Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов

Филимонова, Елена Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов"

На правах рукописи

003490382

Филимонова Елена Александровна

ГИДРОГЕОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ

РЕСУРСОВ

Специальность 25.00.07 - гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

2 8 ЯНВ Ш

Москва - 2010

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Штенгелов Ростислав Степанович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, академик Белорусской инженерной академии, профессор Черепанский Михаил Михайлович

кандидат геолого-минералогических наук Ершов Григорий Евгеньевич

Ведущая организация:

Институт водных проблем РАН

Защита состоится 19 февраля 2010 года в 14 ч. 30 мин, на заседании диссертационного совета Д 501.001.30 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, геологический факультет, аудитория 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (зона А, 6 этаж).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Д 501.001.30, профессору В.Н. Соколову.

Автореферат разослан 19 января 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор геолого-минералогических наук, профессор

В.Н. Соколов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблема прогрессирующего дефицита водных ресурсов в настоящее время принимает глобальные масштабы - по данным Генеральной Ассамблеи ООН 1.1 миллиард людей во всем мире не имеют доступа к чистой питьевой воде, а в регионах с острым дефицитом воды проживает около 470 миллионов человек.

Наиболее остро стоит проблема сезонного дефицита располагаемых водных ресурсов в бассейнах малых рек, меженные расходы которых соизмеримы с величиной водопотребности.

Традиционные способы увеличения располагаемых водных ресурсов (РВР) ограничиваются экономическими, экологическими и природными условиями. Другой способ - комбинированное использование водных ресурсов - основан на рациональной динамической комбинации поверхностных и подземных водоисточников для обеспечения полной водохозяйственной потребности.

Комбинированное использование водных ресурсов рассматривалось многими исследователями, однако как в РФ, так и за рубежом разработано недостаточно:

1. Отсутствует единая терминология, поэтому понятия «совместное», «комплексное», «комбинированное» использование подземных и поверхностных вод не имеют однозначного толкования.

2. Не разработаны общая методика и практические подходы к решению проблемы комбинированного использования водных ресурсов.

3. Отсутствует систематика и детальный анализ условий и типовых схем организации компенсационных подземных водозаборов.

4. Не рассмотрены вопросы поиска месторождений и оценки запасов подземных вод с учетом использования комбинированных систем водоснабжения.

5. Соответственно не разрабатываются и не предполагаются к разработке подобные проекты для реальных водохозяйственных объектов (за единичными исключениями).

Все вышеперечисленное обусловливает актуальность исследований в этом направлении.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является исследование периодической работы компенсационных водозаборов при комбинированном использовании водных ресурсов - в основном, применительно к вопросам формирования ущерба речному стоку.

Поставленная цель требует решения следующих задач:

1. Детализировать концепцию комбинированного использования водных ресурсов применительно к малым речным бассейнам.

2. Обосновать благоприятные гидрогеологические условия для эффективной организации комбинированных водозаборных систем.

3. Апробировать существующие методы аналитических расчётов и моделирования применительно к периодической работе компенсационных водозаборов в малых речных бассейнах.

4. Выполнить в факторно-диапазонной постановке параметрический анализ для выделенных типовых гидрогеологических схем.

5. Показать возможности эффективного применения комбинированных водозаборных систем на реальных природных объектах.

Методы исследований включали в себя сбор и анализ отечественной и зарубежной литературы по вопросам комбинированного использования водных ресурсов и влияния отбора подземных вод на речной сток. Для изучения особенностей формирования ущерба речному стоку использовались аналитические методы расчета и методы численного модельного эксперимента. При создании математической модели исследуемых природных объектов анализировались фондовые материалы, данные режимных наблюдений, гидрогеологические и водохозяйственные условия. Для математического моделирования фильтрации использовался программный пакет ModTECH 3.13.0024 (производства компании ЗАО «Геолинк Консалтинг») за исключением специально оговоренных случаев.

В основу данной работы легли фактические материалы, полученные в процессе выполнения договорных работ, в том числе в рамках государственного контракта от 14 июля 2007 г. № 02.515.11.5033 в течение 2007-2008 гг. с Федеральным агентством по науке и инновациям РФ.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1. Сформулированы типовые водохозяйственные задачи, которые могут быть эффективно решены с использованием комбинированных водозаборных систем, периодически использующих естественные запасы подземных вод без ущерба речному стоку. По степени взаимосвязи подземных и поверхностных вод выделены три подтипа месторождений подземных вод в речных долинах, благоприятные для организации комбинированных водозаборных систем.

2. Введено понятие «емкостного сопротивления» для оценки ущерба речному стоку. Величина емкостного сопротивления определяется продолжительностью внутригодового периода работы водозабора и обобщенными параметрами уровнепроводности и «физического», «виртуального» или «глубинного» удаления водозабора от реки.

3. На основе серии численных модельных экспериментов в репрезентативном природном параметрическом диапазоне установлены закономерности развития ущерба речному стоку при циклической работе компенсационных водозаборов. Для этих условий предложены эмпирические регрессионные зависимости между величиной ущерба и емкостного сопротивления.

4. Установлены границы применимости существующих аналитических решений для оценки ущерба стоку рек с различной степенью несовершенства. Для модельных решений установлены характер и масштаб погрешностей, возникающих при незавершённости воспроизведения начальных уровней; разработаны количественные критерии завершения сезонно-циклических задач по сходимости уровней и относительных величин русловой разгрузки подземных вод.

По результатам проведенных исследований сформулированы следующие защищаемые положения:

1. Располагаемые водные ресурсы малых речных бассейнов могут быть существенно повышены за счёт периодического использования естественных (емкостных или упругих) запасов подземных вод в периоды сезонного дефицита речного стока.

2. Благоприятные гидрогеологические условия для эффективной организации комбинированных водозаборных систем существуют при максимальных величинах емкостного сопротивления эксплуатируемой водоносной системы, зависящего от суммы физического и виртуальных расстояний между водозабором и рекой, обобщённой уровнепроводности водоносной системы и продолжительности внутригодового цикла действия водозабора. Такие условия существуют при эксплуатации грунтовых водоносных горизонтов на достаточном удалении от реки (в случае высокой степени взаимосвязи с ней) либо в непосредственной близости от русла при высоком сопротивлении ложа реки, а также при эксплуатации межпластовых водоносных горизонтов.

3. Для широкого природного параметрического диапазона зависимость единичного ущерба от емкостного сопротивления при периодическом действии компенсационных водозаборов удовлетворительно описывается степенной функцией и может быть с достаточной практической точностью использована для предварительных оценок ущерба речному стоку на ранних стадиях поисково-разведочных работ.

4. Для аналитических расчётов ущерба речному стоку при длительном периодическом действии водозаборов наиболее точной является циклическая модификация решения B.Hunt, за исключением области малого несовершенства рек. При модельных расчётах предпочтительней использование метода суперпозиции; при решении относительно полной функции напора начальные условия должны быть воспроизведены с выполнением как минимум двух критериев - погрешность схождения уровней подземных вод не более 0.001 м и балансового схождения величины относительной русловой разгрузки не более 5-Ю'5.

Практическая значимость состоит в следующем:

1. Основные положения работы применены при оценке ущерба речному стоку и оптимизации нагрузки на компенсационные водозаборы для технического водоснабжения по теме «Разработка правил управления подпиткой озёр-охладителей Калининской АЭС подземными водами».

2. Разработаны практические предложения по реализации систем комбинированного использования водных ресурсов на освоенных и разведанных месторождениях подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения (Августовское, Пермиловское, Амбарнинское месторождения).

стадиях поисково-разведочных работ для изыскания источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Апробация результатов исследования и публикации. Основные положения и результаты работ докладывались на шести конференциях: VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2007), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2007" (Москва, 2007), Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие геологической науки -путь к эффективному и комплексному освоению недр» (Минск, 2007), 33 International Geological Congress (Осло, 2008), International Interdisciplinary conference on predictions for hydrology, ecology, and water resources management: using data and models to benefít society - Hydropredict 2008 (Прага, 2008), Российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной «Году Планеты Земля» (Москва, 2009). Результаты работ были представлены на 8-м Международном конгрессе «Вода: экология и технология» Экватек-2008 (Москва, 2008), получены медаль и диплом П-й Международной выставки и конгресса «Перспективные технологии XXI века» за разработку темы «Комбинированная водозаборная система» в разделе «Рациональное природопользование» (Москва, 2008).

Основные положения работы изложены в тринадцати публикациях, в том числе в двух статьях в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 233 страницах, состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 78 рисунков, 25 таблиц. Список использованной литературы включает 137 наименований.

Благодарности. Особую признательность и благодарность автор выражает своему научному руководителю профессору, д.г-м.н. Р.С. Штенгелову за неоценимую помощь, постоянную научную и моральную поддержку и содействие в процессе выполнения и написания работы. Постоянные консультации и ценные советы при написании работы давал доцент А.А. Маслов, которому автор выражает признательность и благодарность. Автор признателен профессорам В.М. Шестакову, В. А. Всеволожскому, С.П. Позднякову, К.Е. Питьевой, А.В. Лехову, доцентам С.О. Гриневскому, М.С. Орлову, В.М. Семеновой, с.н.с. С.А. Брусиловскому и всем преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии геологического факультета МГУ за полученные знания в процессе обучения и работы на кафедре.

В процессе написания работы автор сотрудничала с преподавателями кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ. Автор выражает благодарность администрации ЗАО «Геолинк Консалтинг» за предоставленную возможность использования программного пакета ModTECH 3.13.0024.

Искреннюю благодарность автор выражает своей маме, И.П. Прошкиной за тягу к знаниям, привитую с детства.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние и анализ проблемы использования водных ресурсов

Общие водные ресурсы оцениваются по величине речного стока, внутригодовое распределение которого на территории России крайне неравномерно - основной объём (до 60-80% годового) приходится на весеннее половодье, меженные расходы снижаются в десятки и сотни раз. Верхним пределом располагаемых (доступных для водохозяйственного использования) водных ресурсов являются величины минимальных меженных расходов речного стока, приведенные к высокой вероятности превышения. Нижним пределом РВР является величина минимального допустимого расхода реки (МДР), которая в настоящее время не регламентируется нормативными документами. На практике величину МДР принимают не менее 50-75% минимального 30-суточного меженного расхода.

При столь жёстких ограничениях возникает проблема сезонного дефицита РВР - в первую очередь, для малых речных бассейнов, где меженные расходы соизмеримы с величиной водохозяйственной потребности [2,5].

Традиционно в водохозяйственной практике РВР увеличивают за счет территориальной переброски речного стока из смежных бассейнов или внутригодовым регулированием стока водохранилищами. Другой подход к управлению РВР - комбинированное использование подземных и поверхностных вод - основан на рациональной комбинации поверхностной и подземной форм водоотбора.

Такие предложения выдвигались еще в 50-е годы прошлого века советскими и американскими гидрогеологами - в основном применительно к проблемам орошения (E.JI. Минкин, С.Я. Концебовский, Г.П. Кумсиашвили, С.Ш. Мирзаев, R.A. Young, D. Bredehoeft, R. Maknoon и др.). За последние десятилетия в Европе проведено несколько тестовых проектов использования подземных вод как дополнительного источника к поверхностному водоснабжению для хозяйственно-питьевых нужд (R.A. Downing, F. Law, М. Owen, M.J. Reeves). Исследования выполнены на конкретных объектах и массового применения не получили.

В отечественной литературе идея комбинированного использования водных ресурсов рассматривалась в разных постановках Г.П. Кумсиашвили, A.JL Великановым, И.С. Зекцером и др.; наиболее полно с гидрогеологических позиций она проработана B.C. Ковалевским в его последней монографии.

Вместе с тем как за рубежом, так и в России системный подход к проблеме комбинированного использования водных ресурсов практически не разработан. Организация комбинированных водозаборных систем (КВС) требует рассмотрения широкого круга вопросов:

1. Водохозяйственное обоснование, включающее анализ водохозяйственной обстановки и выявление периодов дефицита РВР для обеспечения существующей или перспективной водопотребности, обоснование величин МДР и технико-экономический расчет КВС.

2. Гидрологическое обоснование, содержащее количественное определение характеристик и продолжительности маловодных периодов речного стока и их повторяемости в многолетье, а также величин допустимого изъятия речного стока.

3. Гидрогеологическое обоснование, объединяющее гидрогеодинамическое исследование условий формирования ущерба речному стоку, балансово-гидрогеодинамический анализ условий восстановления сработанных запасов подземных вод, а также изучение качества подземных и поверхностных вод, возможных проблем при их смешении, назначение необходимых способов водоподготовки.

Таким образом, обоснование систем комбинированного использования водных ресурсов требует привлечения специалистов из разных областей знаний, в том числе по различным направлениям гидрогеологических исследований. Круг задач, поставленных в настоящей диссертационной работе, ограничен исследованием условий формирования ущерба речному стоку при периодической работе компенсационных водозаборов в составе комбинированных водозаборных систем.

2. Основные положения концепции комбинированного использования

водных ресурсов

В соответствии с представлениями B.C. Ковалевского и далее в работе под «комбинированным использованием» понимается технологически и оперативно сопряжённый процесс водоотбора заданного назначения из поверхностных и/или подземных источников, обеспечивающий нужную производительность независимо от временных критических изменений количественного или качественного состояния какого-либо из этих источников.

При всём многообразии частных проблем водохозяйственного профиля нами выделены типовые задачи, которые могут быть эффективно решены путём комбинированного использования водных ресурсов [7]:

1. «Задача компенсации» - периодический отбор подземных вод в периоды снижения поверхностного водоотбора из-за дефицита речного стока,

2. «Задача замещения» - полная замена поверхностного водоотбора подземным на период временного катастрофического ухудшения качества речной воды,

3. «Задача релаксации» - замена части подземного водоотбора поверхностным на участках «переэксплуатации» подземных вод,

4. «Задача регенерации» - частный случай задачи компенсации с периодическим использованием подземных вод для обеспечения МДР в дефицитные периоды речного стока.

Наиболее типичной и практически востребованной является задача компенсации (включая регенерацию), поэтому проблема комбинированного использования в диссертационной работе анализируется применительно к ситуации балансового дефицита речного стока. В этом случае комбинированная водозаборная система представляет собой единый водохозяйственный комплекс, состоящий из двух раздельных водозаборов -основного (ОВ) и компенсационного (KB), которые управляются по общему

диспетчерскому графику для обеспечения суммарной водохозяйственной потребности (рис. 1). ОВ с поверхностной или подземной формой водоотбора обеспечивается речным стоком, его дебит регулируется по фактическому расходу реки, исходя из условия сохранения МДР. В низководные периоды, когда его работа приведёт к недопустимому ущербу речному стоку, временно включается подземный КВ, который погашает разность между потребностью и допустимым изъятием речного стока и должен быть обоснован таким образом, чтобы не приводить к снижению расхода или уровней реки ниже нормативных величин в любой период года [2, 4].

СИ производительность OB ES производительность KB

-1 расчётный гидрограф речного стока по среднемесячным

расходам нормативной обеспеченности

Рис. 1. Пример соотношения производительности и периодов работы основного и компенсационного водозаборов.

Следовательно, первой задачей при обосновании работы компенсационных водозаборов является оценка величины ущерба речному стоку аналитическими методами или на основе численного моделирования.

Аналитические расчеты ущерба речному стоку. В российской литературе для оценки величины ущерба речному стоку при эксплуатации подземных вод разработан ряд аналитических зависимостей Е.Л. Минкиным, С.Я. Концебовским, Ф.М. Бочевером, H.H. Лапшиным, М.М. Черепанским, В.А. Злотником, B.C. Усенко, в зарубежной литературе C.V. Theis, R.E. Glover, С.G. Balmer, M.S. Hantush, C.T. Jenkins, B. Hunt, R.B. Wallace, Y. Darama и др. C.V. Theis первым вывел аналитическое уравнение для оценки сокращения расхода реки при работе береговых водозаборов, которое позднее R.E. Glover и C.G. Balmer представили в виде дополнительной функции ошибок erfc(x):

АР = Q erfc(i/(2)), (1),

где АР - величина ущерба речному стоку, Q - дебит водозабора, L -I расстояние между водозабором и контуром реки, а - уровнепроводность водоносного горизонта, t - продолжительность работы водозабора.

Для условий гидродинамически широкой реки M.S. Hantush переписал уравнение C.V. Theis с введением «дополнительного слоя». Для оценки ущерба расходу гидродинамически узкой реки Е.Л. Минкин получил следующее выражение:

— = erfcf —

Q Ua/^J

■ —exp 2

где

z, =—p= + -l4at

- ^j[exp(z2)- erfc(z,)+ exp(z2)- erfc(z2)], (2) 4at , —

-thG, z, = —+

2 l4at В

В- фактор перетекания подрусловых отложений, G - приведенная ширина реки.

В. Hunt для определения величины ущерба речному стоку для гидродинамически узких рек предлагает следующую зависимость:

г л .. \ (

= erfcf —~=

Q \2-Jat,

-ехр

Я2/

erfc

\ 4цТ 2л/я7у

(3)

1^4 цТ 2Т

где \ = xpG- параметр перетекания подрусловых отложений, Т- проводимость водоносного горизонта, ц - водоотдача водоносного горизонта.

Единичный ущерб Y - отношение величины ущерба речному стоку к дебиту водозабора является безразмерной величиной, удобной для сравнений.

Приведенные зависимости предназначены для постоянной работы водозабора. При ограниченной по времени работе водозабора (разовом запуске) С.Т. Jenkins предложил использовать метод суперпозиции для расчета величины ущерба речному стоку на любой момент времени. Нами проведена серия модельных экспериментов для совершенной и гидродинамически узкой реки. В случае совершенной реки при разовом запуске водозабора аналитические и модельные решения полностью совпадают. В условиях гидродинамически узкой реки модельные результаты и аналитические расчеты по формуле В. Hunt совпадают для всех вариантов, а по формуле Е.Л.Минкина приводят к существенному завышению результата (рис. 2).

Организация KB предполагает периодическое включение водозабора, поэтому на следующем этапе работы нами выполнен сравнительный анализ модельного решения с аналитическими расчётами в условиях циклической работы водозабора на расчетный срок 25 лет. Для условий гидродинамически узкой реки автором модифицировано уравнение В. Hunt для определения величины ущерба на любой момент времени t :

(4)

-erfc

где ,. =/-(/- %, /2=/-(/-1)1, - 1р.

- продолжительность работы водозабора - длительность цикла, т.е.

продолжительность периода между включениями водозаборов.

Расчеты по формуле Е.Л. Минкина для условий периодической работы водозабора не проводились, так как даже при разовом запуске водозабора эта зависимость дает значительные погрешности. При циклической работе

водозабора модельные и аналитические решения по модифицированной формуле В. Hunt в большинстве случаев совпадают за исключением области малого несовершенства рек (рис. 3), то есть циклическая модификация решения B.Hunt может быть использована для аналитических расчётов ущерба речного стока при периодическом действии КВ.

Рис. 2. Диаграмма разброса единичного ущерба стоку несовершенной реки при модельном и аналитических решениях по формулам E.J1. Минкина и В. Hunt.

Рис. 3. Аналитические и модельные решения при периодической работе водозабора в условиях несовершенной реки.

Методика моделирования работы КВС. Для сложных гидрогеологических условий оценка величины ущерба речному стоку производится с помощью гидрогеодинамического моделирования, которое при работе КВ имеет следующие специфические черты: периодический характер решения, существенная сезонная изменчивость граничных условий и значимость даже малых понижений на контуре реки [13].

Ущерб речному стоку при периодической работе водозабора также имеет периодический характер развития (рис. 4). При включении водозабора величина ущерба речному стоку постепенно увеличивается, максимальная его величина достигается в последнем месяце периода его работы или даже после выключения КВ. После выключения водозабора наблюдается снижение величины ущерба речному стоку, обусловленное восстановлением уровней подземных вод. При следующем включении водозабора снова происходит рост величины ущерба. Темп возрастания величины ущерба речному стоку от года к году постепенно замедляется, при благоприятных условиях может наблюдаться циклическая стабилизация величины ущерба.

Рис. 4. График развития ущерба речному стоку во времени при периодической работе водозабора

Особенности модельных решений работы КВ требуют исследования следующих вопросов:

1. Какие начальные условия рационально задать, чтобы наиболее быстро достичь точного циклического решения естественной задачи;

2. Каков масштаб и характер погрешности, возникающей при моделировании эксплутационных условий в случае незавершенного решения циклической естественной задачи;

3. Сколько циклов решения требуется для достижения приемлемой точности воспроизведения естественных условий.

В результате решения серии численных экспериментов установлено, что при моделировании периодической работы водозаборов требуется высокая точность реконструкции начальных уровней в естественном режиме, так как незавершенное моделирование естественной задачи приводит к недопустимым погрешностям в прогнозной задаче, вплоть до абсурдных оценок величин ущерба речному стоку (табл. 1). Для получения достоверных результатов необходимо выполнение как минимум двух критериев завершения моделирования естественной задачи:

1 - достаточная точность схождения уровней подземных вод,

2 - достаточная точность схождения баланса подземного питания реки.

По нашим модельным оценкам, между смежными циклами разница

уровней не должна превышать 0.001 м, а схождение относительной величины разгрузки подземных вод к дебиту водозабора должно быть не более 5-10"5.

Такая точность достигается лишь при выполнении нескольких сотен циклов моделирования естественных условий при задании произвольной начальной поверхности уровней подземных вод. Значительное уменьшение достаточного количества циклов решения достигается при первоначальном решении стационарной задачи со среднегодовыми значениями изменяющихся параметров, однако и в этом случае необходимо существенное количество циклов. Оптимальным является решение прогнозной задачи относительно функции изменения напоров, если гидрогеологические условия и постановка водохозяйственной задачи это позволяют.

Таблица. 1. Результаты моделирования задачи с затрудненной степенью

взаимосвязи водоносного горизонта и реки.

Начальные условия в естественной задаче Решение эксплутационной задачи после п-числа циклов естественной задачи Величина критерия между смежными циклами моделирования Величина единичного ущерба Ошибка единичного ущерба, %

Разница разгрузки подземных вод, отнесенная к текущей разфузке, % Разница уровней подземных вод, м

на уровне реки 10 циклов 7.360 0.366 -3.34 -2907

60 циклов 0.450 0.062 -0.45 -478

120 циклов 0.047 0.007 0.054 -55

180 циклов 0.005 0.001 0.112 -6

200 циклов 0.003 0.001 0.115 -3

300 циклов 0 0 0.119 0

400 циклов 0 0 0.119 0

среднегодовое распределение 3 цикла -0.105 0.019 0.166 39.8

10 циклов -0.023 0.011 0.146 22.8

30 циклов -0.009 0.001 0.132 10.7

50 циклов -0.005 0.001 0.125 5.2

75 циклов -0.002 0.001 0.122 2.1

100 циклов -0.001 0 0.120 0.8

3. Обоснование работы комбинированной водозаборной системы на месторождениях подземных вод в малых речных бассейнах

На территории РФ наиболее распространенными являются месторождения подземных вод (МПВ), приуроченные к долинам равнинных рек. Месторождения подземных вод, анализируемые с точки зрения возможности организации периодически действующих KB, будем называть компенсационными. В работе рассматриваются, в развитие основных классификационных представлений B.C. Ковалевского, гидрогеологические условия, благоприятные для организации КВС, т.е. обеспечивающие

минимальную и отложенную во времени реакцию речного стока на водоотбор

[8, 9]:

1. Значительное фильтрационное сопротивление между проектируемым положением КВ и контуром реки - за счёт пониженной проводимости между КВ и рекой и/или высокого удельного сопротивления подрусловых отложений или разделяющего слоя.

2. Низкая уровнепроводность основного водоносного горизонта.

3. Наличие балансообразующих граничных условий, которые в естественных условиях не участвуют в формировании речного стока - это бессточные механизмы разгрузки подземных вод, главным образом, в форме эвапотранспирации. Возможно возрастание инфильтрационного питания в зоне депрессии и формирование дополнительного перетекания из смежных водоносных горизонтов.

Однако, чаще всего работа КВ связывается с зимнемеженным периодом года, когда балансовая значимость механизмов инфильтрации и эвапотранспирации, скорее всего, невелика. Более очевидным и повсеместно распространённым источником обеспечения КВ являются естественные запасы подземных вод; их использование не наносит ущерба стоку реки до момента развития депрессионной воронки до её уреза. Поэтому оптимальные условия для КВ достигаются при максимальных величинах безразмерного «емкостного сопротивления», которое структурно можно изобразить в виде:

с~{р!4ад7),

где А/ - внутригодовая продолжительность водоотбора, Ь - физическое удаление точки водоотбора в плане от уреза реки, включающее в конкретных условиях и виртуальные величины эквивалентных длин (сопротивление ложа реки или фактор перетекания разделяющего слоя), а - обобщенный параметр уровнепроводности, учитывающий не только емкостные свойства эксплуатируемого водоносного горизонта, но и емкость разделяющих слоев, а также и возможное влияние неучтённых граничных условий, сдерживающих развитие депрессии уровней.

Очевидно, что ущерб речному стоку от действия водозабора тем меньше, чем выше величина емкостного сопротивления. В его структуре выделяются собственно фильтрационное сопротивление (как некая функция /(С/т)) и емкостная составляющая (/(/¿/Д/)), характеризующая нестационарный режим развития ущерба речному стоку.

В соответствии с этими представлениями можно рассматривать три основных разновидности (подтипа) месторождений подземных вод в речных долинах, различающихся по возможным условиям организации КВ вследствие различной степени взаимосвязи подземных и поверхностных вод [6, 7, 12]:

1. Высокая степень взаимосвязи продуктивного грунтового водоносного горизонта с рекой, имеющей слабую экранированность русла, вплоть до полного её отсутствия (по нашим оценкам - при коэффициенте перетока выше 0.01 сутки'1). КВ должен быть «физически» удалён от реки на расстояние, параметрически обоснованное и допустимое в технико-

кв

Рис. 5. Типовые схемы расположения КВ: а - «физическое» удаление КВ от реки при высокой степени взаимосвязи водоносного горизонта с рекой, б -«виртуальное» удаление КВ от реки при затрудненной взаимосвязи водоносного горизонта с рекой, в - «глубинное» удаление КВ при весьма затрудненной взаимосвязи водоносного горизонта с рекой.

экономическом отношении (рис.5а). Основными факторами, контролирующими величину емкостного сопротивления, являются удаление КВ от реки и продолжительность его работы, уровнепроводность водоносного горизонта и величина коэффициента перетока подрусловых отложений.

2. Затрудненный характер взаимосвязи продуктивного грунтового водоносного горизонта с рекой, русло которой сильно экранировано непосредственно донными отложениями, либо отложениями поймы в целом. КВ может располагаться вблизи реки; при его работе возможно формирование значительных участков свободного режима фильтрации под рекой (рис. 56). Величина емкостного сопротивления в этом случае определяется коэффициентом перетока подрусловых отложений, гравитационной водоотдачей и коэффициентом фильтрации водоносного горизонта, продолжительностью работы КВ.

3. Весьма затрудненный характер взаимосвязи реки и продуктивного межпластового водоносного горизонта - как правило, первого от поверхности, связанного с рекой опосредованно, через перекрывающий разделяющий слой и вышезалегающий грунтовый водоносный горизонт (рис. 5е). Водозабор может располагаться в непосредственной близости от реки. Величину емкостного сопротивления в этой схеме формируют проводимость межпластового горизонта, коэффициент фильтрации и гравитационная водоотдача грунтового горизонта, параметр перетока через разделяющий слой, параметр перетока в ложе реки, продолжительность работы КВ [3].

Выделенные схемы расположения КВ многофакторные, поэтому для исследования значимости каждого фактора в формировании ущерба речному стоку при различных сочетаниях остальных параметров в широком диапазоне их изменчивости использована методика рационального планирования эксперимента.

По результатам серии модельных экспериментов для трех расчетных схем проанализированы зависимости конечной величины единичного ущерба (к моменту окончания работы КВ в 25-м году эксплуатации), от каждого выделенного фактора. Поскольку все анализируемые факторы имеют разную физическую размерность, целесообразно для сравнения интенсивности и изменчивости их действия использовать нормированные значения параметров Р (от 0 до 1) относительно изучаемого диапазона: Р = {Р- Рмин )/(Риакс - Рии„).

В первой схеме действие всех изученных факторов проявляется достаточно сильно. Наиболее значимым является удаление водозабора от реки (рис. 6а). Возможность эффективной работы КВС в исследованном диапазоне параметров существует лишь при допустимом единичном ущербе выше 0.2, т.е. дебит КВ должен быть менее 25% МДР.

Вторая схема является более эффективной по сравнению с первой - по всем параметрам возможный единичный ущерб практически не превышает значения 0.3 (рис. 66). При благоприятной совокупности параметров КВ здесь может работать с производительностью, близкой к величине МДР.

В третьей схеме минимальная величина допустимого единичного ущерба составляет около 0.1, т.е. КВ может иметь производительность до половины МДР. Наиболее активным в этой схеме закономерно является коэффициент перетока через разделяющий слой (рис. бе).

На основе регрессионного анализа полученных результатов для трех схем определены степенные зависимости между величиной единичного ущерба речному стоку и емкостным сопротивлением С. При единой структуре содержания этого показателя его расчёт должен учитывать специфический набор параметров, контролирующих процесс ущерб речному стоку в разных гидрогеодинамических условиях.

Единичный 0.6 ущерб

Нормированное значение фактора

02 0.4 0.6 0.8 1 "I--200-5000 м ——1 - 1000-25000 м'/сутга -»>-0-01-1 сутки'1 -30-150 суток_

Единичный

0.6 пушерб

0.4

"X, » 0.0001-0.006 сутки'1

0.6 0.8 1 ■—1с = 5-100 ы/суткн

г =30-150 суток

Об Единичный ущерб

0.2 0.4

•-1с = 2-50 м/сутки

Т - 100-2500 м'/сутки-х,= 0.003-0.3 сутки' -

0.8

> = 0.01-0.2

Ю'-Ю1 сутки'1 I - 30-|50суток

Рис. 6. Зависимость величины единичного ущерба речному стоку от действующих гидрогеодинамических и технологических факторов для: а -схемы «физического» удаления КВ от реки, б - схемы «виртуального» удаления КВ от реки, в - схемы «глубинного» удаления КВ от реки.

Для первой расчётной схемы в качестве показателя длины используется собственно физическое удаление водозабора от уреза реки с добавлением эквивалентной длины, рассчитанной для узкой реки; емкостные свойства учитываются через величину гравитационной водоотдачи продуктивного горизонта: С = (ь + сШ(а^Т/

Во второй расчётной схеме основной показатель длины имеет виртуальный характер и количественно принят равным эквивалентной длине сопротивления ложа реки, а ёмкость, как и в первой схеме, определяется гравитационной водоотдачей продуктивного горизонта:

С1Ь (.ОЦкк/Ху) -^кИМ / ц

Наконец, в третьей расчётной схеме в качестве длины принята сумма фактора перетекания через разделяющий слой и эквивалентной длины сопротивления ложа реки по отношению к грунтовому горизонту, непосредственно связанному с рекой. В качестве емкостной характеристики этой системы используется гравитационная ёмкость грунтового горизонта, понижение уровней в котором и приводит к возникновению ущерба стоку реки.

, _ + ум/*р ей (вЦШХр)

^кШТц

Для всех трёх схем наиболее удовлетворительная регрессионная аппроксимация подобрана в виде степенной зависимости вида У = а + ЬС~°5 (рис. 7 А, Б, В). Для первой расчётной схемы, кроме предлагаемой степенной зависимости, целесообразно сохранить и линейную зависимость единичного ущерба от функции вида К-г-егй; (0.5С) - рис. 6 Г.

Предложенные зависимости могут быть использованы для предварительных оценок на ранних стадиях изучения месторождений для принципиального решения вопроса о целесообразности применения КВС.

С = -

(7)

0.5 -«у

с=

¿ + ей (0/^7) ТгаГ/ц

У =4-0.053 + 0.488С0-5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

л/гУхо+уц'хр сй(0/^;хр)

т/ЙдТ/ц

У = 0.023 + 0.508С0'5

50 100 150 200 250

^ШЫI ц

Рис. 7. Регрессионные зависимости единичного ущерба от емкостного сопротивления в расчётных схемах расположения КВ.

4. Комбинированные водозаборные системы на репрезентативных месторождениях подземных вод в речных долинах

В настоящей главе разработаны предложения по реализации комбинированного использования водных ресурсов на репрезентативных натурных объектах - освоенных или разведанных месторождениях подземных вод в речных долинах в различных физико-географических, гидрогеологических и гидрологических условиях.

Августовское месторояедение подземных вод приурочено к аллювиальным отложениях долины реки Биры (г. Биробиджан, ЕАО). Связь с рекой практически совершенная, что позволяет отнести это месторождение к первому подтипу компенсационных месторождений.

Эксплутационный баланс действующего берегового водозабора (20.3 тыс. м3/сутки) полностью обеспечивается сокращением расхода реки. Сложившийся за 25 лет эксплуатации меженный расход является минимально допустимым для нижележащего участка реки. В связи с необходимостью расширения водоотбора (в перспективе до 30-40 тыс. м3/сутки) и сохранения МДР в размере 0.72 м3/с (62.208 тыс. м3/сутки) предлагается использовать КВС.

В качестве ОВ сохраняется ныне действующий водозабор, дебит которого регулируется от требуемого перспективного до современной величины. Низководным периодом, когда требуется защита стока реки от дополнительного ущерба, является внутригодовой период февраль-март, следовательно, продолжительность работы КВ составляет 60 суток.

Предварительную оценку необходимого удаления КВ от контура реки можно выполнить по предложенным формулам в главе 3:

К = -0.053 + 0.488С~°5 (8)

или У = 0.129 + 0.818егй:(0.5С), (9)

где С = (Ь + АЬ)/7аД7, ?дап = £ МДР/2КВ

Дебит КВ <9КВ в первых вариантах решения принят равным 19 тыс. м3/сутки. При гидрометрической погрешности 0.05 величина допустимого единичного расхода составляет 0.1637. Параметр уровнепроводности а равен в среднем 4.5-103 м2/сутки. При данных параметрах необходимое удаление КВ составляет по формуле (8) 2650 м, по формуле (9) - 1500 м, следовательно, для первого варианта моделирования это расстояние можно принять равным 1.5 км и уточнить положение КВ в ходе решения прогнозных задач.

По результатам моделирования КВ представляет собой квазилинейный ряд из девяти равнодебитных скважин, удаленных от реки примерно на 2 км. При использовании КВС отчетливо наблюдается перестройка балансовой структуры по сравнению с современной (табл. 2). Компенсационный водоотбор в низководный период обеспечивается естественными запасами; роль естественных и привлекаемых ресурсов в балансе незначительна, что минимизирует ущерб речному стоку (рис. 7). Величина дополнительного ущерба в марте не превышает 2% от МДР р. Биры, что отвечает требованию сохранения МДР при работе КВС. Воронка депрессии, сформированная КВ, имеет локальный характер и не сливается с воронкой, образованной ОВ [1, 11].

Таким образом, применение комбинированной водозаборной системы позволяет увеличить располагаемые водные ресурсы Августовского МПВ почти на 50%, не нанося недопустимого ущерба поверхностному стоку.

Таблица 2. Дельта-баланс при современной и комбинированной _водозаборных системах (м3/сутки)._

Месяц Современная водозаборная система Комбинированная водозаборная система

Источники обеспечения водоотбора Источники обеспечения водоотбора

Использование емкостных запасов Привлечение речных вод Сокращение разгрузки подземных вод Использован ие емкостных запасов Привлечение речных вод Сокращение разгрузки подземных вод

Январь 63 8730 914 -902 9224 1382

Февраль 59 8763 875 2196 6780 1168

Март 49 8805 852 8374 746 587

Апрель 16 8943 739 -757 9513 944

Май 26 8895 782 -1031 9730 1005

Июнь 47 8742 924 -1070 9417 1365

Июль 41 8763 903 -1093 9467 1330

Август 45 8740 923 -1075 9380 1402

Сентябрь 34 8784 881 -1070 9494 1275

Октябрь 33 8798 867 -1045 9539 1202

Ноябрь 49 8720 934 -990 9288 1403

Декабрь 44 8746 916 -961 9301 1371

зо

25 20 15 10 5

12 3 4 5 6 7 89 10 11 12 месяц Рис. 7. Графики ущерба речному стоку при разных режимах эксплуатации.

Ущерб стоку реки, тыс.куб.м/сутки

Ущерб, сформированный при работе современной системы

Дополнительный ущерб при перспективном водоотборе:

при использовании К ВС при работе

действу ющей системы

Пермиловское месторождение подземных вод в северо-западной части Северо-Двинского артезианского бассейна является также примером компенсационного месторождения первого типа. Основным здесь является

трещинно-карстовый водоносный горизонт в каменноугольных карбонатных отложениях. Месторождение было разведано с утверждением эксплуатационных запасов в ГКЗ СССР, но введение в эксплуатацию было приостановлено из-за прогноза возможности недопустимого сокращения стока реки в маловодные периоды вплоть до полного перехвата.

Предлагаемое решение для предотвращения негативных экологических последствий - создание КВС. В качестве ОВ рассматривается проектируемый береговой водозабор. При его работе с полной нагрузкой 153 тыс. м3/сутки в период с ноября по апрель прогнозируется снижение расхода реки ниже МДР, вплоть до полного перехвата; следовательно, необходимый период включения КВ составляет шесть месяцев. При уровнепроводности водоносного горизонта 4+6.7-104 м2/сутки, среднем (за б месяцев) дебите КВ 49.5 тыс. м3/сутки, МДР 73.7 тыс. м3/сутки величина единичного допустимого ущерба с погрешностью 0.05 составляет 0.074. При столь малой величине УДОп емкостное сопротивление должно быть очень большим - по формуле 8 необходимое удаление КВ составляет 36-51 км. Однако очевидно, что эта величина завышена, так как аналитические расчеты не учитывают сложную гидрографическую сеть, т.е. граничные условия, сдерживающие развитие воронки депрессии. Поэтому на первом этапе принято удаление КВ на 15-20 км на водоразделе рек Ваймуга и Кяма, а оптимальное удаление подбиралось при решении серии прогнозных задач.

По результатам моделирования доказано, что применение КВС подтверждает эксплуатационные запасы Пермиловского месторождения без перехвата стока р.Ваймуги, которое прогнозировалось при «традиционной» системе водоотбора (рис. 8) [11].

Длина р.Ваймуга, км

Рис. 8. Эпюра расходов

р.Ваймуга (апрель)

Амбарнннское месторождение подземных вод расположено за Полярным кругом в криолитозоне северо-западной части Сибирской платформы. Возможности водоснабжения поверхностным водозабором осложняется перемерзанием р. Амбарной в течение пяти месяцев. По результатам разведочных работ утверждены эксплуатационные запасы межпластового водоносного горизонта в пределах сквозного подруслового

талика применительно к системе из 8-и постоянно действующих скважин с производительностью 15 тыс. м3/сутки.

В качестве альтернативного варианта предлагается КВС из основного поверхностного водозабора ОВ (7 месяцев в году) и компенсационного подземного водозабора КВ (5 месяцев). Эксплуатационный баланс КВ полностью обеспечивается естественными запасами грунтового (40-25%) и межпластового (60-75%) водоносных горизонтов. В период работы ОВ происходит восстановление сработанных запасов водоносных горизонтов за счет сокращения расхода р. Амбарная. Максимальная величина ущерба от работы КВ наблюдается в мае (16.4 тыс. м3/сутки) с постепенным снижением до 1.2 тыс. м3/сутки. Полный ущерб (с учётом отбором речного стока ОВ) 31.1 тыс. м3/сутки, т.е. в два раза больше эксплуатационного водоотбора, однако это значение не превышает величину допустимого изъятия речного стока (43.251.8 тыс. м3/сутки) и отвечает требованию сохранения МДР [11].

Таким образом, применение КВС на Амбарнинском МПВ позволяет оптимизировать схему подземного водозабора (длина водозаборного ряда уменьшена в три раза - с 3 км до менее 1 км) и сократить необходимое количество водозаборных скважин с восьми до пяти. Применительно к утверждённой системе из восьми скважин прогнозный водоотбор может быть повышен более чем вдвое - до 21.6-25.9 тыс. м3/сутки.

Техническое водоснабжение Калининской АЭС. Увеличение мощности АЭС ограничивается дефицитом ресурсов поверхностных вод в маловодные периоды и изменением температурного режима озер-охладителей Песьво и Удомля. Использование подземных вод как дополнительного источника водоснабжения предполагается как задача регенерации - поддержание полезного объёма озёр в маловодные периоды речного стока за счёт периодической эксплуатации подземных вод каширско-мячковского и окско-протвинского водоносных горизонтов, отделенных от озер Песьво и Удомля четвертичным водоносным комплексом (третий тип компенсационных МПВ). Соответственно единичный ущерб поверхностному стоку при периодической эксплуатации межпластового горизонта должен оцениваться по эмпирической зависимости (7, глава 3) при С = (В + АЬ)/\faAt, которая получена при расположении КВ в непосредственной близости от поверхностного водного объекта, и учитывает только величины фактора перетекания и эквивалентной длины ложа водотока (водоёма).

Фактически водозаборные площадки городского водозабора и участка «Елманова горка» располагаются на расстоянии 1= 1500-3000 м от озёр Песьво и Удомля, что формально требует учёта этой величины при расчётах. Однако, при этом следует также учесть различие пьезопроводности каширско-мячковского и окско-протвинского горизонтов (порядка 107 м2/сутки) и уровнепроводности четвертичного водоносного комплекса (103 м2/сутки), т.е. в окончательном виде параметр обобщённой удалённости КВ составит: - для городского водозабора ¿* = ^а/аки I + Вч + Д£,

- для водозабора «Елманова горка» С = ^а\ат1 + Вв + Вч +Д£, где аи, аоп - коэффициенты пьезопроводности каширско-мячковского и окско-, протвинского горизонтов соответственно, Вв, Вч - величины фактора , перетекания для верейского разделяющего слоя и четвертичного водоносного комплекса соответственно.

Продолжительность работы КВ Ы существенно различна в зависимости от выбранного для анализа периода смоделированного гидрологического ряда. Для предварительной оценки она принята равной средней величине 60 суток в каждом году при нагрузке водозабора 77.76 м3/сутки.

Аналитические расчеты ожидаемого ущерба водосбору озёр-охладителей ! от работы КВ показывают следующие результаты при значениях I гидрогеодинамических параметров Ве= 17300 м, Вч = 1400 м, АЬ= 90-220 м:

1. при эксплуатации каширско-мячковского водоносного горизонта средняя величина емкостного сопротивления 6.44, единичный ущерб 0.223,

2. при эксплуатации окско-протвинского водоносного горизонта емкостное сопротивление 76.76, единичный ущерб 0.081.

Общая величина единичного ущерба У определяется в соответствии с ■ долей каждого водозабора и составит 0.132 при суммарной нагрузке 60 тыс. м3/сутки и 0.152 при 77.8 тыс. м3/сутки. Таким образом, по предварительной аналитической оценке прогнозируемая абсолютная величина ущерба ожидается в количестве от 7900 до 11 800 м3/сутки.

В результате моделирования трех расчетных вариантов максимальный 1 ущерб озерам Песьво и Удомля при работе КВ составляет около 17.5 тыс.

м3/сутки. Дополнительный ущерб приводит к снижению объема озера на 0.5 ! млн. м3, что составляет от минимального объема озера 1.5%, и понижению уровней озера на 2 см. Полученные величины ущерба объему и глубине озера несущественны и не требуют дополнительного увеличения дебита КВ для нейтрализации дополнительного ущерба.

тыс. м^сутки

Дебит КВ

10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100

год

Рис. 9. Дополнительный ущерб поверхностному стоку водосбора озер Удомля и Песьво в условиях периодической работы КВ для первого расчетного варианта.

В заключение следует ещё раз подчеркнуть, что предлагаемые схемы по применению КВС на рассмотренных месторождениях нельзя рассматривать как оптимальные. Такая цель может быть достигнута только при точном анализе водохозяйственных условий и критериев; кроме того, оптимизация КВС требует специально предпринятой гидрогеологической доразведки месторождения.

По результатам выполненной работы можно сделать следующие выводы:

1. Применение комбинированного использования водных ресурсов позволяет обоснованно увеличить величину располагаемых водных ресурсов за счет кратковременного использования естественных запасов водоносного горизонта.

2. Доказана эффективность применения комбинированной водозаборной системы для типовых компенсационных месторождений: при эксплуатации грунтовых вод в удалении и вблизи контура реки и/или межпластовых водоносных горизонтов.

3. Эффективность организации КВС можно оценить по эмпирическим зависимостям допустимого единичного ущерба от емкостного сопротивления, зависящего от суммы физического и виртуального удаления компенсационного водозабора от реки, обобщённой уровнепроводности водоносной системы и от внутригодовой продолжительности действия водозабора.

4. Единичный ущерб при периодической работе компенсационного водозабора следует оценивать по циклической модификации формулы В. Hunt, за исключением области малого несовершенства рек - в этом случае расчет следует производить по циклической модификации формулы Glover & Balmer.

5. При моделировании периодической работы компенсационного водозабора необходимо воспроизведение начальных естественных условий с точностью (между смежными циклами решения) не менее 0.001 м по уровням и не менее 5-10"5 по величине относительной разгрузки подземных вод к текущему значению. При отсутствии необходимости решения задачи в полных напорах моделирование следует проводить с применением метода суперпозиции.

Основные положения диссертации опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Филимонова Е.А. Анализ баланса эксплуатационного водоотбора с использованием комбинированной водозаборной системы // Вестн. Моск.ун-та. Сер.4. Геология. 2009. №4. С. 63-66.

2. Штенгелов P.C., Филимонова Е.А. Малые реки плюс подземные воды // Экология и жизнь. № 5 (90). 2009. С. 62-63.

и в других изданиях:

3. Балденков М.Г., Филимонова Е.А. Параметрический анализ работы комбинированных водозаборных систем в пластовых водоносных толщах // Матер. Росс. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной Году Планеты Земля. Т.2. М. 2009. С. 132 -136.

4. Всеволожский В.А., Маслов А.А., Прошкина Е.А., Штенгелов Р.С. Оптимизация использования водных ресурсов малых речных бассейнов // Матер, науч. конф. Ломоносовские чтения 2008. Секция геология. [Электронный ресурс] - Электрон, дан. М.: МГУ. 2008. URL:http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1 180370&uri=proshkina.html/

5. Всеволожский В.А., Маслов А.А., Филимонова Е.А.. Штенгелов Р.С. Проблема комплексного использования ресурсов пресных вод // Матер, науч. конф. Ломоносовские чтения 2009. Секция геология. [Электронный ресурс] -Электрон, дан. М.: МГУ. 2009.

URL:http://geo.web.ru/pubd//2009/04/l 5/0001182162Z44.pdf

6. Маслов А.А., Прошкина Е.А., Штенгелов Р.С. Гидрогеологическое обоснование схем и режима эксплуатации комбинированных водозаборных систем на освоенных участках рек // Каталог инновационных разработок по приоритетному направлению «Рациональное природопользование». Вып. 2, М., 2008.С. 18-21.

7. Маслов А.А., Прошкина Е.А.. Штенгелов Р.С. Комбинированные водозаборные системы: принципы и условия организации // Матер. 8-го Междунар. конгресса «Вода: экология и технология» Экватек-2008 [электронный ресурс]. - М. ЗАО «Фирма Сибико Интернэшнл», 2008, «Ресурсы, качество использование и охрана подземных вод». (CD-ROM).

8. Прошкина Е.А. Гидрогеологические принципы выбора местоположения компенсационного подземного водозабора при комбинированном использовании водных ресурсов// Матер, докладов VIII Междунар. конф. Новые идеи в науках о Земле. Т. 8. М.: КДУ, 2007. С. 187-191.

9. Прошкина Е.А. Комбинированное использование водных ресурсов на месторождениях подземных вод в речных долинах // Альманах современной науки и образования. Тамбов: «Грамота», 2007, № 6. С. 112-116.

10.Прошкина Е.А. Комбинированное использование водных ресурсов // Матер, докладов XIV Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». [Электронный ресурс] — М.: Издательский центр Факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. (CD-ROM).

11 .Филимонова Е.А. Комбинированное использование водных ресурсов в различных природных условиях// Матер. Росс. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной Году Планеты Земля. Т.2. М. 2009. С.205-209.

12.Proshkina Е.А. Combined use ground and surface water. [Electronic resource]. Electronic data. - Thesis of 33rd International Geological Congress, Oslo, 2008. (CD-ROM).

13.Proshkina E.A. Simulation for solving management problems of combined surface-ground system // Proceedings of International Interdisciplinary conference on predictions for hydrology, ecology, and water resources management: using data and models to benefit society (Hydropredict 2008). Prague. 2008. 367-370.

Подписано в печать 15.01.10 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 849 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Филимонова, Елена Александровна

Введение.

1 Состояние и анализ проблемы использования водных ресурсов.

1.1 Ресурсы поверхностных вод.

1.2 Ресурсы подземных вод.

1.3 Минимально допустимый расход реки.

1.4 Водохозяйственный баланс участка.

1.5 Методы управления величиной располагаемых водных ресурсов.

1.6 Комбинированное использование подземных и поверхностных вод.

1.6.1 Комбинированное использование водных ресурсов для орошения.

1.6.2 Комбинированное использование водных ресурсов для хозяйственно-питьевых нужд.

1.6.3 Комбинированное использование водных ресурсов для атомных электростанций.

2 Основные положения концепции комбинированного использования водных ресурсов.

2.1 Сравнительная характеристика поверхностной и подземной форм водоотбора.

2.2 Типизация задач организации КВС.

2.3 Формирование ущерба поверхностному стоку.

2.4 Аналитические методы расчета величины ущерба речному стоку.

2.4.1 Основные аналитические уравнения для оценки величины ущерба речному стоку при работе береговых водозаборов.

2.4.2 Апробация аналитических зависимостей для оценки ущерба речному стоку.

2.5 Методика моделирования работы комбинированной водозаборной системы.

2.5.1 Схематизация условий постановки численных экспериментов.

2.5.2 Анализ результатов численных экспериментов.

3 Обоснование работы комбинированной водозаборной системы на месторождениях подземных вод в малых речных бассейнах.

3.1 Оценка благоприятных гидрогеологических условий для организации комбинированной водозаборной системы.

3.2 Гидрогеологические схемы размещения компенсационных водозаборов.

3.2.1 Высокая степень взаимосвязи продуктивного грунтового водоносного горизонта с рекой.

3.2.2 Затрудненный характер взаимосвязи продуктивного грунтового водоносного горизонта с рекой.

3.2.3 Весьма затрудненный характер взаимосвязи реки и продуктивного межпластового водоносного горизонта.

3.3 Оценка влияния природных параметров и техногенных факторов на величину ущерба речному стоку при комбинированном использовании водных ресурсов.

3.3.1 Постановка модельных экспериментов.

3.3.2 Схематизация условий.

3.3.3 Методика численных модельных экспериментов.

3.3.4 Анализ результатов.

4 Комбинированные водозаборные системы на репрезентативных месторождениях подземных вод в речных долинах.

4.1 Августовское месторождение.

4.1.1 Общие сведения о районе работ и участке.

4.1.2 Постановка задачи комбинированного использования водных * ■ ресурсов на Августовском месторождении.

4.1.3 Обоснование гидрогеодинамической модели Августовского месторождения.

4.1.4 Прогнозное моделирование работы комбинированной системы водоотбора.

4.2 Пермиловское месторождение.

4.2.1 Общие сведения о районе месторождения.

4.2.2 Обоснование геогидрологической модели Пермиловского месторождения.

4.2.3 Моделирование работы «традиционной» водозаборной системы.

4.2.4. Постановка задачи комбинированного использования водных ресурсов на Пермиловском месторождении.

4.2.5 Моделирование работы комбинированной водозаборной системы.

4.3 Амбарнинское месторождение.

4.3.1 Общие сведения о районе работ и участке.

4.3.2 Постановка задачи комбинированного использования водных ресурсов на Амбарнинском месторождении.

4.3.3 Обоснование гидрогеодинамической модели Амбарнинского месторождения.

4.3.4 Моделирование комбинированной водозаборной системы на Амбарнинском месторождении.

4.4 Техническое водоснабжение Калининской АЭС.

4.4.1 Общие сведения о районе работ и участке.

4.4.2 Постановка задачи комбинированного использования водных ресурсов для водоснабжения Калининской АЭС.

4.4.3 Обоснование гидрогеодинамической модели для водоснабжения.

4.4.4 Моделирование комбинированной водозаборной системы для водоснабжения Калининской АЭС.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов"

Актуальность темы. Проблема дефицита водных ресурсов в настоящее время принимает глобальные масштабы. По данным Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций [63] 1.1 миллиард людей во всем мире, что составляет приблизительно одну шестую населения планеты, не имеют доступа к чистой питьевой воде. В регионах, где ощущается острый дефицит воды, проживает около 470 миллионов человек. Специалисты прогнозируют, что к 2025 году количество людей, проживающих в странах с острым дефицитом воды, увеличится до 3 миллиардов человек. В сложившейся ситуации в 2000 г. была принята Декларация тысячелетия ООН, подчеркивающая необходимость сокращения наполовину доли населения, не имеющего доступа к безопасной питьевой воде, и прекращения экологически неустойчивой эксплуатации водных ресурсов. На Всемирной встрече на высшем уровне в Йоханнесбурге в 2002 г. было решено стремиться к развитию систем комплексного управления водными ресурсами. В декабре 2003 г. Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций объявила 2005-2015 годы Международным десятилетием действий «Вода для жизни», в котором снова вопросы дефицита воды и комплексного управления водными ресурсами играют основную роль.

Общие водные ресурсы в большинстве случаев оцениваются по величине речного стока, внутригодовое распределение которого на большей части территории России крайне неравномерно. Основной его объём - до 60-80% годового - приходится на весеннее половодье, а меженные расходы снижаются в десятки и сотни раз. Соответственно верхним пределом располагаемых водных ресурсов (РВР), т.е. доступных для водохозяйственного использования, являются величины минимальных меженных расходов речного стока, приведенные к высокой вероятности превышения.

С другой стороны, величина располагаемых ресурсов ограничивается требованием сохранения минимального допустимого расхода реки (МДР), необходимого для обеспечения водопользования и нормального функционирования водных и наземных экосистем на нижележащем участке реки. Нормативных документов, регламентирующих допустимое изъятие речного стока, в настоящее время нет; существуют «негласные» договоренности о том, что МДР должен составлять не менее 50-75% минимального 30-суточного меженного расхода.

Очевидно, что при столь жёстких ограничениях вполне реальна проблема сезонного дефицита располагаемых ресурсов — в первую очередь, для малых речных бассейнов, где меженные расходы соизмеримы с величиной водохозяйственной потребности.

В водохозяйственной практике для повышения РВР прибегают к территориальной переброске речного стока из смежных водосборных бассейнов или к внутригодовому регулированию стока водохранилищами.

Другой подход к управлению располагаемыми водными ресурсами речного бассейна основан на рациональной комбинации (во времени) поверхностной и подземной форм водоотбора таким образом, чтобы временный дефицит водных ресурсов, возникающий при ограничении допустимого изъятия речного стока, был погашен за счёт отбора подземных вод. При этом отбор подземных вод не должен наносить дополнительного ущерба речному стоку в период дефицита. Предложения о комбинированном использовании подземных и поверхностных вод выдвигались еще в 50-е годы прошлого века советскими и американскими гидрогеологами, однако, как за рубежом, так и в России системный подход к проблеме комбинированного использования водных ресурсов практически не разработан.

Комбинированное использование водных ресурсов рассматривалось в основном применительно к проблемам орошения, однако за последние десятилетия в Европе было проведено несколько тестовых проектов использования подземных вод как дополнительного источника к поверхностному водоснабжению для хозяйственно-питьевых нужд. Исследования выполнены на конкретных объектах и массового применения не получили.

В отечественной литературе идея комбинированного использования водных ресурсов рассматривалась в разных постановках Г.П. Кумсиашвили, АЛ. Великановым, И.С. Зекцером и др.; наиболее полно с гидрогеологических позиций она проработана В. С. Ковалевским в его последней монографии [41].

Вместе с тем обоснование комбинированного использования водных ресурсов, как за рубежом, так и в России разработано вплоть до настоящего времени недостаточно:

1. Отсутствует единая терминология, поэтому понятия «совместное», «комплексное», «комбинированное» использование подземных и поверхностных вод, как правило, не имеют однозначного толкования.

3. Отсутствует систематика и детальный, анализ условий и типовых схем организации компенсационных подземных водозаборов.

5. Соответственно не разрабатываются и не предполагаются к разработке подобные проекты для реальных водохозяйственных объектов, за исключением проекта водообеспечения Калининской АЭС.

Все вышеперечисленное обусловливает актуальность данных исследований. В основу данной работы легли материалы, полученные в процессе выполнения договорных работ, в том числе по государственному контракту от 14 июля 2007 г. № 02.515.11.5033 в течение 2007-2008 гг. с Федеральным агентством по науке и инновациям РФ

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является исследование периодической работы водозаборов при комбинированном * использовании водных ресурсов в основном применительно к вопросам формирования ущерба речному стоку. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Методы исследований. Методы исследований включали в себя сбор и анализ отечественной и зарубежной литературы по вопросам комбинированного использования водных ресурсов, вопросам оценки влияния отбора подземных вод на речной сток. Для изучения особенностей формирования ущерба речному стоку использовались аналитические методы расчета и методы численного модельного эксперимента. При создании математической модели исследуемых природных объектов анализировались фондовые материалы, данные режимных наблюдений, гидрогеологические и водохозяйственные условия. Для математического моделирования использовался программный пакет ModTECH 3.13.0024 (производства компании ЗАО «Геолинк Консалтинг») за исключением специально оговоренных случаев.

Научная новизна.

3. На основе серии численных модельных экспериментов в репрезентативном природном параметрическом диапазоне изучены закономерности развития ущерба речному стоку при циклической работе компенсационных водозаборов. Для этих условий предложены эмпирические регрессионные зависимости между величиной ущерба и емкостного сопротивления.

4. Исследованы границы применимости существующих аналитических решений для оценки ущерба стоку рек с различной степенью несовершенства. Для модельных решений установлены характер и масштаб погрешностей, возникающих при незавершённости воспроизведения начальных уровней; разработаны количественные критерии завершения сезонно-циклических задач по сходимости уровней и относительных величин русловой разгрузки подземных вод.

Практическая значимость.

1. Основные положения работы применены при оценке ущерба речному стоку и оптимизации нагрузки на компенсационные водозаборы для технического водоснабжения Калининской АЭС по теме «Разработка правил управления подпиткой озёр-охладителей Калининской АЭС подземными водами».

3. Предлагаемые регрессионные зависимости ущерба речному стоку от величины емкостного сопротивления позволяют с достаточной практической точностью выполнять предварительные оценки на поисковой и оценочной стадиях поисково-разведочных работ для изыскания источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Апробация результатов исследования и публикации. Основные положения и результаты работ докладывались на шести конференциях: VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2007), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2007" (Москва, 2007), Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие геологической науки — путь к эффективному и комплексному освоению недр» (Минск, 2007), 33 International Geological Congress (Осло, 2008), International Interdisciplinary conference on predictions for hydrology, ecology, and water resources management: using data and models to benefit society - Hydropredict 2008 (Прага, 2008), Российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной «Году Планеты Земля» (Москва, 2009). Результаты работ были представлены на 8-м Международном конгрессе «Вода: экология и технология» Экватек-2008 (Москва, 2008), получены медаль и диплом П-й Международной выставки и конгресса «Перспективные 5 технологии XXI века» за разработку темы «Комбинированная водозаборная система» в разделе «Рациональное природопользование» (Москва, 2008). Основные положения работы изложены в тринадцати публикациях, в том числе две статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 229 страницах, состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 78 рисунков, 25 таблиц. Список использованной литературы включает 137 наименований.

Благодарности. Особую признательность и благодарность автор выражает своему научному руководителю профессору, д.г-м.н. Р.С. Штенгелову за неоценимую помощь, постоянную научную и моральную поддержку и содействие в процессе выполнения и написания работы. Постоянные консультации и ценные советы при написании работы давал доцент А.А. Маслов, которому автор выражает признательность и благодарность. Автор признателен профессорам В.М. Шестакову, В.А. Всеволожскому, С.П. Позднякову, К.Е. Питьевой, А.В. Лехову, доцентам С.О.

Гриневскому, М.С. Орлову, В.М. Семеновой, с.н.с. С.А. Брусиловскому и всем преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова за полученные знания в процессе обучения и работы на кафедре.

В процессе написания работы автор сотрудничала с преподавателями кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Автор выражает благодарность администрации ЗАО «Геолинк Консалтинг» за предоставленную возможность использования программного пакета ModTECH 3.13.0024.

Искреннюю благодарность автор выражает своей маме, И.П. Прошкиной за тягу к знаниям, привитую с детства.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Филимонова, Елена Александровна

Заключение

Природные водные ресурсы являются важнейшей основой обеспечения жизнедеятельности человека и развития человеческой цивилизации. Объективная ограниченность водных ресурсов требует научно обоснованного и социально ответственного подхода к рациональному их использованию, базирующегося, в первую очередь, па понимании единства природных вод Земли.

Практическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов, предполагающее взаимосвязанное водохозяйственное управление водозаборными сооружениями в границах единой балансовой системы водосборного бассейна поверхностного и подземного стока, представляет собой сложную, многовекторную проблему. В настоящей диссертационной работе рассмотрены лишь некоторые аспекты этой проблемы:

- типизация водохозяйственных задач и гидрогеологических условий для эффективного применения комбинированных водозаборных систем,

- характеристика перспективных подтипов месторождений подземных вод в малых речных долинах и источников формирования компенсационного водоотбора,

- анализ специфики применения аналитических и модельных расчётов длительной циклической эксплуатации компенсационных водозаборов,

- факторно-диапазонное исследование роли природных и технологических факторов в формировании редукции речного стока,

- разработка практических рекомендаций по предварительной оценке возможности применения комбинированных водозаборных систем.

По каждому из этих направлений сформулированы частные выводы, которые могут быть обобщены в виде следующих защищаемых положений:

Применимость и практическая значимость комбинированных систем водоотбора показана в работе для ряда месторождений подземных вод в разнообразных гидролого-гидрогеологических условиях.

Несомненно, что выполненные исследования охватывают лишь некоторую часть проблемы комбинированного использования, однако, по нашему мнению, полученные результаты позволяют более рельефно выявить её суть и направленность дальнейших исследований. В частности, особым и чрезвычайно важным балансово-гидрогеодинамическим и экологическим аспектом этой проблемы являются условия естественного и искусственного восполнения периодически срабатываемых естественных запасов подземных вод.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Филимонова, Елена Александровна, Москва

1. 4-ВСН ВК4-90. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по подготовке и работе систем хозяйственно-питьевого водоснабжения в чрезвычайных ситуациях.

2. А2-Р22.6 01-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита систем хозяйственно-питьевого водоснабжения. Общие требования.

3. Авакян А.Б., Широков В.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Екатеринбург, изд-во Виктор, 1994. 320 с.

4. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия. Под ред. Н.И. Коронкевича и И.С. Зайцевой. М.: Наука, 2003. 367 с.

5. Барон В.А., Куренной В.В., Семендяева JI.B., Челидзе Ю.Б. Концепция совместного использования поверхностных и подземных вод для обеспечения водой населения // Разведка и охрана недр. 2007. № 5. С. 36-40.

6. Бецинский П.А. Новый метод определения водоотдачи водоносных пластов // Гидротехника и мелиорация, 1960, № 6.

7. Биндеман Н.Н., Язвин J1.C. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод (методическое руководство). М.: Недра, 1970. 216 с.

8. Болгов М.В, Раткович Д.Я. Проблема гидрологического обоснования проектов атомных электростанций (на примере Калининской АЭС) // Вод. ресурсы. 1997. Т.23. №3. С.365-370.

9. Болгов М.В., Мишон В.М., Сенцова Н.И. Современные проблемы водных ресурсов и водообеспечения. М.:Наука, 2005. 318 с.12,1316,17,1819,20,21,22,2324,2526,

10. Боревский Б.В., Дробноход Н.И., Язвин JI.C. Оценка запасов подземных вод. Киев: Вьпца школа, 1989. Изд.2-е. 406 с.

11. Боревский Б.В., Ершов Г.Е. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод при неравномерном водоотборе в речных долинах в условиях сработки-восполнения их емкостных запасов // Разведка и охрана недр, 2005. №11. С.25-29.

12. Бочевер Ф.М. Теория и практические методы гидрогеологических расчётов эксплуатационных запасов подземных вод. М., Недра, 1968. 325 с. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1979. 254 с.

13. Википедия свободная энциклопедия Электронный ресурс. URL:http://ru. wikipedia.org.

14. Владимиров A.M. Гидрологические расчеты. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. 365 с. Вода России. Водно-ресурсный потенциал. Под ред. А.М.Черняева, ФГУП РосНИИВХ. Екатеринбург, Аква-Пресс, 2000. 420 с.

15. Водные ресурсы СССР и их использование. Л., Гидрометеоиздат, 1987. 303 с. Водный кодекс Российской Федерации №74-ФЗ 3 июня 2006 г. Собрание законодательства Российской Федерации. 2006. № 23.

16. Водогрецкий В.Е. Антропогенное изменение стока малых рек. Гидрометеоиздат, 1990. 176 с.

17. Ломоносовские чтения 2009. Секция геология. Электронный ресурс. -Электрон, дан. М.: МГУ. 2009.

18. URL:http://geo.web.ru/pubd//2009/04/l 5/0001182162744.pdf

19. Ганич А.Ю., Р.С. Штенгелов. Оценка уровнепроводности по данным режимных наблюдений в периоды независимого спада уровней // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2008. №6. С. 45-50.

20. Гидрогеодинамические расчеты на ЭВМ. Под ред. Р.С. Штенгелова. М., Изд-во Моск. ун-та, 1994. 335 с.

21. Гидрологический ежегодник. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Часть 1. Реки и каналы. Т.9. Бассейн Тихого океана. Вып.5. Бассейны р. Амура (без бассейнов p.p. Шилки, Аргуни, Уссури, Амазара). Хабаровск. Выпуски за 1976 1984.

22. Гидрологический ежегодник. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Часть 1. Реки и каналы. Т.1. РСФСР. Вып.19. Бассейны р. Амура (без бассейнов p.p. Шилки, Аргуни, Уссури, Амазара). Хабаровск. Выпуски за 1985 — 2006.

23. ГОСТ 19179—73. Гидрология суши. Термины и определения. Государственный комитет СССР по стандартам. М, 1974. 32 с.

24. Гриневский С.О. Обоснование геогидрологических прогнозов водоотбора на месторождениях подземных вод в долинах малых рек. Дисс. канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 1991. 220 с.

25. Гриневский С.О., Штенгелов Р.С. О прогнозировании влияния водозаборов подземных вод на сток малых рек //Вод. ресурсы. 1988. №4. С.24-32.

26. Данилов-Данильян В.И. и др. Оценка допустимых изъятий стока в бассейнах малых рек: основные методические положения // Вод. ресурсы. 2006. Т.ЗЗ, №2. С.224-238.

27. Дубинина В.Г., Гаргопа Ю.М., Чебанов М.С. Методические подходы к экологическому нормированию антропогенного сокращения речного стока // Вод. ресурсы. 1996. Т.24, №1. С.78-85.

28. Евстигнеев В.М., Зайцев А.А., Сваткова Т.Г. и др. Водный режим рек СССР (карта для высшей школы масштаба 1: 8 ООО ООО) // Вестн. Моск.ун-та., Сер. 5, География. 1990. № 1.С.10-16.

29. Зекцер И.С., Джамалов Р.Г., Племенов В.А. Возможность использования подземных вод для водообеспечения атомных электростанций (на примере Калининской АЭС) // Вод. ресурсы, 1996. Т.23, №4. С.500-503.

30. Злотник В.А., Усенко B.C. Новая схема расчета береговых водозаборов в трехслойных пластах //Доклады АН БССР, 1984. Т.28, №9. С. 840-842.

31. Ковалевский B.C. Гидрогеологическое обоснование совместного использования поверхностных и подземных вод в Московском регионе // Вод. ресурсы. 1996. Т.23. №4. С.472-480.

32. Ковалевский B.C. Комбинированное использование ресурсов поверхностных и подземных вод. М., Научный мир, 2001. 332 с.

33. Ковалевский B.C., Раткович Д.Я. Концепция совместного использования поверхностных и подземных вод // Вод. ресурсы. 1998. Т.25. №6. С. 738-743.

34. Концебовский С.Я., Минкин Е.А. Гидрогеологические расчеты при использовании подземных вод для орошения. М., Наука. 1989. 253 с.

35. Концебовский С.Я., Минкин Е.А. Ресурсы подземных вод в водохозяйственных балансах орошаемых территорий. М., Наука. 1986. 199 с.

36. Коренева И.Б., Христофоров А.В. Об оценке минимального экологически достаточного стока воды в реках // Вестн. Моск.ун-та. Сер.5. География. 1993, № 1. С.77-83.

37. Кумсиашвили Г.П. Гидрологическая оценка потенциальных возможностей использования водных ресурсов. Автореферат дисс. докт. геогр. наук. М: МГУ, 1999. 46 с.

38. Кумсиашвили Г.П. Гидроэкологический потенциал водных ресурсов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. 270 с.

39. Кумсиашвили Г.П. Регулирование стока и охрана природных вод. М:МГУ, 1980. 135 с.

40. Лучшева А.А. Основы гидравлики и гидрометрии. М., Недра, 1989. 173 с.

41. Манукьян Д.А., Шестаков В.М. Методика расчета производительности водозаборных скважин с периодически меняющимся водоотбором // Разведка и охрана недр. 1970. №6. С.43-47.

42. Маслов А. А. Влияние сезонной изменчивости поверхностного и подземного стока на формирование эксплуатационных запасов подземных вод приречных месторождений. Дисс. канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 2004. 248 с.

43. Маслов А.А., Штенгелов Р.С. Типизация баланса эксплутационных запасов подземных вод // Вод. ресурсы. 2004. Т. 31, № 5. С. 517-525.

44. Минкин Е.Л. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод и ее значение при решении некоторых гидрогеологических и водохозяйственных задач. М.: Стройиздат, 1972. 101 с.

45. Мирзаев С.Ш. , Саидмурадов З.С. Обоснование многоцелевого использования подземных вод аридной зоны. Ташкент: ФАН, 1991. 114 с.

46. Мирзаев С.Ш. и др. Опыт комплексного использования подземных вод в странах мира с развитым орошаемым земледелием. Ташкент: ФАН, 1979. 136 с.

47. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидрогеомеханики. М., Недра, 1974. 295 с.

48. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ. М., Недра, 1978. 325 с.

49. Михайлов В.И., Добровольский А.Д. Общая гидрология. М.: Высшая школа, 1991.367 с.

50. Организация Объединенных Наций Электронный ресурс. URL:http://www.un.org/ru/.

51. Поиски и разведка месторождений для крупного водоснабжения. Под редакцией Н.Н. Биндемана. М.:Недра, 1969. 328 с.

52. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.:Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.

53. Приказ МПР РФ от 30 ноября 2007 г. N 314 «Об утверждении Методики расчета водохозяйственных балансов водных объектов». 110 с.

54. Проект «Реформирование водного законодательства Российской Федерации»: Разработка технических регламентов. Под редакцией В.Е. Зиберова. Депа, 2005. 168 с.

55. Протодъяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования экспериментов. М.: Наука, 1970. 76 с.

56. Раткович Д.Я. Гидрологические основы водообеспечения. М.:ИВП РАН, 1993. 428 с.

57. Семенов В.А. Ресурсы пресной воды и актуальные задачи гидрологии // Соросовский образовательный журнал. Науки о Земле. 1996. № 10. С. 63-69

58. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.,1985. 180с.

59. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик М.: Госстрой России. 2004. 72 с.

60. Справочное руководство гидрогеолога. Изд.3-е. Т.1. Ленинград, Недра, 1967. 512 с.

61. Субботина Л.А. Типизация месторождений подземных вод речных долин на территории СССР (по строению разреза) // Тр. ВНИИ гидогеол. и инж. геол. 1979. №130. С. 32-43.

62. Усенко B.C., Злотник В.А., Калинин М.Ю., Черепанский М.М. Прогнизирование влияния эксплуатации подземных вод на гидрогеологические условия. Минск: Наука и техника, 1985. 296 с.

63. Фащевский Б.В. Экологическое обоснование допустимой степени регулирования речного стока. Минск: ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов, 1989. 160 с.

64. Филимонова Е.А. Анализ баланса эксплуатационного водоотбора с использованием комбинированной водозаборной системы // Вестн. Моск.ун-та. Сер.4. Геология. 2009. №4. С. 63-66.

65. Фулян Ю. Совместное использование поверхностных и подземных вод для повышения надежности водоснабжения (на примере Волжского источника водоснабжения Москвы). Автореферат дисс. канд. геол.-мин. наук. М.1995. 26 с.

66. Хубларян М.Г., Ковалевский В.С, Болгов. М.В, Концепция управления водно-ресурсными системами на основе совместного использования поверхностных и подземных вод //Вод. ресурсы. 2005. Т. 32. №5. С. 617-624.

67. Черепанский М.М. Региональные гидрогеологические прогнозы влияния отбора подземных вод на речной сток. Автореферат дисс. докт. геол.-мин. наук М., 2007. 48 с.86

Информация о работе

Филимонова, Елена Александровна
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.07

Диссертация

Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы