Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод

Куренной, Владимир Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод"

выполнена во Всероссийском НИИ гидрогеологии и инженерной геологин (ФГУП «ВСЕГИНГЕО»)

0046

0254

ЯсГправах рукописи

КУРЕННОЙ Владимир Васильевич

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРУКТУРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ РЕСУРСОВ ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

25.00.07 - гидрогеология

Диссертация

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

1 4 ОПТМ

Московская область, п. Зеленый 2010 г.

004610254

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук, профессор Игорь Семенович Зекцер;

доктор геолого-минералогических наук, профессор Александр 11етровичХаустов;

доктор геолого- минералогических наук, Алексей Максимович Плюснин

Ведущая организация:

Иркутский государственный технический университет

Защита состоится 29 ноября 2010 г. в 9,00 час, на заседании диссертационного совета Д 003.022.01 при Институте земной коры СО РАН по адресу 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова 128.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СО РАН в здании ИЗК РАН,

Отзывы о докладе в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направить по указанному адресу ученому секретарю совета к. г.-м. Людмиле Павловне Алексеевой, тел. (3952) 422-777, факс (3952) 42-69-00,42-70-00, e-mail: lalex@cmst.irk.ru

Диссертация в виде научного доклада разослана

г1сентяоР$..2оют.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук

Л.П. Алексеева

ВВЕДЕНИЕ

Питьевые подземные воды это жизненно важные минеральные ресурсы страны, обеспечивающие развитие социальной сферы и экономики России и пользующиеся все возрастающим спросом. Для водоснабжения городов и населенных пунктов, промышленных комплексов проводятся поисковые и поисково-оценочные работы, разведаны и разве-дуются месторождения питьевых подземных вод. Значительные ресурсы подземных вод привлекаются в связи с рассредоточенным их использованием, в том числе сельскохозяйственным производством, для которого подземные воды являются основным источником водоснабжения.

Недостаток питьевых подземных вод в России, по оценкам диссертанта, отмечается на 80% ее территории. По глобальным оценкам И.С. Зекцера (2007) эта цифра составляет 60% территории земного шара. В.А. Кирюхин (2008) отмечает крайне ограниченные запасы пресной воды на земном шаре.

К питьевым подземным водам в отличие от действующих нормативов следует относить воды, которые по своим качественным показателям выделяются среди пресных вод по величине общей минерализации в интервале 0.25 - 0.75 г/л (Куренной, 1965, 2008, 2009; Куренной, Шварцев, 2010). Воды с минерализацией до 0,25 и более 0.75 г/л (до 1.5 г/л) целесообразно считать допускаемыми для питьевых целей с соблюдением определенных требований, в том числе к режиму потребления, разрабатываемых для гидрогеологических условий той или иной сложности. С учетом санитарно-гигиенических требований к микрокомпонентной группе показателей их питьевые качества уточняются нормативными решениями.

В конце последнего столетия Министерством природных ресурсов России была осуществлена оценка водообеспеченности населения России ресурсами подземных вод. Впервые были получены данные о ресурсном потенциале хозяйственно-питьевых подземных вод страны, достигающем 870 млн. м3/сутки (Боревский, Язвин, 2005).

Ресурсы собственно питьевых подземных вод не оценивались. Это самостоятельная задача, решение которой еще не обеспечено научной и методической базой регионального изучения страны и, прежде всего, экономически освоенных регионов. Региональные гидрогеологические исследования, основанные на использовании методов структурно-гидрогеологического анализа, позволяют произвести типизацию условий и вскрыть закономерности формирования и локализации ресурсов питьевых подземных вод, присущие конкретному региону. Результаты работ уже на этой стадии создают основы для регионального прогнозирования не только местоположения, но и ресурсов подземных вод перспективных площадей.

Представления об условиях локализации складываются последовательно при изучении закономерностей неоднородности фильтрационных сред. Для седиментационных бассейнов - при выявлении водоносных толщ и их пространственно-возрастной идентификации, а для гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивов - в процессе тектонических и мерзлотных схематизации и оценок их водопроводимости (Куренной, 2001; Голицын, Куренной, 2001). Геологическая неоднородность - ключевая проблема гидрогеодинамики (Шестаков, 2003). Гидрогеодинамика региональных структур зоны свободного водообмена отражает наиболее общие закономерности локализации ресурсов подземных вод. Исследование и понимание природного явления неоднородности позволяет выделять части водоносных систем, благоприятные для формирования питьевых подземных вод, разрабатывать критерии для построения соответствующих прогнозно-поисковых моделей их формирования. А.П. Хаустов (2006) обращает внимание на отсутствие единого мнения о том, какое понятие надо вкладывать в термин неоднородность, поскольку в литературе различается более 30 видов неоднородности геологических объектов. Исследования условий локализации ресурсов питьевых подземных вод, выполненные диссертантом, основаны главным образом на учете фильтрационной неоднородности.

Одна из важнейших гидрогеологических закономерностей состоит в том, что формирование питьевых подземных вод происходит в зоне свободного водообмена, и, естественно, это требует целенаправленного изучения и оценки ее как пространства, находящегося под влиянием дренирования земной коры в границах гидрологического цикла. Водосборы гидрографической сети являются непосредственными гидрогеологическими структурами, реализующими процессы дренирования и единство подземных и поверхностных вод. При этом подземное питание поверхностных водных объектов (водотоков, озер и т.п.) выполняет роль регулирующего фактора (Аполлов, 1963), а водосборы располагают всеми атрибутами геологической среды для формирования питьевых подземных вод. Исключение могут составлять некоторые регионы с крайне специфическими гидрогеологическими условиями (криолитозона, регионы приповерхностного распространения эвапоритовых формаций седиментационных бассейнов, аридные и субаридные регионы и т.п.).

Разработанные диссертантом основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод представляют собой научно-методическую и информационно-технологическую базу гидрогеологии питьевых подземных вод, которая необходима для изучения региональных закономерностей формирования их ресурсного потенциала и обоснования рационального использования.

Полученный многолетний опыт показывает реальную эффективность результатов выполненных исследований.

Формирование научных представлений автора сложилось в благоприятных условиях подъема широкомасштабных гидрогеологических исследований в стране, которые выполнялись наряду с разработкой фундаментальных дисциплин по региональной гидрогеологии, поискам и разведке месторождений подземных вод, изучению естественного режима подземных вод. Автор признателен своим первым учителям - И.А. Скабаллановичу, С.А. Шагоянцу, В.Г. Ткачук, Е.В. Пиннекеру, H.H. Биндеману, В.М. Степанову, Н.И. Плотникову, H.A. Плотникову, A.A. Коноплянцеву, Н.В. Роговской, Н.М. Фролову, A.JI. Яншину, привившим начальный интерес к гидрогеологии и начала профессиональной культуры.

Автор благодарен коллегам Иркутского геологического управления и Института земной коры СО РАН, ВСЕГИНГЕО, Министерства геологии СССР и Министерства природных ресурсов Российской Федерации, общение с которыми было всегда плодотворным.

С особой благодарностью автор отмечает коллег: В.А. Барона, Б.В. Боревского, Г.С. Вартаняна, B.C. Вуглинского, В.М. Гольдберга, С.Е. Гречищева, И.С. Зекцера,. А.Н. Колобаева, И.И. Крашина, B.C. Круподерова, Е.Е. Кузьмина, Г.В. Куликова, И.С. Ломоносова, В.Н. Островского, A.B. Павлова, Б.И. Писарского, В.А. Семенова, А.И. Шеко, В.М. Шестопалова, JI.C. Язвина, Е.А. Яковлева, Ю.И. Блохина, Л.А. Островского, C.JI. Пугача,

H.В. Седова, Л.Г. Соколовского, Р.И. Плотникову, В.Е. Путятина, Ю.Б. Челидзе, Б.М. Шенькмана, A.A. Шпака, профессиональное сотрудничество и многолетнее общение с которыми всегда оказывали большое влияние на автора.

Настоящая диссертационная работа выполнена при поддержке и помощи В.А. Барона, Г.С. Вартаняна, В.А. Кирюхина, Е.Е. Кузьмина, B.C. Круподерова, В.В. Петрова, Л.Г. Соколовского, В.М. Швеца, коллег руководимого автором отдела - Г.Н. Бабынина, З.А. Веселовой, Ю.Э. Тихоненкова, Л.Ф. Телковой, A.C. Ширшиковой, И.В. Фрыгиной, И.И. Фарафоновой. Автор приносит всем искреннюю благодарность.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Куренной, Шпак и др., 2003; Круподеров, Куренной, Леоненко, 2005 и др.; Куренной, Куренная, Соколовский, 2009). Тем не менее, обеспечение населения Российской Федерации высококачественной питьевой водой остается острейшей проблемой (Боревский, Язвин, 2005; Круподеров; Куренной и др., 2006; Куренной, Барон, 2006; Куренной, 2008; Барон, Куренной, 2009; Куренной, 2009; 2010, Куренной, Шварцев, 2010 и др.).

Важнейшим усложняющим фактором в проблеме обеспечения питьевой водой выступает огромное разнообразие и сложность гидрогеологических условий в различных регионах страны. Это требует индивидуального подхода в изучении и прогнозно-аналитических оценках перспективности тех или иных территорий на использование подземных вод, что и определяет основную предпосылку и актуальность разработки научных, методических и информационно-технологических основ диссертационной проблематики.

Локализация ресурсов подземных вод начинается, как только в земной коре появляются водные потоки. Взаимосвязанные процессы подземного стока и локализации ресурсов, прямо обусловленные геоструктурным характером регионов, находятся под дренирующим влиянием суши, которое проявляется в качестве гидрогеодинамического фактора. Образуется сложно построенный таксономический ряд гидрогеологических бассейнов и массивов со своей внутренней структурой гидрогеологического пространства, в первом случае стратифицируемого, типизируемого и районируемого, а во втором случае -оцениваемого по проявлениям разрывной тектоники, палеодолин и, кроме того, много-летнемерзлого состояния недр в криолитозоне. Такая сложная общая геоструктурная и гидрогеодинамическая система (Куренной, [Куренная|, Соколовский, 2009) требует хорошо разработанных основ структурно-гидрогеологического анализа и оценки разномасштабных условий локализации ресурсов подземных вод (региональных, субрегиональных, местных, элементарных) для корректных обобщений, прежде всего, гидрогеологического картографирования и районирования, а также разработки схем оптимального использования питьевых подземных вод, их охраны от истощения и загрязнения. Структурно-гидрогеологический анализ и оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод - это теоретическая и методическая основа гидрогеологического картографирования, районирования территорий и, в конечном счете, выявления закономерностей и разномасштабных форм локализации их ресурсного потенциала. Это базовый комплекс исследований гидрогеологии питьевых подземных вод.

Теория регионального изучения гидрогеологических условий формируется как самостоятельное направление изучения подземной гидросферы, базирующееся на материалах гидрогеологических съемок масштаба 1:200 000 - 1:500 000, картографирования регионов и территории страны в целом, широком проведении тематических и обобщающих научно-исследовательских работ. Единым объектом работ по изучению питьевых подземных вод является зона свободного водообмена, т.е. дренируемая часть земной коры в границах гидрологического цикла, под которым понимается (Шикломанов, 2008) процесс постоянного водообмена в системе атмосфера-гидросфера-литосфера.

Структурно-гидрогеологический анализ и оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод как комплексное исследование зоны свободного водообмена включают последовательный ряд объектов и этапов. Это водоносность и водоносные структуры, их типизация и разграничения, отвечающие им водно-балансовые районы. Они обусловливают единство гидрогеологической структуры водосборов подземных и поверхностных вод, гидрогеодинамические и гидрогеохимические закономерности, требующие адекватного исследования динамики состояния и свойств подземной гидросферы.

Цель диссертационной работы: Разработка научно-методических основ структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод.

В соответствии с целью диссертационной работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать и оценить разнообразие региональных структурно-гидрогеологических условий локализации ресурсов питьевых подземных вод в типовых гидрогеологических регионах и структурах наиболее освоенных территорий России.

2. Выделить типы фильтрационной неоднородности основных гидрогеологических структур и формы локализации ресурсов питьевых подземных вод.

3. Исследовать и выявить основные закономерности функционирования дренируемого пространства земной коры, в границах которого формируются питьевые подземные воды.

4. Разработать критерии оценки локализации ресурсов питьевых подземных вод.

5. Создать современные информационно-технологические основы региональных гидрогеологических исследований и картографирования ресурсов питьевых подземных вод.

Научная новизна исследований, выполненных автором.

1. Исследована зона свободного водообмена впервые как самостоятельная гидрогеологическая структура в границах дренируемого пространства земной коры (Куренной, 1965; 1966; 1973; 1974; 1975; 1982; 1987; 2008; 2008; 2009; 2010; Куренной, Шевчук, 1974; Куренной, Блохин, Лисий, Шевчук, 1977; Куренной, Язвин, 1989; Шахнова, Куренной и др., 1998; Куренной, Рачков, 1999; Барон, Куренной, Ширшикова, 2008; Куренной, [Куренная| Соколовский, 2009; Куренной, Шварцев, 2010):

а) Созданы основы теории регионального структурно-гидрогеологического анализа условий формирования ресурсов питьевых подземных вод, объектом которого является водообменная система зоны свободного водообмена:

- выполнена систематика структурных элементов и зональных условий гидрогеологических структур;

- сформулированы самостоятельные понятия: объекта изучения - информационного объекта и характеризуемой территории - информационного субъекта;

- разработана типизация гидрогеологических структур зоны свободного водообмена и условий локализации ресурсов подземных вод;

- разработаны научные основы и методы создания современных информационно -аналитических систем интерактивного гидрогеологического картографирования в ГИС формате;

- предложены и реализованы новые принципы общего гидрогеологического районирования, основанные на критериях, учитывающих структуру водообменных систем, полноту гидрогеодинамической и гидрогеохимической зональности, приуроченность водно-балансовых районов подземной гидросферы.

б). Выявлены и обоснованы закономерности:

- единства гидрогеологической структуры водообменного бассейна - водосбора подземных и поверхностных вод;

- разграничения артезианских бассейнов подземных вод сводовыми и межплитными бассейнами;

- региональной неоднородности условий локализации ресурсов питьевых подземных вод в различных типах фильтрационных сред;

- геоструктурной и криогенной изменчивости фильтрационной среды зоны свободного водообмена;

- генетической обусловленности различия пороговых значений общей минерализации при смене вод сульфатно-гидрокарбонатных водами гидрокарбонатно-сульфатного состава, формирующихся процессами выщелачивания (растворения) и окислительной среды;

- эргодичности процессов разгрузки подземных вод родниковых систем как стационарных случайных процессов, для любой функции которых с вероятностью 1 среднее по времени совпадает со средним по множеству наблюдений;

- коррелятивности параметров водообменных систем, водообменных бассейнов, родниковых систем и родников;

в) Выделены типы условий локализации ресурсов питьевых подземных вод:

- стратиформные, дискретно-латеральные, стратиформно-латеральные;

- мерзлотно-гидрогеологические;

- условия гидрогеохимической инверсии.

2. Разработаны научно-методические основы создания гидрогеологических карт нового поколения (Куренной, 1999; 2001; 2003; 2005; 2009; Шахнова, Голицын, Куренной и др., 1998; Голицын, Куренной, 2001; Куренной, Васильев и др., 2001; Островский, Куренной, Шпак и др., 2003; Круподеров, Куренной, Леоненко, 2005; Куренной, Шахнова, 2006; Куренной, [Куренная|, Соколовский, 2009; Барон, Куренной , 2009).

3. Созданы современные информационные основы и методы многофункционального пространственно-аналитического и оценочного исследования условий формирования питьевых подземпых вод в зоне свободного водообмена (Куренной,1991; 2005; Колобаев, Румянцев, Куренной, 1Куренная|, 1982; Куренной, Седов, Цыганов,1982; Куренной, Веселова, Голицын и др., 2001; Куренной, Куренная, 1983; Куренной, Язвин,1984; Куренной, Цыганов, Язвин, 1987; Круподеров, Куренной, Леоненко, 2005; Куренной, Шахнова, 2006):

Исходные данные и личный вклад в решение проблемы. Работа основана на результатах многолетних (1955-2009 гг.) теоретических, полевых, экспериментальных и информационно - технологических исследованиях, выполненных в разнообразных гидрогеологических условиях платформенных и складчатых областей гумидной и аридной климатических зон, а также в криолитозоне лично автором. В тех случаях, когда работы выполнялись коллективно, автор являлся их идеологом в постановке и основным разработчиком научных и прикладных проблем.

Важнейшими итоговыми материалами авторских исследований являются:

- Гидрогеологическая карта территории Российской Федерации масштаба 1:2 500 000;

- Карта гидрогеологического районирования территории Российской Федерации масштаба 1:2 500 000;

- Гидрогеологические карты субъектов Федерации и территории Центрального федерального округа в целом масштаба 1: 500 000 - 1:1 000 000;

- Карта районирования территории Российской Федерации по условиям эксплуатации питьевых подземных вод масштаба 1: 2 500 000.

Карты составлены под научно - методическим руководством и при личном участии диссертанта.

Диссертант участвовал в зарубежном сотрудничестве по международной гидрологической программе (МГП) ЮНЕСКО в составе руководимой диссертантом рабочей группы специалистов национальных комитетов по МГП стран Центральной и Восточной Европы по созданию автоматизированной системы оценки подземных вод.

Апробация работы. Результаты авторских исследований докладывались и обсуждались на международных и всесоюзных конгрессах, конференциях, симпозиумах: ФРГ, г. Кобленц, 1983; Чехословакия, г. Братислава, 1983; Венгрия, г. Будапешт, 1986; ГДР, Дрезден, 1987; Польша, Варшава, 1989; Санкт Петербург, 1998; 1999; Москва, 1982; 1999; 2000; 2001; 2002; 2004; 2008; 2009; 2010; Украина, Киев, 1987; Республика Беларусь, Минск, 1984; 2005; 2006; Геленджик, 1996; Красноярск, 1999; Иркутск, 2006; Тюмень, 2009; Нижний Новгород, 1998-2009 и других.

Публикации. По тематике диссертации опубликованы более 144 работ. Основные положения диссертационной работы изложены в 6-ти монографиях и 75 статьях, в том числе

32 статьях из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Ми-нобрнауки России. Они основываются на научных, производственных, методических и информационно-технологических разработках, выполненных диссертантом за более чем полувековой период профессиональной деятельности и изложенных более, чем в 80 отчетах по соответствующим объектам.

Практическое значение и использование полученных результатов. Полученные диссертантом результаты исследований послужили основой 23 нормативно-методических документов Мингео СССР, Роскомнедра, Минприроды РФ и Федерального агентства по недропользованию РФ в области региональных гидрогеологических исследований и съемки, современных информационно-аналитических систем и государственного гидрогеологического картографирования на базе ГИС-технологий, создания и ведения системы Государственного Водного Кадастра СССР и Государственного учета подземных хозяйственно-питьевых вод, Литомониторинга СССР и Государственного мониторинга подземных вод Российской Федерации.

2. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Положение 1. Водоносные системы питьевых подземных вод - это водообменные системы подземной гидросферы в границах дренируемой части земной коры, представляющие собой некоторые множества водообменных бассейнов, информационная полнота которых определяется сложностью внутренней структуры подземной гидросферы, а также гидро-геодинамических и гидрогеохимических процессов в ее границах.

Положение 2. Объектом структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации питьевых подземных вод является водообменная система. Водообменные бассейны реализуют единство подземных и поверхностных вод и условия локализации ресурсов питьевых подземных вод. Разграничение водообменных систем определяется водно-балансовыми границами и полнотой гидрогеодинамической зональности гидрогеологических структур.

Положение 3. Локализация ресурсов питьевых подземных вод обусловлена неоднородностью фильтрационных сред и общей структуры подземной гидросферы. Важнейшими показателями неоднородности являются родниковые системы подземного стока. Процессам разгрузки родникового стока присущи свойства эргодичности, а родникам - свойства коррелятивности, что позволяет применять к ним расчетно-аналитические системы.

Положение 4. Питьевые подземные воды выделяются среди маломинерализованных (пресных) вод по величине общей минерализации в интервале 0.25 - 0.75 г/л. и имеют преимущественно гидрокарбонатный (в пределе сульфатно-гидрокарбонатный) состав. Гидрогеохимические условия локализации ресурсов питьевых подземных вод определяются гидрогеохимической зональностью, а также неоднородностью фильтрационных сред.

Положение 5. Методико-технологической основой структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод являются картографические информационно-аналитические системы, создаваемые на принципах концептуально-аналитического интерактивного картографирования.

3. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

гидрогеологических исследований - регионального изучения и выделения водоносных толщ, стратификации разрезов седиментационных бассейнов, районирования и картографирования гидрогеологических структур и отдельных территорий, изучения динамики состояния подземной гидросферы, естественных ресурсов и эксплуатационных запасов питьевых подземных вод (Куренной, 1964; 1965; 1973; 1974; 1975; 1982; 1989; 2000; 2001; 2003; 2009, 2010).

Основные положения структурно-гидрогеологического анализа рассматриваются относительно проблем региональной гидрогеологии. Причинно-следственные связи этих проблем проявляются в тематических разделах, формирующих основы научного мышления в гидрогеологии (Степанов,1989),.

Необходимость и важность региональных структурно-гидрогеологических исследований проявляется при оценке сосредоточенного влияния водозаборов на состояние подземных вод. Решение региональных задач лежит в основе построения карт водопро-водимости пород. Пространственные задачи определяют также исследование систем родникового стока. Эти и многие другие подобные задачи иллюстрируют, в конечном счете, неоднородность фильтрационных сред (Куренной, Рачков, 1997; Куренной, Пугач, Рачков и др.,1999; Куренной, Барон, и др., 2006; Барон, Куренной, Лященко и др. 2007; Куренной, 2008, 2009,2010).

Оценивая современное состояние проблемы, отметим, что наиболее широкие фундаментальные обобщения последних десятилетий содержатся в работах Е.М. Баскова, C.B. Егорова, И.К. Зайцева (1974), И.С. Зекцера (1977,1980, 2001), Е.В. Пиннекера (1977), Е.В. Пиннекера, Б.И. Писарского, С.Л. Шварцева (1980;1998), Н.В Роговской (1981; 1983), И.К. Гавич (1982), В.А. Всеволожского (1983; 1991, 2007), Г.С. Вартаняна, Г.В. Куликова и др.(1984), В.М. Шестопалова (1988; 1989), В.М. Степанова (1989), В.А. Кирюхина и Н.И. Толстихина (1987), В.А. Кирюхина (2005), Л.А. Островского, Б.Е Антыпко др. (1990), В.В. Кулакова (1990), Г.С. Вартаняна, Р.К. Шахновой (1993); B.C. Ковалевского, (1994), Б.В. Боревского, Л.С. Язвина (1995, 2000), В.М. Шестакова (2003), В.М. Матусевича (2005), А.Т. Сорокиной (2005), В.П. Зверева (2006), А.П. Хаустова (2006), Б.В. Боревского, И.С. Зекцера, Л.С. Язвина (2007) и др.

Выявление, анализ и формулировки структурно-гидрогеологических закономерностей локализации питьевых подземных вод можно определить тремя группами качественно различных по полноте решения проблем (Куренной, 1965; 1998; 2001; 2008 и др.). К примерам первой группы можно отнести такие, которые по своей разработанности и убедительности решений представляются аксиоматическими.

Ко второй группе следует относить парадигмы, т.е. проблемные направления и их частные разделы, разработке которых посвящены исследования диссертанта, и в которых достижения структурно-аналитических построений представляются небесспорными, но информационно-логические модели являются достаточно приемлемыми и нашли в его работах подтверждение.

К третьей группе можно отнести гипотезы и проблемные начала или близкие к ним построения и положения, в том числе разрабатываемые диссертантом, например:

■ локализация подземных вод седиментационных бассейнов реализуется в условиях гидравлически взаимосвязанных стратиграфических толщ и гидравлически разобщенных этажных резервуаров, представляющих собой самостоятельные ярусные бассейны;

■ единство подземных и поверхностных вод контролируется:

условиями взаимосвязи водоносных толщ и дрен; - процессами взаимодействия подземных и поверхностных вод.

■ в областях сейсмической активности происходит регулярная перестройка системы дренирования земной коры, видоизменение общей конфигурации зоны свободного водообмена, водообменных систем и условий локализации ресурсов подземных вод.

Применительно к зоне свободного водообмена седиментационных бассейнов такого рода проблемные положения разработаны диссертантом (Куренной, Рачков, 1998). Эта идея была также реализована при исследовании Московского артезианского бассейна. Результаты разработки положены в основу нормативно-методического документа МПР России по принципам стратификации и гидрогеологического районирования (Шахнова, Голицын, Куренной и др., 1998).

Продолжая рассмотрение геоструктурных предпосылок выделения бассейнов подземных вод, отметим, что плодотворность структурно-гидрогеологического анализа и разработки гидрогеологического районирования, учитывающих знаковое разнообразие геологических структур, становится все более очевидной (Куренной, 1966, 1973; Зайцев, 1974; Степанов, 1989; Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, [Куренная], Соколовский, 2009, Куренной, 2010 и др.).

При всей важности роли гидрогеологических условий той части недр, в которой формируются питьевые подземные воды, называемой зоной активного или свободного (интенсивного) водообмена, верхней гидродинамической зоной, верхним гидрогеологическим этажом и т.п., представления о ней недостаточно ясны. Речной бассейн рассматривается только в сочетании с поверхностным стоком. Недооценивается и недостаточно учитывается тот факт, что питьевые подземные воды формируются в зоне дренирования земной коры как компонент гидрологического цикла круговорота воды в природе, обусловленный гидравлическим потенциалом рельефа земной поверхности и структурно-гидрогеологическими особенностями этой зоны. По мнению диссертанта (Куренной, 2008; Куренной, |Куренная|, Соколовский, 2009; Барон, Куренной, 2009 и др.), подземный водо-обменный бассейн является основой речного бассейна. Это не противоречит возможному несовпадению поверхностных и подземных границ водосбора.

К актуальным проблемам следует отнести следующие положения, вытекающие из недостаточной полноты представлений и разработанности:

а) гидрогеологической интерпретации единства подземных и поверхностных вод на основе единства водосбора - водообменного бассейна и оценочно-аналитических параметров подземной гидросферы с применением структурно-гидрогеологических понятий и подходов;

б) совместного геоструктурного, гидрогеодинамического и гидрогеохимического анализа зоны свободного водообмена как пространства подземной гидросферы, в границах которого формируются питьевые подземные воды;

в) типизации условий и гидрогеологического районирования складчатых областей, щитов (гидрогеологических массивов) и территории криолитозоны;

г) адекватного сбалансированного внимания к качественным показателям питьевых подземных вод, при котором не преобладали бы акценты ресурсного характера в ущерб качественным;

д) параметров качества питьевых подземных вод, обусловленного их общей минерализацией.

4. ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Изучение водообменных систем и бассейнов сопряжено с исследованием роли в локализации подземных вод рельефа ландшафтов, формационных, мерзлотно-гидрогеологических, тектонических и морфоструктурных особенностей дренирования водоносных толщ. Раскрытие характера неоднородности фильтрационной среды позволяет, в конечном счете, выявить условия локализации подземных вод в бассейнах платформенных областей, гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивов.

Критерии оценки степени изученности фильтрационных сред и общей информационной полноты, присущей объектам подземной гидросферы, могут быть представлены в символьных конструкциях как предельное множество бассейнов соответствующих порядков (в зависимости от сложности гидрогеологического пространства):

[БПВ] = {А,} = {А2} = ...I А, (1)

I =1,2...

где {А]} - множество бассейнов второго порядка; {Аз} третьего порядка и т.д. для данного бассейна подземных вод первого порядка [БПВ].

Характеризуемая территория (Т) объекта обобщения (административная, инженерная или экономическая) может быть представлена информационным множеством {БПВ} (А, В, С и т.д.) или их фрагментов.

Т= {БПВ} =А лв ЛС ... (2)

Различие множеств (1) и (2) состоит в том, что первые - это гидрогеологические объекты, изучение которых осуществляется в природных гидрогеологических границах и условиях. Полученная информация обеспечивает рациональное освоение территорий административного управления, водохозяйственной деятельности, решение инженерных и экологических проблем территорий в их границах и условиях деятельности.

Таким образом, объекты гидрогеологического изучения недр представляют собой информационные объекты, а территории административного управления и различных видов хозяйственной и инженерной деятельности - информационные субъекты (Куренной, Язвин 1989; Боревский, Куренной, Язвин, 1994; Куренной, Васильев, 2001).

Граница множества (2), как правило, не замкнута, и поэтому оно не может иметь предельную полноту информации о БПВ (обозначено фигурными скобками {БПВ}).

Совокупность водоносных горизонтов конкретного [БПВ] представляет собой информационное предельное множество - [ВГ], определяемое характером водоносных толщ и границами данного бассейна:

[ВГ] = [ а1!; а2,;..., а", ] = [а1, ] 1 = 1,2, ...п, (3)

где {а!1} - таксономическое множество гидрогеологических подразделений для [БПВ] А;.

Если водоносные горизонты поддаются более детальному делению, то множество (3), как и в случае выделения БПВ разных порядков может расширяться за счет выделения слоев и пластов. Таксономические множества имеют предел полноты информации для соответствующих масштабов исследований, и их целесообразно учитывать при сопоставительных оценках и характеристиках свойств [ВГ] и [БПВ].

Территориальное множество водоносных горизонтов {ВГ}:

{ВГ} = {а;}" 1-1 ,{в )т) -1 , (4)

как и территориальное множество бассейнов подземных вод (2), обладает свойством неполноты информации вследствие не замкнутости границ БПВ и ВГ на административных, водохозяйственных и других территориях не гидрогеологического характера.

Если одна и та же литолого-стратиграфическая толща слагает ВГ в сопредельных БПВ, то бассейны могут обладать некоторыми общими гидрогеологическими условиями и, следовательно, подобными информационными свойствами. Таковы условия, например, по меловому водоносному горизонту Московского артезианского бассейна и Воронежского, а также Волго-Сурского сводовых бассейнов, по неоген - палеогеновым водоносным горизонтам Азово-Кубанского и Терско-Кумского артезианских бассейнов и Ставропольского сводового бассейна.

Однако при резких контрастах структурно-гидрогеологических особенностей, как, например, в Ангаро-Ленском артезианском бассейне между Присаянским артезианским и Верхнеяенским сводовым бассейнами, такой общности может и не быть.

В криолитозоне общность межструктурных и внутриструктурных связей и взаимодействия теряется по климатогенным условиям, поскольку многолетняя мерзлота создала особую, дискретную (таликово-локальную) фильтрационную среду. Под влиянием современных климатических условий она находится в существенном динамическом состоянии, как в многолетнем, так и внутригодовом режиме.

Предельные объекты локализации ресурсов питьевых подземных вод (типа месторождений) могут быть представлены как структурно-гидрогеологические элементы [БПВ] со свойствами полноты структур геотопологического уровня:

мпв = е[Бпв] = е{А*1} = е{А'2} = ... (5)

Как БПВ и ВГ, такие условия локализации представляются в виде предельного информационного множества, подобного в этом отношения множествам [БПВ] и [ВГ]. В условиях зоны свободного водообмена платформенных областей и межгорных впадин складчатых областей эти понятия могут совпадать, т.е.:

МПВ = [БПВ] (6)

В частном случае участок локализации подземных вод может быть элементом водоносного горизонта или объединять несколько ВГ:

МПВ = £ [ВГ] (7) В общем случае возможны условия, при которых:

МПВ = [БПВ] = [ВГ] (8)

Обобщая приведенные символьные конструкции структурно-гидрогеологического анализа, приходим к выводу о том, что среди водоносных систем водоносный горизонт, как и водообменный бассейн среди водообменных структур, является системообразующим элементом информационной структуры. Отсюда следует принципиальная важность систематики гидрогеологических объектов, их структурных элементов и зональных условий, определяющих формы и типы локализации ресурсов подземных вод.

Объекты гидрогеологического изучения недр представляют собой информационные объекты, а территории административного управления и различных видов хозяйственной и инженерной деятельности - информационные субъекты.

Классификационное единство объектов подземных вод позволяет группировать состав структурных элементов и зональных условий, свойственных каждому из видов гидрогеологических структур. Рассматривая элементарный бассейн подземных вод, можно выделить:

а) в составе структурных элементов:

- водоносный горизонт (комплекс) (ВГ),

- водоносную зону разлома (ВЗР),

- водоносную зону экзогенной трещиноватости (ВЗЭТ);

- водоупорный горизонт, разделяющий водоносные горизонты (ВДУ);

б) в составе зональных условий:

- зону взаимодействия подземных и поверхностных вод, включая пршшвно-отливные процессы (ЗВВ);

- зону аэрации (ЗА);

- зону многолетней мерзлоты (для криолитозоны, ЗММ)

- зону нисходящей фильтрации (ЗНФ);

- зону восходящей фильтрации (ЗВФ);

- контактную зону бассейна подземных вод с сопредельными гидрогеологическими структурами (КЗ).

Классификация подземных водных объектов, систематизация их характеристик и полнота оценочно-аналитических методов исследования обеспечивают организацию баз данных и совместное применение при исследовании и оценке динамики состояния подземных вод, выработке рекомендаций по охране и рациональному использованию водных ресурсов (Куренной, Язвин, 1989; Куренной, Васильев, 2001 и др.).

2. Структурно-гидрогеологический анализ и оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод сосредоточивают внимание, прежде всего, на водоносных телах водосборов - водообменных бассейнов: горизонтах (комплексах), разломных и мерзлотно-таликовых структурах и зонах, а также зонах экзогенной трещиноватости (рис.1). Водо-обменный бассейн - это материковая гидрогеологическая структура дренируемой части земной коры и ее дневной поверхности, в границах которой формируется водный баланс и осуществляется круговорот воды в природе.

Рис. 1. Информационная структура предметной области водообменных систем зоны свободного водообмена.

Условия локализации ресурсов и формирования качества питьевых подземных вод конкретных объектов определяются:

- типом общей гидрогеологической структуры региона,

- структурой зоны свободного водообмена (ЗСВ),

- литолого-фациальной зональностью,

- составом стратифицируемых и не стратифицируемых гидрогеологических тел,

- разрывной тектоникой и наличием ослабленных зон,

- мерзлотно-гидрогеологическими условиями,

- типом фильтрационной среды.

Диссертантом разработаны (Шахнова, Голицын, Куренной, 1998; Куренной, Рачков, 1999; Круподеров, Куренной, 2006; Коломиец, Агафонов, Куренной, 2006; Барон, Куренной, Лященко и др. ,2007; Барон, Куренной, Ширшикова., 2007; Куренной, 2008; 2009; Барон, Куренной,2009; Куренной, 2010) типизация и основные характеристики водообменных бассейнов (табл.1). В зоне свободного водообмена платформенных областей функционируют бассейны питьевых подземных вод: региональные (простые и сложные), субрегиональные (компоненты сложных региональных бассейнов), местные и элементарные.

Принципиально важно различать зоны свободного водообмена на уровне бассейнов второго и последующих порядков, формирующиеся в геоструктурах положительного и отрицательного знака, поскольку, в частности, гидрогеологические условия сводовых структур и структур типа артезианских имеют существенные различия в гидрогеодинами-

ческой и гидрогеохимической зональности, в формировании водообмена и локализации естественных ресурсов подземных вод.

Таблица 1

Типы и основные характеристики водообменных бассейнов __(осадочный чехол платформ)_

Типы водообменных бассейнов и их индексы. Геоструктурные условия Гидрогео динамические зоны, участвующие в водообмене Критериальные характеристики

Континентальный - к Осадочный чехол платформы. Все гидрогеодинамиче-ские зоны в артезианских бассейнах плит и предгорных прогибов (зоны свободного, затрудненного и замедленного водообмена). Полная гидрогеодинамическая зональность. Разгрузка подземного стока в акватории морей и океанов, за исключением внутриконтинен-тального водообмена.

Региональный - р (простой - р, сложный - ср) Осадочный чехол платформы. Зона свободного водообмена в артезианских бассейнах плит и предгорных прогибов. Зона свободного водообмена в полном объеме, определяемом по положению регионального водо-упора или по гидродинамическим показателям (параметры режима подземных вод) и характеристикам гидрогеохимической зональности.

Субрегиональный - с Осадочный чехол платформы. Зона свободного водообмена артезианских и сводовых бассейнов плит и предгорных прогибов, межгорных впадин в части, вскрываемой дренами. Бассейн зоны свободного водообмена, формирующийся на уровне водоупора, вскрываемого региональной дреной. Ярусная структура бассейна в междуречье, обусловленная переслаиванием водоносных и водоупорных горизонтов.

Местный - м Осадочный чехол платформы. Зоны тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Подзона безнапорных и частично субнапорных вод артезианских и сводовых бассейнов, зон тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Часть зоны свободного водообмена, формирующаяся в бассейне подземных вод водосборов малых рек.

Элементарный - э Осадочный чехол платформы. Зоны тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Подзона безнапорных водоносных горизонтов артезианских и сводовых бассейнов, зон тектонических разломов и экзогенной трещиноватости, таликов и таликовых зон гидрогеологических массивов. Часть зоны свободного водообмена, формирующаяся в границах водосборов предельного порядка.

Основным множеством структур в составе сводовых БПВ, наряду с местными и субрегиональными водообменными бассейнами, является множество бассейнов элементарного уровня. Региональные водообменные бассейны в гидрогеологических районах сводовых бассейнов отсутствуют, а в условиях распространения региональных водоупоров в рельефе (Лсно-Илимский, Ставропольский сводовые бассейны) в составе континентальных бассейнов могут преобладать только местные и даже только элементарные водообменные бассейны.

Водообменный бассейн - водосбор, являясь гидрогеологической структурой зоны свободного водообмена, реализует единство подземного и поверхностного дренируемых пространств независимо от степени совпадения их границ:

\Увбр = Упдз + Упв, где \Увбр - сопряженный (единый) водосборный бассейн;

Упдз — региональный водообменный бассейн подземных вод с постоянным неравномерным стоком (регулирующий фактор, по Б.А. Аполлову, 1963) в границах зоны свободного водообмена;

Упв - бассейн с эпизодическим склоновым (поверхностным) стоком в границах отрицательной формы рельефа.

Приведенное соотношение констатирует закономерную полноту и неделимость во-дообменного пространства данного водно-балансового района. Это пространство находится под влиянием подземного и поверхностного дренирования земной коры, чем определяется коррелируемость основных характеристик дренируемых пространств - территориальное соотношение и гидравлические граничные условия, модульные показатели стока и др.

Непосредственными структурами различных гидрогеологических условий, в которых формируются бассейны питьевых подземных вод, могут быть:

а) в наиболее благоприятных гидрогеологических условиях - региональные водообменные бассейны;

б) в менее благоприятных условиях - сложные региональные, в т.ч. субрегиональные водообменные бассейны;

в) в неблагоприятных условиях - местные и элементарные водообменные бассейны.

Артезианские бассейны платформенных структур разобщаются бассейнами сводового типа. Непосредственное разобщение артезианских бассейнов обусловлено самостоятельностью (собственными границами) зон свободного водообмена отдельно взятых сводовых бассейнов.

В гидрогеологических массивах складчатых областей и щитов, а также в мерзлот-но-гидрогеологических массивах и мерзлотно - гидрогеологических бассейнах криолито-зоны разобщение гидрогеологических структур подчинено разрывной тектонике, а также формам климатогенных явлений в виде многолетней мерзлоты и таликовых образований соответственно (табл. 2).

Систематизация приведенных особенностей позволила диссертанту расширить критериальный ряд объектов для районирования гидрогеологических структур с учетом характерных типов геологических и криогенных структур:

- платформ (синеклизы, авлакогены, антеклизы, своды и т.п.),

- краевых (предгорных) прогибов плит,

- межплитных (кряжевых) структур,

- межгорных впадин складчатых областей,

- гидрогеологических массивов - выступов кристаллического фундамента платформ и складчатых структур геосинклинальных областей;

- мерзлотно-гидрогеологических массивов;

- мерзлотно-гидрогеологических бассейнов;

Таблица 2

Типы гидрогеологических структур и условий локализации ресурсов подземных вод зоны свободного водообмена

Гидрогеологические структуры

Платформенная плита вне криолитозоны Горно-складчатые сооружения и щиты вне криолитозоны Геологические структуры в криолитозоне

Синеклиза, рифт Краевой прогиб (плит), предгорная впадина. Антеклиза, свод Кряж, надви-го- поддвиговые структуры на границе плит Межгорная впадина, грабен, прогиб, древняя переуглубленная долина Выходы фундамента платформ, складчатые сооружения, крупные магматогенные тела Платформенные типы геологических структур Геологические структуры складчатых областей и щитов

Осадочный чехол проморожен Осадочный чехол проморожен частично В зоне прерывистой мерзлоты

Артезианский бассейн внут-риплатфор-менный Артезианский бассейн передовых прогибов Сводовый бассейн (артезианский свод) Межплитный бассейн (кряж) Межгорный артезианский бассейн Гидрогеологические массивы Мерзл отно-гидрогеологический массив Мерзлотно-гидрогеологический бассейн Локально-тал ико-вый мерзлотно-гидрогеологический массив Линейно-тали-ковый мерзлотно-гидрогеологический массив

Водообменные бассейны зоны свободного водообмена

Все типы водообменных бассейнов Местные, элементарные и более сложные водообменные бассейны; в отдельных районах локально-площадные или отсутствуют Местные водообменные бассейны гетерогенной структуры Простые региональные, местные и элементарные водообменные бассейны Гидравлически разобщенные линейно локальные водообменные бассейны разрывных тектонических структур Зона свободного водообмена отсутствует Таликово-локальные водообменные бассейны Линейные тали-ково-локальные водообменные бассейны

В аридных и субаридных регионах зона свободного водообмена предельно сокращена или отсутствует (в зависимости от питофациальных особенностей верхнего гидрогеологического этажа).

В качестве конкретных объектов впервые выделены и исследованы следующие структуры (Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, 2008; 2009):

- Воронежский сводовый бассейн, разобщающий территории Московского и Днепровского артезианских бассейнов как не имеющих в этом регионе общей границы;

- Ставропольский сводовый бассейн, разобщающий территории Азово-Кубан-ского и Терско-Кумского (Восточно-Предкавказского) артезианских бассейнов как не имеющих в этом регионе общей границы;

- Верхне -Ленский (включая Непский свод) сводовый бассейн, разобщающий территории Лено-Киренгского и Присаянского (Средне-Ангарского) артезианских бассейнов;

- Волго-Сурский сводовый бассейн, разобщающий территории Ветлужского, Московского, Саратовского артезианских бассейнов;

- Мерзлотно-гидрогеологические бассейны криолитозоны Восточной Сибири и Дальнего Востока;

- Уральский, Тиманский и Цимлянский межплитные бассейны. Условия подземной гидросферы, в которых они находятся:

а) геологические структуры отрицательного знака - синеклизы, авлакогены, впадины и т.п., в которых функционируют бассейны напорных вод с полными рядами гидрогеодина-мической и гидрогеохимической зональности;

б) геологические структуры положительного знака - валы, своды, поднятия, антекли-зы и им подобные структуры с присущими им самостоятельными водно-балансовыми условиями, в которых формируются неполная гидрогеодинамическая и фрагментарная, в т.ч. инверсная, гидрогеохимическая зональности;

в) территории влияния специфических климатогенных факторов (распространения многолетней мерзлоты, где промороженные толщи пород представляют собой массивы, которые по характеру водоносности и водоупорных свойств подобны горным массивам и классифицируются как мерзлотно-гидрогеологические массивы);

Указанные условия являются решающими для отображения гидрогеологических особенностей регионов при равнозначных или подобных геоструктурных признаках. Например, в составе Русского сложного артезианского бассейна (Островский, Куренной, Шпак и др., 2003) Московский, Ветлужский, Саратовский артезианские бассейны приурочены к структурам отрицательного знака так же, как и Тунгусский, Хатангский, Якутский бассейны. Но, очевидно, что их нельзя ставить в один ряд, помещать в единую классификационную группировку (что традиционно делается), поскольку последние принципиально отличаются по условиям водоносности как мерзлотно-гидрогеологические структуры (Куренной, Шахнова, 2006; Куренной, 2008 и др.)

Некорректно также принята в качестве области питания Московского артезианского бассейна восточная часть Воронежского сводового поднятия (антеклизы), с границей бассейна по осевой линии свода (а в некоторых схемах - по руслам рек) (Гидрогеология СССР, т.1У, 1972). На это указывает не только геоструктурная самостоятельность свода, но и главным образом его водно-балансовая самостоятельность: водосбор Северского Донца принадлежит водосборному бассейну Дона и обусловлен Азово-Черноморским базисом дренирования. Питание же Московского артезианского бассейна, что совершенно очевидно, происходит в границах водосбора р. Оки, т.е. стоковой области противоположной направленности по отношению к Донецко-Донскому водосбору.

Дискуссионным является положение выделяемого по действующему районированию Волго-Сурского артезианского бассейна, который диссертантом рассматривается (Куренной, Шпак и др., 2003) в качестве сводового бассейна (рис. 2). Находясь на Токмов-ской сводовой структуре между Ветлужским с севера и Саратовским с юга действительно артезианскими бассейнами, он их разграничивает подобно Воронежскому сводовому бассейну между Днепровским и Московским бассейнами. Особенностью Волго-Сурского

сводового бассейна является, наряду с очевидной геоструктурной ситуацией, ярусное (двухэтажное) строение зоны свободного водообмена и водно-балансовых районов.

В Ангаро-Ленском артезианском бассейне контраст гидрогеологических условий в разграничивающих структурах позволяет различать (Куренной, 2008, 2009) предельно неблагоприятные особенности геологического строения для формирования зоны свободного водообмена. Как следствие, здесь функционируют преимущественно только элементарные водообменяые бассейны, которые находятся в междуречьях, обусловливающие крайне ограниченные водно-балансовые районы, которые разобщены выходящими на дневную поверхность водоупорами. Таким образом, здесь нет условий для гидрогеодина-мической зональности и даже в каком бы то ни было виде единой зоны свободного водо -

Прикаспийский А6

Встлужский АБ

Присаянский АБ

Верхне-Ленский

сводовый (артезианский) бассейн

Лено-КиренгскийАБ

чада

-Ж) Z1QG

обмена. В современных схемах районирования Верхне-Ленский бассейн, разграничивающий Присаянский и Лено-Киренгский артезианские бассейны, также квалифицируется как артезианский. Совершенно очевидно, что для этого нет оснований (так же, как и в рассмотренных выше структурах). Верхне-Ленский бассейн диссертантом отнесен к гидрогеологическим структурам сводового типа.

Аналогичные исследования и оценки сделаны относительно гидрогеологической структуры Ставропольского свода и сопредельных Азово-Кубанского и Восточно-Предкавказского артезианских бассейнов.

а) самостоятельность водно-балансовых районов и их гидравлических режимов (в частности, при численном моделировании эта особенность рассматривается как замкнутость балансовых гидрогеологических районов;

б) наличие водообменных бассейнов со своеобразным строением водосборов, отражающим характер строения сводовых структур, в том числе участие в зоне свободного водообмена структур фундамента платформ (как архейского массива в Воронежском сводовом бассейне);

в) независимую от сопредельных артезианских структур направленность подземного стока;

г) отсутствие других гидрогеодинамических зон (замедленного водообмена, застойного режима) и особенности гидрогеохимической зональлности;

д) сокращенную во многих регионах мощность зоны свободного водообмена, даже полное выклинивание ее подошвы в связи с выходом подстилающих водоупорных тел на уровень выше основных дрен (как в Верхне-Ленском сводовом бассейне, см. рис. 2).

Весьма наглядным примером гидравлического разграничения макроструктур может служить Прибайкалье, где нижнекембрийская водоносная карбонатная формация оказалась в системе дренирования не только Ангаро-Ленского артезианского бассейна, но и в значительной мере в водосборе Байкальской водообменной системы.

В артезианских структурах седиментационных бассейнов предлагается разграничение не линиями, которые секут «по живому» водно-балансовые районы подземной гидросферы, а сводовыми бассейнами. Они рассматриваются как проявление гидрогеологической закономерности, в основе которой пространственная изменчивость геологической среды, объективно обусловливающая неизбежность смены отрицательных структур структурами положительного знака с присущими не только структурными особенностями литосферы, но и свойствами подземной гидросферы - индивидуальности вертикальной гидрогеологической зональности, а также собственного замкнутого водного баланса.

ляется не складчатость, а, прежде всего, их межплитнос положение (рис.3). Восточно-Европейская, Печорская и Западно-Сибирская плиты разграничены герцинскими складчатыми образованиями, которые вовлекли сопредельные толщи плитного чехла, смяв их в крутые складки, благоприятные для формирования резервуаров подземных вод. Основными факторами формирования подземных вод являются не только пли-кативная и разломная тектоника, но и слабометаморфизованные или даже немета-морфизованные плитные отложения, вовлеченные в тектонические структуры, но не потерявшие полностью свойства пластовых фильтрационных сред.

Русский Уральская гидрогеологическая СО Западно-Сибирский АБ

сложный АБ (межплитный бассейн)

Рис. 3. Разграничение артезианских областей Восточной Европы и Западной Сибири межплитным бассейном кряжевого характера гидрогеологической складчатой области Урала (Куренной, 2009 по материалам Гидрогеология СССР, т. XIV, 1972).

Общее гидрогеологическое районирование должно исходить из учета парагенети-ческого единства геоструктуры и сопряженной с ней водообменной системы, образующих подземную гидросферу, т.е. природное гидрогеологическое пространство и, следовательно, быть единым для всей осадочной толщи и фундамента гидрогеологических структур платформенных областей.

Изложенные точки зрения и методические приемы имеют наиболее важную сущность в том, что понятие «гидрогеологическая структура» совмещает водно-балансовый элемент и геоструктурный элемент в определяемых водно-балансовым элементом границах. В результате мы приходим к ненормированному понятию парагенетического характера - «подземная гидросфера». Далее следует вопрос о приоритете. Какой фактор играет решающую роль в разграничении элементов подземной гидросферы - геоструктура или водно-балансовый район?

Понятию гидрогеологических условий того или иного региона и генеральному объекту гидрогеологических исследований, с нашей точки зрения, должна соответствовать водообменная система (Куренной, 2008; Куренной, [Куренная|, Соколовский, 2009). Генеральным объектом районирования должна являться подземная гидросфера. Элементы подземной гидросферы (артезианские, сводовые, межплитные бассейны, гидрогеологические массивы, мерзлотно-гидрогеологические бассейны и массивы, вулканогенные бассейны и т.п.), совмещают геоструктурные и гидрогеодинамические компоненты с приоритетом гидрогеодинамической компоненты, которая является объектом изучения по отношению к геологической структуре как характеризуемому субъекту. Именно она составляет непосредственную основу для структурно-гидрогеологического анализа свойств

и состояния подземных вод и районирования выявляемого разнообразия гидрогеологических условий регионов

Выполненные исследования позволяют считать:

а) Объектом структурно-гидрогеологического анализа и распознания гидрогеологической неоднородности территорий, выявления условий локализации питьевых подземных вод и общего гидрогеологического районирования является подземная гидросфера - пространство, объединяющее гсоструктуру и подземные воды в соответствующих гидравлических границах ее функционирования (рис.4).

б) Ключевой гидрогеологической структурой зоны свободного водообмена является водообменный бассейн - водосбор подземных и поверхностных вод.

в) Разграничения гидрогеологических структур подчиняются закону пространственной изменчивости геологической строения - неизбежности последовательной смены отрицательных структур структурами положительного знака с соответствующими изменениями гидрогеологических условий - вертикальной гидрогеологической зональности и функционирования водно-балансовых районов подземной гидросферы.

г) Границы между бассейнами артезианского и сводового типа определяются границами водно-балансовых районов сводовых структур.

а) в стратифицируемых разрезах седиментационных структур - стратиформная локализация, определяемая пластовым (равномерно-неравномерным) типом фильтрационной среды и фронтальными потоками подземных вод; (рис.6)

б) в нестатифицируемых гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивах - дискретно-латеральная локализация, определяемая дискретным типом фильтрационной среды и локализованными линейными и локально-таликовыми потоками подземных вод - ' |

в) в стратиграфических и более сложных по составу разрезах с ослабленными зонами сейсмотектонических нарушений - сложная стратиформно - латеральная локализация, обусловленная пластово-дискретным типом фильтрационной среды (рис.7).

Все три типа фильтрационных условий локализации обусловлены характером во-допроводимости осадочных толщ седиментационных бассейнов, массивов складчатых областей и щитов, а также таликов и таликовых зон криогенных структур зоны многолетней мерзлоты.

В седиментационных бассейнах структурная неоднородность водосборных бассейнов отчетливо проявляется в формировании родниковых систем подземного стока. Диссертантом установлено (Куренной, 1974; Куренной, Шевчук, 1974; Куренной, 1975; Куренной, 1982), что родниковые системы подземного стока представляют собой единые гидравлические системы. Естественному процессу разгрузки подземных вод присущи эр-годические свойства стационарных случайных процессов, для любой функции которых с вероятностью 1 среднее по времени совпадает со средним по множеству наблюдений. Эргодичность процесса обусловливает кореллятивность очагов разгрузки, что позволяет исследовать неоднородность и типы фильтрационных сред как главное условие локализации подземных вод.

Свойство эргодичности родников указывает на возможность объединения частных временных рядов любой продолжительности и датировки в единый пространственно-временной вариационный ранжированный ряд. Свойство их кореллятивности позволяет создавать интерполяционные выборки родников и исследовать фильтрационные среды для пространственной оценки условий локализации ресурсов подземных вод.

Рис. 4. Концептуальная схема общего структурно-гидрогеологического районирования подземной гидросферы.

Твботай

760-751

01|15*ЗФ, , 1 » 1

Ф'-ЦЦОчОга-нсо

НСО, 80.

СаЛд На^а

Рис.5. Региональные условия локализации подземных вод в разнородных по литолого-фациальному составу водоносных формациях (водообменная система Южного Приангарья). А -элементы ярусной стратиформной локализации подземных вод; В - цокольная, латерально разобщенная зона свободного водообмена на региональном водоупоре; С - периферия сопряженного артезианского бассейна.

Рис. 6. Схема гидрогеодинамического процесса локализации подземных вод и формирования во-дообильных участков основных водоносных горизонтов зоны свободного водообмена Арансахой-ского артезианского бассейна.

1 - гидравлические границы местного и элементарного водообмена; 2 - схематизированная гидрогеодинамика; 3 - скважина. Зачернен интервал водопритока по каротажу. Цифры: сверху - номер по первоисточнику; слева - минерализация воды, г/л; справа первая - дебит, л/сек; вторая - понижение, м; перед фигурной скобкой справа - дебит на соответствующих глубинах, л/с. Цифры со знаком + у стрелки - превышение пьезометрического уровня на устьем скважины.

Родники с деОитом (л/сек)

до 0.1

ШЖШ:

ЕЕ35

1.0-2.5

Рис.7. Родниковые системы подземного стока. Стратиформно-латеральные условия локализации ресурсов питьевых подземных вод. Иркутский артезианский бассейн.

Выявленные закономерности позволяют использовать единичные значения дебита родников как ресурсные параметры (а не суммировать дебиты родников). Определенное множество родников может служить основой для оценки по их значениям среднемноголетних естественных ресурсов подземных вод, как в крупномасштабных, так и среднемасштабных исследованиях.

Применение плановой корреляции дебита родников возможно для исследования условий локализации как безнапорных (грунтовых), так и напорных подземных вод. Это обусловлено тем, что дебит родников как параметр фильтрационных свойств пород отражает условия инфильтрации атмосферных осадков и разгрузки водоносных горизонтов по всему фильтрационному шлю и на определенную глубину (Куренной, 1974; Куренной, Шевчук, 1974). Аналогичные выводы сделал И.С. Зекцер (1977), исследуя зависимости подземного стока от суммарного воздействия природных факторов.

В целом условия локализации ресурсов питьевых подземных вод гидрогеологических структур седиментационных бассейнов различаются по составу и строению разрезов, что требует их типизации и районирования (Куренной, 1965; Куренной, 1974; Куренной, Рачков, 1998 и др.).

В гидрогеологических массивах складчатых областей и щитов, а также в мерзлотно-гидрогеологических массивах и мерзлотно-гидрогеологических бассейнах криолитозоны распределение ресурсов питьевых подземных вод подчинено направленности разрывных нарушений и формам проявления таликовых образований, которые обусловливают только дискретно-латеральный характер локализации подземных вод (Куренной, 2009).

Зона свободного водообмена гидрогеологических массивов принципиально отличается от зоны свободного водообмена седиментационных бассейнов не только отсутствием условий для стратиформной локализации и фронтального подземного стока, но и своеобразием направленности подземной системы дренирования водоносных зон массивов.

Дискретный тип фильтрационной среды трещинно-жильной структуры постоянно находится под геодинамическим влиянием структурно-тектонических факторов. В сейсмически активных регионах системы дренирования зоны свободного водообмена, условия локализации ресурсов подземных вод подвергаются периодической перестройке, будучи слабо коррелируемые с рельефом водосборов, но находясь в целом в единой гидрогеологической структуре формирования подземного и поверхностного стока. Возникают лишь вопросы масштабности этих перестроений. Некоторые отголоски этого явления можно встретить и в платформенных структурах, приближенных к сейсмическим районам - Прибайкалье, Присаянье, Предкавказье и др. (Куренной, 1966; 1973).

В общем виде зона свободного водообмена массивов представлена системами локальных водообменных бассейнов разрывных тектонических структур, экзогенной трещиноватости и древних переуглубленных долин.

В криолитозоне гидрогеологические структуры характеризуются различной глубиной про-мороженности. И.К. Зайцев и Н.И. Толстихин (1971) подчеркнули необходимость картировать и районировать гидрогеологические структуры, охваченные промерзанием с учетом глубины и степени промерзания и его влияния на подземные воды. Тем не менее, как отмечалось выше, выделение бассейнов подземных вод в криолитозоне осуществлялось без учета масштаба мерзлотных факторов. Эта рекомендация явилась одним из основных принципов гидрогеологического районирования территории Российской Федерации лишь в работах последних лет (Шахнова, Голицын, Куренной, 1998; Куренной, Васильев, 2001; Островский, Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, 2009), а также получила развитие при разработке криогидрогеологических систем (Алексеев, 2005; 2009; Алексеев, Алексеева, 2006).

Рассматривая промороженность как фактор, определяющий общие условия водоносности и формирование зоны свободного водообмена, а также локализации питьевых подземных вод, диссертант считает его мерзлотно-структурным гидрогеологическим критерием и использует для классификационной характеристики гидрогеологических структур криолитозоны (Круподеров, Куренной, 2006; Куренной, 2008, 2009; Барон, Куренной, Ширшикова, 2008).

Главные свойства седиментационных бассейнов в криолитозоне:

- в условиях полной промороженности они представляют собой мерзлотно-гидрогеологические массивы;

- при наличии не промороженной части осадочного чехла такие структуры рассматриваются как мерзлотно-гидрогеологические бассейны;

- основные массивы не водоносны за исключением локальных таликов и таликовых зон; в сквозных таликовых зонах проявляются интрузии подмерзлотных минерализованных вод;

- зона свободного водообмена в регионах сплошной многолетней мерзлоты отсутствует или имеет таликово-локальный характер;

- в районах прерывистой мерзлоты зона свободного водообмена представлена элементарными таликово-локальными водообменными бассейнами.

Промороженные массивы складчатых областей и щитов характеризуются водопроявле-ниями таликов и таликовых зон тектонических разломов, представляющих собой гидравлически разобщенные таликово-локальные водообменные бассейны.

Таким образом, условия локализации подземных вод определяются региональными, субрегиональными, местными и элементарными типами фильтрационных сред, присущими водообмен-ным бассейнам платформенных областей, гидрогеологическим массивам складчатых областей и щитов, а также мерзлотно-гидрогеологическим массивам и бассейнам криолитозоны.

Родниковые системы подземного стока как непосредственное проявление фильтрационной неоднородности водообменных бассейнов обладают свойствами единых гидравлических систем, позволяющих характеризовать типы локализации и оценивать среднемноголетние естественные ресурсы питьевых подземных вод.

4. В зоне свободного водообмена наиболее широко распространены генетические типы химического состава питьевых подземных вод - выщелачивания (свободного растворения) и окислительной среды. Они характеризуются различными пороговыми значениями общей минерализации, при которых происходит изменение качества питьевых вод - гидрокарбонатного на сульфатный состав, определяющее изменение медико-биологических свойств питьевой воды (рис. 8,9). Как видно, один и тот же макрокомпонентный тип подземных вод имеет существенно различные качественные последствия в условиях взаимодействия подземных вод с породами, обогащенными сульфидными элементами и без них.

Воды окисления сульфидных пород НС03 -► приМ= 1.2 г/л

Воды выщелачивания НС03 приМ- 0.75г/л

Было показано (Куренной, 1965; Куренной, 1974; Колотов, Куренной, 1981), что между сульфатными кальциевыми водами зоны гипергенеза пиритизированных отложений седимента-ционных бассейнов и сульфидных пород горнорудных районов, а также водами этого макро-компонентного состава в карбонатных нормально осадочных формациях имеется существенное различие (см. рис. 8). Оно объясняется тем, что в первом случае сульфатные воды образуются с участием сульфидных пород, а в безсульфидных отложениях карбонатных и терригенных формаций ведущим процессом является процесс прямого растворения и выщелачивания сульфатных образований.

Из сравнения графиков следует, что по сульфат-иону и гидрокарбонат-иону воды окисления сульфидов (1) отличаются от вод растворения и выщелачивания гипса (2), в частности, тем, что:

- воды типа (1), как правило, кислые, а воды (2) обычно дают нейтральную реакцию;

- сульфаты в заметном количестве в водах (1) появляются при минерализации 650-700

мг/л;

- в водах (2) существенное содержание сульфатов отмечается уже при минерализации 450500 мг/л, что хорошо согласуется с результатами исследований гидрогеохимии зоны гипергенеза (связи НСО'з +С02"з приобщен минерализации > 500 мг/л и рН > 7.5), выполненных С.Л, Шварце-вым (1998), а также С.Р. Крайновым и В.М.Швецом (1987) по геохимии подземных вод хозяйственно-питьевого назначения;

- максимально возможное содержание гидрокарбонатов соответственно (по средним числам) достигает 9 и 5 мг-экв;

Моем, ыг/л мг/л

Рис. 8. Совмещенные графики изменения химического состава подземных вод в зависимости от минерализации, формирующейся в условиях нейтральной и окислительной (хапькофиль-ной) сред. 1-воды окислительной среды, обогащенной сульфи-дами;2-еоды выщелачивания среды, обогащенной сульфатами; 3-точки ло сульфат-иону; 4-точки по гидрокарбонат-иону; 5-сопоставительные точки по хлор-иону; 6-аномалии по гидро-карбонат-иону.

Рис.9. Относительная роль главных анионов и катионов 8 формировании химического состава природных вод различной минерализации (по М.Г.Валяшко, 1962г) и подземных вод питьевого качества (В.В. Куренной, 1965г, 20Юг-расширение роли N3. установление порога г <НС0з/804>, рекомендуемый интервал минерализации питьевых подземных вод с учетом рис.8 . единая графическая композиция макрокомгюнентов)

- эквивалентные содержания НСО з и БО.) отвечают степени минерализации вод (1) 1200 мг/л, вод (2) - 750 мг/л;

- воды (1) становятся сульфатными при минерализации более 1800 мг/л; воды (2) - около 1200 мг/л;

- воды (1) являются в той или иной мере железистыми (на некоторых площадях более 10 мг/л) и содержат повышенное количество углекислоты (до 220 мг/л).

В регионах распространения вод (1) локализация питьевых подземных вод подчиняется инверсионной гидрогеохимической зональности. Формирование обратной (инверсионной) вертикальной зональности приводит к условиям, при которых под водоносными горизонтами с сульфатными кальциевыми водами, имеющими минерализацию более 1.5-2.0 г/л, могут залегать водоносные горизонты с пресными питьевыми водами, имеющими минерализацию до 0.75 мг/л (Куренной, 1965).

На площадях распространения вод (2) обычно формируется прямая зональность, при которой наблюдается рост минерализации с глубиной.

Выявленная закономерность инверсионных условий локализации питьевых подземных вод свойственна как гумидному, так и аридному климатическим поясам. В аридном поясе происходит смена катионной группы. Вместо кальция, формирующегося в гумидной зоне, в субаридных и аридных условиях преобладающим становится натрий. Эти закономерности подтверждены результатами гидрогеохимических исследований диссертанта при изучении подземных вод артезианских бассейнов межгорных впадин Афганистана, Русского и Предкавказского сложных артезианских бассейнов и других регионов (Колотое, Куренной, 1982; Барон, Куренной, Лященко, Ширшикова, 2007).

В зависимости от структуры разрезов зоны свободного водообмена, вещественного состава пород водообменных бассейнов и общей структурно-тектонической обстановки, в которой они находятся, гидрогеохимические условия локализации ресурсов питьевых подземных вод подразделяется в плане и разрезе на три типа:

- в неограниченных гидрогеохимических условиях;

- в условиях неявных границ гидрогеохимических интрузий, а также проявляющегося подтягивания вод повышенной минерализации при эксплуатации месторождений подземных вод;

- в ограниченных гидрогеохимических условиях горнорудных регионов, угленосных бассейнов и т.п.

Выводы из исследований гидрогеохимических условий локализации питьевых подземных вод состоят в следующем:

а) В регионах с обратной вертикальной гидрогеохимической зональностью условия локализации питьевых подземных вод подчинены инверсионным закономерностям, контролируемым вещественным составом водоносных пород или кпиматогенными факторами.

б) Пороговые содержания макрокомпонентов анионной группы - НСОз и Б04 подземных вод выщелачивания (растворения) позволяют рекомендовать значение предельной общей минерализации питьевых подземных вод не более 0.75 г/л.

в) Пресные подземные воды, локализующиеся в сульфидной среде, могут использоваться как питьевые только в критических условиях с применением соответствующих технологий водоподготовки.

5. В отличие от традиционного принципа составления гидрогеологических карт, который может быть определен как последовательно-познавательный, результатом которого является карта преимущественно констатационного содержания, т.е. насыщенная фактическим материалом, концептуально-аналитический подход основывается на интерактивном картографировании. Его исходными позициями служат некоторые гипотезы и предпосылки в виде предварительных обобщенных представлений об объекте изучения (Куренной и др., 2001).

Результатом интерактивного картографирования является системный (атласный) формат картографической информации, гидрогеологическая модель территории (см. рис.10), включающая при необходимости математико-картографические модели (Куренной, 1991; Куренной, 1999; Шахнова, Голицын, Куренной, 1998; Куренной Рачков, 1998; Куренной, 1999; Куренной, Веселова, Тихонснков и др, 2001; Островский, Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, Шахнова, 2006; Куренной, 2008; Барон, Куренной, 2010). Содержание гидрогеологических карт различных масштабов и назначений должно отображать сформировавшееся в результате многолетней практики гидрогеологических съемок и картографирования разнообразие гидрогеологической информации (Куренной, Веселова, Телкова, Тихоненков, 2001; Барон, Куренной, Лященко, Ширшикова, 2007):

- условия, в которых формируются питьевые подземные воды: морфоструктуры и водосборы, разрывную тектонику и ослабленные зоны, мсрзлотно-гидрогеологические условия, гидрогеологические подразделения, основные типы и виды подземных водных объектов;

- состояние подземных вод (основные гидравлические типы подземных вод, параметры подземного стока и водообмена, естественные ресурсы и эксплуатационные запасы, химический состав и минерализацию, зональность);

- гидрогеологические процессы (режим подземных вод, динамику состояния ресурсов, взаимодействие подземных и поверхностных вод и т.д.).

Выделение и исследование внутренней структуры зоны свободного водообмена, ее структурных элементов и зональных условий - это исходный методический этап структурно-гидрогеологического анализа (см. п.1) и оценки локализации ресурсов питьевых подземных вод.

Анализ и типизация условий функционирования зоны свободного водообмена (ЗСВ) седиментационных бассейнов подземных вод основываются на декомпозиции их стуктурных элементов и зональных условий:

а) сопряжение артезианского бассейна и складчатой области. Преимущественно открытая снизу ЗСВ; предгорные моноклинали на склонах складчатых областей характеризуются мощными потоками подземных вод (склоны Саяно-Алтайской складчатой области и Северного Кавказа);

б) сопряжение артезианского бассейна и щита (фундамента платформы). Закрытая (преимущественно закрытая) снизу ЗСВ (Гидрогеологический массив Балтийского щита и Московский артезианский бассейн, Воронежский сводовый бассейн);

в) внутриплатформенное (обратное) крыло сопряжения данного бассейна с сопредельной гидрогеологической структурой. Ограниченная снизу ЗСВ (платформенное крыло Иркутского артезианского бассейна, Воронежский и Ставропольский сводовые бассейны);

г) срединные внутриплатформенные структуры. Спорадически развитая ЗСВ в зонах экзогенной трещиноватости водоупорных формаций, приуроченных к пониженным формам рельефа (Ветлужский, Камско-Вятский и Вельский артезианские бассейны, центральные час-ти Западно-Сибирского и Ангаро-Ленского артезианских бассейнов). С продвижением во внутренние районы седиментационных бассейнов гидрогеодинамические условия существенно меняются, прежде всего, из-за фациальных и орогенных изменений, обусловленных палеогеографическими режимами геодинамики и осадконакопления, и вместе с тем происходят изменения гидрогеохимического состояния подземных вод.

Карта химического состава и качества гедоемных вод

Карта зоны свободного водообмена

Карта зон затрудненного водообмена и застойного режима масштаба 1:5 ООО ООО

Гидрогеологическая карта

(карта общих гидрогеологических условий)

Карта прогнозных ресурсов и месторождений питьевых подземных вод

Карта региональных условий локализации ресурсов и защищенности питьевых подземных вод

Карта использования питьевых подземных вод

Карта гидрогеологических структур, благоприятных для локализации ресурсов подземных вод

Карта региональных изменений состояния подземной гидросферы

Карта условий эксплуатации питьевых подземных вод

Эколого- гидрогеологическая карта

Карта типов гидрогеологических структур I- IV порядка

Карта прогнозно-поисковых моделей месторождений подземных вод

Карта провинций и месторождений промышленных вод

Банк данных картографической и фактографической информации ГИС-2 500

Рис. 10. Состав гидрогеологической карты - информационно-аналитической системы масштаба 1: 2 500 ООО (гидрогеологическая карта территории Российской Федерации)

Определяющими гидрогеологическими условиями для формирования питьевых подземных вод, наряду с климатическими условиями, являются:

а) расчлененность и глубина вреза отрицательных форм рельефа, т. е. морфологические особенности поверхности водосборов,

б) внутренняя структура зоны свободного водообмена.

От первых зависят условия инфильтрации и аккумуляции, а также перераспределение осадков по поверхности водосборов и последующая латеральная локализация ресурсов подземных вод, которая в седиментационных бассейнах выражена в большей мере, а в складчатых областях дополнительно регулируется трещинной тектоникой, особенно направленностью и строением крупных разломов.

Рис. 11. Зона свободного водообмена Иркутского артезианского бассейна. А - крыло сопряжения складчатой области и артезианского бассейна; В - внутриплатформенное крыло артезианского бассейна; С - спорадически развитая ЗСВ в районе разграничения с сопредельным внутриплатформенным артезианским бассейном.

Бассейны питьевых подземных вод зоны свободного водообмена платформенных областей, как указывалось выше, находятся в составе водосборов, и изучение соотношения подземного и поверхностного пространств и взаимовлияния их предшествует дальнейшим построениям общей гидрогеологической структуры водосборов и зоны свободного водообмена в целом.

В гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивах в связи особенностями дискретно - латеральной локализации подземных вод характер зоны свободного водообмена и водообменных бассейнов определяется степенью и формами проявления тектоники и мерзлоты. Задача исследования решается в широком диапазоне - от выделения локально-трещинных и линейно-зональных трещинно-жильных в значительной мере изолированных водообменных бассейнов - резервуаров до сообщающихся и гидравлически взаимодействующих гидрогеологических структур водосборов зоны свободного водообмена.

Гидрогеологическое районирование учитывает соотношение подземного и поверхностного пространств водосбора и распределение ресурсов подземных вод, локализацию областей питания, транзита и разгрузки водоносных горизонтов, условия формирования состава и свойств подземных вод под влиянием структурно-геологических, ландшафтно-климатических и гидрогеодинамических факторов. Анализ выполняется последовательно в две стадии: вначале проводится оценочно-аналитическая типизация гидрогеологических условий, а затем на полученной основе осуществляется собственно районирование территорий и выделение соответствующих водообменных систем и водообменных бассейнов.

-200

Применение критериев гидрогеологической типизации и районирования дает представление о гидрогеологических условиях территории на региональном (субрегиональном -в зависимости от сложности строения гидрогеологических разрезов и роли водоупорных толщ в различных условиях проявления дренирования), местном и элементарном уровнях исследований и о возможностях практического использования питьевых подземных вод (табл. 3,4,5; Куренной, Рачков, 1998).

Пространственная характеристика гидрогеологических структур и условий локализации ресурсов питьевых подземных вод выполняется путем картографирования с использованием технологий современных геоинформационных систем. К основньм достоинствам картографической информации относится ее ситуационный характер (Вартанян, Гродзенский, Куренной и др., 2000; Куренной, Веселова, Тихоненков и др., 2001; Куренной, Челидзе, 2002; Барон, Куренной, Ширшикова, 2008).

Создание гидрогеологических карт как информационно-аналитических систем (рис.10), реализуемых на картах нового поколения должно, учитывать накопленный опыт гидрогеологического картографирования и возможности современных информационных технологий.

Важнейшей особенностью интерактивного метода является необходимость такой полноты информации, которая обеспечивает всестороннюю системную характеристику и оценку гидрогеологических условий объекта изучения. Это, в свою очередь, является объективной предпосылкой для создания многоаспектной картографической информационно-аналитической системы, которая позволяет устанавливать недостаточные по полноте разделы и по возможности восполнять отсутствующую информацию.

а) адаптация топографической и геологической основы, включая детальный анализ лито-фациальных, тектонических, геоморфологических, а для криолитозоны и мерзлотно-гидрогеологических характеристик территории, а также легенды геологической карты к задачам гидрогеологического картографирования;

б) формирование гидрогеологических схем водоносности, дренирования и условий локализации подземных вод с учетом типов фильтрационных сред на основе легенды геологической карты данной территории;

в) разработка информационной структуры легенды,

г) компоновка и разработка (по необходимости) базы условных обозначений и цветовой шкалы;

д) построение карты и сопровождающих ее разрезов в интерактивном (диалоговом) режиме;

е) построение и компоновка зарамочных схем и спецификаций;

ж) формирование баз данных картографической и фактологической информации.

Информационную основу для оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод составляют, наряду с данными натурного изучения объектов, модельные построения, а также обобщенные показатели концептуально-аналитических исследований (Куренной, 1983; Куренной, Куренная, 1983; Куренной, Пугач, Язвин и др. 1984 и др.). В первом случае используются измеряемые показатели, т.е. данные непосредственных наблюдений и измерений, получаемые в процессе гидрогеологических съемок среднего масштаба и при крупномасштабных исследованиях на конкретных объектах. Во втором случае используются расчетные данные модельных построений, основанных на концептуальных представлениях об объектах, получаемых в результате пространственных обобщений.

Общеизвестны достоинства численного моделирования объектов различных масштабов. Но численное моделирование включает промежуточные функции, которые оказываются весьма полезными для решения частных задач. Решение этих частных задач важно сопровождать целенаправленным анализом, чтобы получить по исследуемому объекту результаты

Распределение аэдопроподииостеи

(0)

Отложения аш,т1У на восточном побережье Азовского моря - пес-1Я„ ки; эффективная мощность достигает 30-50 м. Водопроводимость »» от 10 до 500 м2/суг.

Отложения (аЕ1-а11-ГУ). В районе 1Я0 Тамани преимущественно пески.

в предгорье Кубани гравийно-1 галечниковые отложения. Эффек-,м тивная мощность до 20 м и более.

Водопроводимость от 10 до 500 о м2/сут., достигая 1000 м2/сут.

Пески, глины ар мощ-

ностью от 25 до 270 м. Глубина залегания на большей части бассейна - от 50 до 100 м. Эффективная мощность пород в Индоло-Кубанском прогибе -до 100-120 м и до 200 м в районе г.г Славянск-на-Кубани и Краснодара. Водопроводимость изменяется с севера на юг, в пределах от 10 - 50 до 800-1100 м2/сут.

Распределение вэдопроеодиносте» («а-К»)

тематической направленности. Например, данные поисково-разведочного характера, для получения которых на одном из важнейших мест стоят анализ водопроводимости пород рассматриваемой толщи осадочного чехла седиментационного бассейна, оценка ее изменчивости (рис.12) и выявление мест проявления аномально высоких, а, следовательно, и перспективных для локализации ресурсов подземных вод, значений. На рис.12 отмечается погоризонтная согласованность водопроводимости в толще (3[ат,т1У, (аЕ1-а11-1\0] и ~(}е1, проявление особенностей в отложениях (№2(к,к1,ак) и своеобразие в отложениях (Г^т^'р), (N18), (N1 кг-кп). Имитационное моделирование объектов позволяет, сохраняя элементы и общую конфигурацию натурных условий гидрогеологических структур (физическую модель), решать оценочно-аналитические задачи по ключевым участкам, распространяя результаты на менее характерные условия.

Во всех случаях исследований зоны свободного водообмена с определенной достоверностью выявляются закономерности локализации ресурсов и формирования месторождений питьевых подземных вод (Куренной, 1974; Круподеров, Куренной, 2006 и др.). Оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод осуществляется с использованием критериев перспективности гидрогеологических структур (водообменных бассейнов - водосборов) на формирование месторождений питьевых подземных вод.

Задача оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод решается при проведении поисково-оценочных работ, но, что особенно важно, связана и с действующими месторождениями, на которых требуется наращивание ресурсов, месторождений, выработавших свой срок эксплуатации, а также месторождений, в результате эксплуатации которых произошло отрицательное изменение количественно-качественных показателей подземных вод. За исключением месторождений подземных вод аллювиальных отложений (так называемого типа речных долин равнинных или горных рек), имеющих прямую гидравлическую связь с поверхностными водами при условии достаточной обеспеченности их ресурсов, во всех указанных случаях требуется регионально обоснованная благоприятная перспектива.

Отсутствие методических разработок для постановки таких задач не позволяет детально рассматривать подходы к их решению, но совершенно очевидно, что принципиальные особенности формирования количественно-качественных показателей подземных вод различных типов гидрогеологических структур должны учитываться.

Что касается питьевых подземных вод, то решающим фактором, при прочих равных условиях, является структура зоны свободного водообмена, в границах которой происходит формирование их ресурсов. С учетом этих позиций следует типизировать условия формирования ресурсного потенциала питьевых подземных вод (табл.3,4,5).

Как видно, типы скоплений, а, следовательно, и месторождений подземных вод, их размеры и водообильность, параметры возобновляемости и др. тесно связаны с региональными типами гидрогеологических структур. Наряду с условиями локализации этими связями определяются важнейшие факторы восполнения ресурсов и, прежде всего, непосредственные источники восполнения.

Гидравлическое состояние подземной гидросферы, как правило, учитывается с точки зрения напорно/безнапорных свойств гидрогеологических тел. Но не менее важным является учет положения границы раздела напорного (восходящего) и безнапорного (нисходящего) потоков, формирующихся в зоне свободного водообмена, характера и обусловленности этой границы. Эта граница определяет перспективу качественных показателей подземных вод и таким образом может оказывать решающее значение при разработке проектов воспроизводства ресурсной базы месторождений, их участков или региона и гидрогеологической структуры в целом.

В относительно однородной по проницаемости фильтрационной среде эта граница имеет плавающий характер и конфигурацию, определяемую влиянием дрен и очагами разгрузки.

Таблица 3

Схема

типизации морфоструктурных и формационных условий локализации подземных вод зоны свободного водообмена (ЗСВ) седиментационных бассейнов

(вне криолитозоны)

Классификационная схема Объекты (примеры)

Типологическая шкала (таксоны) Кл ассиф икационные признаки зоны свободного водообмена Зона свободного водообмена Московского артезианского бассейна Окружающая среда

условий территорий литосфера подземные воды

1 2 3 4 5 6

Тип Регион Структурно-тектонический облик Южная периферия Русской платформы Система сложных водообменных бассейнов Ландшафтные провинции, подпровинции

Подтип Область Морфология рельефа Мор фоструктуры Смоленско-Московской и Средне-Русской возвышенностей Окский сложный региональный во-дообменный бассейн Участки ландшафтов, в т.ч. техногенные

Вид Район Формационный (литоло-го-генетический) тип пород глубинной части зоны свободного водообмена Литолого-генети-ческая формация дочетвертичных отложений. Субрегиональные и местные водооб-менные бассейны (основные водоносные горизонты). Урочища ландшафтов с экологически выраженным состоянием геологической среды

Подвид Подрайон Особенности местного рельефа. Локальные гидрогеологические условия, связанные с приповерхностной толщей Литолого-генети-ческая формация приповерхностной толщи в речной долине (на склоне, в междуречье) Элементарные во-дообменные бассейны (грунтовые водоносные горизонты или зоны экзогенной трещи-новатости) Местности ландшафтов, в т.ч. включающие геоэкологические ситуации

Разновидность Участок Ведущий признак аномального проявления гидрогеологических условий Литолого-фациаль-ная зона, проявление разрывом тектоники и т.п. Очаг разгрузки некондиционных вод глубоких горизонтов, Фации ландшафтов, (элементарные ЭГС)

Таковы условия формирования гидравлического состояния подземной гидросферы, например, в ордовикских водоносных толщах Присаянского артезианского бассейна и юрских водоносных горизонтах Иркутского артезианского бассейна (за исключением платформенных районов). Подобное состояние подземной гидросферы выявлено и в Московском артезианском бассейне (Средне-Клязьминское и Калужское месторождения подземных вод, водоносные горизонты девона и карбона в Тульском промрайоне) (Куренной, Пугач, Седов и др., 1999; Куренной, Седов, 2000).Условия формирования и локализации ресурсов питьевых подземных вод можно типизировать, подразделяя все известные месторождения и перспективные участки на группы и подчиненные им типы и подтипы и связывая их с определенными особенностями гидрогеологических структур. В табл.4, 5 дан примерный подход к процедурам типизации по материалам Московского артезианского бассейна (Куренной, Рачков,

1999). Подобные исследования выполнены по Ангаро-Ленскому артезианскому бассейну (Куренной,1974). Исходной основой для выявления гидрогеологических структур, благоприятных для локализации ресурсов подземных вод : служит критериальная оценка гидрогеологических структур, перспективных для локализации месторождений подземных вод в зоне свободного водообмена (Барон, Куренной, Лященко, 2007).

Районирование территории проводится путем наложения нескольких слоев основополагающих параметров:

- тип бассейна подземного стока,

- мощность зоны свободного водообмена,

- защищенность подземных вод,

- техногенные изменения в гидрогеологическом и гидрохимическом режиме подземных вод.

За основу выделения гидрогеологических структур, благоприятных для локализации, приняты принципы гидрогеологического районирования территории РФ (Шахова, Голицын, Куренной, 1998).

Объектами оценки условий формирования ресурсов питьевых подземных вод являются основные водоносные горизонты (комплексы) и объединяющие их гидрогеологические структуры - водообменные системы и бассейны зоны свободного водообмена. Структурирование внутреннего пространства зоны определяется влиянием на процесс водообмена, оказываемым бассейнами III - IV и более высоких порядков. Анализ и оценка ее структуры включает характеристики:

- строения гидрогеологических разрезов с отображением площадей распространения основных водоносных подразделений и водоупоров,

- систем дренирования с учетом дрен региональных, субрегиональных и, по-видимому, в отдельных районах местных водообменных бассейнов,

- граничных условий подземных и поверхностных водосборов, их соотношения и условий взаимосвязи с сопредельными структурами,

- мест пересечения дренами участков региональных водоупоров, фиксируемых в качестве уровней смены гидрогеодинамических режимов (состояния) подземных вод,

- числовых значений и выдержанности мощностей гидрогеологических подразделений.

Итак, можно констатировать следующее:

а) Концептуально-аналитический подход и интерактивное построение гидрогеологических карт применяются как основа современного гидрогеологического картографирования.

б) Научно-методические и технологические основы созданных информационно-аналитических систем гидрогеологического картографирования обеспечивают системную полноту баз данных и современные информационные технологии анализа и обобщения материалов.

в) Карты нового поколения - водообменных систем, бассейнов и условий локализации питьевых подземных вод, общего гидрогеологического районирования и районирования условий эксплуатации питьевых подземных вод обеспечивают региональное обоснование степени перспективности территорий на питьевые подземные воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные многолетние гидрогеологические исследования и полученные результаты представляют собой в совокупности завершенную целенаправленную и самостоятельную научную работу в области теории, методов и современных информационных технологий гидрогеологии питьевых подземных вод.

Структурно-гидрогеологический анализ, исследование и оценка условий локализации ресурсов и качества питьевых подземных вод обеспечивают решение задач и достижение целей изучения и освоения ресурсов подземных вод питьевого качества.

Таблица 4

Схема районирования зоны свободного водообмена (фрагмент)

Таксон Объекты

1 Регион Геологическая среда Окружающая среда

Литосфера Подземная гидросфера Ландшафтная провинция равнины Русской платформы

А - Русская платформа, Московская синеклиза Московский артезианский бассейн в составе Волго-Каспийского континентального водообменного бассейна

2 Область A(II-III) Зандровая равнина Угринской и Жизд-ринской низин (полого-волнистая, местами всхолмленная и расчлененная) Смоленско-Московская морфоструктурная группа региональных водообменных бассейнов подземных вод Ландшафты пластово-денудационного равнинного плато с преобладанием новеиших поднятий

3 Район А (II-III)-l Территория распространения карбонатной толщи озерско-хованской свиты верхнего девона Озерско-хованский водоносный комплекс. Жиздрин-ский местный водообменный бассейн подземных вод Лесные и лесостепные участки ландшафтов, в т.ч. техногенные (сельскохозяйственного производства, селитебные и т. п.)

4 Подрайон A(II-III)-la Территория распространения нижне-верхнечетвертичного водноледникового комплекса и аллювиальных образований Серенавский элементарный водообменный бассейн подземных вод Лесостепной ландшафт

5 Участок Характеристика участка бассейна

Литоло гическая колонка Геологический индекс пород Глуби на подошвы слоя.м Объекты гидрогеологических условий Характеристика факторов техногенеза Эколого - геологические ситуации Категория сложности эколого-геологической ситуации Интенсивность техногенного воздействия (баллы)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5.1 А(П-Ш)-1а-1 000000000 Q 10 Современные, верхне- и среднечетвертичные аллювиальные образования долин рр. Жиздры и Серены. Водоносные комплексы карбонатных толщ озерско - Хованской свиты верхнего девона и малевско-ильи-чевской свиты нижнего карбона, Рассредоточенный водоот-бор подземных вод; сельское хозяйство, селитебная застройка сельского типа, складирование сырья и отходов (ТБО, минудобрения, сброс сточных вод). Локальное загрязнение горных пород и подземных вод, изменение естественного химического состава подземных вод. Радиоактивное загрязнение местности от ЧАЭС Простые условия Средняя (ЗО-бО)

1 1 ci ml-il 60

Ciml 75

-ч- D3 oz-hv

*) Геоморфологическая карта СССР М 1:2 500 ООО. М, 1981

Таблица 5

Критериальная оценка гидрогеологических структур, перспективных для локализации месторождений подземных вод в зоне свободного водообмена (фрагмент)

Гидрогеологические структуры (бассейны подземного стока-водообменные бассейны) Характеристика зоны свободного водообмена Характеристика основных эксплуатируемых водоносных горизонтов Прогнозные эксплуатационные ресурсы, тыс. м3/сут Общая

Типы структур Наличие региональ- Мощность Естественные ресурсы, тыс. м3/сек оценка перспек-

Ин деке Внут-рикон-тинен-таль ные Региональные и субрегиональные ных водо-упоров в подошве, разрезе или приповерхностной толще зев Зоны пресных вод индекс Защищенность первого горизонта (индекс водоупо-ра) Качество воды от ДО гидрогео-логических структур

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

1-1 Запад- Западно Двин- СаУГ.С^ >200 150- Q, Cjal-tr, В основном не- М - 0,4-0,6 г/л (до 1,5- 8.8 1,3 7,8

но- ский регио- Сип!, 03р1 200 Cibb-tl, D3zd- защищенные и 2,0 г/л - локальные

Двин- нальный ВБ hv, Djvr-lv, условно защи- проявления на западе)

ский D3sr-sm щенные за счет слабопроницаемых ледниковых отложение мощностью до 40 Воды 1,2, и 3 -го классов качества. Преобладают воды 1 -го класса качества. В юго-западной части Нелидовского свода (на границе резкой смены фаций) проявлены площади 3 класса качества в водах верхнедевонского комплекса

Sr, Li, F, В, В a, S04

1. Содержание структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод, создания оценочно-аналитических систем гидрогеологического картографирования и многоуровневого районирования определяется сложностью структуры и зональных условий подземной гидросферы регионов. Объектами исследований являются водообменные системы и бассейны подземной гидросферы, функционирующие в границах гидрологического цикла дренирования земной коры. Основы теории структурно-гидрогеологического анализа, типизации гидрогеологических условий и районирования подземной гидросферы включают:

- единство водосборного пространства водообменных бассейнов подземных и поверхностных вод в конкретных условиях локализации ресурсов питьевых подземных вод данной водообменной системы;

- систематизированный ряд предложенных диссертантом гидрогеологических структур II порядка - межплитных, сводовых, мерзлотно-гидрогеологических, которые наряду с известными типами артезианских бассейнов и гидрогеологических массивов также определяют региональные условия локализации ресурсов питьевых подземных вод;

- типологический ряд водообменных бассейнов, полнота которого в данном регионе определяется типом региональных гидрогеологических структур I - II порядка;

- критерии, определяющие роль региональных типов гидрогеологических структур в формировании гидрогеодинамической зональности и показатели изменчивости структурно-гидрогеологических условий и их роль в разграничении водообменных систем;

- методы типизации условий и районирования водообменных систем и бассейнов как структурных элементов зоны свободного водообмена.

а) в стратифицируемых разрезах седиментационных структур - стратиформная локализация, обусловленная пластовым (равномерно-неравномерным) характером фильтрационной среды с фронтальными потоками подземных вод - пластово-стратиформный тип;

б) в нестратифицируемых гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивах - дискретно-латеральная локализация, определяемая дискретным характером фильтрационной среды и локализованными линейными и локально-таликовыми потоками подземных вод - дискретно-латеральный тип;

в) в стратифицируемых и более сложных по составу разрезах с ослабленными зонами сейсмотектонических нарушений с пластово-дискретным характером фильтрационной среды - стратиформно-латеральный тип.

3. Функционирование зоны свободного водообмена, водообменных систем и бассейнов определяется закономерностями:

- геоструктурной изменчивости и обусловленного этим явлением разграничения зон свободного водообмена бассейнов подземных вод 1-Ш порядка, в том числе впервые выделяемых межплитных и сводовых бассейнов платформенных областей;

- региональной приуроченности различных типов фильтрационных сред и влияния их неоднородности на распределение и локализацию ресурсов питьевых подземных вод;

- эргодичности процессов разгрузки подземных вод родниковых систем как стационарных случайных процессов, для любой функции которых с вероятностью I среднее по времени совпадает со средним по множеству наблюдений;

- гидравлического единства и коррелятивности родников в конкретных гидрогеологических структурах;

- определяющей роли родниковых систем в локализации ресурсов питьевых подземных вод.

4. Закономерности формирования химического состава питьевых подземных вод в условиях прямого растворения (выщелачивания) и окислительной среды характеризуются различными пороговыми содержаниями гидрокарбонатов и сульфатов, определяющими качество питьевых вод.

В зоне свободного водообмена наиболее распространенными являются подземные воды выщелачивания (свободного растворения). Воды этого типа характеризуются пороговым значением общей минерализации - 0,75 г/л, при которой происходит изменение качества - гидрокарбонатного на сульфатный состав, определяющее неблагоприятные изменения медико-биологических свойств питьевой воды.

Воды сульфатного состава с общей минерализацией более 0,75 г/л не могут рассматриваться как питьевые, так же как и воды с минерализацией менее 0,25 мг/л. Те и другие воды могут быть рекомендованы как питьевые в сложных условиях питьевого водоснабжения с определенными требованиями к режиму потребления.

5. Основу новых методов структурно-гидрогеологического анализа, оценки, типизации, районирования и картографирования условий локализации ресурсов питьевых подземных вод составляют концептуально-аналитическое интерактивное картографирование и технологии создания гидрогеологических карт нового поколения как информационно-аналитических систем. Предложенные научные, методические и информационно-технологические основы реализованы в конкретных проектах по регионам страны (центральные и северозападные районы Европейской части, Западной Сибири, Камчатки др.) и в целом по территории Российской Федерации.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ КОЛЛЕКТИВНЫЕ МОНОГРАФИИ:

1. Куренной В.В. Водоносность отложений силура. С. 142-143. Водоносность отложений верхнего и верхнего-среднего кембрия. С. 173-202. Водоносность отложений ордовика. С. 143-159 / Гидрогеология СССР. T. XIX. Иркутская область. - М.: Недра, 1968. - 495 с.

2. Куренной В.В. Лившиц И.А., Пиннекер Е.В., Трофимук П.И. Месторождения подземных вод Иркутской области, их изучение и перспективы освоения. С. 5-14. Куренной В.В. Типизация месторождений подземных вод Иркутской области. С. 31-53. Куренной В.В. Оценка ресурсов подземных вод на основе плановой корреляции дебита родников. С. 53-61. Куренной В.В. Гидрохимические условия месторождений пресных подземных вод юга Ангаро-Ленского артезианского бассейна. С. 89-95. Куренной В.В., Полюх Л.С., Распутин В.Ф. Тельмино-Биликтуйское месторождение пресных подземных вод. С. 106-112 / Месторождения подземных вод Иркутской области. - JL: Недра, ЛО, 1974. - 195 с.

3. Пересунъко Д.И., Семенов С.М., Куренной В.В. Научно-методические основы создания системы / Литомониторинг СССР. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1991. - 97 с.

4. Вартанян Г.С., Крайнов С.Р., Куренной В.В, Шеко А.И., Шпак A.A. Планирование и управление средой обитания. Геохимико-экологическое состояние подземных вод России (Роль геологической науки и практики). Виктория, Британская Колумбия, Канада. Изд-во Геологической службы Канады, 1999. - 36с

5. Вартанян Г.С., Куренной В.В., Шеко А.И. Мониторинг геологической среды. / Экология России, т. 1.-М.: Геоинформмарк, 2000. - С. 240-245.

6. Куренной В.В., Веселова ЗА., Тихоненков Ю.Э. Шахнова Р.К. Леоненко Л.В., Шпак A.A. Создание гидрогеологических карт с применением компьютерных технологий. - М.: (Изд-во ВСЕГИНГЕО - Бочкаревой), 2001.- 196 с.

ПУБЛИКАЦИИ В ЖУРНАЛАХ ИЗ ПЕРЕЧНЯ ВАК

1. Куренной В.В. Химический состав подземных вод юга Иркутской области и условия водоснабжения этой территории. // Советская геология. - 1965. - № 7. - С. 91-103.

2. Колотое Б.А., Куренной В.В. Некоторые черты геохимии минеральных вод Гиндукуша. // Бюлл. МОИП, т. 56, вып.4, отд. геологии. - 1981. - С. 83-96.

3. Колобаев А.Н., Румянцев В.А., Куренной В.В. О единой системе ведения Государственного водного кадастра. // Бюлл. МОИП, т. 56, вып.4, отд. геологии. - 1982. - № 1.-С. 54-60.

4. Куликов Г.В., Куренной В.В. Некоторые современные проблемы в области исследования взаимодействия подземных и поверхностных вод. // Водные ресурсы. - 1982, - № 2. - С. 4652.

5. Куренной В.В., Цыганов Г.А., Пугач С.Л., Язвин JI.C. Система государственного водного кадастра по разделу подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 1987. - № 8. -С. 45-49.

6. Куренной В.В., Шпак A.A. АИС ГВК Подземные воды. // Разведка и охрана недр. - 1988. - № 8. - С. 62-66.

7. Куренной В.В. Автоматизированные информационные системы для решения геоэкологических задач. // Разведка и охрана недр. - 1991. - № 11. - С. 11-13.

8. Куренной В.В. Информационные системы и информационные технологии в гидрогеологии. // Разведка и охрана недр. - 1999. - № 12. - С. 40-42.

9. Куренной В.В., Шпак A.A. Мониторинг геологической среды - основа экологической оценки техногенных изменений геологической среды. // Разведка и охрана недр. - 1999. - № 12. - С. 46-49.

10. Куренной В.В., Шпак A.A. Экологическое состояние подземных вод Европейской части России. // Разведка и охрана недр. - 2000. - № 5. - С. 21-23. 90.

11. Куренной В.В., Седов Н.В. Проблемы суперэксплуатации при использовании подземных вод для крупного водоснабжения. Мат-лы XXXI междун. Геол. Конгресса.// Отечественная геология, 2000 - № 8. - С. 40.

12. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б. Эколого - геологические и экономические основы выбора объектов мониторинга геологической среды и размещения наблюдательных сетей. Мат-лы XXXI междун. Геол. Конгресса.//, Отечественная геология, 2000 - № 8. - С. 40.

13. Агафонов В.П., Бочаров H.A., Коломиец А.М, Куренной В.В. Роль мониторинга геологической среды в оздоровлении экологической обстановки. // Разведка и охрана недр. -2000.-№12.-С. 40-43.

14. Островский Л.А., Куренной В.В., Шпак A.A., Стрепетов В.П., Пугач СЛ. Гидрогеологические структуры России. // Разведка и охрана недр. -2003. - № 7. - С. 8-12.

15. Куренной В.В., Круподеров B.C. Проблемы и пути развития государственного мониторинга геологической среды. // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 10. - С.12-16,

16. Круподеров B.C., Куренной В.В., Дубровин В.А. Основные проблемы развития гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических работ в современных условиях недропользования. // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 10. - С.2-6,

17. Куренной В.В., Плотникова Р. И., Язвин JI.C. Основы стратегии развития ресурсного потенциала подземных вод России. // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 10. - С. 19-21.

18. Куренной В.В. Гидрогеологическая карта субъекта Российской Федерации. II Разведка и охрана недр. - 2005. - № 2-3. - С. 82-85.

19. Круподеров B.C., Куренной В.В., Леоненко Л.В. Создание гидрогеологической карты Российской Федерации. // Разведка и охрана недр. - 2005. - № 7. - С.48-50.

20. Круподеров B.C., Куренной В.В, Лукьянчиков В.М., Плотникова Р.И. Основные проблемы воспроизводства минерально-сырьевой базы подземных вод России. // Разведка и охрана недр. - 2006. - № 2. - С. 2-8.

21. Куренной В. В., Барон В.А. Естественные ресурсы и прогнозные эксплуатационные ресурсы питьевых подземных вод: оценка и учет. // Разведка и охрана недр. - 2006. - № 7. ■ С. 67-72.

22. Барон В.А., Куренной В.В., Лященко Г.В., Ширшикова A.C. Принципы и методы построения карт локализации ресурсов подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2007. -№ 5. - С. 33-36.

23. Барон В. А., Куренной В.В., Ширшикова А. С. Карта естественных ресурсов подземных вод как основа прогноза эксплуатационных ресурсов питьевых подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2007. - № 5. - С. 30-33.

24. Барон В.А., Куренной В.В., Семендяева Л.В., Челидзе Ю.Б. Концепция совместного использования поверхностных и подземных вод для обеспечения водой населения. // Разведка и охрана недр. - 2007. - № 5. - С. 2-6.

25. Куренной В.В. Оценка условий локализации ресурсного потенциала бассейнов питьевых подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 6. - С. 7-12.

26. Круподеров B.C., Куренной В.В., Орфаниди Е.К. Актуальные направления гидрогеологических, инженерно-геологических и геоэкологических исследований. // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 6. - С. 3-7.

27. Круподеров B.C., Куренной В.В., Соколовский Л.Г. Проблемы методического обеспечения региональных гидрогеологических, инженерно-геологических и геоэкологических работ. // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 9. - С. 108-113.

28. Куренной В.В. К методике оценки эксплуатационных ресурсов питьевых подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2009. - № 3. - С. 55 - 60.

29. Куренной В.В., Куренная Л.М., Соколовский Л.Г. Общее гидрогеологическое районирование. Концепции и реализации. // Разведка и охрана недр. - 2009. - № 9. - С. 42-48.

30. Барон В.А., Куренной В.В. Карта условий локализации ресурсного потенциала и защищенности подземных вод Российской Федерации. // Разведка и охрана недр. - 2009. - № 9.-С. 25-31.

31. Куренной В.В., Шварцев С.Л. Питьевые подземные воды: основные положения и методика оценки качества. // Разведка и охрана недр. - 2010. - № 7. - С. 6 - 12.

32. Барон В.А., Куренной В.В., Районирование территории Российской Федерации по условиям эксплуатации. // Разведка и охрана недр. - 2010. - № 7. - С. 14 - 19.

ПУБЛИКАЦИИ ВНЕ ПЕРЕЧНЯ ВАК

33. Куренной В.В. Связь формирования подземных вод с гидрогеологической структурой в Ангаро-Ленском артезианском бассейне. / Методические гидрогеологические исследования и ресурсы подземных вод Сибири и Дальнего Востока. - М.: Наука, 1966. - С. 163-175.

34. Куренной В.В. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод в естественных и нарушенных условиях на юге Ангаро-Ленского артезианского бассейна. / Взаимосвязь подземных и поверхностных вод. -М.: МГУ, 1973.- С. 52 -54.

35. Куренной В.В. Использование разностного учета случайной колеблемости для гидрогеологических прогнозов. / Докл. VII совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск, Новосибирск, 1973. - С. 35 - 36.

36. Куренной В.В. Шевчук Н.П. К оценке модуля подземного стока по дебиту родников. Геология и полезные ископаемые Сибирской платформы. / Сб. статей. - Иркутск: ВостСНИИГГиМС, 1974. - С. 56-60.

37. Куренной В.В. Условия формирования и источники эксплуатационных запасов подземных вод Ангаро - Ленского артезианского бассейна. Проблемы гидрогеологии и инженерной геологии Восточной Сибири. / Сб. статей. - Иркутск: Иркутский политехнический институт, 1976. - С. 42 - 44.

38. Лисий В.А., Куренной В.В., Блохин Ю.И., Шевчук М.П. Ресурсы пресных подземных вод и проблемы водоснабжения Западного участка БАМ. / Геология, геофизика и полезные

ископаемые региона Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, вып. 1. - Л.: ВСЕГЕИ, 1977.-С. 83-96.

39. Бурдуковский В.А., Соколовский Л.Г., Куренной В.В. Опыт составления карт по результатам групповой комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштаба 1:200 ООО Западного участка БАМ. / Пути повышения эффективности гидрогеологического картирования. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1980. - С. 82-83.

40. Куренной В.В., Седое Н.В. Методические рекомендации по составлению гидрогеологических карт Европейской части СССР масштаба 1:1500000. / Исходный материал для составления гидрогеологических карт. Начальная информация. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1982,- 32с.

41. Куренной В.В. Прогноз ресурсов подземных вод в условиях их взаимодействия с поверхностными водами. / Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов. /Матер. I Всесоюзной конференции, т.2. - М.: Наука, 1982. - С. 41-43.

42. Куренной В.В. Распределение естественных ресурсов подземных вод на территории Ленно-Киренгского участка БАМ. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия территории, прилегающей к трассе БАМ. / Сб. науч. статей. - Л.: ВСЕГЕИ, 1982. - С. 97-103.

43. Куренной В.В., Куренная Л.М. Принципы организации сбора данных и структура форм входных документов АИС ГВК. / М.: ВИЭМС АСУ - Геология. - 1983. - № 6. - С. 37 - 45.

44. Пугач СЛ., Куренной В.В., Язвин Л.С. Методические рекомендации по подготовке данных межведомственного издания. / Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество по разделу подземных вод. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1983. - 27 с.

45. Ткаченко В.В., Куренной В.В. и др. Методические рекомендации по проблеме "Совершенствование автоматизированных систем управления геологоразведочными работами и обработки информации". - М.: ВИЭМС, 1983. - 47с.

46. Куренной В.В., Пугач СЛ., Цыганов Г.А., Язвин Л.С и др. / Технический проект 1-й очереди автоматизированной системы Государственного водного кадастра по разделу подземных вод. / Ротапринт «Торфгеология" - М.: ВСЕГИНГЕО, 1984. - 435 с.

47. Куренной В.В., Язвин Л.С. Методические указания по ведению государственного водного кадастра. Раз. 2. Подземные воды. Вып. 1. Общие положения. / Ротапринт «Торфгеология" - М.: ВСЕГИНГЕО, 1984 — 21 с.

48. Куренной В.В., Язвин Л.С. Итоги создания государственного водного кадастра и перспективы системно-экологических исследований в гидрогеологии. / Всесоюзный съезд инженеров-геологов и гидрогеологов. Ч. 1. - Киев: Наукова думка, 1989. - С. 103-105.

49. Куренной В.В. Принципы оценки динамики состояния водных объектов единого государственного водного фонда страны. / Сб. научн. трудов. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1989. - С. 5 -13.

50. Куренной В.В., Язвин Л.С. Учет подземных водных объектов и систематика их характеристик. / Сб. научн. Трудов. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1989. - С. 55-68.

51. Куренной В.В., Пугач СЛ. Проблемы и возможности единства геоинформационной системы государственного мониторинга геологической среды. / Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и экогеологии. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1994. - С. 25-33

52. Куренной В.В., Пугач СЛ. Мониторинг геологической среды как система контроля экологической безопасности населения. - Вып.2. - Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - С. 15-22.

53. Вартанян Г.С., Круподеров B.C.,. Куренной В.В., Павлов A.B. и др. Экологическое состояние геологической среды. - Вып.2. - Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - С. 3-15.

54. Куренной В.В. Кочетков М.В., Пугач СЛ., Язвин Л.С. Экология подземных вод. -Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - 53 с.

55. Васшьев Г.Д., Захаренкова В.П., Куренной В.В. Методические рекомендации по созданию цифровых гидрогеологических карт масштаба 1:200 000 в среде редактора DRAW. - М.: ГлавНИВЦ, 1995.- 56 с.

56. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б., Малянова В.И., Фарафонова И.И. Динамика основных показателей водопользования, режима и качества подземных вод Российской Федерации. / Геоэкологические исследования и охрана недр. - Вып.1. - М.: Геоинформмарк, 1996. - С. 312.

57. Шахнова Р.К., Голицын М.С., Куренной В.В. и др. Принципы гидрогеологической стратификации и районирования территории России. - М.: МНР России, ВСЕГИНГЕО, 1998. -28 с.

58. Куренной В.В., Рачков М.М. Принципы гидрогеологического районирования для обоснования объектов мониторинга подземных вод Калужской области. // Геологический вестник Центральных районов России. - 1998. - № 4. - С. 49 - 52.

59. Куренной В. В. Компьютерная система гидрогеологического, инженерно-геологического и геоэкологического картографирования (проектные решения и реализация). / Тр. VI Совещания по компьютерным технологиям геологического картографирования. -Красноярск: МПР России, 1999. - С. 111-114.

60. Гродзенский В.Д., Куренной В.В., Хордикайнен М.А. Экологические проблемы гидрогеологии. / 8-е Толстихинские чтения (16-17 ноября 1999 г.). Матер, научн.- метод. Конференции. - СПб., 1999. - С. 59-64.

61. Куренной В.В., Пугач СЛ., Седов Н.В., Рачков М.М. Проблемы сосредоточенной эксплуатации подземных вод. // Геологический вестник Центральных районов России. -1999. -№3. - С. 23-27.

62. Куренной В.В. Информационные объекты и система организации данных мониторинга загрязнения подземных вод. / Геоэкологические исследования и охрана недр. - Вып. 2. - М.: Геоинформмарк.1999. - С. 3-12.

63. Шахнова Р.К., Голицын М. С., Куренной В.В. Основные положения по составлению серийных легенд государственных гидрогеологических карт масштаба 1: 200 000 и 1: 1 000 000. -М.: МПР России, 2001.-28 с.

64. Куренной В.В. Проблемы создания гидрогеологических карт нового поколения. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - Ч. I. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 15-21.

65. Голицын М.С., Куренной В.В., Шпак A.A. Концепция развития региональных гидрогеологических исследований и картографирования. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - ЧЛ. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 11-15.

66. Кочетков М.В., Волошин A.A., Леоненко Л.В., Клюквин, Лазаренко В.Н., Межеловский Н.В., Смирнова Н.И., Куренной В.В. Научно-методические основы и практика регионального изучения и создания цифровой гидрогеологической карты масштаба 1:500 000 Центрального Федерального округа. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - Ч. I. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 62-67.

67. Куликов Г.В., Куренной В.В., Челидзе Ю.Б Интегральная оценка воздействия градопромышленного комплекса на геологическую среду. / Геоэкологические исследования и охрана недр. - Вып.1. - М.: Геоинформмарк, 2002. - С. 3-13.

68. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б. Оценочно-аналитические функции геолого-экологических карт на примере карты динамики состояния подземных вод Среднего Поволжья. / Геоэкология Татарстана. - Казань, 2002. - С. 37-39.

69. Островский Л.А., Куренной В.В., Шпак A.A., Стрепетов В.П., Пугач СЛ. Методические рекомендации по составлению карт гидрогеологического районирования масштаба 1:2 500 000, схем гидрогеологической стратификации и классификаторов объектов гидрогеологического районирования и стратификации. - М.: МПР России, 2003. - 40 с.

70. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б., Тихоненков Ю.Э. Геоэкологические модели экономически сбалансированного использования водных ресурсов бассейнов подземных вод малых рек. / Сб. трудов Всероссийской конференции памяти H.H. Биндемана. - М.: ГИДЭК, 2002.-С. 25-28.

71. Куренной В.В., Седов Н.В., Пугач C.JI. Проблемы и методология регионального мониторинга геологической среды / Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002. - С. 367 - 377.

72. Куренной В.В., Шахнова Р.К. Гидрогеологическая карта Российской Федерации. Принципы составления. Подземная гидросфера. / Матер. Всероссийского совещания по подземным водам Востока России. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - С. 180 - 184.

73. Куренной В.В. Бассейны питьевых подземных вод. / ЭКВАТЕК-2008. /CD-ROM. - М., 2008.

74. Куренной В.В. Бассейны питьевых подземных вод седиментационных и складчатых структур Восточной Сибири. / Матер. Всеросс. совещ. по подз. водам востока России / XIX Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. - Тюмень: Тюменский дом печати, 2009. - С. 71 - 74.

75. Куренной В.В. Развитие задач разграничения условий локализации естественных ресурсов подземных вод в свете научного наследия Б.И. Куделина. Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования: Материалы международной научной конференции. Москва 13-14 мая 2010 г.: К 100-летию со дня рождения Бориса Ивановича Куделина. М.: МАКС Пресс, 2010. - С.160-165.

СПИСОК АББРЕВИАТУР, СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ

[БПВ] - бассейн подземных вод первого порядка

{А]} - множество бассейнов второго порядка; {А2} третьего порядка и т.д. данного бассейна подземных вод первого порядка

{БПВ} - характеризуемая территория (Т) бассейна подземных вод - административная, инженерная или экономическая, которая может быть представлена информационным множеством (А, В, С и т.д.) или их фрагментов

[ВГ] - совокупность водоносных горизонтов [ а1! ; а2];. аП1 ] конкретного [БПВ] представляет собой информационное предельное множество - определяемое характером водоносных толщ и границами данного бассейна

(ВГ} - территориальное множество водоносных горизонтов }" ¡-I, {в }т * -1 ,... }е... }е м : как и территориальное множество бассейнов подземных вод, обладает свойством неполноты информации вследствие не замкнутости границ БПВ и ВГ на административных, водохозяйственных и других территориях не гидрогеологического характера.

МПВ - предельные объекты локализации ресурсов питьевых подземных вод (типа месторождений), представляющие собой структурно-гидрогеологические элементы [БПВ] со свойствами полноты структур геотопологического уровня:

ВЗР - водоносная зона разлома,

ВЗЭТ - водоносная зона экзогенной трещиноватости;

ВДУ - водоупорный горизонт, разделяющий водоносные горизонты;

ЗВВ - зона взаимодействия подземных и поверхностных вод, включая приливно-отливные процессы;

ЗА - зона аэрации;

ЗММ - зона многолетней мерзлоты (для криолитозоны)

ЗНФ - зона нисходящей фильтрации; ЗСВ - зона свободного водообмена ЗВФ - зона восходящей фильтрации;

КЗ - контактная зона бассейна подземных вод с сопредельными гидрогеологическими структурами.

- макрокомпоненты химического состава подземных вод в опробованных интервалах скважин

- граница зоны свободного водообмена

- уровень подземных вод

- индекс водоносных (водоупорных) формаций

- водоупорные формации

Э04 НСОз С1 • • • • •

Сш 1-2 ап

Типография ФГУ ВНИИПО МЧС России мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха,

Московская обл., 143903 Подписано в печать 02.09.2010 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,87. Т. - 120 экз. Заказ № 48

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод"

Питьевые подземные воды это жизненно важные минеральные ресурсыны, обеспечивающие развитие социальной сферы и экономики России и пользующиеся все возрастающим спросом. Для водоснабжения городов и населенных пунктов, промышленных комплексов проводятся поисковые и поисково-оценочные работы, разведаны и разве-дуются месторождения питьевых подземных вод. Значительные ресурсы подземных вод привлекаются в связи с рассредоточенным их использованием, в том числе сельскохозяйственным производством, для которого подземные воды являются основным источником водоснабжения. , "

К питьевым подземным водам в отличие от действующих нормативов следует относить воды, которые по своим качественным показателям выделяются среди пресных вод по величине общей минерализации в интервале 0.25 - 0.75 г/л (Куренной, 1965, 2008, 2009; Куренной, Шварцев, 2010). Воды с минерализацией до 0,25 и более 0.75 г/л (до 1.5 г/л) целесообразно считать допускаемыми для питьевых целей с соблюдением определенных требований, в том числе к режиму потреблен™, разрабатываемых для гидрогеологических условий той или иной сложности. С учетом санитарно-гигиенических требований к микрокомпонентной группе показателей их питьевые качества уточняются нормативными решениями.

Представления об условиях локализации складываются последовательно при изучении закономерностей неоднородности фильтрационных сред. Для седиментационных бассейнов — при выявлении водоносных толщ и их пространственно-возрастной идентификации, а для гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивов - в процессе тектонических и мерзлотных схематизаций и оценок их водопроводимости (Куренной, 2001; Голицын, Куренной, 2001). Геологическая неоднородность — ключевая проблема гидрогеодинамики (Шестаков, 2003). Гидрогеодинамика региональных структур зоны свободного водообмена отражает наиболее общие закономерности локализации ресурсов подземных вод. Исследование и понимание природного явления неоднородности позволяет выделять части водоносных систем, благоприятные для формирования питьевых подземных вод, разрабатывать критерии для построения соответствующих прогнозно-поисковых моделей их формирования. А.П. Хаустов (2006) обращает внимание на отсутствие единого мнения о том, какое понятие надо вкладывать в термин неоднородность, поскольку в литературе различается более 30 видов неоднородности геологических объектов. Исследования условий локализации ресурсов питьевых подземных вод, выполненные диссертантом, основаны главным образом на учете фильтрационной неоднородности.

Разработанные диссертантом основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод представляют собой научно-методическую и информационно-технологическую базу гидрогеологии1 питьевых подземных вод, которая необходима для изучения региональных закономерностей формирования их ресурсного потенциала и обоснования рационального использования.

Полученный многолетний опыт показывает реальную эффективность результатов выполненных исследований.

Формирование научных представлений автора сложилось в благоприятных условиях подъема широкомасштабных гидрогеологических исследований в стране, которые выполнялись наряду с разработкой фундаментальных дисциплин по региональной гидрогеологии, поискам и разведке месторождений подземных вод, изучению естественного режима подземных вод. Автор признателен своим первым учителям — И.А. Скабаллановичу, С.А. Шагоянцу, В.Г. Ткачук, Е.В. Пиннекеру, H.H. Биндеману, В.М. Степанову, Н.И. Плотникову, H.A. Плотникову, A.A.' Коноплянцеву, Н.В. Роговской, Н.М. Фролову, A.JL Яншину, привившим начальный интерес к гидрогеологии и начала профессиональной культуры.

С особой благодарностью автор отмечает коллег: В.А. Барона, Б.В: Боревского, Г.С. Вартаняна, B.C. Вуглинского, В.М. Гольдберга, С.Е. Гречищева, И.С. Зекцера,. А.Н. Колобаева, И.И. Крашина, B.C. Круподерова, Е.Е. Кузьмина, Г.В. Куликова, И.С. Ломоносова, В.Н. Островского, A.B. Павлова, Б.И. Писарского, В.А. Семенова, А.И. Шеко, В.М. Шестопалова, JI.C. Язвина, Е.А. Яковлева, Ю.И. Блохина, JI.A. Островского, C.JI. Пугача,

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Изучение гидрогеологических условий страны и закономерностей формирования ресурсов подземных вод проводится многие десятилетия. Особое место занимают современные гидрогеологические карты, составляемые с использованием информационных технологий геоинформационных систем (Куренной, 2001; Голицын, Куренной, Шпак, 2001;. Куренной, Веселова, Тихоненков и др., гл. редактор Вартанян, 2001; Куренной, Шпак и др., 2003; Круподеров, Куренной, Леоненко, 2005 и др.; Куренной, Куренная, Соколовский, 2009). Тем не менее, обеспечение населения Российской Федерации высококачественной питьевой водой остается острейшей проблемой (Боревский, Язвин, 2005; Круподеров; Куренной и др., 2006; Куренной, Барон, 2006; Куренной, 2008; Барон, Куренной, 2009; Куренной, 2009; 2010, Куренной, Шварцев, 2010 и др.).

Локализация ресурсов подземных вод начинается, как только в земной коре появляются водные потоки. Взаимосвязанные процессы подземного стока и локализации ресурсов, прямо обусловленные геоструктурным характером регионов, находятся под дренирующим влиянием суши, которое проявляется в качестве гидрогеодинамического фактора. Образуется сложно построенный таксономический ряд гидрогеологических бассейнов и'массивов со своей внутренней структурой гидрогеологического пространства, в первом случае стратифицируемого, типизируемого и районируемого, а во втором случае — оцениваемого по проявлениям разрывной тектоники, палеодолин и, кроме того, много-летнемерзлого состояния недр в криолитозоне. Такая сложная общая геоструктурная и гидрогеодинамическая система (Куренной, [Куренная|, Соколовский, 2009) требует хорошо разработанных основ структурно-гидрогеологического анализа и оценки разномасштабных условии локализации ресурсов подземных вод (региональных, субрегиональных, местных, элементарных) для корректных обобщений, прежде всего, гидрогеологического картографирования и районирования, а также разработки схем оптимального использования питьевых подземных вод, их охраны от истощения и загрязнения. Структурно-гвдрогеологический анализ и оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод - это теоретическая и методическая основа гидрогеологического картографирования, районирования территорий и, в конечном счете, выявления закономерностей и разномасштабных форм локализации их ресурсного потенциала. Это базовый комплекс исследований гидрогеологии питьевых подземных вод.

Теория регионального изучения гидрогеологических условий формируется как самостоятельное направление изучения подземной гидросферы, базирующееся на материалах гидрогеологических съемок масштаба 1:200 000 - 1:500 ООО, картографирования регионов и территории страны в целом, широком проведении тематических и обобщающих научно-исследовательских работ. Единым объектом работ по изучению питьевых подземных вод является зона свободного водообмена, т.е. дренируемая часть земной коры в границах гидрологического цикла, под которым понимается (Шикломанов, 2008) процесс постоянного водообмена в системе атмосфера-гидросфера-литосфера.

В соответствии с целью диссертационной работы были поставлены следующие задачи:

4. Разработать критерии оценки локализации ресурсов питьевых подземных вод. 5. Создать современные информационно-технологические основы региональных гидрогеологических исследований и картографирования ресурсов питьевых подземных вод.

Научная новизна исследований, выполненных автором.

1998; Куренной, Рачков, 1999; Барон, Куренной, Ширшикова, 2008; Куренной, [Куренная Соколовский, 2009; Куренной, Шварцев, 2010): а) Созданы основы теории регионального структурно-гидрогеологического анализа условий формирования ресурсов питьевых подземных вод, объектом которого является водообменная система зоны свободного водообмена:

- выполнена систематика структурных элементов и зональных условий гидрогеологических структур;

- единства гидрогеологической структуры водообменного бассейна - водосбора подземных и поверхностных вод;

- разграничения артезианских бассейнов подземных вод сводовыми и межплитными бассейнами;

- геоструктурной и криогенной изменчивости фильтрационной среды зоны свободного водообмена;

- коррелятивности параметров водообменных систем, водообменных бассейнов, родниковых систем и родников; в) Выделены типы условий локализации ресурсов питьевых подземных вод:

- стратиформные, дискретно-латеральные, стратиформно-латеральные;

- мерзлотно-гидрогеологические;

- условия гидрогеохимической инверсии.

3. Созданы современные информационные основы и методы многофункционального пространственно-аналитического и оценочного исследования условий формирования питьевых подземных вод в зоне свободного водообмена (Куренной,!991; 2005; Колобаев, Румянцев, Куренной, [Куренная!, 1982; Куренной, Седов, Цыганов, 1982; Куренной, Веселова, Голицын и др., 2001; Куренной, Куренная,1983; Куренной, Язвин, 1984; Куренной, Цыганов, Язвин, 1987; Круподеров, Куренной, Леоненко, 2005; Куренной, Шахнова, 2006):

Важнейшими итоговыми материалами авторских исследований являются:

- Гидрогеологическая карта территории Российской Федерации масштаба 1:2 500 000;

- Карта гидрогеологического районирования территории Российской Федерации масштаба 1: 2 500 000;

Карты составлены под научно - методическим руководством и при личном участии диссертанта.

Публикации. По тематике диссертации опубликованы более 144 работ. Основные положения диссертационной работы изложены в 6-ти монографиях и 75 статьях, в том числе 32 статьях из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Ми-нобрнауки России. Они основываются на научных, производственных, методических и информационно-технологических разработках, выполненных диссертантом за более чем полувековой период профессиональной деятельности и изложенных более, чем в 80 отчетах по соответствующим объектам.

2. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Положение 4. Питьевые подземные воды выделяются среди маломинерализованных (пресных) вод по величине общей минерализации в интервале 0.25 — 0.75 г/л. и имеют преимущественно гидрокарбонатный (в пределе сульфатно-гидрокарбонатный) состав. Гидрогеохимические условия локализации ресурсов питьевых подземных вод определяются гидрогеохимической зональностью, а также неоднородностью фильтрационных сред.

3. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Проблематика структурно-гидрогеологического анализа и выявления закономерностей локализации питьевых подземных вод и их ресурсов в земной коре постоянно сохраняет свое основополагающее значение. Акценты делаются на те или иные разделы гидрогеологических исследований — регионального изучения и выделения водоносных толщ, стратификации разрезов седиментационных бассейнов, районирования и картографирования гидрогеологических структур и отдельных территорий, изучения динамики состояния подземной гидросферы, естественных ресурсов и эксплуатационных запасов питьевых подземных вод (Куренной, 1964; 1965; 1973; 1974; 1975; 1982; 1989; 2000; 2001; 2003; 2009, 2010).

Необходимость и важность региональных структурно-гидрогеологических исследований проявляется при оценке сосредоточенного влияния водозаборов на состояние подземных вод. Решение региональных задач лежит в основе построения карт водопро-водимости пород. Пространственные задачи определяют также исследование систем родникового стока. Эти и многие другие подобные задачи иллюстрируют, в конечном счете, неоднородность фильтрационных сред (Куренной, Рачков, 1997; Куренной, Пугач, Рачков и др., 1999; Куренной, Барон, и др., 2006; Барон, Куренной, Лященко и др. 2007; Куренной, 2008, 2009, 2010).

Оценивая современное состояние проблемы, отметим, что наиболее широкие фундаментальные обобщения последних десятилетий содержатся в работах Е.М. Баскова, C.B. Егорова, И.К. Зайцева (1974), И.С. Зекцера (1977,1980, 2001), Е.В. Пиннекера (1977), Е.В. Пиннекера, Б.И. Писарского, С.Л. Шварцева (1980; 1998), Н.В Роговской (1981; 1983), И.К. Гавич (1982), В.А. Всеволожского (1983; 1991, 2007), Г.С. Вартаняна, Г.В. Куликова и др.(1984), В.М. Шестопалова (1988; 1989), В.М. Степанова (1989), В.А. Кирюхина и Н.И. Толстихина (1987), В.А. Кирюхина (2005), Л.А. Островского, Б.Е Антыпко др. (1990), В.В. Кулакова (1990), Г.С. Вартаняна, Р.К. Шахновой (1993); B.C. Ковалевского, (1994), Б.В. Боревского, Л.С. Язвина (1995,, 2000), В.М. Шестакова (2003), В.М. Матвеевича (2005), А.Т. Сорокиной (2005), В.П. Зверева (2006), А.П. Хаустова (2006), Б.В. Боревского, И.С. Зекцера, Л.С. Язвина (2007) и др.

К третьей группе можно отнести гипотезы и проблемные начала или близкие к ним построения и положения, в том числе разрабатываемые диссертантом, например: локализация подземных вод седиментационных бассейнов реализуется в условиях гидравлически взаимосвязанных стратиграфических толщ и гидравлически разобщенных этажных резервуаров, представляющих собой самостоятельные ярусные бассейны; единство подземных и поверхностных вод контролируется:

- условиями взаимосвязи водоносных толщ и дрен; процессами взаимодействия подземных и поверхностных вод. в областях сейсмической активности происходит регулярная перестройка системы дренирования земной коры, видоизменение общей конфигурации зоны свободного водообмена, водообменных систем и условий локализации ресурсов подземных вод.

Применительно к зоне свободного водообмена седиментационных бассейнов такого рода проблемные положения разработаны диссертантом (Куренной, Рачков, 1998). Эта - идея была также реализована при исследовании Московского артезианского бассейна. Результаты разработки положены в основу нормативно-методического документа МПР России по принципам стратификации-и гидрогеологического районирования (Шахнова, Голицын, Куренной и др., 1998).

1974; Степанов, 1989; Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, [Куренная], Соколовский, 2009, Куренной, 2010 и др.).

Куренной, (Куренная], Соколовский, 2009; Барон, Куренной, 2009 и др.), подземный водо-обменный бассейн является основой речного бассейна. Это не противоречит возможному несовпадению поверхностных и подземных границ водосбора.

К актуальным проблемам следует отнести следующие положения, вытекающие из недостаточной полноты представлений и разработанности: а) гидрогеологической интерпретации единства подземных и поверхностных вод на основе единства водосбора - водообменного бассейна и оценочно-аналитических параметров подземной гидросферы с применением структурно-гидрогеологических понятий и подходов; б) совместного геоструктурного, гидрогеодинамического и гидрогеохимического анализа зоны свободного водообмена как пространства подземной гидросферы, в границах которого формируются питьевые подземные воды; в) типизации условий и гидрогеологического районирования складчатых областей, щитов (гидрогеологических массивов) и территории криолитозоны; г) адекватного сбалансированного внимания к качественным показателям питьевых подземных вод, при котором не преобладали бы акценты ресурсного характера в ущерб качественным; д) параметров качества питьевых подземных вод, обусловленного их общей минерализацией.

4. ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Изучение водообменных систем и бассейнов сопряжено с исследованием роли в локализации подземных вод рельефа ландшафтов, формационных, мерзлотно-гидрогеологических, тектонических и' морфоструктурных особенностей дренирования водоносных толщ. Раскрытие характера неоднородности фильтрационной среды позволяет, в конечном счете, выявить условия локализации подземных вод в бассейнах платформенных областей, гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивов.

БПВ] = {АО - {А2} = .I А, (1)

1=1,2. где {АО - множество бассейнов второго порядка; {А2} третьего порядка и т.д. для данного бассейна подземных вод первого порядка [БПВ].

Т={БПВ}=АЛВЛС. (2)

Таким образом, объекты гидрогеологического изучения недр представляют собой информационные объекты, а.территории административного управления и различных видов хозяйственной и инженерной деятельности - информационные субъекты (Куренной, Язвин 1989; Боревский, Куренной, Язвин, 1994; Куренной, Васильев, 2001).

Совокупность водоносных горизонтов конкретного [БПВ] представляет собой, информационное предельное множество - [ВГ], определяемое характером водоносных толщ и границами данного бассейна:

ВГ] = [а1,; а21;.;ап1] = [а'1]1 = 1,2,.п, (3) где {а!1} - таксономическое множество гидрогеологических подразделений для [БПВ] А,.

Территориальное множество водоносных горизонтов {ВГ}:

ВГ} = {а, }",=!, {в }">,=! ,. }ек=1 , (4) как и территориальное множество бассейнов подземных вод (2), обладает свойством неполноты информации вследствие не замкнутости границ БПВ и ВГ на административных, водохозяйственных и других территориях не гидрогеологического характера.

Если одна и та же литолого-стратиграфическая толща слагает ВГ в сопредельных БПВ, то бассейны могут обладать некоторыми общими гидрогеологическими условиями и, следовательно, подобными информационными свойствами. Таковы условия, например, по меловому водоносному горизонту Московского артезианского бассейна и Воронежского, а также Волго-Сурского сводовых бассейнов, по неоген — палеогеновым водоносным горизонтам Азово-Кубанского и Терско-Кумского артезианских бассейнов и Ставропольского сводового бассейна.

Однако при резких контрастах структурно-гидрогеологических особенностей, как, например, в Ангаро-Ленском артезианском бассейне между Присаянским артезианским и Верхнеленским сводовым бассейнами, такой общности может и не быть.

МПВ = [БПВ] (6)

МПВ = 6 [ВГ] (7) В общем случае возможны условия, при которых:

МПВ = [БПВ] = [ВГ] (8)

- водоносный горизонт (комплекс) (ВГ),

- водоносную зону разлома (ВЗР),

- водоносную зону экзогенной трещиноватости (ВЗЭТ);

- водоупорный горизонт, разделяющий водоносные горизонты (ВДУ); б) в составе зональных условий:

- зону взаимодействия подземных и поверхностных вод, включая приливно-отливные процессы (ЗВВ);

- зону аэрации (ЗА);

- зону многолетней мерзлоты (для криолитозоны, ЗММ)

- зону нисходящей фильтрации (ЗНФ);

- зону восходящей фильтрации (ЗВФ);

- контактную зону бассейна подземных вод с сопредельными гидрогеологическими структурами (КЗ).

Классификация подземных водных объектов, систематизация их характеристик и полнота оценочно-аналитических методов исследования обеспечивают организацию баз данных и совместное применение при исследовании.и оценке динамики состояния подземных вод, выработке рекомендаций по охране и рациональному использованию водных ресурсов (Куренной, Язвин, 1989; Куренной, Васильев, 2001 и др.).

Рис. 1. Информационная структура предметной области водообменных систем зоны свободного водообмена.

Условия локализации ресурсов и формирования качества питьевых подземных вод конкретных объектов определяются: .

- типом общей гидрогеологической структуры региона,

- структурой зоны свободного водообмена (ЗСВ),

- литолого-фациальн'ой, зональностью,

- составом стратифицируемых и не стратифицируемых гидрогеологических тел,

- разрывной тектоникой и наличием ослабленных зон,'

- мерзлотно-гидрогеологическими условиями,

- типом фильтрационной среды.

Таблица Г

Типы и основные характеристики водообменных бассейнов (осадочный чехол платформ)

Типы водообменных бассейнов и их индексы. Геоструктурные условия Гидрогеодинамические зоны, участвующие в водообмене Критериальные характеристики

Континентальный - к Осадочный чехол платформы. • Все , гидрогеодинамические зоны, в артезианских бассейнах плит и предгорных прогибов (зоны свободного, затрудненного и замедленного* водообмена). Полная гидрогеодинамическая зональность. Разгрузка подземного стока в акватории морей и океанов, за, исключением- внутриконтинен-тального водообмена.

Региональный — р - (простой - р, сложный - ср) Осадочный чехол платформы. Зона свободного водообмена в артезианских бассейнах плит и предгорных прогибов. Зона, свободного водообмена в полном объеме, определяемом по положению регионального водо-упора или по гидродинамическим показателям (параметры режима подземных вод) и характеристикам гидрогеохимической зональности. Субрегиональный — с Осадочный чехол платформы. Зона свободного водообмена артезианских и сводовых бассейнов плит и предгорных прогибов, межгорных впадин в части, вскрываемой дренами. Бассейн зоны свободного водообмена, формирующийся на уровне водоупора, вскрываемого региональной дреной. Ярусная,структура бассейна в междуречье, обусловленная переслаиванием водоносных и водоупорных горизонтов. •

Местный — м Осадочный чехол платформы. Зоны тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Подзона безнапорных и частично субнапорных вод артезианских и сводовых бассейнов, зон тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Часть зоны свободного водообмена, формирующаяся- в бассейне подземных вод водосборов малых рек.

Элементарный — э Осадочный чехол платформы. Зоны тектонических разломов и таликов складчатых областей и криолитозоны. Подзона безнапорных водоносных горизонтов артезианских и сводовых бассейнов, зон тектонических разломов и экзогенной трещиноватости, таликов и таликовых зон гидрогеологических массивов. Часть зоны свободного водообмена, формирующаяся в границах водосборов предельного порядка.

Основным множеством структур в составе сводовых БПВ, наряду с местными и субрегиональными водообменными бассейнами, является множество бассейнов элементарного уровня. Региональные водообменные бассейны в гидрогеологических районах сводовых бассейнов отсутствуют, а в условиях распространения региональных водоупоров в рельефе (Лено-Илимский, Ставропольский сводовые бассейны) в составе континентальных бассейнов могут преобладать только местные и даже только элементарные водообменные бассейны.

Водообменный бассейн — водосбор, являясь гидрогеологической структурой зоны свободного водообмена, реализует единство подземного и поверхностного дренируемых пространств независимо от степени совпадения их границ: вбр = Упдз + Упв, , где "\\^вбр - сопряженный (единый) водосборный бассейн;

Упдз - региональный водообменный бассейн подземных вод с постоянным неравномерным стоком (регулирующий фактор, по Б.А. Аполлову, 1963) в границах зоны свободного водообмена;

Упв - бассейн с эпизодическим склоновым (поверхностным) стоком в границах отрицательной формы рельефа.

Непосредственными структурами различных гидрогеологических условий, в которых формируются бассейны питьевых подземных вод, могут быть: а) в наиболее благоприятных гидрогеологических условиях - региональные водообменные бассейны; б) в менее благоприятных условиях — сложные региональные, в т.ч. субрегиональные водообменные бассейны; в) в неблагоприятных условиях — местные и элементарные водообменные бассейны.

- платформ (синеклизы, авлакогены, антеклизы, своды и т.п.),

- краевых (предгорных) прогибов плит,

- межплитных (кряжевых) структур,

- межгорных впадин складчатых областей,

- мерзлотно-гидрогеологических массивов;

- мерзлотно-гидрогеологических бассейнов;

Таблица 2

Типы гидрогеологических структур и условий локализации ресурсов подземных вод зоны свободного водообмена

Гидрогеологические структуры

- Платформенная плита вне криолитозоны Горно-складчатые . сооружения и щиты вне криолитозоны Геологические структуры в криолитозоне

Осадочный чехол проморожен Осадочный чехол проморожен частично В зоне прерывистой мерзлоты

Артезианский бассейн внут-риплатфор-менный Артезианский бассейн передовых прогибов Сводовый бассейн (артезианский свод) Межплитный бассейн (кряж) Межгорный артезианский . бассейн Гидрогеологические массивы Мерзлотно-гидрогеологический массив Мерзлотно-гидрогеологический бассейн Локально-талико-вый мерзлотно-гидрогеологический массив Линейно.-тали-ковы й мерзл от-но-гидрогеоло-гический массив

Водообменные бассейны зоны свободного водообмена

Все типы водообменных бассейнов*' Местные, элементарные и более сложные водообменные бассейны; в отдельных районах локально-площадные или отсутствуют Местные водообменные бассейны гетерогенной структуры Простые региональные, местные и элементарные водообменные бассейны Гидравлически разобщенные линейно локальные водообменные бассейны разрывных тектонических структур Зона свободного водообмена отсутствует Таликово-лока-льные водообменные бассейны Линейные тали-ково-локальные водообменные бассейны

В аридных и субаридиых регионах зона свободного водообмена предельно сокращена или отсутствует (в зависимости от литофациалъпых особенностей верхнего гидрогеологического этажа).

- Верхне —Ленский (включая Непский свод) сводовый бассейн, разобщающий территории Лено-Киренгского и Присаянского (Средне-Ангарского) артезианских бассейнов;

- Мерзлотно-гидрогеологические бассейны криолитозоны Восточной Сибири и Дальнего Востока;

- Уральский, Тиманский и Цимлянский межплитные бассейны. Условия подземной гидросферы, в которых они находятся: а) геологические структуры отрицательного знака - синеклизы, авлакогены, впадины и т.п., в которых функционируют бассейны напорных вод с полными рядами гидрогеодина-мической и гидрогеохимической зональности; б) геологические структуры положительного знака - валы, своды, поднятия, антекли-зы и им подобные структуры с присущими им самостоятельными водно-балансовыми условиями, в которых формируются неполная гидрогеодинамическая и фрагментарная, в т.ч. инверсная, гидрогеохимическая зональности; в) территории влияния специфических климатогенных факторов (распространения многолетней мерзлоты, где промороженные толщи пород представляют собой массивы, которые по характеру водоносности и водоупорных свойств подобны горным массивам и классифицируются как мерзлотно-гидрогеологические массивы);

Некорректно также принята в качестве области питания Московского артезианского бассейна восточная часть Воронежского сводового поднятия (антеклизы), с границей бассейна по осевой линии свода (а в некоторых схемах — по руслам рек) (Гидрогеология СССР, т.IV, 1972). На это указывает не только геоструктурная самостоятельность свода, но и главным образом его водно-балансовая самостоятельность: водосбор Северского Донца принадлежит водосборному бассейну Дона и обусловлен Азово-Черноморским базисом дренирования. Питание же Московского артезианского бассейна, что совершенно очевидно, происходит в границах водосбора р. Оки, т.е. стоковой области противоположной направленности по отношению к Донецко-Донскому водосбору.

В Ангаро-Ленском артезианском бассейне контраст гидрогеологических условий в разграничивающих структурах позволяет различать (Куренной, 2008, 2009) предельно неблагоприятные особенности геологического строения для формирования зоны свободного водообмена. Как следствие, здесь функционируют преимущественно только элементарные водообменные бассейны, которые находятся в междуречьях, обусловливающие крайне ограниченные водно-балансовые районы, которые разобщены выходящими на дневную поверхность водоупорами. Таким образом, здесь нет условий для гидрогеодина-мической зональности и даже в каком бы то ни было виде единой зоны свободного водо

900

-800 -то гюв

Присаянский АБ

Верхне-Ленский сводовый (артезианский) бассейн

Лено-Киренгский АБ

Рис. 2. Псевдоартезианские бассейны на Токмовском своде (Волго-Сурский бассейн пластовых напорных вод, Островский, 1990 ) и на Верхне-Ленском своде (Верхнеленский бассейн пластовых напорных вод, Островский, 1990; литолого-стратиграфический разрез по Ю.И. Кустову, 1972; гидрогеологическая интерпретация - Куренной, 2007) обмена. В современных схемах районирования Верхне-Ленский бассейн, разграничивающий Присаянский и Лено-Киренгский артезианские бассейны, также квалифицируется как артезианский. Совершенно очевидно, что для этого нет оснований (так же, как и в рассмотренных выше структурах). Верхне-Ленский бассейн диссертантом отнесен к гидрогеологическим структурам сводового типа

С точки зрения диссертанта (Островский, Куренной, Шпак и др., 2003), бассейны подземных вод, в которых функционирует главным образом только зона свободного водообмена, целесообразно выделять в самостоятельные структуры как таксоны второго порядка. Основой для этого является автономность водно-балансовых районов, наличие которых при всем структурном своеобразии территории является решающим гидравлическим фактором для структур сводового типа, определяющим их важнейшие особенности: а) самостоятельность водно-балансовых районов и их гидравлических режимов (в частности, при численном моделировании эта особенность рассматривается как замкнутость балансовых гидрогеологических районов; б) наличие водообменных бассейнов со своеобразным строением водосборов, отражающим характер строения сводовых структур, в том числе участие в зоне свободного водообмена структур фундамента платформ (как архейского массива в Воронежском сводовом бассейне); в) независимую от сопредельных артезианских структур направленность подземного стока; г) отсутствие других гидрогеодинамических зон (замедленного водообмена, застойного режима) и особенности гидрогеохимической зональлности; д) сокращенную во многих регионах мощность зоны свободного водообмена, даже полное выклинивание ее подошвы в связи с выходом подстилающих водоупорных тел на уровень выше основных дрен (как в Верхне-Ленском сводовом бассейне, см. рис. 2).

Наряду с внутриплатформенными структурами функциями разграничения обладают также межплитные зоны складчатости. Этот особый тип гидрогеологических структур классифицируется как гидрогеологический массив и относится к складчатым областям. При более строгом рассмотрении можно видеть, что он имеет особенности самостоятельного типа гидрогеологических структур. В межплитных структурах проявляется принципиальная несхожесть с гидрогеологическими структурами действительно складчатых областей: отсутствие условий для межгорных артезианских бассейнов, пространственная конфигурация (узко вытянутые и ориентированные границами плит), а также масштабов и специфика гидрогеологических условий, свойственных обширным складчатым областям, например, Алтае-Саянской, Байкальской и, наконец, стабильность геодинамического стояния. Отличительным структурно-гидрогеологическим признаком Тиманского кряжа (складчатой зоны) и Уральской складчатой области является не складчатость, а, прежде всего, их межплитное положение (рис.3). Восточно-Европейская, Печорская и Западно-Сибирская плиты разграничены герцинскими складчатыми образованиями, которые вовлекли сопредельные толщи плитного чехла, смяв их в крутые складки, благоприятные для формирования резервуаров подземных вод. Основными факторами формирования подземных вод являются не только пли-кативная и разломная тектоника, но и слабометаморфизованные или даже немета-морфизованные плитные отложения, вовлеченные в тектонические структуры, но не потерявшие полностью свойства пластовых фильтрационных сред.

И 750

600

450 300

150 0

-150 -300

Понятию гидрогеологических условий того или иного региона и генеральному объекту гидрогеологических исследований, с нашей точки зрения, должна соответствовать водообменная система (Куренной, 2008; Куренной, [Куренная), Соколовский, 2009). Генеральным объектом районирования должна являться подземная гидросфера. Элементы подземной гидросферы (артезианские, сводовые, межплитные бассейны, гидрогеологические массивы, мерзлотно-гидрогеологические бассейны и массивы, вулканогенные бассейны и т.п.), совмещают геоструктурные и гидрогеодинамические компоненты с приоритетом гидрогеодинамической компоненты, которая является объектом изучения по отношению к геологической структуре как характеризуемому субъекту. Именно она составляет непосредственную основу для структурно-гидрогеологического анализа свойств

Русский сложный АБ

Уральская гидрогеологическая СО (межплитный бассейн)

5 л с 3

Западно-Сибирский АБ и состояния подземных вод и районирования выявляемого разнообразия гидрогеологических условий регионов

Выполненные исследования позволяют считать: а) Объектом структурно-гидрогеологического анализа и распознания гидрогеологической неоднородности территорий, выявления условий локализации питьевых подземных вод и общего гидрогеологического районирования является подземная гидросфера - пространство, объединяющее геоструктуру и подземные воды в соответствующих гидравлических границах ее функционирования (рис.4). б) Ключевой гидрогеологической структурой зоны свободного водообмена является водообменный бассейн - водосбор подземных и поверхностных вод. в) Разграничения гидрогеологических структур подчиняются закону пространственной изменчивости геологической строения — неизбежности последовательной смены отрицательных структур структурами положительного знака с соответствующими изменениями гидрогеологических условий - вертикальной гидрогеологической зональности и функционирования водно-балансовых районов подземной гидросферы. г) Границы между бассейнами артезианского и сводового типа определяются границами водно-балансовых районов сводовых структур.

3. Вследствие внутренней фильтрационной неоднородности зоны свободного водообмена, водообменных систем и отдельных водообменных бассейнов, а также различного влияния дрен (местного, субрегионального и регионального) происходит разобщение потоков подземных вод, определяющее исходные позиции и начальную стадию локализации их ресурсов (рис. 5): а) в стратифицируемых разрезах седиментационных структур - стратиформная локализация, определяемая пластовым (равномерно-неравномерным) типом фильтрационной среды и фронтальными потоками подземных вод (рис.б); б) в нестатифицируемых гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивах - дискретно-латеральная локализация, определяемая дискретным типом фильтрационной среды и локализованными линейными и локально-таликовыми потоками подземных вод; в) в стратиграфических и более сложных по составу разрезах с ослабленными зонами сейсмотектонических нарушений - сложная стратиформно - латеральная локализация, обусловленная пластово-дискретным типом фильтрационной среды (рис.7).

Рис. 4. Концептуальная схема общего структурно-гидрогеологического районирования подземной гидросферы.

Таботай

Кутают

ОД 50-9Л.

О 41154*3 О. % » * * I ■ | I « * з^со^о.-а-нсо

На-Ыд

НСО» 80,

Са-Мд N»-2»

Рис.5. Региональные условия локализации подземных вод в разнородных по литолого-фациальному составу водоносных формациях (водообменная система Южного Приангарья). А -элементы ярусной стратиформной локализации подземных вод; В — цокольная, латерально разобщенная зона свободного водообмена на региональном водоупоре; С - периферия сопряженного артезианского бассейна. з в

Т-5 ■»2.8 +0Л

Родники с дебитом (л/сек) №

ДО 0.1

0 1-О 25

О 25-0.5

О 5-1 О

4 ЕЖЕЗ

1 0-2.5

2.5-5.0

5.0-100

Применение плановой корреляции дебита родников возможно для исследования условий локализации как безнапорных (грунтовых), так и напорных подземных вод. Это обусловлено тем, что дебит родников как параметр фильтрационных свойств пород отражает условия инфильтрации атмосферных осадков и разгрузки водоносных горизонтов по всему фильтрационному полю и на определенную глубину (Куренной, 1974; Куренной, Шевчук, 1974). Аналогичные выводы сделал И.С. Зекцер (1977), исследуя зависимости подземного стока от суммарного воздействия природных факторов.

В криолитозоне гидрогеологические структуры характеризуются различной глубиной про-мороженности. И.К. Зайцев и Н.И. Толстихин (1971) подчеркнули необходимость картировать и районировать гидрогеологические.структуры, охваченные промерзанием с учетом глубины и степени промерзания и его влияния на подземные воды. Тем не менее, как отмечалось выше, выделе- \ ние бассейнов подземных вод в криолитозоне осуществлялось без учета масштаба мерзлотных факторов. Эта рекомендация явилась одним из основных принципов гидрогеологического районирования территории Российской Федерации лишь в работах последних лет (Шахнова, Голицын, Куренной, 1998; Куренной, Васильев, 2001; Островский, Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, 2009), а также получила развитие при разработке криогидрогеологических систем (Алексеев, 2005; 2009; Алексеев, Алексеева, 2006).

Главные свойства седиментационных бассейнов в криолитозоне:

- в условиях полной промороженности они представляют собой мерзлотно-гидрогеологические массивы;

Родниковые системы подземного стока как непосредственное проявление фильтрационной неоднородности водообменных бассейнов обладают свойствами единых гидравлических систем, позволяющих характеризовать типы локализации и оценивать среднем но гол етние естественные ресурсы питьевых подземных вод.

Воды окисления'сульфидных пород НСОз -► ■УО, при М = 1.2 г/л

Воды выщелачивания НС03 -► БО4 при М = 0.75 г/л

Было показано (Куренной, 1965; Куренной, 1974; Колотое, Куренной, 1981), что между сульфатными кальциевыми водами зоны гипергенеза пиритизированных отложений седимента-ционных бассейнов и сульфидных пород горнорудных районов, а также водами этого макро-компонентного состава в карбонатных нормально осадочных формациях имеется существенное различие (см. рис. 8). Оно объясняется тем, что в первом случае сульфатные воды образуются с участием сульфидных пород, а в безсульфидных отложениях карбонатных и терригенных формаций ведущим процессом является процесс прямого растворения и выщелачивания сульфатных образований.

- воды типа (1), как правило, кислые, а воды (2) обычно дают нейтральную реакцию;

- сульфаты в заметном количестве в водах (I) появляются при-минерализации 650-700 мг/л;

- в водах (2) существенное содержание сульфатов отмечается уже при минерализации 450500 мг/л, что хорошо согласуется с результатами исследований гидрогеохимии зоны гипергенеза (связи НСО'з +С02"з при общей минерализации > 500 мг/л и рН > 7.5), выполненных С.Л. Шварце-вым (1998), а также С.Р. Крайновым и В.М.Швецом (1987) по геохимии подземных вод хозяйственно-питьевого назначения;

- максимально возможное содержание гидрокарбонатов соответственно (по средним числам) достигает 9 и 5 мг-экв;

Мобщ, иг/л Мобщ. мг/л

-1-1-1-1-I-1-!-1-!-1-(—I-1-1

О 2 4 В а 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Сод, мг-экв

7" 1 7^2 = 3*4» 5 0 6

Рис. 8. Совмещенные графики изменения химического состава подземных вод в зависимости от минерализации, формирующейся в условиях нейтральной и окислительной (халькофиль-ной) сред. 1-воды окислительной среды, обогащенной сульфи-дами;2-воды выщелачивания среды, обогащенной сульфатами; 3-точки по сульфат-иону; 4-точки по гидрокарбонат-иону; 5-сопоставительные точки по хлор-иону; 6-аномалии по гидрокарбонат-иону.

Рис,9. Относительная роль главных анионов и катионов в формировании химического состава природных вод различной минерализации (по М.Г.Валяшко, 1962г) и подземных вод питьевого качества (В.В. Куренной, 1965г, 2010г-рас-ширениа роли №, установление порога г <НС0з/304>, рекомендуемый интервал минерализации питьевых подземных вод с учетом рис.8 , единая графическая композиция макрокомпонентов)

- эквивалентные содержания НСО з и 804 отвечают степени минерализации вод (1) 1200 мг/л, вод (2) - 750 мг/л;

- воды (1) становятся сульфатными при минерализации более 1800 мг/л; воды (2) - около 1200 мг/л;

Выявленная закономерность инверсионных условий локализации питьевых подземных вод свойственна как гумидному, так и аридному климатическим поясам. В аридном поясе происходит смена катионной группы. Вместо кальция, формирующегося в гумидношзоне, в субаридных и аридных условиях преобладающим становится натрий. Эти закономерности подтверждены результатами гидрогеохимических исследований диссертанта при изучении подземных вод артезианских бассейнов межгорных впадин Афганистана, Русского и Предкавказского сложных артезианских бассейнов и других регионов (Колотов, Куренной, 1982; Барон, Куренной, Лященко, Ширшикова, 2007).

- в неограниченных гидрогеохимических условиях;

- в ограниченных гидрогеохимических условиях горнорудных регионов, угленосных бассейнов и т.п.

Выводы из исследований гидрогеохимических условий локализации питьевых подземных вод состоят в следующем: а) В регионах с обратной вертикальной гидрогеохимической зональностью условия локализации питьевых подземных вод подчинены инверсионным закономерностям, контролируемым вещественным составом водоносных пород или климатогенными факторами. б) Пороговые содержания макрокомпонентов анионной группы — НСОз и 804 подземных вод выщелачивания (растворения) позволяют рекомендовать значение предельной общей минерализации питьевых подземных вод не более 0.75 г/л. в) Пресные подземные воды, локализующиеся в сульфидной среде, могут использоваться как питьевые только в критических условиях с применением соответствующих технологий водоподготовки.

Результатом интерактивного картографирования является системный (атласный) формат картографической информации, гидрогеологическая модель территории (см. рис.10), включающая при необходимости математико-картографические модели (Куренной, 1991; Куренной, 1999; Шахнова, Голицын, Куренной, 1998; Куренной Рачков, 1998; Куренной, 1999; Куренной, Веселова, Тихоненков и др, 2001; Островский, Куренной, Шпак и др., 2003; Куренной, Шахнова, 2006; Куренной, 2008; Барон, Куренной, 2010). Содержание гидрогеологических карт различных масштабов и назначений должно отображать сформировавшееся в результате многолетней практики гидрогеологических съемок и картографирования разнообразие гидрогеологической информации (Куренной, Веселова, Телкова, Тихоненков, 2001; Барон, Куренной, Лященко, Ширшикова, 2007):

- условия, в которых формируются питьевые подземные воды: морфоструктуры и водосборы, разрывную тектонику и ослабленные зоны, мерзлотно-гидрогеологические условия, гидрогеологические подразделения, основные типы и виды подземных водных объектов;

Выделение и исследование внутренней структуры зоны свободного водообмена, ее структурных элементов и зональных условий — это исходный методический этап структурно-гидрогеологического анализа (см. п.1) и оценки локализации ресурсов питьевых подземных вод.

Анализ и типизация условий функционирования зоны свободного водообмена (ЗСВ) седиментационных бассейнов подземных вод основываются на декомпозиции их стуктурыых элементов и зональных условий: а) сопряжение артезианского бассейна и складчатой области. Преимущественно открытая снизу ЗСВ; предгорные моноклинали на склонах складчатых областей характеризуются мощными потоками подземных вод (склоны Саяно-Алтайской складчатой области и Северного Кавказа); б) сопряжение артезианского бассейна и щита (фундамента платформы). Закрытая (преимущественно закрытая) снизу ЗСВ (Гидрогеологический массив Балтийского щита и Московский артезианский бассейн, Воронежский сводовый бассейн); в) внутриплатформенное (обратное) крыло сопряжения данного бассейна с сопредельной гидрогеологической структурой. Ограниченная снизу ЗСВ (платформенное крыло Иркутского артезианского бассейна, Воронежский и Ставропольский сводовые бассейны); г) срединные внутриплатформенные структуры. Спорадически развитая ЗСВ в зонах экзогенной трещиноватости водоупорных формаций, приуроченных к пониженным формам рельефа (Ветлужский, Камско-Вятский и Вельский артезианские бассейны, центральные час-ти Западно-Сибирского и Ангаро-Ленского артезианских бассейнов). С продвижением во внутренние районы седиментационных бассейнов гидрогеодинамические условия существенно меняются, прежде всего, из-за фациальных и орогенных изменений, обусловленных палеогеографическими режимами геодинамики и осадконакопления, и вместе с тем происходят изменения гидрогеохимического состояния подземных вод.

Карта зоны свободного водообмена

Карта зон затрудненного водообмена п застойного режима ¡масштаба 1:5 000 000

Карта химического состава и качества подземных вод

Карта прогнозных ресурсов н месторождении питьевых подземных вод

Карта минеральных вод

Карта региональных условий локализации ресурсов и защищенности питьевых подземных вод

Карта использования питьевых подземных вод

Карта гидрогеологических структур,благоприятных для локализации ресурсов подземных вод

Карта условий эксплуатации питьевых подземных вод

Карта региональных изменении состояния подземной гидросферы

Эколого- гидрогеологическая карта

Карта типов гидрогеологических структур I- IV порядка

Карта прогнозно-поисковых моделей месторождении подземных вод

Карта провинций и месторождений промышленных вод

Банк данных картографической и фактографической информации ГИС-2 500

Географическая карта России

Геологическая карта России

ГИС-Атлас карт гидрогеологического содержания м-ба 1:2 500 000 в цифровом и аналоговом виде

Фактографические базы данных

Рис.10. Состав гидрогеологической карты - информационно-аналитической системы масштаба 1: 2 500 000 (гидрогеологическая карта территории Российской Федерации)

Определяющими гидрогеологическими условиями для формирования питьевых подземных вод, наряду с климатическими условиями, являются: а) расчлененность и глубина вреза отрицательных форм рельефа, т. е. морфологические особенности поверхности водосборов, б) внутренняя структура зоны свободного водообмена.

Применение критериев гидрогеологической типизации и районирования дает представление о гидрогеологических условиях территории на региональном (субрегиональном — в зависимости от сложности строения гидрогеологических разрезов и роли водоупорных толщ в различных условиях проявления дренирования), местном и элементарном уровнях исследований и о возможностях практического использования питьевых подземных вод (табл. 3,4,5; Куренной, Рачков, 1998).

Пространственная характеристика гидрогеологических структур и условий локализации ресурсов питьевых подземных вод выполняется путем картографирования с использованием технологий современных геоинформационных систем. К основным достоинствам картографической информации относится ее ситуационный характер (Вартанян, Гродзенский, Куренной и др., 2000; Куренной, Веселова, Тихоненков и др., 2001; Куренной, Челидзе, 2002; Барон, Куренной, Ширшикова, 2008).

Важнейшей особенностью интерактивного метода является необходимость такой , полноты информации, которая обеспечивает всестороннюю системную характеристику и оценку гидрогеологических условий объекта изучения. Это, в свою очередь, является объективной предпосылкой для создания- многоаспектной картографической информационно-аналитической системы, которая позволяет устанавливать недостаточные по полноте .разделы и по возможности восполнять отсутствующую информацию.

Этапы составления карты отличаются от традиционных последовательностью и содержанием работ, осуществляемых по следующей методико-технологической схеме (Куренной, Тихоненков и др., 2001; Куренной, Шахнова, 2006): а) адаптация топографической и геологической основы, включая детальный анализ лито-фациальных, тектонических, геоморфологических, а для криолитозоны и мерзлотно-гидрогеологических характеристик территории, а также легенды геологической карты к задачам гидрогеологического картографирования; б) формирование гидрогеологических схем водоносности, дренирования и условий локализации подземных вод с учетом типов фильтрационных сред на основе легенды геологической карты данной территории; в) разработка информационной структуры легенды, г) компоновка и разработка (по необходимости) базы условных обозначений и цветовой шкалы; д) построение карты и сопровождающих ее разрезов в интерактивном (диалоговом) режиме; е) построение и компоновка зарамочных схем и спецификаций; ж) формирование баз данных картографической и фактологической информации.

Распределение оэдапроподимостся

Отложения аш,ш1У на восточном побережье Азовского моря - пески; эффективная мощность достигает 30-50 м. Водопроводимость от 10 до 500 м2/сут. Отложения (аЕ1-а11-1У). В районе Тамани преимущественно пески, в предгорье Кубани гравийно-галечниковые отложения. Эффективная мощность до 20 м и более. Водопроводимость от 10 до 500 м2/сут., достигая 1000 м2/сут.

Распределен»« вэдопроводидостм

Пески, глины N2 а -0е1 ар мощностью от 25 до 270 м. Глубина залегания на большей части бассейна - от 50 до 100 м. Эффективная мощность пород в Индоло-Кубанском прогибе -до 100-120 м и до 200 м в районе г. г Славянск-на-Кубани и Краснодара. Водопроводимость изменяется с севера на юг, в пределах от 10 - 50 до 800-1100 м2/сут.

Рис.12. Имитационная модель многослойной фильтрационной неоднородности пород зоны свободного водообмена неогеновых отложений Азово-Кубанского артезианского бассейна (данные ОАО «Краснодаргеология». Компьютерно-аналитическая обработка материалов Куренного В В., Карпенко С.Г.,Соколовского Л.Г., Тихоненкова Ю.Э., 2007). тематической направленности. Например, данные поисково-разведочного характера, для получения которых на одном из важнейших мест стоят анализ водопроводимости пород рассматриваемой толщи осадочного чехла седиментационного бассейна, оценка ее изменчивости (рис.12) и выявление мест проявления аномально высоких, а, следовательно, и перспективных для локализации ресурсов подземных вод, значений. На рис.12 отмечается погоризонтная согласованность водопроводимости в толще С)[ат,тР/, (аЕ1-а11-1У)] и N2^ -<Зе1, проявление особенностей в отложениях и своеобразие в отложениях

ТМ^т-Кг'рХ (N18), (N1 кг-кп). Имитационное моделирование объектов позволяет, сохраняя элементы и общую конфигурацию натурных условий гидрогеологических структур (физическую модель), решать оценочно-аналитические задачи по ключевым участкам, распространяя результаты на менее характерные условия.

Во всех случаях исследований зоны свободного водообмена с определенной достоверностью выявляются закономерности локализации ресурсов и формирования месторожде-' ний питьевых подземных вод (Куренной, 1974; Круподеров, Куренной, 2006 и др.). Оценка условий локализации ресурсов питьевых подземных вод осуществляется с использованием критериев перспективности гидрогеологических структур (водообменных бассейнов - водосборов) на формирование месторождений питьевых подземных вод.

Задача оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод решается при проведении поисково-оценочных работ, но, что особенно важно, связана и с действующими месторождениями, на которых требуется наращивание ресурсов, месторождений, выработавших свой срок эксплуатации, а также месторождений, в результате эксплуатации которых произошло отрицательное изменение количественно-качественных показателей подземных вод. За исключением месторождений подземных вод аллювиальных отложений (так называемого типа речных долин равнинных или горных рек), имеющих прямую гидравлическую связь с поверхностными водами при условии достаточной обеспеченности их ресурсов,,во всех указанных случаях требуется регионально обоснованная благоприятная перспектива.

Таблица 3

Схема типизации морфоструктурных и формационных условий локализации подземных вод зоны свободного водообмена (ЗСВ) седиментационных бассейнов вне криолитозоны)

Классификационная схема Объекты (примеры)

Типологическая шкала (таксоны) Классификационные признаки зоны свободного водообмена Зона свободного водообмена Московского артезианского бассейна Окружающая среда условий территорий литосфера подземные воды

1 2 3 4 5 6

Подтип Область 1 Морфология рельефа Морфоструктуры Смоленско-Московской и Средне-Русской возвышенностей Окский сложный региональный во-дообменный бассейн Участки ландшафтов, в т.ч. техногенные

Подвид Подрайон Особенности местного рельефа. Локальные гидрогеологические условия, связанные с приповерхностной толщей Литолого-генетическая формация приповерхностной толщи в речной долине (на склоне, в междуречье) Элементарные во-дообменные бассейны (грунтовые водоносные горизонты или зоны экзогенной трещи-новатости) Местности ландшафтов, в т.ч включающие геоэкологи-чес-кие ситуации

Разновидность Участок Ведущий признак аномального проявления гидрогеологических условий Литолого-фациаль-ная зона, проявление разрывой тектоники н т.п. Очаг разгрузки некондиционных вод глубоких горизонтов, Фации ландшафтов, (элементарные ЭГС)

1999). Подобные исследования выполнены по Ангаро-Ленскому артезианскому бассейну (Куренной, 1974). Исходной основой для выявления гидрогеологических структур, благоприятных для локализации ресурсов подземных вод служит критериальная оценка гидрогеологических структур, перспективных для локализации месторождений подземных вод в зоне свободного водообмена (Барон, Куренной, Лященко, 2007).

Районирование территории проводится путем наложения нескольких слоев основополагающих параметров:

- тип бассейна подземного стока,

- мощность зоны свободного водообмена,

- защищенность подземных вод,

- техногенные изменения в гидрогеологическом и гидрохимическом режиме подземных вод.

- числовых значений и выдержанности мощностей гидрогеологических подразделений.

Итак, можно констатировать следующее: а) Концептуально-аналитический подход и интерактивное построение гидрогеологических карт применяются как основа современного гидрогеологического картографирования. б) Научно-методические и технологические основы созданных информационно-аналитических систем гидрогеологического картографирования обеспечивают системную полноту баз данных и современные информационные технологии анализа и обобщения материалов. в) Карты нового поколения — водообменных систем, бассейнов и условий локализации питьевых подземных вод, общего гидрогеологического районирования и районирования условий эксплуатации питьевых подземных вод обеспечивают региональное обоснование степени перспективности территорий на питьевые подземные воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таблица 4

Схема районирования зоны свободного водообмена (фрагмент)

Таксон Объекты

1 Регион Геологическая среда Окружающая среда

Литосфера Подземная гидросфера Ландшафтная провинция равнины Русской платформы

А - Русская платформа, Московская синеклиза Московский артезианский бассейн в составе Волго-Касшшского континентального водообменного бассейна

2 Область A(II-III) Заидровая рашпша Угринской и Жизд-ринскон низин (полого-волнистая, местами всхолмленная и расчлененная) Смоленско-Московская морфострукт>рная группа региональных водообменных бассейнов подземных вод Ландшафты нластоно-денудационного равнинного илато с преобладанием новейших поднятий ^

3 Район А (II-III)-l Территория распространения карбонатной толщи озерско-хованской свиты верхнего девона Озерско-хованский водоносный комплекс Жиздрин-скии местный водообменный бассейн подземных вод Лесные и лесостепные участки ландшафтов, в т.ч. техногенные (сельскохозяйственного производства, селитебные и т. п.)

4 Подрайон А(П-Ш)-1а Территория распространения нижне-верхнечетвертичного водноледникопого комплекса и аллювиальных образований Серенавский элементарны!! водообменный басссин подземных вод Лесостепной ландшафт

5 Участок Характеристика участка бассейна

Литоло гическая колонка Геологический индекс пород Глуби на подошвы слоя,м Объекты гидрогеологических условий Характеристика' факторов техногенеза Эколого - геологические ситуации Категория сложности эколого-геологичсской ситуации Интенсивность техногенного воздействия (баллы)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5 1 A(II-III)-la-l 000000000 <2 10 Современные, верхне- и среднсчетвертнчные аллювиальные образования долин рр. Жиздры и Серены. Водоносные комплексы карбонатных толщ озсрско - хованской свиты верхнего девона и малевско-ильи-чевской свиты нижнего карбона. Рассредоточенный подоот-бор подземных вод, сельское хозяйство, селитебная застройка сельского типа, складирование сырья и отходов (ТБО, минудобрения, сброс сточных вод). Локальное загрязнение горных пород и подземных вод, изменение естественного химического состава подземных вод Радиоактивное загрязнение местности от ЧАЭС Простые условия Средняя (30-60) р1 гп1-П 60

Спп1 75

Бз ог-Ьу Геоморфологическая карта СССР М 1:2 500 ООО. М, 1981

Таблица 5

Гидрогеологические структуры (бассейны подземного стока-водообменные бассейны) Характеристика зоны свободного водообмена Характеристика основных эксплуатируемых водоносных горизонтов Естественные ресурсы, тыс. м3/сек Прогнозные эксплуатационные ресурсы, тыс. м3/сут Общая оценка перспективности гидрогеологических структур

Ин деке Типы структур Наличие региональных водо-упоров в подошве, разрезе или приповерхностной толще Мощность индекс Защищенность первого горизонта (индекс водоупо-ра) Качество воды от ДО,

Внут-рикон-тинен-таль ные Региональные и субрегиональные ЗСВ Зоны пресных вод

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

1-1

Западно-Двинский

Западно Двинский региональный ВБ

С1т1, Б3р1

200

150200

3, С,аЫг, С^Ь-Й, Б3гс1-ЬУ, 03уг-1У, Озвг-эт

В основном незащищенные и условно защищенные за счет слабопроницаемых ледниковых отложение мощностью до 40

М - 0,4-0,6 г/л (до 1,52,0 г/л - локальные проявления на западе) Воды 1,2, и 3 -го классов качества. Преобладают воды 1-го класса качества. В юго-западной части Нелидовского свода (на границе резкой смены фаций) проявлены площади 3 класса качества в водах верхнедевонского комплекса Бг, Ц Р, В, Ва, в04

1,3

7,8

- типологический ряд водообменных бассейнов, полнота которого в данном регионе определяется типом региональных гидрогеологических структур I — II порядка; - критерии, определяющие роль региональных типов гидрогеологических структур в формировании гидрогеодинамической зональности и показатели изменчивости структурно-гидрогеологических условий и их роль в разграничении водообменных систем;

2. Локализация подземных вод питьевого качества происходит в границах зоны свободного водообмена. Типы условий локализации ресурсов питьевых подземных вод определяются типами фильтрационных сред гидрогеологических структур: а) в стратифицируемых разрезах седиментационных структур - стратиформная локализация, обусловленная пластовым (равномерно-неравномерным) характером фильтрационной среды с фронтальными потоками подземных вод - пластово-стратиформный тип;, б) в нестратифицируемых гидрогеологических и мерзлотно-гидрогеологических массивах - дискретно-латеральная локализация, определяемая дискретным характером фильтрационной среды и локализованными линейными и локально-таликовыми потоками подземных вод - дискретно-латеральный тип; в) в стратифицируемых и более сложных по составу разрезах с ослабленными зонами сейсмотектонических нарушений с пластово-дискретным характером фильтрационной среды - стратиформно-латеральный тип.

- региональной приуроченности различных типов фильтрационных сред и влияния их неоднородности на распределение и локализацию ресурсов питьевых подземных во^ц;

- гидравлического единства и коррелятивности родников в конкретных гидрогеологических структурах;

- определяющей роли родниковых систем в локализации ресурсов питьевых подземных вод.

В зоне свободного водообмена наиболее распространенными являются подземные воды выщелачивания (свободного растворения). Воды этого типа характеризуются пороговым значением общей минерализации — 0,75 г/л, при которой происходит изменение качества - гидрокарбонатного на сульфатный состав, определяющее неблагоприятные изменения медико-биологических свойств питьевой воды.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ КОЛЛЕКТИВНЫЕ МОНОГРАФИИ:

2. Куренной В.В. Лившиц И.А., Пнннекер Е.В., Трофгшук ПЛ. Месторождения подземных вод Иркутской области, их изучение и перспективы освоения. С. 5-14. Куренной В.В. Типизация месторождений подземных вод Иркутской области. С. 31-53. Куренной В.В. Оценка ресурсов подземных вод на основе(плановой корреляции дебита родников. С. 53-61. Куренной В.В. Гидрохимические условия месторождений пресных подземных вод юга Ангаро-Ленского артезианского бассейна. С. 89-95. Куренной В.В., Полюх Л.С., Распутин В.Ф. Тельмино-Биликтуйское месторождение пресных подземных вод. С. 106-112 / Месторождения подземных вод Иркутской области. - Л.: Недра, ЛО, 1974. - 195 с.

3. Пересунько Д.И., Семенов С.М., Куренной В.В. Научно-методические основы создания системы / Литомониторинг СССР. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1991. - 97 с.

4. Вартанян Г.С., Кратов С.Р., Куренной- В.В, Шеко A.II, Шпак A.A. Планирование и управление средой обитания. Геохимико-экологическое состояние подземных вод России (Роль геологической науки и практики). Виктория, Британская Колумбия, Канада. Изд-во Геологической службы Канады, 1999. - 36с

5. Вартанян Г.С., Куренной В.В., Шеко А.И. Мониторинг геологической среды. / Экология России, т. 1. -М.: Геоинформмарк, 2000. - С. 240-245.

6. Куренной В.В., Веселова З.А , Тнхоненков Ю.Э Шахнова Р.К Леоненко Л.В., Шпак A.A. Создание гидрогеологических карт с применением компьютерных технологий. - М.: (Изд-во ВСЕГИНГЕО - Бочкаревой), 2001,- 196 с.

ПУБЛИКАЦИИ В ЖУРНАЛАХ ИЗ ПЕРЕЧНЯ ВАК

1. Куренной В.В. Химический состав подземных вод юга Иркутской области и условия водоснабжения этой территории. // Советская геология. — 1965. - № 7. - С. 91-103.

3. Колобаев А.Н, Румянцев В.А., Куренной В.В. О единой системе ведения Государственного водного кадастра. // Бюлл. МОИП, т. 56, вып.4, отд. геологии. - 1982. - № 1.-С. 54-60.

4. Куликов Г.В., Куренной В.В. Некоторые современные проблемы в области исследования взаимодействия подземных и поверхностных вод. // Водные ресурсы.-- 1982, - № 2. - С. 4652.

6. Куренной В.В., Шпак A.A. АИС ГВК Подземные воды. // Разведка и охрана недр. - 1988. - № 8. - С. 62-66.

7. Куренной ■ В.В. Автоматизированные информационные системы для решения геоэкологических задач. // Разведка и охрана недр. — 1991.-№11.-С. 11-13.

8. Куренной• В.В. Информационные системы и информационные технологии в гидрогеологии. // Разведка и охрана недр. - 1999. - № 12. - С. 40-42.

9. Куренной. В.В., Шпак A.A. Мониторинг геологической среды- — основа экологической оценки техногенных изменений геологической среды. // Разведка и охрана недр. - 1999. - № 12. - С. 46-49.

14. Островский JI.A., Куренной В.В., Шпак A.A., Стрепетов В.П., Пугач C.JI. Гидрогеологические структуры России. // Разведка и охрана недр. — 2003. - № 7. - С. 8-12.

15. Куренной* В.В:, Круподеров B.C. Проблемы и пути развития государственного мониторинга геологической среды. // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 10. - С. 12-16,

17. Куренной В.В., Плотникова Р. И., Язвин Л.С. Основы стратегии развития ресурсного потенциала подземных вод России. // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 10. - С. 19-21.

18. Куренной В.В. Гидрогеологическая карта субъекта Российской Федерации. // Разведка и охрана недр. - 2005. - № 2-3. - С. 82-85.

19. Круподеров B.C., Куренной*В.В., Леоненко Л.В. Создание гидрогеологической карты Российской Федерации. // Разведка и охрана недр. — 2005. - № 7. - С.48-50.

20. Круподеров B.C., Куренной В.В, Лукьянчиков В.М., Плотникова P.M. Основные проблемы воспроизводства минерально-сырьевой базы подземных вод России. // Разведка и охрана недр. - 2006. - № 2. - С. 2-8.

21. Куренной B.B.', Барон В.А. Естественные ресурсы и прогнозные эксплуатационные ресурсы питьевых подземных вод: оценка и учет. // Разведка и охрана недр. — 2006: - № 7. -С. 67-72.

22. Барон В.А., Куренной В.В., Лященко Г.В., Ширишкова A.C. Принципы и методы построения карт локализации ресурсов подземных вод. // Разведка и охрана недр. — 2007. -№ 5. - С. 33-36.

23. Барон В.А., Куренной В.В., Ширишкова A.C. Карта естественных ресурсов подземных вод как основа прогноза эксплуатационных ресурсов питьевых подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2007. - № 5. - С. 30-33.

25. Куренной В.В. Оценка условий локализации ресурсного потенциала бассейнов питьевых подземных вод. // Разведка и охрана недр. — 2008. - № 6. - С. 7-12.

26. Круподеров B.C., Куренной< В.В., Орфаниди Е.К. Актуальные направления гидрогеологических, инженерно-геологических и геоэкологических исследований. // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 6. - С. 3-7.

29. Куренной В.В., Куренная Л.М., Соколовский Л.Г. Общее гидрогеологическое районирование. Концепции и реализации. // Разведка и охрана недр. — 2009. - № 9. — С. 42-48.

30. Барон В.А., Куренной• В.В. Карта условий локализации ресурсного потенциала и защищенности подземных вод Российской Федерации. // Разведка и охрана недр. - 2009. - № 9.-С. 25-31.

31. Куренной В. В., Шварцев С.Л. Питьевые подземные воды: основные положения и о методика оценки качества. // Разведка и охрана недр. - 2010. - № 7. - С. 6 - 12.

32. Барон В.А., Куренной В.В., Районирование территории Российск4ой Федерации по условиям эксплуатации. // Разведка и охрана недр. - 2010. - № 7. - С/14 - 19.

ПУБЛИКАЦИИ ВНЕ ПЕРЕЧНЯ ВАК

33. Куренной В.В. Связь формирования подземных вод с гидрогеологической структурой в Ангаро-Ленском артезианском бассейне. / Сб. / Методические гидрогеологические исследования и ресурсы подземных вод Сибири и Дальнего Востока. - М.: Наука, 1966: - С. 163-175.

34. Куренной В.В. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод в естественных и нарушенных условиях на юге Ангаро-Ленского артезианского бассейна. /Сб./ Взаимосвязь подземных и поверхностных вод. — М.: МГУ, 1973.- С. 52 -54.

37. Куренной В.В. Условия формирования и источники эксплуатационных запасов подземных вод Ангаро - Ленского артезианского бассейна. Проблемы гидрогеологии и инженерной геологии Восточной Сибири. / Сб. статей. — Иркутск: Иркутский политехнический институт, 1976. - С. 42 — 44.

38. Лисий В.А., Куренной В.В., Бяохии Ю.И., Шевчук М.П. Ресурсы пресных подземных вод н проблемы водоснабжения Западного участка БАМ. / Геология, геофизика и полезные ископаемые региона. Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, вып. 1. — JL: ВСЕГЕИ, 1977. - С. 83-96.

40. Куренной В.В., Седов Н.В. Методические рекомендации по составлению гидрогеологических карт Европейской части СССР масштаба 1:1500000. / Исходный материал для составления гидрогеологических карт. Начальная информация. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1982,-32с.

41. - Куренной В.В Прогноз ресурсов подземных вод в условиях их взаимодействия с поверхностными водами. / Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов. /Матер. I Всесоюзной конференции, т.2. - М.: Наука, 1982. - С. 41-43.

42. Куренной:В.В. Распределение естественных ресурсов подземных вод на территории Ленно-Киренгского участка БАМ. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия территории, прилегающей к трассе БАМ. / Сб. науч. статей. - Л.: ВСЕГЕИ, 1982. - С. 97-103;

43. Куренной В.В;, Куренная Л.М. Принципы организации сбора данных и структура форм входных документов АИС ГВК. /М.: ВИЭМС АСУ - Геология. - 1983. - № б. - С. 37 - 45: .

44. Пугач С.Л., Куренной В.В:,:Язвин Л.С. Методические рекомендации по подготовке данных межведомственного издания. / Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество по разделу подземных вод. - М.: ВСЕГИНГЕО; 1983. -21 с.

46. КуренпошВ.В., Пугач С.Л., Цыганов Г.А., Язвин Л.С и др. / Технический проект 1-й очереди автоматизированной системы Государственного водного кадастра по разделу подземных вод. / Ротапринт «Торфгеология" - М.: ВСЕГИНГЕО, 1984. - 435 с.

47. Куренной} В.В., Язвин Л.С. Методические указания по ведению государственного водного, кадастра. Раз. 2. Подземные воды. Вып. 1. Общие положения. / Ротапринт «Торфгеология" - М.: ВСЕГИНГЕО, 1984 — 21 с.

48. Куренной, BIB:, Язвин Л.С. Итоги создания государственного водного кадастра и перспективы системно-экологических исследований в гидрогеологии. / Всесоюзный, съезд инженеров-геологов и гидрогеологов. Ч. 1. - Киев: Наукова думка, 1989. - С. 103-105.

49. Куреннойt В.В. Принципы оценки динамики состояния водных объектов единого государственного водного фонда страны. / Сб. научн. трудов. - М.: ВСЕГИНГЕО,Л 989. - С. 5 -13. '

50. Куренной, В.В., Язвин Л.С:. Учет подземных водных объектов и систематика их характеристик! / Сб. научн. Трудов. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1989. - С. 55-68.

51. Куренной В.В., Пугач С.Л. Проблемы и возможности единства геоинформационной системы государственного мониторинга геологической среды. / Сб. научн. Трудов / Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и экогеологии. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1994. - С. 25-33

52. Куренной. В.В., Пугач С.Л. Мониторинг геологической среды как система контроля экологической безопасности населения. - Вып.2. - Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - С. 15-22.

53. Вартанян Г.С., Круподеров B.C.,. Куреннош В.В:, Павлов A.B. и др. Экологическое состояние, геологической среды. - Вып.2. - Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - С. 3-15.

54. Куренной В.В: Кочетков М.В., Пугач С.Л., Язвин Л.С. Экология подземных вод. -Геоэкологические исследования и охрана недр. / Обзор. - М.: Геоинформмарк,1994. - 53 с.

55. Васильев Г.Д., Захаренкова В.П., Куренной В.В. Методические рекомендации по созданию цифровых гидрогеологических карт масштаба 1:200 ООО в среде редактора DRAW. - М.: ГлавНИВЦ, 1995.- 56 с.

56. Куренной В.В, Челидзе Ю Б., Малянова В.И., Фарафонова И И Динамика основных показателей водопользования, режима и качества подземных вод Российской Федерации / Геоэкологические исследования и охрана недр. - Вып.1. - М.: Геоинформмарк, 1996. - С 312.

57. Шахнова Р К., Голицын М.С., Куренной В.В. и др Принципы гидрогеологической стратификации и районирования территории России. - М.:МПР России, ВСЕГИНГЕО, 1998. -28 с.

58. Куренной < В.В, Рачков ММ. Принципы гидрогеологического районирования для обоснования объектов мониторинга подземных вод Калужской области. // Геологический вестник Центральных районов России. - 1998. - № 4. - С. 49 - 52.

59. Куренной> В.В. Компьютерная система гидрогеологического, инженерно-геологического и геоэкологического картографирования (проектные решения и реализация). / Тр. VI Совещания по компьютерным технологиям геологического картографирования. -Красноярск: МПР России, 1999. - С. 111-114.

60. Гродзепский В.Д., Куренной В.В:, Хордикайнен М.А. Экологические проблемы гидрогеологии. / 8-е Толстихинские чтения (16-17 ноября 1999 г.). Матер, научн.- метод. Конференции - СПб., 1999. - С. 59-64.

61. Куренной В.В., Пугач С.Л, Седов Н.В., Рачков М.М. Проблемы сосредоточенной эксплуатации подземных вод. // Геологический вестник Центральных районов России. -1999.-№3.-С 23-27.

63 Шахнова Р.К., Голицын М. С., Куренной В.В. Основные положения по составлению серийных легенд государственных гидрогеологических карт масштаба 1: 200 ООО и 1: 1 ООО ООО. - М.: МПР России, 2001. - 28 с.

64. Куренной► В.В. Проблемы создания гидрогеологических карт нового поколения. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - Ч. I. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 15-21.

65. Голицын М.С., Куренной В.В., Шпак А.А. Концепция развития региональных гидрогеологических исследований и картографирования. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - Ч. I. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 11-15.

66. Кочетков М.В., Волошин А А , Леопеико JI.B, Клюквин, Лазаренко В.Н., Межеловский Н.В., Смирнова Н.И., Куренной В.В. Научно-методические основы и практика регионального изучения и создания цифровой гидрогеологической карты масштаба 1:500 000 Центрального Федерального округа. / Матер. Второй Всероссийской научно-практич. конф. - Ч. I. - М.: ВСЕГИНГЕО, 2001. - С. 62-67.

67 Куликов Г.В, Куренной В.В., Челидзе Ю.Б Интегральная оценка воздействия градопромышленного комплекса на геологическую среду. / Геоэкологические исследования и охрана недр. - Вып.1. - М.: Геоинформмарк, 2002. - С. 3-13.

68. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б Оценочно-аналитические функции геолого-экологических карт на примере карты динамики состояния подземных вод Среднего Поволжья. / Геоэкология Татарстана. / Сб. трудов. - Казань, 2002. - С. 37-39.

69. Островский Л.А., Куренной В.В., Шпак А.А., Стрепетов В.П., Пугач С.Л. Методические рекомендации по составлению карт гидрогеологического районирования масштаба 1:2 500 000, схем гидрогеологической стратификации и классификаторов объектов гидрогеологического районирования и стратификации. — М.: МПР России, 2003. — 40 с.

70. Куренной В.В., Челидзе Ю.Б, Тихоненков Ю.Э. Геоэкологические модели экономически сбалансированного использования водных ресурсов бассейнов подземных вод малых рек. / Сб. трудов Всероссийской конференции памяти H.H. Биндемана. - М.: ГИДЭК, 2002.-С. 25-28.

71 Куренной В.В., Седов Н.В., Пугач C.JI. Проблемы и методология регионального мониторинга геологической среды / Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002. - С. 367 - 377.

72. Куренной В.В., Шахнова Р.К Гидрогеологическая карта Российской Федерации. Принципы составления. Подземная гидросфера. / Матер. Всероссийского совещания по подземным водам Востока России. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - С. 180 - 184.

73. Куренной В.В. Бассейны питьевых подземных вод. / ЭКВАТЕК-2008. /CD-ROM. - М., 2008.

75. Куренной В.В. Развитие задач разграничения условий локализации естественных ресурсов подземных вод в свете научного наследия Б.И. Куделина. Ресурсы подземных вод: Современные проблемы, изучения и использования: Материалы международной научной конференции. Москва 13-14 мая 2010г.: К 100 — летию со дня рождения Бориса Ивановича Куделина. М.: МАКС Пресс, 2010. - С.160-165.

СПИСОК АББРЕВИАТУР, СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ

БПВ] - бассейн подземных вод первого порядка

А1} - множество бассейнов второго порядка; {А2} третьего порядка и т.д. данного бассейна подземных вод первого порядка

БПВ} - характеризуемая территория (Т) бассейна подземных вод - административная, инженерная или экономическая, которая может быть представлена информационным множеством (А, В, С и т.д.) или их фрагментов

ВГ] - совокупность водоносных горизонтов [ а1] ; а21,. г аП[ ] конкретного [БПВ] представляет собой информационное предельное множество - определяемое характером водоносных толщ и границами данного бассейна

ВГ} - территориальное множество водоносных горизонтов {а, }п ,=1, {в }т )=1 , . }е. }е к=1 : как и территориальное множество бассейнов подземных вод, обладает свойством неполноты информации вследствие не замкнутости границ БПВ и ВГ на административных, водохозяйственных и других территориях не гидрогеологического характера.

ВЗР - водоносная зона разлома,

ВЗЭТ - водоносная зона экзогенной трещиноватости;

ВДУ - водоупорный горизонт, разделяющий водоносные горизонты;

ЗВВ - зона взаимодействия подземных и поверхностных вод, включая приливно-отливные процессы;

ЗА - зона аэрации;

ЗММ - зона многолетней мерзлоты (для криолитозоны) ЗНФ - зона нисходящей фильтрации; ЗСВ — зона свободного водообмена ЗВФ - зона восходящей фильтрации;

КЗ - контактная зона бассейна подземных вод с сопредельными гидрогеологическими структурами.

Б04 НСОз С1 - макрокомпоненты химического состава подземных вод в опробованных Ыа интервалах скважин

• • • • • - граница зоны свободного водообмена ----- - уровень подземных вод

СШ 1.2 ап - индекс водоносных (водоупорных) формаций

- водоупорные формации

Информация о работе

Куренной, Владимир Васильевич
доктора геолого-минералогических наук
Моск. обл. п.Зеленый, 2010
ВАК 25.00.07

Диссертация

Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы