Южно-Воронежского * водозабора, можно частично компенсировать путем проведения гидротехнических

и лесомелиоративных мероприятий, реконструкции системы водоснабжения и канализации, охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения. Комплекс этих мероприятий уточнялся по мере корректирования схемы эксплуатации водозабора.

При изучении первого варианта работы водозабора, то есть с пятью водозаборными узлами, в природоохранный комплекс были включены мероприятия: строительство фильтрующих водоемов для искусственного пополнения подзем-

ных вод, проведение попусков из прудов, переброска части стока реки Дон. Моделирование показало, что их проведение позволяет лишь частично компенсировать негативные последствия работы водозабора, поэтому в наиболее маловодные годы среднегодовой расход в р. Хворостань составит всего 16,7% естественного. Наиболее эффективным для сохранения стока этой реки является применение попусков из прудов-накопителей, а также переброска части стока р. Дон в реку Сухая Хворостань. При этом попуски их прудов-накопителей на реках Хворостань, Кондрашкин Лог и Красная влияют на меженный речной сток в наибольшей степени. Длина участка р. Хворостань, по которому будут осуществляться попуски -39 км, фильтрационные потери на 1 км - 0,008 м /с, общая величина инфильтрации - 92152 м3/сут. Как установлено, пополнение запасов подземных вод за счет фильтрационных потерь позволяет несколько уменьшить воздействие отбора подземных вод на речной сток. Попуски приведут к восстановлению уровней подземных вод на 1,5 м, однако они мало повлияют на размеры депрессионной воронки.

Моделирование показывает, что негативные последствия нельзя также полностью компенсировать природоохранными мероприятиями при втором варианте работы водозабора, то есть без эксплуатации III узла. При изучении этого варианта рассматривалась возможность подтягивания вод загрязненных некалем к I узлу. Так, при работе I и II узлов область питания будет увеличиваться и к 25-му году достигнет максимальной величины. На 16-й год эксплуатации начнется "прямая" фильтрация из Воронежского водохранилища в основной водоносный горизонт. Нейтральная линия тока области питания подземного водозабора в начале будет находиться на расстоянии 2 км от I узла, а в конце — 3,5 км. Таким образом, загрязнение не будет проникать к водозабору при производительности I узла - 36 и II - 48 тыс. м3/сут.

Третьим вариантом работы Южно-Воронежского водозабора предусматривается эксплуатация только двух водозаборных узлов с производительностью I узла - 48 тыс. м 3/сут, II - 72 тыс. м3/сут. Максимальное число водозаборных скважин для 1 узла -12, II - 18; производительность каждой скважины - 4 тыс. м3/сут.. Основным компенсирующим мероприятием выбраны попуски из русловых водоемов. Искусственно формируемые запасы подземных вод во время их проведения-составят от 0,6 до 4,6 тыс. м3/сут. Дополнительное питание основного водоносного горизонта будет происходить на участках реки, где фильтрационные потери в период попусков на 1 км ее длины составят 0,005 м3/с, то есть 430 м3/сут.

Анализ результатов моделирования вариантов работы Южно-Воронежского водозабора (без водорегулирующих мероприятий и с их проведением) показывает, что наиболее обоснованным является третий вариант. При осуществлении полного комплекса природоохранных мероприятий в это случае водозабор наносит наименьший ущерб природным условиям района (рис. 2). Для сохранения меженного стока р. Хворостань в объеме 0,2 м3/с необходимо строительство двух водо-удерживающих водоемов для русловых попусков в объеме 1700 тыс. м3, а также реконструкция одного водоема для попусков в объеме 320 тыс.м3.

Рис. 2. Схема гидроизогипс неогенового-четвертичного водоносного горизонта на конец срока эксплуатации Южно-Воронежского водозабора при проведении полного комплекса гидротехнических мероприятий и совместной эксплуатации I, II водозаборных узлов и ВПС-9. Производительность I узла - 48 тыс. м^сут, II - 72 тыс. м3/сут, ВПС-9 - 35 тыс. м3/сут: 1- область питания водозабора; 2 - граница влияния водозабора на уровни подземных вод; 3 - линии гидроизогипс, м.

Сток р. Тамлык также может быть сохранен в годы 95%-ной обеспеченности за счет русловых попусков в объеме 635 тыс.м3 из уже построенного пруда в балке Левая Вершина. Прогнозный сток р. Хворостань при проведении попусков на 5-й год с начала эксплуатации водозабора у с. Почепское составит 51,8 тыс. м'/сут; через 10 лет - 46,4; 15 лет - 46,1; 20 лет- 44,5; 25 лет - 42,4. В среднем течении р. Хворостань, к концу времени работы водозабора сохранится меженный сток 0,23 м3/с, а в нижнем - 0,49 м3/с. Влияние работы водозабора на реке Тамлык скажется на 6-й год, когда возникает необходимость в проведении русловых попусков из водоема, построенного в балке Левая Вершина. Их продолжительность -75 дней, объем - 4,9 тыс. м3/сут, что позволит в самые маловодные годы сохранить меженный сток этой реке в объеме 0,1 м3/с (рис. 3).

Уточнение площади и глубины депрессии подземных вод, возникающей при работе водозабора, позволило определить объем мероприятий, компенсирующих сокращение производительности водозаборных скважин, находящихся в пределах этой воронки: отвод воды от водозаборных узлов в объеме 1132 м3/сут; реконструкцию 26 водозаборных скважин и строительство 10 новых. Воздействие подземного водозабора на природные условия прилегающей к нему территории будет усиливаться одновременно с ростом воронки депрессии подземных вод. Поэтому проведение мероприятий можно осуществлять в определенной последовательности, но так, чтобы к шестому году эксплуатации водозабора действовал весь комплекс водорегулирующих и природоохранных мероприятий. Контроль эффективности этих мероприятий должен осуществляться путем проведения гидрорежимных, гидрогеологических и гидрохимических наблюдений. Основной целью их является выявление изменений естественного режима подземных вод, а также стока рек Хворостань и Тамлык под влиянием интенсивного отбора подземных вод сопоставление этих изменений с прогнозными. Наблюдения позволят подтвердить соответствие производительности I и II водозаборных узлов расчетным показателям и своевременно выявить процессы ухудшения качества вод основного водоносного горизонта.

Для гидрогеологических наблюдений необходимо строительство 25 наблюдательных скважин, кусты которых будут находиться в десяти точках (рис. 4). Контроль стока рек Хворостань и Тамлык следует проводить на двух створах: Хворостань - с. Почепское и Тамлык - с. Рогачевка. Качество подземных вод будет определяться путем отбора проб из наблюдательных скважин, а также непосредственно на 1 и II водозаборных узлах. Таким образом, в систему контроля мероприятий в районе эксплуатации крупного подземного водозабора входят наблюдениям) за изменением гидрогеологических условий в районе эксплуатации водозабора с помощью системы гидрорежимных скважин; 2) за стоком рек, находящихся на площади воронки депрессии подземных вод; 3) гидрохимические, предусматривающие контроль качества вод основного водоносного горизонта и связанных с ним вод речного стока; 4) за состоянием водохозяйственных объектов, находящихся в зоне воздействия водозабора - водоемов, водозаборных скважин и прудов.

Воронеж

МАСШТАБ 1:1 00 000

- 1

г □ I -з -Ь 1—5

Рис. 3. Комплекс мероприятий, частично компенсирующих ущерб падролого-гидрогеологическим условиям в районе Южно-Воронежского водозабора: 1 -проведение реконструкции водозаборных скважин, лесомелиоративные мероприятия и защита подземных вод от загрязнения; 2 - лесомелиоративные мероприятия и защита подземных вод от загрязнения; 3 - водозоборный узел и его номер; 4 - проектируемые водоемы для проведения попусков в р. Хворостань, их номер; 5 - построенный водоем, из которого возможны попуски в р. Тамлык.

ВОРОНЕЖ

МАСШТАБ 1:1 00 000

ЕЛ-1 ЕЭ-2 та -з | I □ [ -Ц

Рис. 4. Рекомендуемая сеть наблюдательных скважин в районе ЮжноВоронежского водозабора: 1 - граница древней эрозионной долины; 2 - граница влияния водозабора на подземные воды; 3 - намечаемое местоположение куста наблюдательных скважин; 4 - площадка водозаборного узла.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Водоотбор подземных вод крупным водозабором является возмущающим воздействием на эколого-гидрогеологическую систему, представляющую собой целостную совокупность гидрогеологических, ландшафтно-климатических и технических подсистем, объединенных определенными взаимоотношениями и связями. В результате длительного воздействия работающего водозабора наблюдается изменение структуры этой системы, происходит разрушение ее природного ядра и увеличение числа антропогенных элементов. Процессы трансформации и деградации, возникающие при этом в системе, приводят ее в неустойчивое состояние.

2. При прогнозировании воздействия крупного водозабора подземных вод на эколого-гидрогеологическую систему необходимо учитывать, что такое воздействие дополнительно накладывается на уже существующую антропогенную нагрузку. При проектировании таких водозаборов необходимо рассматривать нескольких вариантов их эксплуатации для выбора наиболее экологически обоснованного. Отбор значительных объемов подземных вод должен сопровождаться проведением комплекса природоохранных и компенсирующих мероприятий, состав и объем которых определяется характером и величиной негативных последствий, возникающих в эколого-гидрогеологической системе, а также особенностями природных условий района строительства.

3. Методика выбора экологически обоснованного варианта работы крупного подземного водозабора предусматривает: сбор, первичную обработку и анализ информации об условиях формирования подземного стока, выявление его связи с речным стоком; проведение комплексной оценки антропогенной нагрузки, существующей до строительства водозабора; создание модели для изучения воздействия водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района; корректирование этой модели для уточнения исходных показателей и создания прогнозной компьютерной модели; определение экологического ущерба и комплекса эффективных природоохранных мероприятий; обоснование варианта работы водозабора с комплексом природоохранных мероприятий, обеспечивающим наименьший ущерб природным условиям; проведение гидрологических, гидрорежимных и гидрохимических наблюдений в районе водозабора.

4. Район строительства Южно-Воронежского водозабора характеризуется высокой хозяйственной освоенностью территории. Здесь отмечается загрязнение поверхностных вод и почвенного покрова кадмием, никелем, кобальтом, свинцом, фосфором, титаном и марганцем; в 6,5 км к северу от I водозаборного узла находится очаг загрязнения подземных вод некалем. Район отличается недостаточной геологической защищенностью основного водоносного горизонта и хорошей гидравлической связью подземных вод с поверхностным стоком. Все это создает трудности при эксплуатации проектируемого водозабора, так как требует оптимизации режима его работы и постоянного контроля за качеством подземных вод.

5. Работа Южно-Воронежского водозабора с пятью водозаборными узлами окажет сильное воздействие на природные условия района: образуется воронка

депрессии, размеры которой составят 45x57 км; произойдет сокращение стока р. Хворостань, который в маловодные годы будет весь перехвачен воронкой депрессии, что приведет к проникновению загрязненных вод в водоносный горизонт.

6. Регулировать состояние эколого-гидрогеологической системы можно путем увеличения приходной части водного баланса, то есть за счет улучшения условий инфильтрационного питания верхнего водоносного горизонта. Для компенсации негативных последствий, возникающих при эксплуатации подземного водозабора, необходимо проводить гидротехнические и лесомелиоративные мероприятия, улучшить систему водоснабжения и канализации. В районе имеются условия строительства фильтрующих водоемов для искусственного пополнения подземных вод и водоемов-накопителей для попусков воды в русла рек. Возможна переброска части стока р. Дон в реку Сухая Хворостань. В связи с понижением уровней подземных вод возникает необходимость в реконструкции действующих водозаборных скважин и бурении новых, в утилизации животноводческих стоков, строительстве канализации в населенных пунктах, ограничении применения ядохимикатов на сельскохозяйственных угодьях.

7. При эксплуатации пяти водозаборных узлов суммарной производительностью 210 тыс. м3/сут водорегулирующие мероприятия не позволяют компенсировать негативные последствия от работы водозабора. После строительства фильтрующих водоемов сокращение стока р. Хворостань уменьшится лишь на 11%; проведение русловых попусков, а также переброска стока р. Дона позволят в годы 50%-ной обеспеченности сохранить 70,8% стока р. Хворостань, а в маловодные -I 6,7%. Эксплуатация III водозаборного узла, находящегося в пойме реки, создаст условия для загрязнения водоносного горизонта.

8. Исключение из работы III водозаборного узла не намного уменьшит воздействие подземного водозабора. Суммарный водоотбор остальных узлов водозабора (172 тыс. м3/сут) приведет к образованию воронки депрессии 40x57 км.

9. Наиболее обоснованным является третий вариант, предусматривающий работу только I и II водозаборных узлов. Это позволит получить 120 тыс. м3/сут воды из 30 скважин. Для смягчения воздействий водозабора необходимы лишь русловые попуски их трех водоемов. Это позволяет в годы 50%-ной обеспеченности сохранить 94% стока р. Хворостань, а в маловодные годы меженный сток в объеме 0,3 м3/с. При этом варианте сокращается объем лесомелиоративных мероприятий, а в реконструкции нуждается меньшее число водозаборных скважин. Эксплуатация I и II водозаборных узлов будет происходить в условиях, относительно хорошей геологической защищенности основного водоносного горизонта от поверхностного загрязнения, так как здесь он прикрыт глинами и суглинками мощностью более 10 м. Поверхностные воды, которые могут проникнуть в водоносный горизонт, будут очищаться при горизонтальной фильтрации к водозабору. Не произойдет подтягивания к I водозаборному узлу вод, загрязненных некалем.

10. Мероприятия, компенсирующие воздействие Южно-Воронежского водозабора, можно проводить в определенной последовательности. Например, к пер-

вому году эксплуатации водозабора следует завершить посадку лесных насаждений, строительство двух водоемов и реконструкцию одного - для проведения русловых попусков, а также сооружение водовода от I водозаборного узла.

11. Для контроля эффективности проводимых природоохранных мероприятий в процессе эксплуатации Южно-Воронежского водозабора необходимо проведение гидрорежимных (12 кустов, 25 скважин) и гидрологических наблюдений (2 створа) и анализов подземных вод на соответствие ГОСТу "Вода питьевая".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гребцов С.Н. Прогнозирование влияния крупных водозаборов подземных вод на экологические условия их строительства / В.М. Смольянинов, С.Н. Гребцов //Проблемы экологической геоморфологии: Материалы Межгосударственного совещания XXV пленума Геоморфологической комиссии РАН, г. Белгород, 2000, С.. 209-210.

2. Гребцов С.Н. Экологическое обоснование строительства крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной связи подземных вод с поверхностным стоком / С.Н. Гребцов // Тезисы конференции ВВАИИ 2000 года, Воронеж, 2000, С. 37-38.

3. Гребцов С.Н. Оценка природных и хозяйственных условий района строительства Южно-Воронежского водозабора подземных вод для обоснования мероприятий, смягчающих его воздействие на природную среду / С.Н. Гребцов,

B.М. Смольянинов // Вестник Воронежского отдела Русского географического общества, Т. 2, вып. 1, Воронеж, 2000, С. 10-15..

4. Гребцов С.Н. Природоохранные мероприятия при эксплуатации крупных водозаборов подземных вод / В.М. Смльянинов, С.Н. Гребцов // Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов, Воронеж, 2001, С. 159-161.

5. Гребцов С.Н. Влияние Южно-Воронежского водозабора подземных вод на экологические условия района его строительства / С.Н. Гребцов, В.М. Смольянинов // Проблемы регионального развития: краеведческий аспект, Воронеж, 2000, С.

6. Гребцов С.Н. Геологическая защищенность верхнего водоносного горизонта в районе Южно-Воронежского водозабора подземных вод / В.М. Смольянинов,

C.Н. Гребцов // Изв. Воронежского педуниверситета, Т. 251: Территориальная организация общества и управление в регионах, Воронеж, 2001, С. 135 - 142.

7. Гребцов С.Н. Методика выбора экологически обоснованного варианта работы крупного водозабора подземных вод / В.М. Смольянинов, С.Н. Гребцов, А.Л. Летин // Вестник Воронежского отдела Русского географического общества, Т. 2, вып. 2, Воронеж, 2001, С. 78 - 84.

8. Гребцов С.Н. Мероприятия по охране природы при эксплуатации крупных водозаборов подземных вод / В.М. Смольянинов, С.Н. Гребцов // Вестник Воронежского отдела Русского географического общества, Т. 3, Воронеж, 2001, С. 63-65.

9. Гребцов С.Н. Выбор экологически обоснованного варианта работы ЮжноВоронежского водозабора подземных вод / В.М. Смольянинов, С.Н. Гребцов // Подземные воды центрально-черноземного региона: условия их формирования, использование, Воронеж, изд-во Истоки, 2003, С. 154 - 177.

10. Гребцов С.Н. Место подземных вод в природной системе / В.М. Смольянинов, С.Н. Гребцов, А.Л Летин, А.Я. Немыкин // Вестник Воронежского отдела Русского географического общества, Т. , Воронеж, 2003, С 53-57.

Научное издание

Гребцов Сергей Николаевич

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Лицензия ЛР № 040324

Подписано в печать 18.11.2003 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,2. Заказ № 229. Тираж 120 экз.

Воронежский государственный педагогический университет. 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, 86. Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии университета.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Гребцов, Сергей Николаевич

- Введение

Глава 1. Эколого-гидрогеологические системы, возможность управления их состоянием.

1.1. Место подземных вод в геосистеме.

1.2. Эколого-гидрогеологические системы.

1.3. Трансформация эколого-гидрогеологических систем

1.4. Типизация антропогенных воздействий.

1.5. Последствия антропогенного воздействия на экологогидрогеологические системы.

1.6. Возможность управления эколого-гидрогеологическими системами.

Глава 2. Прогнозирование интенсивного воздействия отбора подземных вод на гидролого-гидрогеологические и экологические условия в районе водозабора подземных вод.

2.1. Методы анализа природных и хозяйственных факторов, определяющих гидролого-гидрогеологические условия района строительства подземных водозаборов.

2.2. Методы оценки антропогенной нагрузки в районе строительства водозабора подземных вод.

2.3. Экологическое картирование и методы моделирования работы водозабора подземных вод.

2.4. Методика выбора экологически обоснованного варианта работы водозабора подземных вод.

Глава 3. Состояние эколого-гидрогеологической системы в районе

Южно-Воронежского водозабора подземных вод.

3.1. Определение района исследований.

3.2. Основные природные факторы формирования подземных вод.

3.3. Оценка антропогенного воздействия на природные условия в районе строительства водозабора.

3.4. Результаты проведения наблюдений для получения дополнительных показателей состояния эколого-гидрогеологической системы.

Глава 4. Прогноз влияния Южно-Воронежского водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия прилегающей территории. Выбор природоохранных мероприятий.

4.1. Построение гидролого-гидрогеологической модели района исследований. j 4.2. Моделирование работы водозабора с разной величиной отбора подземных вод.

4.2.1. Водозабор из пяти скважинных узлов.

4.2.2. Водозабор из четырех скважинных узлов.

4.2.3. Водозабор их двух скважинных узлов.

4.3. Ущерб, наносимый Южно-Воронежским водозабором подземных вод гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям прилегающей территории.

4.4. Выбор комплекса мероприятий по сохранению стока рек и ограничению степени воздействия на экологические условия в зоне влияния водозабора.

4.4.1. Гидротехнические мероприятия по сохранению стока рек.

4.4.2. Лесомелиоративные мероприятия.

4.2.3. Проведение реконструкции системы водоснабжения.

4.4.4. Мероприятия по охране поверхностных и подземных вод от загрязнения.

Глава 5. Выбор оптимального варианта работы ЮжноВоронежского водозабора.

5.1. Оценка эффективности компенсирующих мероприятий при разных режимах работы водозабора.

5.2. Обоснование схемы и режима эксплуатации водозабора

5.3. Уточнение объема мероприятий.

5.4. Контроль эффективности природоохранных мероприятий.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду"

Актуальность темы диссертации. В настоящее время во многих регионах Российской Федерации в результате интенсивной хозяйственной деятельности человека отмечается значительно ухудшение состояния природной среды. Одним из наиболее важных антропогенных воздействий при этом является эксплуатация подземных вод, оказывающая заметное влияние на гидролого-гидрогеологические условия и почвенно-растительный покров региона. В наибольшей степени на окружающую среду воздействуют крупные водозаборы подземных вод. Интенсивный отбор подземных вод приводит к образованию обширных депрессионных воронок в водоносных горизонтах, к деформированию естественных подземных потоков, перемещению природных водоразделов, отрыву уровня подземных вод от речных русел, усилению вертикального водообмена между эксплуатируемым и вышележащими горизонтами. Изменение структуры водного баланса территории может приводить к истощению запасов подземных вод, сокращению стока рек, вплоть до их пересыхания, загрязнению эксплуатируемых водоносных горизонтов и ухудшению качества воды на водозаборах питьевого водоснабжения.

Поэтому при проектировании крупных водозаборов подземных вод возникает необходимость в прогнозировании изменения экологической и гидролого-гидрогеологической обстановки в районе их эксплуатации. Это возможно на основе полного геоэкологического анализа, который включает в себя изучение природных и хозяйственных условий района проектирования, оценку существующей и дополнительной антропогенной нагрузки, создаваемой отбором подземных вод, оценку негативных последствий деятельности человека и определение комплекса мероприятий, направленных на снижение ущерба от воздействия подземного водозабора. Наиболее эффективным инструментом геоэкологического анализа является математическое моделирование с использованием численных методов состояния эколого-гидрогеологической системы.

Однако до настоящего времени не разработана методика проведения такого геоэкологического анализа и прогнозирования воздействия водозабора на эколого-гидрогеологическую систему, что затрудняет выбор и обоснование экологически обоснованного варианта отбора подземных вод, при котором одновременно учитываются хозяйственные потребности и природоохранные требования, то есть минимизируется ущерб природным условиям района эксплуатации водозабора.

Объектом исследований выбран район строительства крупного водозабора подземных вод, предназначенного для водоснабжения г. Воронежа — Южно-Воронежский водозабор.

Целью настоящего исследования является разработка методики проведения геоэкологического анализа района строительства крупных водозаборов подземных вод, позволяющая прогнозировать влияние антропогенных воздействий на подземные воды, а также интенсивного отбора подземных вод на природную среду; апробация этой методики при выборе экологически обоснованного варианта работы Южно-Воронежского водозабора подземных вод.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить существующие методы оценки воздействия интенсивного отбора подземных вод на гидролого-гидрогеологические и экологические условия региона.

4. Сделать прогноз воздействия подземного водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района при разной величине отбора подземных вод. Изучить мероприятия, позволяющие сохранять часть речного стока и ограничивать негативное воздействие на экологические условия в районе подземного водозабора.

Исходные материалы. В основу диссертации положены результаты научных исследований по теме «Технико-экономическое обоснование мероприятий по сохранению стока реки Хворостань», выполненные с участием автора в 1990-1992 годах научным сектором института ЦЧОГипроводхоз. В работе использованы материалы Центра экологических исследований Минского института ЦНИИКИВР, проводившего в 1992 году совместно с институтом ЦЧОГипроводхоз моделирование Южно-Воронежского водозабора подземных вод, а также фондовые материалы Придонской геологоразведочной экспедиции и научные публикации, посвященные характеристике физико-географических и геологических условий района исследований.

Научная новизна работы определяется тем, что впервые при проектировании крупного водозабора подземных вод произведено математическое моделирование нескольких вариантов режима его работы и выявлена степень воздействия отбора подземных вод на гидрогеологические условия, речной сток и почвенный покров района. Выбор экологически обоснованного варианта режима эксплуатации подземного водозабора производился с использованием геоэкологического анализа, по методике, разработанной автором диссертации. Исследование природоохранных мероприятий, смягчающих негативное воздействие интенсивного отбора подземных вод на природную среду позволило впервые обосновать комплекс водорегулирующих мероприятий, обеспечивающих наименьший ущерб гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям района строительства крупного подземного водозабора.

Практическая значимость полученных результатов. В результате проведенных исследований установлено, что первоначально намечаемая эксплуатация пяти водозаборных узлов Южно-Воронежского водозабора суммарной производительностью 210 тыс. м3/сут приведет к значительному ухудшению состояния природной среды. Поэтому рекомендован вариант, предусматривающий строительство только I и II водозаборных узлов при максимально возможном увеличении их производительности, что позволит получать 120 тыс. м3/сут. Для смягчения отрицательных воздействий водозабора в этом случае необходим значительно меньший объем природоохранных мероприятий, которые можно проводить не одновременно, а в течение пяти лет. Эффективность проведенных природоохранных мероприятий, проводимых в районе Южно- Воронежского водозабора намечено контролировать путем проведения гидрорежимных, гидрологических и гидрохимических наблюдений. Результаты исследований были использованы для принятия решения администрацией города Воронежа о производительности стоящегося Южно-Воронежского водозабора подземных вод. Методические подходы к изучению воздействия крупного водозабора подземных вод на экологическое состояние прилегающей территории могут быть использованы в других регионах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика выбора экологически обоснованного режима эксплуатации крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного стока с поверхностным и плохой геологической защищенности основного водоносного горизонта.

2. Результаты обоснования режима эксплуатации Южно-Воронежского водозабора подземных вод и выбора комплекса водорегулирующих природоохранных мероприятий, обеспечивающих наименьший ущерб гидролого-гидрогеологическим и экологическим условиям района его строительства.

3. Система контроля эффективности водорегулирующих природоохранных мероприятий в районе эксплуатации крупного водозабора подземных вод.

Личный вклад соискателя. Автор диссертации принимал непосредственное участие в сборе и обработке фактического материала, разработке методики выбора экологически обоснованного режима эксплуатации крупных водозаборов подземных вод в условиях тесной гидравлической связи подземного стока с поверхностными водами и плохой геологической защищенности основного водоносного горизонта, подготовке данных для математического моделирования работы южно-Воронежского водозабора. Он принимал активное участие в обсуждении результатов моделирования и их научной интерпретации, в подготовке докладов и публикаций.

Апробация результатов исследований. Результаты исследований и основные положения диссертации были доложены на Межгосударственном совещании XXV пленума Геоморфологической комиссии РАН «Проблемы экологической геоморфологии» в г. Белгороде (сентябрь 2000 г.), на конференции Воронежского ВАМИ (апрель 2000 г.), региональной конференции «Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов», посвященной памяти профессора Ф.Н. Милькова в г. Воронеже (май 2001г.), региональная студенческая и аспирантская конференция в г. Воронеже (ноябрь 2003 г.).

Структура, объем и содержание диссертации. Работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения и списка литературы, который насчитывает 110 названий. Общий объем работы составляет 137 стр., в том числе текста — 108 стр., рисунков - 29. Работа включает в себя 13 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Гребцов, Сергей Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Водоотбор подземных вод крупным водозабором является возмущающим воздействием на эколого-гидрогеологическую систему, представляющую собой целостную совокупность гидрогеологических, ландшафтно-климатических и технических подсистем, объединенных определенными взаимоотношениями и связями. В результате длительного воздействия работающего водозабора наблюдается изменение структуры этой системы, то есть происходит разрушение ее природного ядра и увеличение числа антропогенных элементов. Процессы трансформации и деградации, возникающие при этом в системе, приводят ее в неустойчивое состояние.

2. При прогнозировании воздействия крупного водозабора подземных вод на эколого-гидрогеологическую систему необходимо учитывать, что в районах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека оно дополнительно накладывается на существующую антропогенную нагрузку, оценка которой необходима для определения допустимого отбора подземных вод. При проектировании водозаборов подземных вод в районах с интенсивным воздействием на природную среду необходимо рассматривать нескольких вариантов их эксплуатации для выбора наиболее экологически обоснованного. Отбор больших объемов подземных вод должен сопровождаться проведением комплекса природоохранных и компенсирующих мероприятий, состав и объем которых определяется характером и величиной негативных последствий, возникающих в эколого-гидрогеологической системе, а также особенностями природных условий района строительства водозабора и экономическими показателями строительства.

3. Методика выбора экологически обоснованного варианта работы крупного подземного водозабора предусматривает: сбор, первичную обработку и анализ информации об условиях формирования подземного стока, выявление его связи с речным стоком, определение показателей антропогенных воздействий на природную среду и ранжирование их по значимости; проведение комплексной оценки антропогенной нагрузки, существующей до строительства водозабора; создание модели для изучения воздействия водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района; корректирование этой модели путем решения обратных задач с целью уточнения исходных показателей и создания прогнозной компьютерной модели; определение экологического ущерба и комплекса эффективных природоохранных мероприятий; обоснование варианта работы водозабора с комплексом природоохранных мероприятий, обеспечивающим наименьший ущерб природным условиям; проведение гидрологических, гидрорежимных и гидрохимических наблюдений в районе водозабора.

4. Эта методика использована при оценке воздействия ЮжноВоронежского водозабора на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района его строительства, а также при обосновании наиболее эффективных природоохранных мероприятий. Район строительства водозабора характеризуется высокой хозяйственной освоенностью территории, отмечается загрязнение поверхностных вод при сбрасывании животноводческих стоков в гидрографическую сеть и смыве удобрений и ядохимикатов с сельхозугодий, в почвах, поверхностных водах и растениях отмечается повышенное содержание кадмия, никеля, кобальта, свинца, фосфора, титана и марганца; в 6,5 км к северу от I водозаборного узла находится очаг загрязнения подземных вод некалем, поступившем с полей фильтрации завода СК. К тому же этот район отличается недостаточной геологической защищенностью основного водоносного горизонта от загрязнения и относительно хорошей гидравлической связью подземных вод с поверхностным стоком. Все это создает трудности при эксплуатации проектируемого водозабора, так как требует оптимизации режима его работы и постоянного контроля за качеством подземных вод.

5. Работа Южно-Воронежского водозабора с пятью водозаборными узлами окажет сильное воздействие на гидролого-гидрогеологические и экологические условия района. Без проведения природоохранных мероприятий образуется воронка депрессии подземных вод, размеры которой на 16-й год эксплуатации водозабора составят 45x57 км. Одновременно произойдет сокращение стока р. Хворостань, который в маловодные годы будет полностью перехвачен воронкой депрессии, что приведет к проникновению поверхностных вод в водоносный горизонт.

6. Регулирование состояния эколого-гидрогеологической системы можно проводить путем увеличения приходной части водного баланса, то есть за счет улучшения условий инфильтрационного питания верхнего водоносного горизонта. Для компенсации негативных последствий, возникающих при эксплуатации Южно-Воронежского водозабора, необходимо провести гидротехнические и лесомелиоративные мероприятия, реконструкцию систем водоснабжения и канализации. В районе имеются условия строительства фильтрующих водоемов для искусственного пополнения подземных вод и водоемов-накопителей для попусков воды в русла рек. Возможна также переброска части стока р. Дон в реку Сухая Хворостань. В связи с понижением уровней подземных вод возникает необходимость в реконструкции действующих водозаборных скважин и бурении новых, в утилизации животноводческих стоков, строительстве канализации в населенных пунктах, ограничении применения ядохимикатов на сельскохозугодьях.

7. При эксплуатации пяти водозаборных узлов суммарной производительностью 210 тыс. м3/сут, что планировалось первоначально, водорегулирующие мероприятия не позволяют компенсировать негативные последствия от работы водозабора. После строительства фильтрующих водоемов сокращение стока р. Хворостань уменьшится на 11%; проведение русловых попусков, а также переброска стока р. Дона позволят в годы 50%-ной обеспеченности сохранить 70,8% стока р. Хворостань, а в маловодные - 16,7%. Эксплуатация III водозаборного узла, находящегося в пойме реки, создаст условия для загрязнения основного водоносного горизонта.

8. Исключение из работы III водозаборного узла не намного уменьшит воздействие подземного водозабора. Суммарный водоотбор остальных узлов водозабора при этом составит 172 тыс. м3/сут, что приведет к образованию воронки депрессии подземных вод, размеры которой к концу срока эксплуатации водозабора составят 40x57 км.

9. Наиболее обоснованным является третий вариант, предусматривающий работу только I и II водозаборных узлов при увеличении их производительности. Это позволит получить 120 тыс. м3/сут воды из 30 скважин со сборным водоводом длиной 7,3 км, вместо 34 км - в первом и втором вариантах. Для смягчения воздействий водозабора необходимы лишь русловые попуски их трех водоемов. Это позволяет в годы 50%-ной обеспеченности сохранить 94% стока р. Хворостань, а в маловодные годы - меженный сток в объеме 0,3 м3/с. При этом варианте сокращается объем лесомелиоративных мероприятий, а в реконструкции нуждается меньшее число действующих водозаборных скважин. Эксплуатация I и II водозаборных узлов будет происходить в условиях, относительно хорошей геологической защищенности основного водоносного горизонта от поверхностного загрязнения, так как здесь он прикрыт глинами и суглинками мощностью более 10 м. Воды рек Хворостань и Тамлык, которые могут проникнуть в водоносный горизонт, будут очищаться при горизонтальной фильтрации к водозабору. Не произойдет подтягивания к I водозаборному узлу загрязненных некалем вод от полей фильтрации завода СК

10. Мероприятия, компенсирующие негативное воздействие ЮжноВоронежского водозабора можно проводить не одновременно, а в определенной последовательности. Например, к первому году эксплуатации водозабора следует завершить посадку лесных насаждений, строительство двух водоемов и реконструкцию одного - для проведения русловых попусков, а также сооружение водовода от I водозаборного узла к совхозу "Воронежский", реконструкцию гидроузла на водоеме-накопителе и строительство очистных сооружений на ИПХ "Московское".

11. Для контроля эффективности проводимых природоохранных мероприятий в процессе эксплуатации Южно-Воронежского водозабора необходимо проведение гидрорежимных наблюдений (12 кустов, 25 скважин), гидрологических (2 створа) и гидрохимических (анализы подземных вод на соответствие ГОСТу 2874 "Вода питьевая").

Таким образом, строительство крупных водозаборов подземных вод, оказывающих сильное воздействие на эколого-гидрогеологические системы, возможно после изучения природных и хозяйственных условий района проектируемого водозабора, в результате оценки существующей и дополнительной антропогенной нагрузки на эколого-гидрогеологические условия этого района и определения возможных негативных последствий. Разумный компромисс между хозяйственными потребностями и природоохранными требованиями может быть найден в результате рассмотрения всех вариантов забора воды и применения природоохранных мероприятий, с выбором оптимального решения, позволяющего произвести наибольший отбор подземных вод с минимальным ущербом природным условиям

129

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Гребцов, Сергей Николаевич, Воронеж

1. Автоматизированные сеточные модели бассейнов подземных вод. М.: Недра, 1992, 176 с.

2. Айвозян С.А., Бухштабер В.М. и др. Прикладная статистика: классификация и понижение размерности. М.,1989, 123 с.

3. Акимова Т.А., Коновалов С.М., Хаскин В.В. О функциональной структуре управления природопользованием в России (концептуальные положения)// Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. Выпуск 6. М., ВИНИТИ, 1997, С. 2- 48.

4. Алексеева Е.Ф., Стефанюк B.JI. Экспертные системы состояние и перспективы. Техническая кибернетика, №5, 1984, С. 153-167.

5. Анохин Ю.А., Остромогильский А.Х. Проблема наблюдения и сбора данных о поведении крупных природных систем.// Математические модели и методы управления крупномасштабными водными объектами. Новосибирск: Наука, Сибирское отд., 1987, С.5-19.

6. Афанасьев В.Г. Системность и общество. М., Политиздат, 1980,368 с.

7. Арманд А.Д. Информационные модели природных комплексов. М.: наука, 1975, 120 с.

8. Атлас Воронежской области: Учебно-справочное пособие // Воронеж, ВГПУ, Воронеж, 1994,48 с.

9. Бертоланфи J1. История и статус общей теории систем. В кн.: Системные исследования. Ежегодник, 1973, М.: Наука, С.20-37.

10. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. М.: Недра, 1987, 255 с.

11. Браверман Э.М., Мучник И. Б. Структурные методы в обработке эмпирических данных. М., 1983, 114 с.

12. Волкова В.Н., Воронков В.А., Денисов А.А. и др. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи. М., Радиосвязь, 1983, 246 с.

13. Влияние водохозяйственных мероприятий на гидрогеологические и инженерно-геологические условия. М.: Недра, 1989,192 с.

14. Гавич И.К. Теория практика применения моделирования в гидрогеологии. М.: Недра, 1980, 357 с.

15. Гавич И.К. Основы гидрогеологической стратиграфии и обработки информации. М.: МГРИ. 1982, 79 с.

16. Герасимова А.С., Королев В.А. Проблемы устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям. "Гидрогеология, инженерная геология, обзорная информация", №2, М.,1994,47с.

17. Гидрогеология СССР, т. IV. Воронежская и смежные области. Геологическое управление центральных районов. М.: Недра, 1972,499 с.

18. Гидрогеологические основы охраны подземных вод. М.: Центр Международных проектов ГКНТ. 1984, 411 с.

19. Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах, М.: Недра, 1976,153 с.

20. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и поверхностного стока. JI.: Гидрометиздат, 1987, 248 с.

21. Гомберг И.Г., Карпухин Д. В. ГИС для гидрогеолога // Информ. бюл. ГИС-ассоциации. Недра, 1998, № 2(14), С.48-49.

22. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии. М.: Сов. Радио, 1976,295 с.

23. Дружинин В.В., Конторов Д.С., Конторов М.Д. Ввеление в теорию конфликтов. М., Радио и связь, 1989, 288 с.

24. Доклад о состоянии окружающей природной среды Воронежской области в 1997 году, Воронеж: изд. ВГУ, 1998, 183 с.

25. Долгополов К.В., Федоров Е. Ф. Центрально-Черноземный район (экономико-географический очерк) М. 1971, 58 с.

26. Дубянский А.А. Геолгия и подземные воды северной части Воронежской области, вып. 1,2. Воронеж, 1939 238 с.

27. Ефремов Ю.К. Проблемы теории преобразования // Актуальные вопросы современной географии. М., 1978, С. 28-32.

28. Залетаев B.C. Экологически дестабилизированная среда экосистемы аридных зон в изменяющемся гидрогеологическом режиме. М.: Наука, 1989, 147 с.

29. Злебова А.Е., Черепанский М.М. Расчет коэффициентов сокращения речного стока при эксплуатации водозабора подземных вод а однослойном пласте-прямоугольнике//Водные ресурсы, их использование и охрана. Минск, 1992, С.55-61.

30. Злебова А.Е., Черепанский М.М. Исследование влияния на речной сток суточной неравномерности отбора подземных вод// Водные ресурсы, их использование и охрана. Минск, 1990, С. 28-33.

31. Иереског К.Г., Клован Д., Реймент Р.А. Геологический факторный анализ. Л.: Недра, 1980, 223 с.

32. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гид-рометиздат, 1984, 560 с.

33. Каплинский А.И., Руссман И.Б., Умывакин В.М. Моделирование и алгоритм слабоформализованных задач выбора наилучших вариантов систем. Воронеж., 1991, 110 с.

34. Кашменская О.В. Теория систем и геоморфология // Новосибирск: Наука, 1980,120 с.

35. Ковалевский B.C. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М.: Наука, 1994, 127 с.

36. Кожаринов А.В. Концептуальные основы изучения антропогенной трансформации геосистем. Доклады АН БССР, том 34, №3, 1990, С 250-253.

37. Концебовский С.Я. Оценка изменения поверхностного стока при эксплуатации подземных вод в сложных гидрогеологических условиях//Рациональное использование водных ресурсов М., 1985, вып. 2, с.64-77.

38. Концебовский С.Я., Минкин E.JI. Ресурсы подземных вод в водохозяйственных балансах орошаемых территорий. М.: Наука, 1986, 106 с.

39. Корытный JI.M. Геосистемно-гидрологический подход к природно-хозяйственному районированию // География и природные ресурсы. №1, 1991, С. 71-78

40. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. М.:Недра, 1967, 263 с.

41. Куприянова Т.П. Современное состояние исследований по устойчивости геосистем. М., 1989, С.3-7.

42. Куприянович Л.И. Резервы улучшения памяти. Кибернетические аспекты. М.: Наука, 1970, 143 с.

43. Либих Ю. Химия в приложении к земледелию и физиологи. М. Л., ОГИЗ: Сельхозиздат, 1936,325 с.

44. Лисенков А.Б. Эколого-гидрогеологическое картирование с использованием факторного анализа (на примере Тащаузского региона Туркменистана). Геоэкология, 1993, №6, с. 100-106.

45. Лисенков А.Б. Опыт решения неформальных задач в экогидрогеологии. М.: Геоинформмарк, 1993, 74 с.

46. Лисенков А.Б. Научно-методические основы диагностирования эколого-гидрогеологических систем. Автореферат диссертации, на соискание уч. степени д. г- м. н. М.: МГУ, 1995 44 с.

47. Лисенков А.Б., Попов Е.В. Информационный анализ при решении экспертных задач в экогидрогеологии и геологии. Тезисы III международной конференции "Новые идеи в науках о Земле". М.: MITA, 1997, С. 139.

48. Лобанов Ф.И., Шапиро М.М. Экологический риск в промышленности // Оценка и управление. Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева, 1990, №1, t.XXXV, С. 125-128.

49. Лобаденко П.В., Черепанский М.М. Оценка сокращения речного стока при рассосредоточенном отборе подземных вод в бассейне р. Березены // Практика решения водохозяйственных задач. М., 1988, С. 70-79.

50. Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование геофильтрации. М., 1985, С.58-63.

51. Манукян Д.А., Нечиверя Н.К., Семенова-Ерофеева С.М. Факторы, определяющие степень взаимосвязи поверхностных и подземных вод в долинах рек // Вопросы оценки взаимосвязи поверхностных и подземных вод и качества воды. М.: МГУ, 1972.

52. Мильков Ф.Н., Михно В.Б., Поросенков Ю.В. География Воронежской области. Воронеж: ВГУ, 19792, 102 с.

53. Минкин Е.А. Гидрогеологические расчеты для выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод. М.: Недра, 1967, 124 с.

54. Минкин Е.А. Исследования и прогнозные расчеты для охраны подземных вод. М.: Недра, 1972, 112 с.

55. Минкин E.JI. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод и ее значение при решении некоторых гидрогеологических и водохозяйственных задач. М.: Стройиздат, 1973, 103 с.

56. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидроэкологии. В трех томах. М.: Изд-во Московского горного университета, 1998.

57. Многофункциональная автоматизированная система моделирования движения подземных вод и оценки влияния их отбора на окружающую среду. Минск, ЦНИИКИВР, 1999, 198 с.

58. Мощанский В.А., Григорьева С.В., Горкина И.Д. К методике прогнозирования изменения геологической среды при антропогенном воздействии.// Инж. геология, 1991, №3, С. 106-112.

59. Оценка изменения гидрогеологических условий под влиянием производственной деятельности. М.: Недра, 1978, 178 с.

60. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М., Высшая школа, 1989,367с.

61. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975.

62. Плужников В.Н., Черепанский М.М. Основные принципы оценки взаимосвязи подземных и поверхностных вод при составлении водохозяйственных балансов// Рациональное использование поверхностных и подземных вод. М., 1986, С-114-119.

63. Преображенский B.C. Экологические карты (содержание, требования) // Изв. АН СССР, Сер. Географ. №6, 1990, С. 27-35.

64. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986, 430 с.

65. Природа моделей и модели природы// Под ред. Д.М. Гвишиани, И.Б. Новикова, С.А. Пегова, М.: Мысль, 1986, С.119-125.

66. Плотников Н.И. Введение в экологическую гидрогеологию: Научно-методические основы и прикладные разделы. М.: Изд-во МГУ, 1998, 240 с.

67. Положение "О государственном мониторинге подземных вод Российской Федерации". М.: Изд. Роскомгеология, 1992, 11 с.

68. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990, 637 с.

69. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник. М.: Просвещение, 1992,320 с.

70. Роговская Н.В. Карта естественной защищенности подземных вод от загрязнения.// Природа, 1976, №3, С.57-61.

71. Руссман И.Б., Смольянинов В.М., Умывакин В.М. Применение методов классификации для систематизации природно-хозяйственных данных по водосборам центрально-черноземных областей//Геология и разведка, 1977,№ 6.

72. Смольянинов В.М. Величина атмосферного питания неогенового четвертичного водоносного горизонта на юго-западе Окско-Донской низменности // Сб. Охрана природы ЦЧП. Воронеж, ЦЧ изд., 1968.

73. Смольянинов В.М. Комплекс водорегулирующих мероприятий для борьбы с эрозией и искусственного пополнения в условиях центрально-чернрземных областей. Воронеж, изд-во ВГУ, 1972,182 с.

74. Смольянинов В.М. Научные основы комплексной региональной оценки антропогенного воздействия на земельные и водные ресурсы// Автореферат диссертации на соискание ученой степени д. г.н. М., 1995, 59 с.

75. Смольянинов В.М., Русинов П.С., Панков Д.Н. Комплексная оценка антропогенного воздействия на природную среду при обосновании природоохранных мероприятий. Воронеж, изд. ВГАУ, 1996, 126 с.

76. Смольянинов В.М. Методические подходы к оценке антропогенного воздействия на водные и земельные ресурсы в центрально-черноземном регионе// Вестник Воронежского отдела Рус. географ, общества. т.1.Вып.1, Воронеж,1999.

77. Смольянинов В.М. Подземные воды центрально-черноземного региона: условия их формирования, использование. Воронеж, изд-во ВГАУ.2003 242 с.

78. Тимофеев-Ресовский Н.В., Тюрюканов А.Н. Об элементарных био- хорологических подразделениях биосферы. Бюллетень МОИП Отд. биол., 1966, т.71, вып. 1, С. 50-57.

79. Телентинов В.Е. Экологические нормативы и управление охраной окружающей среды // Экономика природопользования. Обзорная информация, № 5, 1998, С.73-87.

80. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. М.: ВСЕГИНГЕО. 1991, 93 с.

81. Трофимов В.Т., Королев В.А., Герасимова А.С. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду // Геоэкология, № 5, 1995, С. 96-107.

82. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: МГУ, 1980, 463 с.

83. Хантуш М.С. Скважины вблизи рек со слабопроницаемым ложем// Динамика подземных вод. М., 1969,вып. 8, С.43-62.

84. Хруцкий С.В., Смольянинов В.М., Косцова Э.В. Альбом геологических разрезов центрально-черноземных областей. Воронеж, изд. ВГУ, 1973, 176 с.

85. Чепурных Н.В., Новоселов A.JT. Планирование и прогнозирование природопользования, М.: Интерпракс, 1995.

86. Черепанский М.М. Методика оценки влияния отбора подземных вод на речной сток// Инженерно- гидрогеологическое обоснование водохозяйственных мероприятий. М., 1988., С.56-62.

87. Черепанский М.М. Региональная оценка влияния отбора подземных вод на речной сток// Природные ресурсы, № 2, 1999, С. 30-39.

88. Черепанский М.М. Гидрогеологические прогнозы влияния отбора подземных вод на речной сток// Природные ресурсы, № 3, 1999, с. 39-51.

89. Чубаров В.Н. Питание грунтовых вол через зону аэрации. М.: Недра, 1972, 135 с.

90. Шищиц И.Ю. О некоторых новых направлениях геотехнологических наук // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная ин формация. Вып. 2,1997, ВИНИТИМ., С.59-65.

91. Шестаков В.М. Мониторинг подземных вод принципы, методы, проблемы. // Геоэгология, 1993, № 6, С.3-11.

92. Эколого-географические районы Воронежской области // Мильков Ф.Н., Михно В.Б., Федотов В.И. и др. Воронеж: изд. ВГУ, 1996, 216 с.

93. Эшби У.Р. Введение в кибернетику. М.: ИЛ., 1959,432 с.

94. Bertolanffi L. An Outlint of General Sistem Theoriy. Britissh for Phil, of Sci., 150 vol. 1 №2, 134-165.

95. Hantush M.S. Depletion of Flow in Right-Angle Stream Bends Wells// Water Resuorces Research. 1967. Vol. 3. № 1. P.235-240.

96. Mc Donald M.G., Harbaugh A.W. MODFLOW, Modular Three Dimensional Finite-Difference Groundwater Flow Model. Washington, DC, US/ Geological Survey Open File Report 83-875, Chapter 1. 1988.

97. Smyth I. D., Istok I. D. Multivariat geostatistical analisis of groundwater Contamination by pesticide and nitrate: a case history. Geostatistics, 1990, vol.2., 713-724.

98. Tanslay A. D. Introduktion to plant ecjljgy. Aguide for beginners in the study of plant communities. L., 1946,435 p.

99. Thompson Wetal. Recognition based diagnostic reasoring. Prog, of IGCAI-8, 1983,123 p.

100. Неопубликованные документы

101. Технико-экономическое обоснование мероприятий по сохранению стока реки Хворостань: Отчет о НИР/ ЦЧО Гипроводхоз, шифр 1022643-89266, Воронеж, 1992, 218 с.

Информация о работе

Гребцов, Сергей Николаевич
кандидата географических наук
Воронеж, 2003
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы