Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Научное обоснование информационного обеспечения системы геологического изучения ресурсного потенциала пресных подземных вод

ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Научное обоснование информационного обеспечения системы геологического изучения ресурсного потенциала пресных подземных вод"

На правах рукописи

Язвин Александр Леонидович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Специальность 25.00.07 - гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минератогических наук

1 6 СЕН 2015

Москва 2015

005562286

005562286

Работа выполнена в ЗАО "Гидрогеологическая п геоэкологическая компания "ГИДЭК" (ЗАО "ГИДЭК")

Научный консультант:

Доктор геолого-минералогических наук

Черепанский Михаил Михаилович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Алексеев Владимир Сергеевич

Доктор геолого-минералогических наук

Кулаков Валерий Викторович

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Куликов Геннадий Васильевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО)

Защита диссертации состоится 29 октября 2015 г. в 15 часов в ауд.4-73 на заседании диссертационного совета Д 212.121.01 при Российском государственном геологоразведочном университете по адресу: 117997, г.Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д.23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного геологоразведочного университета.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 117997, г. Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д.23, Российский государственный геологоразведочный университет, ученому секретарю диссертационного совегаД 212.121.01.

Автореферат разослан . 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук, доцент

С.Д. Ганова

Аюуальиость исследований

В РФ подземные воды являются основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения, за счет которого обеспечивается более 50% потребности в воде. Обладая рядом преимуществ перед поверхностными водами, они относятся к стратегическим видам полезных ископаемых, а возможность их использования влияет на национальную безопасность государств. Обоснованность решений по эксплуатации подземных вод определяется эффективностью системы геологического изучения их ресурсного потенциала (эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов).

В период 1960-80-х годов в СССР были детально разработаны и внедрены на практике положения методики проведе!шя геологоразведочных работ и интерпретации полученных материалов. Однако аналнз современного состояния изученности и использования подземных вод показывает, что в новых общественно-экономических условиях эффективность исследований существенно зависит не только от степени изученности гидрогеологических условий, но и от соответствия их результатов требованиям нормативно-правовой базы. Вопросы нормативно-правового регулирования изучения подземных вод до настоящего времени не получили достаточного научного гидрогеологического обоснования, что существенно влияет на информационную обеспеченность выполняемых работ и |гх эффективность.

Информационная обеспеченность и ее достаточность для принятия решений играют первостепенную роль при изучении ресурсного потенциала подземных вод. Прогресс компьютерных технологий позволяет интегрировать в единую информационную систему (ИС) всю совокупность знаний об объектах исследования, нормативно-правовые требования, методическую базу проведения работ.

Таким образом, актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью совершенствования научно-методических основ системы геологического изучения ресурсного потенциала пресных подземных вод, не отвечающей современным условиям и возможностям информационных технологий.

Цели и задачи исследований

Основной целью работы является повышение эффективности изучения пресных подземных вод и их использования для водоснабжения за счет совершенствования методологической базы проведения геологоразведочных работ, информационного обеспечения оценок ресурсного потенциала и эксплуатационных запасов, их классификации и требований к изученности.

Для этого в работе решались следующие задачи:

- разработка предложений по совершенствованию системы геологического изучения подземных вод, включающей методические основы проведения работ, нормативно-правовые требования в сфере законодательства о недрах и смежных отраслей права;

- совершенствование классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов, требований к изученности месторождений и запасов;

- обоснование направлений развития и модернизации информационных систем, создаваемых для целей геологического изучения и оценки ресурсного потенциала подземных вод;

- разработка методики геолого-картографического моделирования ресурсного потенциала подземных вод, его картирование и оценка на территории Российской Федерации.

Методика исследований

Методика проведения исследований включала:

- комплексное исследование и научный анализ развития представлений об эксплуатационных запасах (ресурсах) подземных вод за весь период их изучения, на фоне аналогичного процесса для твердых полезных ископаемых и углеводородов, как в России (СССР), так и в других странах;

- систематизацию нормативно-правовых и нормативно-методических документов в сфере законодательства о недрах, регламентирующих проведение геологоразведочных работ, представление и экспертизу результатов оценки эксплуатационных запасов подземных вод, их постановку на государственный учет;

- изучение нормативной базы, регламентирующей возможность использования подземных вод для хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения, и ее исторического развития, включая изменение содержания понятия "питьевые подземные воды" и требований к их охране от загрязнения;

- изучение геологического строения, гидрогеологических условий, защищенности и качества подземных вод, оценку достоверности прогнозных расчетов на различных объектах подсчета эксплуатационных запасов с целью совершенствования требований к изученности запасов и их классификации;

- анализ эволюции технических возможностей и методологических подходов к использованию информационных систем в гидрогеологических исследованиях, выявление основных недостатков, препятствующих их эффективному применению;

- анализ методики и результатов ранее выполненных оценок прогнозных ресурсов, изучение опыта использования геолого-картографического моделирования, его применение для картирования и оценки ресурсного потенциала подземных вод.

Личный вклад автора

В основе диссертационной работы лежат результаты исследований, полученные автором при проведении работ ЗАО "ГИДЭК" в области изучения ресурсного потенциала и эксплуатационных запасов подземных вод научно-методического (по контрактам с Федеральным агентством по недропользованию) и прикладного (по договорам с многочисленными пользователями недр в разных регионах РФ) характера. Они являются итогом как собственных разработок, так и работ, выполненных под руководством автора в качестве ответственного исполнителя.

Вклад автора состоит в формировании направлений исследований, постановке задач, их разработке и решении в соответствии с изложенными выше методами, анатизе и обобщении полученных результатов, формулировании предложений по совершенствованию системы геологического изучения подземных вод. Автором проведена систематизация положений законодательства и нормативной базы, регламентирующей изучение подземных вод, изучение историко-методических аспектов оценки и классификации запасов (ресурсов), охраны подземных вод от загрязнения, применения информационных систем.

Разработка структуры баз данных (БД), процедур обработки информации и решение гидрогеологических задач (за исключением программирования) при создании ИС ОеоСООЕ также выполнены автором лично. Методика геолого-картографического моделирования разработана при непосредственном участии автора в качестве зам. главного редактора карты ресурсного потенциала РФ.

Научная новизна работы

- предложено определение понятия "ресурсный потенциал подземных вод" и современное соотношение понятий "запасы" и "ресурсы" подземных вод как основы требований к геологической изученности, используемых при решении задач определения величины возможного водоотбора;

- показано, что отсутствие научного гидрогеологического обоснования действующей системы нормативно-правового регулировать пользования недрами для изучения и добычи подземных вод является причиной ее противоречивости и недостаточной эффективности; разработаны предложения по изменению нормативно-правовой базы регулирования изучения и использования подземных вод;

подготовлены предложения по изменению принципов категоризации эксплуатационных запасов, оценке их технико-экономической эффективности, требования к их изученности, включающие технологические и геолого-экономические исследования, обоснование границ месторождении, оценку защищенности и др.;

- разработана новая методология использования информационных систем в гидрогеологических исследованиях, включающая создание экспертных систем, сформулированы требования к фактографическим ИС, включая типизацию информационных объектов, структуру баз данных, процедуры устойчивого функционирования ИС и поддержания целостности БД, способы обработки информации;

- разработана методика картирования и оценки ресурсного потенциала подземных вод на основе геолого-картографического моделирования и создания постоянно-действующих картографических моделей.

Защищаемые положения

1. Геологическое изучение ресурсного потенциала подземных вод представляет собой комплексную систему, неотъемлемым элементом которой являются требования нормативно-правовой базы, в значительной степени определяющие задачи, методологию н результаты геологоразведочных работ. Действующие требования противоречивы, избыточны, приводят к шшелированпю роли содержательной части исследований и препятствуют эффективному изучению подземных вод. Необходимые преобразования предлагается осуществить путем:

• сокращения нормативных требований, сопровождающих геологическое изучение, и их упрощения с учетом решаемых задач, масштаба объекта, степени его изученности и освоенности.

• закрепления в законодательстве отнесения подземных вод к полезным ископаемым; разделения компетенций между законом "О недрах" и Водным Кодексом, гармонизации правовых норм смежных отраслей законодательства, подготовки специального федерального закона "О подземных водах".

2. Для повышения эффективности гидрогеологических исследований и принимаемых на их базе проектных решений по освоению месторождений предлагаются следующие изменения классификации эксплуатационных запасов, критериев оценки их балансовой принадлежности и требований к изученности подземных вод:

•сокращение количества категорий эксплуатационных запасов до двух (В и С]) с установлением схемы стадийности геологоразведочных работ, согласующей тип объекта изучения, вид пользования недрами и стадийность разработки проектных документов;

• введение понятия "нераспределенные запасы поземных вод", разделение

балансовых и забалансовых запасов на основе их фактической востребованности (освоенности) и отказ от оценки влияния последних при проведении прогнозов;

• выделение границ месторождений на основе анализа природно-геологических, антропогенных факторов и детальности изучения разведанной площади;

• отказ от разделения подземных вод на питьевые и технические в сочетании с гидрогеологическим, технологическим и экономическим обоснованием методов обработки воды и утилизации отходов водоподготовки;

• проведение исследований по оценке защищенности водозаборов от поверхностного загрязнения для сокращения размеров зон санитарной охраны.

3. Функционал информационных систем должен обеспечивать принятие обоснованных решений по дальнейшему геологическому изучению недр или их освоению. Предложенная методология создания информационных систем при оценке ресурсного потенциала подземных вод базируется на следующих принципах:

• интегрирование в информационной системе всей совокупности имеющихся данных о гидрогеологических условиях рассматриваемого объекта, правовых и нормативно-технических требованиях, методической базе проведения работ;

• обработка исходной (фактической) информации путем ее систематизации, обобщения, преобразования и представления для анализа;

• комплексный анализ всей содержащейся в системе информации, оценка ее полноты, достоверности и достаточности для решения поставленных задач.

Разработанные универсальные требования к структуре баз данных и способам обработки информации, реализованные при создании программного комплекса ОеоССЮЕ, позволяют расширить возможности использования информационных технологий и осуществить переход к экснертно-информационным гидрогеологическим системам.

4. Разработанная методика картирования и оценки ресурсного потенциала подземных вод, основанная на использовании метода геолого-картографического моделирования, предоставляет принципиально новые возможности анализа и обработки информации за счет проведения пространственных операций над объектами и создания постоянно-действующих цифровых картографических моделей.

Практическая значимость и реализация результатов

Разработанные предложения по изменению системы геологического изучения ресурсного потенциала пресных подземных вод позволят существенно повысить научную обоснованность и эффективность их использования для водоснабжения.

Основные положения диссертационной работы вошли в научно-методические отчеты ЗАО "ГИДЭК", подготовленные в рамках Государственных контрактов с Федеральным агентством по недропользованию. Полученные результаты послужили основой при подготовке проектов нормативных и методических документов:

- классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод;

- санитарные правила и нормы "Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения";

- методические рекомендации по обоснованию границ месторождений подземных вод различных типов;

- методические рекомендации по проведению поисково-оценочных работ с целью обоснования использования некондиционных природных подземных вод для питьевого

водоснабжения при их водоподготовке и размещении отходов водоподготовки в недра;

- методика оценки запасов питьевых и технических подземных вод месторождений и участков недр в районах интенсивной эксплуатации.

Разработанные методические подходы и рекомендации использовались при проведении ЗАО "ГИДЭК" оценки ресурсного потенциала подземных вод Российской Федерации и геологоразведочных работ по оценке запасов подземных вод для водоснабжения населенных пунктов и предприятий Центрального (Московский регион). Приволжского (Тольятти, Альметьевск, Заинек, Ижевск, Кизнер), Сибирского (Красноярск, Тура) федеральных окрутов.

Созданный на основе научных разработок по теме диссертации программно-алгоритмический комплекс ОеоСООС показал свою эффективность на многочисленных объектах прн решении таких задач, как оценка запасов пресных подземных вод (Московский регион, Красноярский край. Самарская, Волгоградская, Рязанская, Тверская, Амурская области); оценка запасов минеральных подземных вод (регион Кавказских Минеральных Вод); обоснование внутриплощадочного дренажа (Западно-Сибирский металлургический комбинат); обоснование сброса промыслово-сточиых вод и ликвидации очагов загрязнения (Саратовская и Волгоградская области) и др.

Результаты картирования и количественной оценки распределения ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов по субъектам РФ и гидрогеологическим структурам 1 и 2 порядка являются основой для планирования их дальнейшего регионального изучения, постановки поисково-оценочных и разведочных работ, принятия управленческих решений по выбору стратегии исполиования подземных вод.

Апробация работы

Основные результаты исследований по теме диссертации были доложены и обсуждались на всероссийских, региональных, отраслевых совещаниях, международных и российских конференциях, конгрессах и съездах, основными из которых являлись;

• международные конгрессы "Вода; экология и технология" ЭКВАТЭК. Москва 1994, 1996, 1998, 2000, 2002 г.

• научная конференция "Проблемы гидрогеологии XXI века: наука и образование". Москва, МГУ, 2003 г.

• Всероссийские конференции "Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод". Звенигород, 2002, 2006 г.

• международная научно-практическая конференция "Современные проблемы изучения и оценки эксплуатационных ресурсов питьевых подземных вод". Киев, 2008 г.

• VI и VII Всероссийские съезды геологов. Москва, 2008 г., 2012 г.

• всероссийские совещания по подземным водам Востока России. Тюмень, 2009 г. Иркутск, 2012 г.

• международная научная конференция "Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования". Москва, МГУ, 2010 г.

• международная научно-практическая конференция "Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии". п.Зеленый, 2011 г.

• всероссийская конференция "Математическое моделирование, геоинформационные системы и базы да!шых в гидрогеологии". Московская область, 2013 г.

• международная научная конференция "Гидрогеология сегодня и завтра: наука, образование и практика", Москва, МГУ, 2013 г.

• Каспийская международная конференция по водным технологиям, Баку, 2013 г.

• II съезд "Российского союза гидрогеологов" (Росгидрогео). Москва, 2014 г.

Публикации

По теме работы опубликовано в открытой печати 46 работ, из них 16 статей в рецензируемых журналах, а также ряд глав в 4 коллективных монографиях.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, 4 глав и заключения, представлена на 323 страницах, включая 32 рисунка, 22 таблицы и список литературы из 380 наименований.

Благодарности

Диссертация является результатом исследований, проведенных в составе коллектива ЗАО "ГИДЭК", сотрудникам которого автор выражает искреннюю благодарность за плодотворную совместную работу и постоянное обсуждение результатов.

Автор благодарит за сотрудничество и неоценимую помощь специалистов многих научных и производственных организаций гидрогеологической отрасли, сотрудников и экспертов Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых, общение с которыми дало возможность сформировать основные направления проведенных исследований.

Автор глубоко признателен И.С.Зекцеру за постоянное внимание к работе, научному консультанту М.М.Черепанскому за поддержку и цент,те советы. Автор считает своей приятной обязанностью выразить благодарность И.С.Сахарову за многочисленные идеи при программировании ИС СсоСОПЕ и Т.П.Хачиян, которой были успешно решены разнообразные картографические задачи при изучении РПГ1В.

Особую признательность и благодарность автор выражает Б.В.Боревскому за многолетнее руководство и возможность профессионального развития, а также всестороннюю помощь и внимание в процессе написания диссертации.

1. ОСНОВЫ СИСТЕМЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Ресурсный потенциал подземных вод

Геологическое изучение недр, направленное на оценку перспектив использования подземных вод и обоснование водоснабжения, исторически разделяется на региональные и детальные исследования. В первом случае производится оценка прогнозных ресурсов (ресурсного потенциала) подземных вод, то есть максимального возможного отбора в пределах крупных территориальных образований, например, гидрогеологических структур, во втором - оценка запасов месторождений (участков месторождений), а именно - обоснование возможного водоотбора с выделенного участка недр, схем и режима эксплуатации водозаборных сооружений.

Подсчет и учет ресурсов / запасов проводится раздельно по каждому классу (типу) подземных вод в зависимости от их назначения. В данной работе совместно рассматриваются пресные и солоноватые воды зоны свободного водообмена (питьевые и технические подземные воды). Заметим, что грань между свойствами указанных типов

вод стирается все больше благодаря ужесточению требований к качеству пригодной для потребления воды и развитию методов водоподготовки.

Необходимо отметить, что понятия "ресурсы" и "запасы" за длительный, приближающийся к 100-летию, период использования претерпели существенные изменения, как содержательно, так и в части методов проведения их оценок. Термин "ресурсный потенциал" в практике гидрогеологических исследований (одновременно с другими видами полезных ископаемых) стал использоваться в начале 2000-х годов.

В настоящее время при оценках величины возможного водоотбора используются следующие основные понятия (табл. 1), определения которых сформулированы в работах Б.В.Боревского и Л.С.Язвина. Для ресурсного потенциала и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод представлена измененная редакция определений, предлагаемая автором.

Таблица 1

Термин Определение

Ресурсный потенциал подземных вод (РППВ) Часть естественных ресурсов, представляющая собой максимальную возможную величину отбора подземных вод определенного качества и целевого назначения, которая может быть получена в пределах оцениваемых регионов при условии их освоения по всей площади распространения продуктивных водоносных горизонтов с учетом заданных ограничений.

Эксплуатационные запасы подземных вод (ЭЗПВ) Количество подземных вод, которое может быть получено на месторождении (участке) из геолого-технически обоснованных водозаборных сооружений при заданном режиме и условиях эксплуатации, а также качестве воды, удовлетворяющем требованиям ее целевого использования в течение расчетного срока водопотребления с учетом водохозяйственной обстановки, природоохранных, сшгатарных требований и социально-экономической целесообразности 1гх использования

Прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод (ПЭРПВ) Количество подземных вод определенного качества и целевого назначения, которое может быть получено в пределах оцениваемых территорий дополшггельно к эксплуатационным запасам

Месторождение подземных вод (МПВ) Пространственно ограниченная часть водоносной системы, в пределах которой под влиянием сочетания комплекса геолого-экономических факторов создаются благоприятные по сравнению с окружающими площадями условия для отбора подземных вод в количестве, достаточном для целевого использования

Из определений следует, что ресурсный потенциал - это суммарная величина эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов оцениваемой территории (рис. 1).

Для оценки его величины должна быть определена возможная доля изъятия общих (естественных) ресурсов подземных вод, которая характеризуется коэффициентом использования. Под естественными ресурсами подземных вод (ЕРПВ) понимается суммарная среднемноголетняя величина их питания в естественных условиях, или обеспеченный питанием расход потока. Ресурсный потенциал включает в себя также "привлекаемые ресурсы", формирующиеся за счет привлечения части транзитного стока рек на участках береговых водозаборов.

Период 1983-2007 г.

Период после 2007 г.

Содержание понятий

Рис. 1. Соотношение понятий "ресурсы", "запасы", "ресурсный потенциал" подземных вод

Система геологического изучения пресных подземных вод

Содержание геологического изучения пресных подземных вод заключается в получении и анализе (обработке) информации, достаточной для их эффективного использования в целях хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения, либо для постановки дальнейших геологоразведочных работ.

На основе материалов о геологическом строении, гидрогеологических условиях, компонентах окружающей среды и техногенных объектах создается информационная система, обеспечивающая принятие инженерных и управленческих решений.

В зависимости от целевого назначения работ и соответствующей ему детальности выделяются региональные исследования, поиски и оценка, разведка и добыча, а также мониторинг подземных вод (рис. 2). В качестве основных результатов рассматриваются подготовленные гидрогеологические карты (атласы), данные оценки ресурсного потенциала, эксплуатационных запасов подземных вод и решения по использованию недр.

Поисково-разведочное направление сформировалось в середине 20 века усилиями М.Е.Альтовского, Н.А.Плотникова, Г.Н.Каменского, М.П.Семенова на базе исследований в области общей и региональной гидрогеологии, динамики и баланса подземных вод.

В период 1960-80-х годов были детально разработаны и внедрены на практике методы определения параметров водоносных горизонтов, оценки эксплуатационных запасов и ресурсов подземных вод, положения методики проведения геологоразведочных работ и интерпретации их результатов. Большой вклад в становление поисково-разведочных работ внесли В.Д.Бабушкин, Н.Н.Биндеман, Б.В.Боревский, Ф.М.Бочевер, Н.Н.Веригин, В.А.Всеволожский, И.К.Гавич, В.М.Гольдберг, Л.К.Гохбсрг, В.А.Грабовников, В.Д.Гродненский, Д.И.Ефремов, И.С.Зекцер, Б.М.Зильберштейн, В.С.Ковалевский, А.А.Коноплянцев, И.И.Крашин, Е.Л.Минкин, В.А.Мироненко, В.С.Плотников, Н.И.Плотников, И.С.Пашковский, А.А.Рошаль, Б.Г.Самсонов, К.И.Сычев, М.А.Хордикайнен, В.М.Шестаков, Р.С.Штенгелов, Л.С.Язвнн и многие другие.

Исследования, обеспечившие высочайший уровень методики изучения запасов (ресурсов) подземных вод, включали тематические и опытно-методические работы, научные исследования, как теоретического характера, так и базирующиеся на обобщении результатов разведочных работ и опыта эксплуатации водозаборов в различных гидрогеологических условиях.

Значение различного рода требований и ограничений, содержащихся в нормативных документах, сводилось в этот период, главным образом, к формированию приложений к отчетным материалам, представляемым на экспертизу запасов подземных вод.

В настоящее время, в новых общественно-экономических условиях, функции нормативно-правовой базы принципиально изменились, она приобрела роль своего рода каркаса системы геологического изучения, в значительной степени определяющего задачи, методологию и результаты геологоразведочных работ.

Помимо этого, все связанные с обоснованием возможности использования подземных вод виды деятельности сопровождаются получением разрешительной документации и различиых согласовании.

Фактически государство выстраивает заново систему геологического изучения и использования подземных вод, стараясь при этом максимально зарегулировать последовательность работ, их состав и требования к отчетности. Вектор развития нормативной базы очевиден - детальная регламентация действий как недропользователей, так и должностных лиц, ответственных за исполнение государственных функций.

Геологическое изучение недр,

обеспечивающее оценку и использование ресурсного потенциале подземных воб на территории Российской Федерации

Информационная система

—^- -;

1 ■

Региональные исследования Поиски и оценка Разведка и добыча Мониторинг состояния недр

/

Гидрогеологическая съемка (картирование) 4 Оценка ресурсного потенциала Оценка эксплуатационных | запасов

1

Обеспечивающие исследования

т

^

Тематические Опытно-методические Научные Разработка нормативных 1

работы работы исследования документов

Рис. 2. Гидрогеологическая информационная система как основа проведения геологоразведочных работ

При этом, если ранее во главу угла ставился дух закона (в широком смысле слова), то сейчас уже буква закона. При рассмотрении отчетов и проектов проверка наличия и должного оформления требуемых документов и согласований часто является наиболее сложным и принципиальным вопросом повестки дня. Соответственно, все меньше внимание уделяется содержательной части материалов, что самым негативным образом сказывается на качестве и эффективности геологических исследований в частности и недропользования в целом.

Таким образом, информационное обеспечение системы геологического изучения подземных вод должно включать не только имеющиеся знания о объекте исследования (достигнутая степень изученности) и методическую основу проведения работ, но и нормативно-правовые требования и ограничения.

Соответственно, важнейшим видом исследований, обеспечивающих эффективность геологоразведочных работ, является разработка нормативных документов. Однако вопросы нормативно-правового регулирования изучения подземных вод до настоящего времени не получили научного гидрогеологического обоснования.

Нормативно-правовое регулирование изучения подземных вод

В научной литературе вопросы правового регулирования отношений, связанных с подземными водами, рассматривали, главным образом, специалисты в области юриспруденции: М.М.Бринчук, О.С.Колбасов, Л.Л.Заславская, Н.Б.Мухитдинов,

A.А.Рускол, Н.А.Сыродоев, Д.В.Хаустов, Р.И.Белецкая, Э.Н.Мухина. Представления о законодательном и нормативно-правовом обеспечении изучения и добычи подземных вод, опирающиеся на вопросы гидрогеологических исследований, как отрасли геологических знаний, нашли отражение в работах В.В.Антонова, Б.В.Боревского, Н.В.Седова,

B.П.Стрепетова, Л.С.Язвина.

Подземные воды как объект права занимают особое положение среди всех видов природных ресурсов. С одной стороны, они содержатся в недрах и обладают основными признаками полезных ископаемых, с другой - являются частью общих водных ресурсов суши. Двойственный характер подземных вод предопределил их отнесение не только к законодательству о недрах, но и к водному законодательству.

При этом они полностью отвечают наиболее общему определению понятия "полезные ископаемые", согласно которому это "природные минеральные образования земной коры, неорганического и органического происхождения, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства" ("Энциклопедический словарь"). Таким образом, все подземные воды, которые могут быть использованы для удовлетворения потребностей населения и экономики, безусловно, являются полезным ископаемым.

Сложность правового регулирования отношений, связанных с подземными водами, состоит в его межотраслевом характере, который формируется на стыке законодательства о недрах и других отраслей права. Соответственно, по Э.Н.Мухиной, задача заключается в формировании межотраслевого института.

Помимо Водного кодекса, к базовым Федеральным законам, в той или иной степени регулирующим вопросы изучения и использования подземных вод, относятся: Градостроительный, Земельный и Налоговый кодексы, законы "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения", "Об охране окружающей среды", "Об экологической экспертизе", "О водоснабжении и водоотведении", "Об информации.

информатизации и защите информации" и др.

При этом можно выделить два вида соотношений законодательства о недрах и смежных отраслей:

- закон "О недрах" и подзаконные акты содержат отсылки к другим нормативным правовым актам;

- какая либо сфера деятельности подпадает под регулирование одновременно несколькими отраслями законодательства.

В диссертации рассмотрены наиболее острые вопросы соотношения правовых норм законодательства о недрах и смежных отраслей. Ниже перечислены основные из них.

Отсутствие в Водном кодексе определений используемых понятий, в частности понятия "водосборная площадь подземного водного объекта", исключение месторождений из категории подземных водных объектов и отсутствие порядка определения их границ приводит к неопределенности при реализации права пользования подземными водами и осуществлении хозяйственной деятельности.

Нормативные правовые акты, регламентирующие получение лицензий на пользование недрами и оформление земельных участков для недропользования, содержат противоречия и нуждаются в установлении четкой последовательности действий.

Несогласованность норм законодательства о недрах и о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения фактически вынуждает недропользователей проводить разработку и согласование проекта ЗСО уже на стадии геологического изучения недр.

Нормативные документы в сфере законодательства "Об охране окружающей среды", регулирующие допустимое изъятие поверхностного стока, устанавливают практически невыполнимые требования и одновременно оставляют возможность их игнорирования. При этом отсутствует регламентация согласования изъятия стока с бассейновыми водными управлениями при оценке запасов подземных вод.

Использование в законе "О недрах" понятия "собственность информации", что противоречит Гражданскому Кодексу и закону "Об информации, информационных технологиях и о защите информации", не позволяет решить важнейшие вопросы обеспечения доступа к информации, полученной при добыче подземных вод, материалам государственного мониторинга, данным о запасах и величине разрешенного водоотбора.

Состав и порядок проведения геологоразведочных работ регламентируется нормативно-правовой базой в сфере законодательства о недрах. Он выстроен для случая, когда объектом оценки запасов является участок недр без оцененных запасов (перспективный участок).

Общая схема пользования недрами (лицензирование, регистрация работ но геологическому изучению, проектирование ГРР, оценка и экспертиза запасов полезных ископаемых, представление информации в геологические фонды, проектирование разработки месторождений) представляется вполне логичной. Однако она не предусматривает вариантов, которые должны касаться, в первую очередь, проектирования геологического изучения недр и эксплуатации - для участков действующих водозаборов, для одиночных водозаборных узлов, а также для геологоразведочных работ, которые проводятся за счет средств недропользователей.

Помимо избыточности целого ряда требований к проведению ГРР, обратим внимание на сроки предоставления основных сопровождающих их государственных услуг. Их суммарная продолжительность достигает 500 дней, что вполне сопоставимо со

сроками проведения собственно геологоразведочных работ на крупных объектах. Что же касается участков одиночных водозаборов, то срок получения разрешительной документации на порядок превышает срок проведения работ по оценке запасов, составляющий, как правило, не более 1-2 месяцев.

Многие из действующих документов в сфере недропользования, в первую очередь "Классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод" (2007 г.), а также требования к изученности запасов нуждаются в коренной переработке. Эти вопросы рассматриваются ниже (глава 2).

На основании изложенного выше выделим следующие основные проблемы нормативно-правового регулирования изучения и использования подземных вод:

- несогласованность и разобщенность норм закона "О недрах", Водного кодекса и других смежных отраслей законодательства;

- отсутствие в законах и других правовых актах определений используемых понятий и унификации понятийного аппарата;

- наличие неправомерных, а иногда и противоречащих здравому смыслу положений и требований - как в законах (кодексах), так и в подзаконных актах;

- жесткая регламентация административных процедур при одновременной нечеткости формулировок и, соотвегственно, неоднозначности их трактовок;

- избыточность требований к проведению работ и представлению их результатов, не учитывающая разнообразие и разномасштабность рассматриваемых объектов и решаемых задач.

Выводы и предложения

В современных общественно-экономических условиях геологическое изучение подземных вод представляет собой комплексную систему, неотъемлемым элементом которой являются требования нормативной базы, в значительной степени определяющие задачи, методологию и результаты геологоразведочных работ.

При этом действующая база противоречива, содержит ряд пробелов, устаревших норм и необоснованных требований, что препятствует эффективному и рациональному использованию недр.

Сложившаяся система требует как гармонизации закона "О недрах" с другими Федеральными Законами (Кодексами), так и упорядочения норм многочисленных подзаконных актов. Представляются необходимыми следующие действия:

1) привести в законе "О недрах" определение понятия "полезные ископаемые", включив в него подземные воды.

2) разделить компетенции между Законом "О недрах" и другими законодательными актами, в первую очередь - Водным кодексом. Возмож/1ые виды деятельности применительно к подземным водам обычно формулируются в виде триады "изучение -использование - охрана". В ней упущено 4-ое звено - "добыча", которая по умолчанию включается в "использование". Линию раздела следует провести следующим образом: деятельность, связанная с доступом в недра - к ней относятся изучение и добыча -подлежит юрисдикции законодательства о недрах.

3) осуществить подготовку кодифицированного акта (Кодекса), либо специального федерального закона "О подземных водах". Единый правовой акт можно рассматривать как оптимальный инструмент решения проблемы гармонизации правовых норм, необходимой для повышения эффективности использования подземных вод.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗУЧЕННОСТИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ II ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Развитие представлений об изученности и совершенствование требований к классификации запасов

Оценке запасов (ресурсов) всех видов полезных ископаемых свойственна неопределенность, зависящая от сложности геологических условий, детальности их изученное™, объема и достоверности используемых данных. В начале XX века геологи и разработчики месторождений твердых полезных ископаемых столкнулись с необходимостью дифференциации залежей по степени надежности определения величины их запасов. Критерии дифференциации запасов/ресурсов по степени изученности и хозяйственному значению устанавливают соответствующие Классификации.

Система и параметры классификации запасов подземных вод

Принципы, разработанные в начале XX века, лежат в основе всех современных классификаций запасов, как отечественных, так и зарубежных. Обоснование количества категорий и критериев дифференциации запасов по категориям являлось основным направлением совершенствования Классификаций запасов всех полезных ископаемых.

Поскольку запасы твердых полезных ископаемых и углеводородов оцениваются по их объему (массе), оконтуривание (установление границ) месторождений изначально являлось важнейшей операцией в составе подсчёта запасов.

В середине XX века в СССР подземные воды получили статус полноценного полезного ископаемого, оценка и учет их запасов были признаны важнейшей государственной задачей. На протяжении всего последующего времени разработчики классификаций стремились унифицировать подходы к оценке запасов для твердых полезных ископаемых, углеводородов и подземных вод, о чем свидетельствует близость их основных положений и синхронность подготовки.

Разработкой классификаций эксплуатационных запасов (ресурсов) подземных вод занимались П.И.Бутов, К.И.Маков, Е.Ф.Тамм, М.П.Семенов, Ф.А.Макаренко, Р.В.Бородин, Б.И.Куделин, Н.И.Плотников, Н.М.Фролов и др. Наиболее значительный вклад в их развитие внесли Н.А.Плотников, М.Е.Альтовский, Н.Н.Биндеман, Г.Н.Каменский, Н.Д.Краснопевцев, Б.В.Боревский и Л.СЛзвин.

Все основные действующие классификации запасов полезных ископаемых являются двухмерными. Предложенная в первых версиях Рамочной Классификации ООН трехмерная система, в которой предлагалось наличие осей, характеризующих геологическую изученность (О), проработку проектных решений, т.е. технологическую и экономическую изученность (Р) и экономическую эффективность (Е), была впоследствии признана нежизнеспособной.

Для подземных вод нецелесообразность отказа от совмещения осей й и р (в терминологии РК ООН) показана при подготовке проекта Классификации в 2002 г. (Б.В.Боревский, Л.С.Язвин). Было обосновано сохранение двухмерной системы, исходя из геолого-гидрогеологической и технико-экономической изученности с одной стороны и социально-экономической эффективности (балансовой принадлежности) - с другой.

При этом акцентировалась необходимость соответствия каждой категории запасов определенной стадии геологоразведочных работ и стадии технико-экономического обоснования, проектирования и освоения предоставленных в пользование участков недр.

Таким образом, квалификация запасов по категориям изученности должна

производиться на основе геологической изученности с учетом горнотехнических, технологических, экономических и др. факторов. Прогнозные ресурсы, которые являются геологическим, а не геолого-экономическим (в отличие от эксплуатационных запасов) понятием, квалифицируются на основе только геологической изученности. Вторая ось -социально-экономической эффективности - определяет хозяйственное значение запасов.

Категоризация запасов (ресурсов! подземных вод

Выделенные в первой "Классификации эксплуатационных запасов подземных вод" (1950 г.) 5 категорий охватывали весь спектр возможной изученности территорий: от анализа данных эксплуатации действующих водозаборов до оценки запасов по геологическим и гидрогеологическим предпосылкам.

Всего за истекший период было разработано 5 Классификаций. Во всех, за исключением первой, выделяются 4 категории запасов: А, В, Сь CY Однако требования к соответствующей им изученности претерпевали существенные изменения. В первых классификациях не было разделения на запасы и ресурсы - все категории относились к запасам. Прогнозные ресурсы выделяются с 1983 г., с 2007 г. они разделены на три категории (Pi, Р2, Р3). Сопоставительный анализ Классификаций свидетельствует о последовательном повышении требований к запасам категорий С i и С2 (рис. 3).

Какие-либо количественные критерии достоверности подсчета выработаны не были. Отнесегше к той или иной категории производится субъективно, границы между ними довольно условны. Показательны характеристики изученности, приведенные в Классификации 1960 г.: категория А соответствует "полному выяснению условий", В -"выяснению основных особенностей", Ci - "выяснению в общих чертах". Поэтому категоризация запасов заключается в экспертном определении наибольшего соответствия изученности оцениваемого месторождения (участка) и категории в последовательном ряду изученности согласно действующей классификации.

Анализ действующей Классификации и ее применения свидетельствует о необходимости внесения изменении в принципы категоризации, направленных на повышение эффективности геологического изучения и освоения недр.

Запасы категории А

Согласно построению классификационных систем, категория А определяет наибольшую степень достоверности подсчитанных запасов. В соответствии с Классификациями 1950, 1997 и 2007 г. их оценка базируется на опыте эксплуатации водозаборных сооружений. Назначением запасов категории А - т.е. освоенных запасов -является обоснование возможности их дальнейшей эксплуатации, а также расширения и реконструкции.

В настоящее время большую часть работ по оценке запасов составляют работы на действующ!« водозаборах, однако при этом запасы категории А практически не подсчитываются. Как правило, утверждаются запасы по категории В, а также Ci - в зависимости от детальности их изученности.

Следовательно, требования к ним значительно превышают информативность материалов, которые обычно бывают получены в процессе эксплуатации. Мониторинг, требования к которому содержатся в лицензионных соглашениях, не проводится недропользователями в должном объеме, поскольку не используется ими для оперативного управления, а действенный механизм воздействия на шгх отсутствует.

Что же касается назначения запасов категории А - их наличие не является условием продолжения разработки месторождегаш, в том числе изменения схемы водозаборов.

Виды геологических работ 1950-1960 1960-1983 1983-1997 1997-2007 2007-2015 Проект

Эксплуатация А, А А А А В

Разведка Аг В В

В

В

Оценка В Сх С1 С, С!

С, С, С2 Сг Р!

Поиски С2 Р1

Сг Сз

Р Р2 Рз

Региональные работы Р 1

Рз Рз

Примечание: названия видов геологических работ соответствуют современным представлениям

Рис 3. Корреляция категорий запасов' ресурсов подземных вод между Классификациями, действовавшими в различные периоды

Итак, выделение запасов категории А в настоящее время не имеет практического значения, поскольку они ничем не отличаются от запасов категории В при обосновании дальнейших действий недропользователя. Материалы эксплуатации в подавляющем большинстве случаев недостаточны для квалификации запасов по данной категории.

В связи с этим сохранение категории А в классификации запасов может рассматриваться только как дань традиции и аналогии с другими видами полезных ископаемых.

Запасы категории С7

Наибольшие затруднения для всех типов полезных ископаемых исторически вызывает "идентификация" категории Сг, по выражению Ю.Н.Новикова (применительно к углеводородам) "балансирующей на грани запасов и ресурсов".

Следует подчеркнуть, что порядок выделения запасов категории С2 подвергался наиболее значительным изменениям. При этом запасы категории Сг, помимо их не вполне ясных обоснованности и назначения, имеют ярко выраженную неопределенность территориальной принадлежности (подсчитываются применительно к условным схемам по всей площади месторождеш!я).

В 2007 г. с пртмтием ныне действующей Классификащш статус запасов категории С2 должен был очередной раз понизиться - до прогнозных ресурсов категории Р1. Этого не произошло, в результате чего требования к двум указанным категориям практически идентичны. Следовательно, после разделения ресурсов на три категории категория запасов С2 вообще оказалась "лишней".

Из приведенных выше сведений следует, что запасы, относимые к категории С 2, не отвечают определению понятия "запасы" как величине отбора из геолого-технически обоснованных водозаборных сооружений при заданном режиме и условиях эксплуатации, качестве воды, с учетом социально-экономической целесообразности использования.

Итак, вследствие развития представлений о прогнозных ресурсах, конкретизации требований к ним и увеличению их значимости, выделение запасов категории Сг утратило целесообразность. Все подсчитанные запасы категории Сг следует перевести в прогнозные ресурсы категории Р].

Предлагаемая система классификащш запасов и ресурсов показана на рис. 4.

Достоверность прогнозных расчетов и балансовая принадлежность запасов

Социально-экономическая (технико-экономическая) эффективность запасов устанавливается путем определения их балансовой принадлежности. Для подземных вод впервые данное понятие было введено в Классификащш 1960 г. С тех пор, несмотря на кажущуюся простоту вопроса и неизменность выделения двух групп запасов (балансовые и забалансовые), критерии их отнесения к той или иной группе неоднократно изменялись.

Критерием достоверности оценки хозяйственного значения запасов является их фактическое освоение. Величины ранее утвержденных запасов подсчитывались примешгтелыю к заявленной потребности, которая базировалась на общепринятых в СССР ожиданиях существенного роста как общего, так и душевого водопотреблення. В результате невостребованные запасы составляют более 80%, в то время как согласно государственному учету к забалансовым отнесены лишь 3-4%.

Между тем при проведении прогнозных расчетов в составе оценки ЭЗПВ требуется учет взаимодействия водозабора на оцениваемом месторождении и всех водозаборов на участках недр с утвержденными ранее запасами.

Объект изучения Вид пользования недрами Объект опенки Категория Стадия разработки проектных и пред проектных документов М << а 8 | 2 £ Я 2 £ 2 5 и >< 2 е А 5

Месторождения (МПВ) н 4х участки Разведка н добыча Эксплуатационные запасы В Рабочая документация

Оценка С, Проектная документация

Участей, перспективные для локализации месторождений, фланги МПВ н смежные горизонты Поиски Прогнозные эксплуатационные ресурсы Р1 Обоснование инвестиций

Гидрогеологические районы 3-го и 4-го порядков, бассейны средних рек, административные районы Региональное геологическое изучение Р; Обоснование схем комплексного

Гидрогеологические районы 1 -го и 2-го порядков, бассейны крупных рек, территории субъектов РФ Рз охраны водных ресурсов

Рнс. 4. Классификация запасов I ресурсов подземных вод. Ось геологической, технологической и экономической изученности

Прогнозные эксплуатационные ресурсы Эксплуатационные запасы

Балансовая принадлежность не подразделяются забалансовые балансовые

Категория В

изученности С1

Увеличение технико-экономической эффективности освоения

Рис. 5. Классификация запасов / ресурсов подземных вол. Ось технико-экономической эффективности освоения

Следствиями принятой постановки являются крайне низкая достоверность прогноза ■ состояния подземных вод и неэффективные экономические решения - в результате вынужденного ухода на более глубокие горизонты с худшими показателями качества и/или на большие расстояния от потребителей.

Необходим ряд изменений нормативной базы и методики проведения прогнозных расчетов, которые должны заключаться в следующем:

1) Дополнение понятия "участки нераспределенного фонда недр" понятием "нераспределенные запасы поземных вод" и отнесение последних к забалансовым;

2) Выделение групп балансовых и забалансовых запасов должно базироваться на оценке двух групп факторов:

технико-экономических, определяющих экономическую целесообразность освоения (горно-геологические, технические, технологические и др.);

социально-экологических, определяющих возможность освоения (природоохранные, земельные ограничения и др.).

К забалансовым относятся запасы, освоение которых на момент оценки является нецелесообразным в связи с невостребованностью и/или невозможным по перечисленным выше основаниям, но имеется перспектива их последующего вовлечения в эксплуатацию.

3) Необходима корректировка балансовой принадлежности по фактическим данным о востребованности и освоении запасов. Балансовые запасы переводятся в забалансовые по истечении 10-летнего срока с даты проведения их государственной экспертизы или даты прекращения эксплуатации, при отсутствии лицензии на право пользования недрами с целью разведки и добычи подземных вод.

4) Влияние на оцениваемый участок расчетного водоотбора на месторождениях (участках месторождений) с забалансовыми запасами не учитывается.

Для прогнозных ресурсов балансовая принадлежность не оценивается (рис. 5).

Совершенствование требовании к изученности запасов подземных вод

Выполненный анализ нормативных и нормативно-методических документов, результатов работ по оценке эксплуатационных запасов и материалов их постановки на государственный учет позволяет определить следующие основные направления совершенствования требований к изучению запасов подземных вод.

Требования к качеству подземных вод, технологическая и геолого-экономическая изученность

1. При проведении геологоразведочных работ первоочередным является вопрос о соответствии качества воды назначению ее использовать, в случае пресных подземных вод - для питьевого, хозяйственно-бытового и/или технического водоснабжения.

В действующей нормативной базе, регламентирующей требования к качеству подземных вод, содержатся два положения, вызывающие многочисленные проблемы при подсчете запасов и их постановке на учет.

Согласно первому, при оценке запасов подземные воды должны быть разделены на питьевые и технические, с соответствующим различием процедуры согласования. Второе фактически ставит знак равенства между "питьевыми водами" и " подземными питьевыми водами". Оба не способствуют решению вопроса о возможности использования подземных вод, причиной чего являются следующие обстоятельства.

С одной стороны, в результате ужесточения нормативных требований к питьевым водам, наблюдается существенное уменьшение распространения подземных вод, которые

являются кондиционными в природном состоянии. С другой, вследствие развития технологий очистки (обработки) воды, практически все подземные воды зоны свободного водообмена удовлетворяют условию возможности их доведения до питьевого качества.

Таким образом, определение подземных питьевых вод должно выглядеть следующим образом: это "природные подземные воды, качество которых по всем показателям удовлетворяет требованиям питьевого водоснабжения или могут быть доведены до них существующими методами водоподготовки (кондиционирования)".

Очевидно, что возможность и целесообразность использования подземных вод, требующих проведения водоподготовки, должна быть обоснована как технологически, так и технико-экономически.

Разделение подземных вод на питьевые и технические потеряло смысл, поскольку ничего не говорит о качестве (свойствах) воды, являясь исключительно характеристикой ее использования. Вследствие этого отнесение воды к тому или иному из этих двух типов определяется намерениями недропользователя по использованию воды, а также его финансовыми возможностями. Вода одного и того же месторождения (участка) может использоваться и как питьевая, и как техническая, что со всей очевидностью подтверждается практикой оценки запасов и их постановки на государственный учет.

2. По существу все воды зоны свободного водообмена могут использоваться в питьевых целях. При этом они должны подразделяться на классы, соответствующие их качеству. Критерии разделения, заложенные в ГОСТ 2761-84 и повторенные в ОКОЭ2-2002, следует изменить в соответствии с прогрессом в методах водоподготовки:

- различие между классами должно заключаться не в различии концентраций одних и тех же компонентов. За основу дифференциации следует принять необходимые методы водоподготовки, то есть классы должны различаться показателями, требующими устранения отклонений от питьевых норм.

- подразделение подземных вод на классы определяется возможностью применения безреагентных методов водоподготовки (2 класс) или использования реагентов и изменения химического состава (3 класс). Воды 1 класса не требуют водоподготовки.

- классы качества должны отражать весь спектр природных вод. Недопустима ситуация, когда вода не может быть отнесена ни к одному из выделенных классов.

При оценке и постановке на государственный учет запасов подземных вод следует, прежде всего, указывать не назначение их использования, а их природное состояние (принадлежность тому или иному классу). Например:

- питьевые подземные воды 2 класса, для питьевого водоснабжения;

- питьевые подземные воды 3 класса, для питьевого и технического водоснабжения.

Использование для технического водоснабжения питьевых вод 3-го класса

разрешается без ограничений, 2-го - по согласованию, 1-го - в исключительных случаях.

3. Неотъемлемой частью оценки эксплуатационных запасов является обоснование технологии обработки воды с целью доведения ее качества до требуемого. Применительно к вопросам качества под технологическим изучением подземных вод понимается получение информации, достаточной для обоснования необходимости, выбора методов и проектирования систем водоподготовки с целью доведения качества исходной воды до установленных норм или требований потребителя.

Указанная информация должна быть получена в процессе геологического изучения недр на основе материалов полевых и лабораторных технологических исследований, в том числе - натурного технологического моделирования. Технологическая оценка

производится с позиций выбора наилучших доступных технологий водоподготовки.

4. Эксплуатациош1ые запасы месторождений подземных вод подлежат также геолого-экономической оценке, определяющей (как и для других видов полезных ископаемых), целесообразность их использования. Оценка включает обоснование способа и системы разработки (горно-техническая часть), водоподготовки (технологическая часть) и определение экономических показателей освоения.

При наличии альтернативных вариантов производится их сопоставление по технико-экономическим показателям и природоохранным ограничениям разработки, и выбор наиболее рационального. Критерием, как правило, является минимум приведенных затрат на освоение и добычу, но окончательное решение принимает недропользователь.

Определение границ месторождений подземных вод

Обязательным элементом оценки эксплуатационных запасов подземных вод является обоснование границ месторождений и их участков. Наличие геологически обоснованных, закрепленных на картах и разрезах, юридически легитимных границ месторождений подземных вод необходимо для ведения государственного учета запасов и кадастра месторождений, определения возможности застройки территории, передачи участков недр недропользователям, охраны от истощения и загрязнения и др.

Условность границ месторождений свойственна всем видам полезных ископаемых. Так, конфигурация границ рудных месторождений находится в зависимости от принятых кондиций по величине минимального бортового содержания полезного ископаемого, экономической конъюнктуры, техники разработки, технолог™ извлечения.

Для подземных вод, вследствие ряда их особешюстей, обоснование границ сопряжено с наибольшей неопределенностью. Очевидно, что выделенная площадь МПВ, с одной стороны, должна быть достаточной для его охраны, а с другой - не должна приводить к избыточному ограничению хозяйственного использования земель. При этом МПВ не является тождественным таким понятиям, как "лицензионный участок" или "плошадь водосбора".

Подходы к обоснованию положения границ базируются на определении понятия "месторождешю подземных вод". Оно должно производиться на основе 3 групп факторов:

- природно-геологических (геологических, гидрогеологических, гидрологических),

- антропогенных (технико-экономических, социально-экологических),

- геолого-разведочных.

К первой группе относятся положение границ продуктивных горизонтов, зон повышенной проводимости, кондиционных вод и др., а также конфигурация речной сети и границы водосборов поверхностных вод. Во вторую входят наличие и возможность вывода из оборота земель, пригодных для размещения водозаборных сооружений и зон санитарной охраны, природоохранные ограничения. Геолого-разведочные факторы определяют границы и детальность изучения разведанной (оцененной) площади.

В условиях большой площади распространения водоносных горизонтов, которая значительно превышает возможную площадь месторождения, границы следует определять с использованием результатов гидрогеодинамических расчетов исходя из условия невозможности пересечения контуров МПВ.

Для месторождений подземных вод рекомендуется следующий принципиальный порядок выделения границ. Предварительно на картографическую основу наносятся контуры площадей, соответствующих перечисленным выше природно-геологическнм факторам с учетом природоохранных ограничений. Их сочетание позволяет выделить

контур, в пределах которого, в соответствии с определением понятия "месторождение" имеются благоприятные условия для отбора подземных вод. Затем, при необходимости, границы МПВ уточняются на основе данных изученности территории и результатов прогнозных расчетов.

Одним из наиболее принципиальных вопросов, непосредственным образом связанных с установлением границ месторождений, является вопрос об оценке величины максимально возможного водоотбора в его пределах (отождествляемого с запасами категории Ст). В такой постановке задача может иметь только ориентировочное решение (соответствующее прогнозным ресурсам категории Р|), поскольку величина отбора зависит от схем водозаборных сооружений и их расположения. Поэтому методически неверным является применяемое для утверждения запасов в районах интенсивной эксплуатации подземных вод условие наличия запасов категории С2 в пределах территорий, окружающих оцениваемый участок недр.

Оценка запасов подземных вод на участках одиночных водозаборов

Общепринятое понятие "месторождение подземных вод" в настоящее время подвергается ревизии, которая не имеет геологических оснований и обусловлена несовершенством законодательства, в первую очередь - проблемой статуса участков недр, эксплуатируемых одиночными водозаборами. Среди специалистов-гидрогеологов существуют две крайние точки зрения относительно данного понятия:

- любой участок недр с оцененными запасами подземных вод, эксплуатируемый одиночным водозабором, должен квалифицироваться как месторождение подземных вод. Этот принцип соответствует существующей нормативной базе и реализуется в настоящее время в большинстве субъектов РФ.

- месторождение является объединением больших площадей, в пределах которых расположено множество групповых и одиночных водозаборов. В этом случае каждый участок одиночного водозабора приобретает статус участка месторождения.

Второй принцип принят для Московской области, где были выделены 39 укрупненных месторождений - таким образом, что почти вся территория региона оказалась разделена на МПВ. Фактически это гидрогеологическое районирование территории, направленное на упрощение процедуры учета, а не выделение (оконгуривание) месторождений.

Оба подхода противоречат определению и геолого-экономическому содержанию термина "месторождение подземных вод", принятому в настоящее время в специальной справочной и методической литературе. В результате их применения количество зарегистрированных в РФ месторождений и участков месторождений подземных вод увеличивается в геометрической прогрессии и с 1991 г. увеличилось с 3.5 до 12 тысяч.

Другие негативные последствия отсутствия в нормативной базе, регламентирующей изучение подземных вод, требований к оценке запасов по участкам одиночных водозаборов, можно сформулировать следующим образом:

- завышенные требования к содержанию и оформлению материалов с подсчетом запасов подземных вод, составу отчетной информации;

- объединение в системе госучета запасов подземных вод одиночных и групповых водозаборов, что приводит к многочисленным неточностям и противоречиям;

- попытки изменения законодательства, которые могут привести к потере контроля над недропользованием в части добычи подземных вод.

В связи с этим необходим ряд изменений нормативной базы, касающихся

легитимности понятия "одиночный водозаборный узел", введения упрощенных требований к оценке запасов, придания особого статуса участкам недр, не имеющим промышленного значения.

Оценка защищенности подземных вод от поверхностного загрязнения

В состав геологоразведочных работ необходимо включать исследования по оценке защищенности водозаборов от поверхностного загрязне1шя, так как от этого зависят требования к их охране. Тезис об основополагающей роли понятия "защищенность" при организации зон санитарной охраны (ЗСО) не подвергается сомнению, однако в действующих санитарных правилах и нормах степень защищенности учитывается алогично и недостаточно обосновано. Рекомендуются следующие основные изменения:

1) По степени защищенности подземные воды можно разделить на 3 группы:

- надежно защищенные (защищены от химического и микробного загрязнения) -время поступления загрязнений превышает расчетный срок эксплуатации.

- защищенные (защищены от микробного загрязнения) - время поступления загрязнений более 200 суток.

- недостаточно защищенные - время поступления загрязнения в эксплуатируемый водоносный горизонт менее 200 суток;

2) Размеры первого пояса не зависят от степени защищенности;

3) Время выживаемости бактерий не зависит от защищенности и климатических условий;

4) Третий пояс ЗСО должен быть разделен на два: За (запрещается наличие любых источников загрязнения) и 36 (запрещается только наличие неисправных скважин), границы которых определяются соответственно с учетом вертикального движения загрязнения и без его учета.

Выводы н предложения

Выполненный анализ свидетельствует о необходимости внесения изменений в принципы категоризации запасов подземных вод и определения их балансовой принадлежности. Основные направления такого совершенствования включают:

- сокращение количества категорий эксплуатационных запасов до двух (В и С|), которым должны соответствовать определенные стадии геологоразведочных работ и стадии технико-экономического обоснования, проектирования и освоения;

- выделение групп балансовых и забалансовых запасов на основе двух групп факторов: технико-экономических и социально-экологических, определяющих, соответственно, экономическую целесообразность и возможность освоения;

- отказ от учета влияния на оцениваемое месторождение расчетного водоотбора на месторождениях (участках месторождений) с забалансовыми запасами;

В современных условиях требования к изученности эксплуатационных запасов подземных вод должны быть дополнены следующими положениями:

- неотъемлемой частью оценки запасов является технологическое изучение -обоснование технологии обработки воды с целью доведения ее качества до требуемого;

- запасы месторождений подземных вод подлежат геолого-экономической оценке, определяющей целесообразность их использования;

- обязательным элементом оценки запасов подземных вод является обоснование границ месторождений и их участков:

- в состав геологоразведочных работ необходимо включать исследования по оценке

защищенности водозаборов подземных вод от поверхностного загрязнения;

Нормативно-правовые акты следует дополшгть положениями, обеспечивающими:

- придание юридического статуса наблюдательным пунктам и сетям мониторинга;

- соблюдение требований о ведении недропользователями эксплуатационного мониторинга на участках добычи;

- проведение оценки запасов по одиночным ВЗУ и оформление отчетных материалов по упрощенным требованиям.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

И ОЦЕНКИ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Информационные системы в гидрогеологии

1. Увеличение масштабов изучения и использования минерально-сырьевых ресурсов, развитие методов и средств исследования геологической среды сопровождались повышением ценности и востребованности информации о недрах. К первым информационным системам, ИС ручного обращения, относятся фонды геологической информации. В настоящее время в Российской Федерации хранящиеся в них материалы рассматриваются как важнейший государственный актив, национальное достояние и фактор обеспечения безопасности страны. По мере накопления информации и вовлечения в процесс обоснования решений все больших объемов исходных данных, возрастали требования к возможностям их хранения и обработки.

Оптимальным способом хранения, анализа и обработки материалов гидрогеологических исследований является создание информационных систем (ИС), включающих специальным образом организованные данные (базы данных) и системы управления ими (в том числе прикладное программное обеспечение).

Вопросы теории баз данных, их администрирования, проектирования и построения информационных систем разработаны в основополагающих исследованиях Ш.Атре, Дж.Мартина, Дж.-Л.Уэлдона, Дж.Ульмана, К.Дейта, М.Н.ДеМерса. Проблемам применения информационных систем в гидрогеологических исследованиях посвящены работы В.В.Веселова, Л.К.Гохберга, Д.И.Ефремова, Ю.О.Зеегофера, А.Н.Клюквина, В.В.Куренного, Л.Лукнера, Н.С.Огняника, И.С.Пашковского, А.А.Рошаля, Н.В.Седова, М.М.Черепанского, Д.Б.Аракчеева, О.В.Митраковой, А.С.Попова, Л.Е.Чесалова.

Задачи использования информационных систем за длительный период эволюционировали от накопления и представления данных до анализа материалов и управления гидрогеологическими процессами. Со второй половины 20 века понятие ИС ассоциируется с компьютерными технологиями, которые получают все больше распространение в практике геологоразведочных работ. Современные представления предписывают обязательное наличие в их составе аппаратно-программных средств, обеспечивающих накопление, преобразование, анализ, представление и передачу данных.

В нашем понимании, следуя за наиболее распространенным определением понятия "информационные технологии", информационная система — система, включающая организационно упорядоченную совокупность данных и средства управления ими, предназначенная для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

2. В целом развитие ИС в гидрогеологии следует рассматривать как часть общего процесса развития информационных технологий, определяемого, в первую очередь,

развитием технических средств (ручные, механизированные, электронно-вычислительные машины, персональные компьютеры).

Необходимо подчеркнуть, что вплоть до конца 1980-х годов развитие представлений о ИС, направлениях их использования и решаемых задачах опережало возможности имеющихся в распоряжении гидрогеологических организаций технических средств. Вследствие этого разрабатываемые автоматизированные ИС не получили широкого распространения и практически не использовались, находя применение лишь у их авторов. Исключением можно считать только системы геофильтрационного моделирования, однако и они редко выходили за пределы организаций-разработчиков.

Наибольшее применение в практической деятельности получила разработка ИС для информационного обеспечения моделирования, что нашло отражение в разработке концепции постоянно действующих математических моделей (ПДМ). ПДМ должна быть обеспечена информацией, достаточной для воспроизведения гидрогеологических условий на разные периоды времени. В связи с этим обязательным условием разработки ПДМ является наличие в ее составе баз данных и соответствующих программных средств:

3. Бурное развитие вычислительного оборудования, появление персональных компьютеров, развитие ГИС и средств удаленного доступа оказали значительное влияние на архитектуру и возможности использования ИС. Прогресс компьютерных технологий в 1990-е годы многократно повысил эффективность применения ИС и позволил не только реализовать сформулированные ранее идеи, но и сделать их доступным для массового использования. Появились качественно новые возможности обработки и передачи информации. Следует отметить, что применение ИС при изучении подземных вод является одним из немногих, но крайне важных направлений гидрогеологических исследований последних десятилетий, где прогресс очевиден.

С 1990-х годов ИС, применяемые при проведении гидрогеологических исследований, разделяют на фактографические и географические ИС, а также системы численного моделирования. Сближение и объединение трех указанных направлений (трех видов ИС) привело к созданию так называемых интегрированных (комплексных) информационных аналитических систем (ИАС), предназначенных для решения комплекса задач, связанных с управлением изучением и использованием подземных вод (оценка текущего состояния, прогнозирования гидрогеологических процессов и др.).

Промышленные ГИС, а также и системы математического моделирования в гидрогеологии, разрабатываются крупными международными корпорациями. В связи с этим в настоящее время усилия сосредоточены, в большей степени, на создании фактографических ИС. Разработанная ЗАО "Геолинк" ПДМ-технология (МоШпГо) остается единственным примером глубоко интегрированной информационной системы, созданной на основе единой программной среды.

Другим важным направлением развития гидрогеологических ИС, помимо информационной базы моделирования, является разработка систем информационной поддержки государственного управления и регулирования недропользования. Следует отметить, что они реализуют, главным образом, функционал информационно-поисковых систем и предназначены для учета и территориального обобщения данных о запасах, выданных лицензиях, отборе подземных вод.

4. Согласно сформулированным в главе 1 принципам, информационное обеспечение системы геологического изучешш подземных вод включает имеющиеся знания о геолого-гидрогеологических условиях объекта исследования, нормативно-правовые требования и

ограничения, методическую основу проведения работ (рис. 6).

Фактическая информация о различных показателях состояния подземных вод и их динамике представляет главную ценность геологоразведочных работ. Ее наличие определяет возможность анализа гидрогеологических условий, пересмотра или корректировки выводов авторов отчетов, использования полученных ранее данных для решения новых задач, отличающихся от стоявших перед исполнителями работ.

Информационная система должна предоставлять возможность систематизации, обобщения, преобразования и представления фактической информации для анализа гидрогеологических условий, обеспечивающего принятие эффективных инженерных и управленческих решений.

Анализ ранее полученных фактических материалов и требований нормативно-правовой базы должен играть основную роль уже на начальной стадии процесса поисков и разведки и служить основой оценки полноты и достоверности имеющейся информации для выявления недостающих данных и обоснования геологоразведочных работ -определения состава и объемов полевых исследований и их минимизации.

Применение информационных систем в гидрогеологических исследованиях должно выйти за рамки обслуживания моделирования и выдачи материалов мониторинга и недропользования. Предлагаемая концепция заключается в информационном обеспечении геологического изучения недр и создании экспертно-информационных систем, назначением которых является проведение экспертных оценок возможной величины запасов и ресурсов подземных вод.

Фактографические информационные системы

Использование информационных технологий в гидрогеологии, несмотря на многолетшш опыт разработки и постоянное совершенствование технических средств, сопряжено с рядом проблем, обусловленных, в первую очередь, особенностями предметной области, таких как: наличие большого объема разнородных данных, субъективность информации и разобщенность ее логической структуры, слабая формализация задач.

Для информационных систем, применяемых при оценке запасов подземных вод, характерен ряд недостатков, основные из которых сводятся к следующему:

- неоптимальная конфигурации структуры баз данных и отсутствие единой типизации объектов;

- недостаточно четко прописанные критерии идентификации гидрогеологических объектов и информации;

- фиксированное количество видов вводимых объектов и показателей.

- недостаточно развитые средства поиска объектов и связанных данных.

- узкий спектр процедур, предназначенных для преобразования и обобщения информации.

- ограниченный набор выходных форм.

- отсутствие инструментов анализа состава и качества внесенной информации.

В связи с этим возникает задача разработки требований к фактографическим информационным системам объектного уровня, обеспечивающим, в первую очередь, накопление и обработку фактических материалов. Особое внимание уделено учету специфических особенностей предметной области (гидрогеологических данных), осложняющих функционирование ИС.

рис. 6. Информационное обеспечение геологического изучения недр

Предлагаемые подходы к фактографическим информационным системам объектного уровня были реализованы в ЗАО "ГИДЭК" автором совместно с И.В.Сахаровым при разработке программно-алгоритмического комплекса (ПАК) СеоСООЕ (свидетельство о государственной регистрации №2009610229 от 11.01.2009 г.). На наш взгляд, они являются комплексными и универсальными и позволят минимизировать указанные проблемы при создании аналогичных фактографических ИС объектного уровня. В их состав входят:

- строгое разграничение видов информации, объектов базы данных, их свойств, классификаторов, входных и выходных форм;

- возможность расширения состава баз данных путем создания пользователем новых объектов и новых показателей:

- критерии идентификации данных на основе так называемых "ключевых полей";

- процедуры для поддержания целостности БД, направленные на проверку уникальности, согласованности и непротиворечивости данных и их коррекцию;

- процедуры выборки объектов по комплексным признакам;

- способы обработки данных, в том числе пространственное и временное обобщение информации, формирование стандартных и специальных выходных форм, экспорт данных в ГИС и системы моделирования.

Особенностью комплекса веоСООЕ является направленность на систематизацию, обобщение и анализ всей совокупности материалов, полученных по району (участку) работ при проведении гидрогеологических и других видов исследований, мониторинга окружающей среды, а также использовании недр для добычи воды и других целей.

Структура БД должна быть основана на строгом разграничении видов информации, объектов базы данных, их свойств, классификаторов, входных и выходных форм. В составе базы данных представлены различные виды информации, в соответствии с которыми целесообразно выделить следующие три блока (раздела): блок информации об объектах базы данных, блок информации о состоянии природной среды, лексикографический блоки.

Особое внимание уделяется требованиям непротиворечивости информации об объектах БД, единства гидрогеологической стратификации и районирования.

При разработке гидрогеологических баз данных предлагается использовать типизацию объектов, предусматривающую их разделение на две категории: "информационные" и "словарные". Под термином "информационный объект" понимаются объекты, характеристики которых являются предметом хранения и обработки средствами конкретной ИС. "Словарные объекты" используются только для обобщения данных и формирования запросов.

Информационные объекты разделяются на следующие группы: природные пространственно-ограниченные объекты (месторождения и их участки, предоставленные в пользование участки недр), технические объекты (пункты наблюдения, сооружения для отбора/закачки воды), документальные объекты (отчетные материалы, протоколы геологической экспертизы, лицензии на право пользования недрами) и др.

Важнейшим вопросом устойчивого функционирования ИС является обеспечение целостности БД. С этой целью была проведена систематизация сформулированных в различных источниках по теории баз данных требований к информации (полнота, неизбыточность, актуальность, непротиворечивость, уникальность, динамическая непрерывность, устойчивость и др.), которые были реализованы применительно к

гидрог еологическим ИС.

Создание ИС предполагает, что внесенные данные должны быть унифицированы, взаимосвязаны и систематизированы. Для контроля уникальности информации служат разработанные критерии идентификации объектов и данных на основе так называемых "ключевых полей". Для поддержания целостности БД предусмотрен также набор дополнительных процедур, направленных на проверку согласованности и непротиворечивости данных, в том числе сквозную проверку связанных объектов по общим параметрам, и их коррекцию (синхронизация пространственных характеристик, пересчеты показателей и др.).

Разработанные методы содержательной обработки данных включают процедуры выборки объектов по комплексным признакам, обобщения переменных данных по времени, пространственного обобщения информации, формирования стандартных и специальных выходных форм, экспорта информации в ГИС и системы моделирования.

Выборка осуществляется на основе механизма, позволяющего учитывать различные типы критериев: расположение объекта, свойства объекта (текстовые и числовые характеристики), привязки к другим объектам базы, наличие связанных данных и др.

Некоторые примеры использования комплекса СеоССЮЕ приведены на рис. 7.

Географические ИС и геолого-картографическое моделирование

Согласно Де Мерсу, традиционный подход к картам, "парадигма сообщения", подразумевал, что сама карта является конечным продуктом. При этом пользователю не доступны как возможность работы с данными, так и собственно исходная информация. Альтернативный подход, "аналитическая парадигма", основан на идее, что карта должна не только сообщать информацию, но и позволять анализировать и обрабатывать ее для получения большей отдачи при изменившихся обстоятельствах или потребностях.

Этот подход получил всестороннее развитие на базе достижений компьютерной техники, что наиболее ярко проявляется при использовании ГИС - информационных систем, предназначенных для управления пространственно-распределенными данными.

ГИС находят широкое применение в гидрогеологических исследованиях: для картографического сопровождения работ, информационного обеспечения управления изучением и использованием недр, при построении гидрогеологических карт и др.

Важнейшим свойством ГИС является наличие инструментов "картографического моделирования", под которым понимается использование взаимодействующих, упорядоченных пространственных операций, как элементарных, так и сложных логическо-математических функциональных действий над картографическими объектами, способность комбинировать представление информации нескольких выбранных тем.

ГИС рассматриваются в качестве инструмента решения прикладных задач - с целью получения новой информации - картографических материалов синтетического и аналитического характера Современные геоинформационные системы расширили использование карт через замену их большим числом цифровых картографических слоев с взаимосвязанными темами. Эти слои могут быть автоматически проанализированы, а их тематическое наполнение объединено для получения информации, необходимой специалистам, принимающим решения (О.В.Митракова, Д.Б.Аракчеев).

Наибольшее применение из инструментов пространственного моделирования в гидрогеологических исследованиях нашел метод наложения полигональных (и других типов) покрытий, обеспечивающий передачу атрибутов объектов полигонам результирующей темы.

Рис. 7. Примеры использования комплекса ОеоСОЭЕ: выбор скважин для построения разреза (Л): геологический разрез (Б); геолого-технический разрез (В); расчет газового состава и газового фактора (Г); карта-схема мощности водоносных отложений (Д); хронологический график уровня воды (Е); сопоставление модельных и фактических уровней (Ж); схема участков засоления пород зоны аэрации (3)

В качестве примеров использования геолого-картографического моделирования можно выделить решение таких задач, как оценка уязвимости/защищенности подземных вод и гидрогеоэкологическое прогнозирование. Вопросы регионального геолого-картографнческого моделирования при оценке РППВ рассмотрены в главе 4.

Выводы и предложения

1. При изучении ресурсного потенциала подземных вод первостепенную роль играет информационная обеспеченность принимаемых решений и совершенство используемых методов обработки данных. Оптимальным способом хранения, анализа и обработки материалов гидрогеологических исследований является создание информационных систем (ИС). Прогресс компьютерных технологий в 1990-е годы многократно повысил эффективность ИС и позволил сделать их доступным для массового использования.

Однако в настоящее время их применение в гидрогеологических исследованиях ограничено обеспечением математического моделирования и выдачей материалов мониторинга и недропользования. Предлагаемая концепция заключается в создании эксиертно-информационных систем оценки запасов и прогнозных ресурсов подземных вод и базируется на следующих положениях:

- интегрирование всей совокупности знаний о геолого-гидрогеологических условиях объекта исследования, правовых и технических требованиях и ограничениях, методической базе проведения работ;

- оценка полноты и достоверности имеющейся информации на предпроектной стадии для выявления недостающих данных и обоснования методики и объемов геологоразведочных работ с учетом норм, установленных регламентирующими докуме1ггами;

- систематизация, обобщение, преобразование и представление фактической информации для анализа гидрогеологических условий, обеспечивающего принятие эффективных инженерных и управленческих решений.

2. Использование информационных технологий в гидрогеологии, несмотря на многолетний опыт разработки и постоянное совершенствование технических средств, сопряжено с рядом проблем, обусловленных особенностями предметной области.

Предлагаемые требования к фактографическим ИС объектного уровня, в том числе к составу информации и структуре баз данных, обеспечению устойчивого функционирования, процедурам поддержания их целостности и способам обработки информации, были реализованы при разработке программно-алгоритмического комплекса (ПАК) СеоСООЕ. Они являются комплексными, универсальными и позволят минимизировать указанные проблемы при создании аналогичных фактографических ИС.

3. Широкое применение в гидрогеологических исследованиях находят географические информационные системы. Аналитическая парадигма, пришедшая на смену парадигме сообщения, основана на идее, что карта должна не только сообщать информацию, но и позволять анализировать и обрабатывать ее для получения большей отдачи при изменившихся обстоятельствах или потребностях.

Важнейшим свойством ГИС является наличие инструментов "картографического моделирования", под которым понимается использование взаимодействующих, упорядоченных пространственных операций, как элементарных, так и сложных логическо-математических функциональных действий над картографическими объектами, способность комбинировать картографическое представление информации нескольких

выбранных тем. Функционал ГИС позволяет использовать их для геолого-картографического моделирования, возможности которого незаменимы при оценке ресурсного потенциала подземных вод.

4. РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОДЗЕМНЫХ ВОД РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Основные этапы и методика проведения оценок ресурсного потенциала подземных вод

Концептуально региональные оценки эксплуатационных ресурсов/запасов, или, в современной терминологии, ресурсного потенциала подземных вод (РППВ), восходят к первой Классификации запасов подземных вод и, еще глубже - к первым отечественным классификациям запасов твердых полезных ископаемых и углеводородов. Как показано выше, еще с конца 1920-х годов государственная политика была направлена на максимально полный учет полезных ископаемых, в том числе еще не разведанных районов, чему изначально соответствовали запасы категории С'г.

В дальнейшем (Классификация 1983 г.) наименее изученная часть эксплуатационных запасов стала именоваться "прогнозными ресурсами", в 2000-х годах в качестве характеристики общего количества подземных вод, которое может быть добыто на изучаемой территории, стал широко использоваться термин "ресурсный потенциал".

В разработку методики оценки прогнозных ресурсов и ее реализацию большой вклад внесли Н.Н.Биндеман, Ф.М.Бочевер, Л.С.Язвин, Б.В.Боревский, М.А.Хордикайнен, В.Д.Гродзенский, М.П.Полканов, С.М.Семенова-Ерофеева, А.Н.Клюквин, Д.И.Ефремов, В.К.Гохберг, И.С.Пашковский, С.С.Мирзаев. В.М.Шестопалов, В.И.Иодказис, Д.И.Пересунько, И.И.Крашин, В.С.Плотников и многие другие специалисты.

История прогнозных региональных оценок возможного суммарного отбора подземных вод насчитывает более 50 лет. Впервые такая оценка была выполнена в начале 1960-х годов для всего СССР и являлась одним из элементов решения задачи размещения производительных сил и их дальнейшего развития в отдельных регионах страны.

Методика была разработана Н.Н.Биндеманом и Ф.М.Бочсвером и заключалась в проведении аналитических расчетов применительно к равномерной сетке размещения водозаборных сооружений с шагом 5 км. При этом возможный водоотбор формировался только за счет емкостных запасов.

В 1970-х г. гидрогеологической службой министерства геологии СССР проводилась региональная оценка эксплуатационных запасов по крупным регионам на базе разработанных ВСЕГИНГЕО рекомендаций по региональной оценке прогнозных ресурсов для слабо (Боревский Б.В., Язвин Л.С., 1971) и хорошо изученных районов (Пересунько Д.И., Язвин Л.С., Крашин И.И., Боревский Б.В., 1972). Дополнительно к емкостным запасам учитывались естественные и привлекаемые ресурсы.

В 1995 г. "ГИДЭК" (Б.В.Боревский, Л.С.Язвин) была разработана новая методика, базирующаяся на учете только питания водоносного горизонта (естественных ресурсов) и привлекаемых ресурсов, формируюццгхся за счет поверхностных вод. Подчеркнем, что данная методика учитывает как общую величину обеспеченности ресурсов подземных вод, так и принципиальную возможность их отбора. Оценка выполняется на неограниченный период эксплуатации.

Таким образом, методика региональной оценки постоянно совершенствовалась. При

этом принципы расчетов ресурсов по условным сеткам не потеряли своей актуальности до настоящего времени. Основные положения современной (1995 г.) методики заключаются в следующем:

1. Основой региональных оценок является предварительное районирование территории, за основу которого был принят геолого-структурный принцип районирования, выделяющий гидрогеологические структуры различного порядка в зависимости от структурно-тектонического строения и гидрогеологических особенностей формирования подземных вод. Далее выполнялась оценка РГ1ПВ раздельно по территориям всех субъектов РФ на основе карты гидрогеологического районирования РФ.

1. При оценке величины РППВ должна быть определена возможная доля изъятия общих (естественных) ресурсов подземных вод, которая характеризуется коэффициентом использования, получившим буквенное обозначение а. Его значения зависят от ряда геологических и технических факторов. Важнейшими из них являются:

- геологическое строение разреза и гидравлический характер оцениваемых водоносных горизонтов (безнапорный и напорный),

- фильтрационные параметры и мощность водовмещающих и перекрывающих отложений, допустимое понижение уровня (для безнапорных горизонтов),

- разность уровней горизонтов, под воздействием которой происходит перетекание (для напорных),

- принятое расстояние между водозаборными сооружениями ().

Таким образом, модуль РППВ представляет собой часть инфильтрационного питания подземных вод (либо перетока из вышележащих горизонтов), которая может быть привлечена к водозаборным сооружениям. Максимальная величина коэффициента а составляет 1.0, т.е. ресурсный потенциал безнапорного водоносного горизонта не может превышать их естественных ресурсов, а ресурсный потенциал напорного пласта не может превышать предельное при данных параметрах значение перетока.

3. Важнейшим фактором формирования РППВ является собственно величина питания подземных вод. В настоящее время модуль естественных ресурсов, как правило, отождествляется с модулем подземного стока в реки. Это во многих случаях существенно занижает величину питания подземных вод (Б.В.Боревский, М.Л.Марков, 2014), так как их разгрузка в речную сеть представляет собой только один из элементов расходования подземных вод, и в ней не находят отражения разгрузка путем испарения и транспирации растениями с уровня подземных вод, родниковый сток, разгрузка в моря, болота, озера и т.п. Особенно значительное занижение получается при использовании модуля подземного питания рек в меженный период года 95% обеспеченности.

Оценка питания выполнялась на основе данных по величине подземного стока в реки, инфильтрации атмосферных осадков, расходу подземного потока, по материалам наблюдений за режимом подземных вод, эксплуатации водозаборов, а также при решении обратных задач методом математического моделирования.

4. В долинах рек, где возможна эксплуатация береговых водозаборов, рассчитывался линейный модуль ресурсного потенциала. Величина линейного модуля зависит от водопроводимости водоносного горизонта, допустимого понижения уровня, сопротивления русловых отложений и схемы водозабора. Она не должна превышать пропускную способность русловых отложений и меженный сток реки с учетом его допустимых изменений.

Разработанная в 1995 г. Б.В.Боревским и Л.С.Язвиным методика была реализована на рубеже XX и XXI веков для всей территории страны. Исследования по оценке РППВ проводились территориальными геологическими организациями в каждом субъекте РФ. Помимо аналитических расчетов, использовалось математическое моделирование и метод аналогии. Затем материалы обобщались и корректировались.

Использование геолого-картографического моделирования при оценке РППВ

Анализ полученных результатов показал, что методика оценки ресурсного потенциала требует дальнейшего развития и совершенствования, в первую очередь -унификации подходов к оценке питания подземных вод и выбора шага расчетных сеток в граничащих между собой субъектах РФ. Основной целью выполненных исследований являлась разработка и реализация методики геолого-картографического моделирования при картировании и оценке РППВ. Работы проводились на основе ранее полученных материалов в рамках поставленной Роснедра темы "Оценка ресурсного потенциала подземных вод для питьевого водоснабжения населения и обеспечения водой объектов промышленности на территории Российской Федерации".

Основные направления совершенствования методики подсчета заключались в:

- уточнении и унификации расчетных величин естественных ресурсов,

- корректировке расчетного шага сетки для смежных территорий отдельных субъектов Федерации и пересчете оцененных величин РППВ;

подразделении подсчитанных величин ресурсного потенциала на эксплуатационные запасы и прогнозные ресурсы согласно произошедшим изменениям в нормативной базе.

Кроме того, уточнение гидрогеологического районирования территории РФ привело к соответствующему изменению результатов подсчета РППВ.

На основе материалов по отдельным субъектам, которые были представлены в виде карт различного масштаба на бумажных носителях и таблиц, содержащих расчетные параметры, проводилось построение цифровой кондиционной карты ресурсного потенциала территории РФ масштаба 1:2 500 000. Указанные материалы после систематизации, оцифровки и обработки послужили информационным наполнением двух взаимосвязанных блоков созданной базы данных ресурсного потенциала: фактографического и картографического.

Ресурсный потенциал подземных вод определен на основе созданной карты исходя из величин площади расчетных участков с соответствующими значениями модулей. Таким образом, величина подсчитанного ранее РППВ была переоценена и откорректирована как в силу уточнения ряда исходных данных, так и изменения границ гидрогеологических районов.

Прогнозные ресурсы определены как разность между величинами ресурсного потенциала и поставленных на учет эксплуатационных запасов подземных вод, для чего необходимо создание соответствующих баз данных. Тогда впервые величина прогнозных ресурсов будет выделена из величины ресурсного потенциала.

В соответствии с предложениями "ГИДЭК" нашедшими отражение в "Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод" (2007г.), прогнозные ресурсы квалифицируются по категориям Р|, Рг и Р3.

Детальность выполненной оценки ресурсного потенциала соответствует изученности прогнозных ресурсов категории Р3. Для территорий, в пределах которых

эксплуатационные запасы подземных вод отсутствуют, прогнозные ресурсы категории РЗ и ресурсный потенциал совпадают.

Для обобщения и анализа всей совокупности сведений о ресурсном потенциале (прогнозных ресурсах н эксплуатационных запасах) подземных вод, создания цифровой карты РППВ и подсчета его величины по отдельным территориям автором разработана специальная методика и (совместно с Т.П.Хачиян) технология геолого-картографического моделирования на основе картографических и фактографических баз данных гидрогеологической информации. В этом состоит принципиальное отличие методики создания карты РППВ от реализованной в 1995-2002 г.

Вся исходная и результирующая информация сведена в два независимых блока, различающихся составом информации, целевым назначением и картографическим представлением содержащихся в них объектов: БД ресурсного потенциала подземных вод (БДРП) и БД эксплуатационных запасов подземных вод (БДЭЗ).

В составе обоих блоков могут быть выделены два уровня информации. К первому уровню относится исходная информация (картографическая и фактографическая), содержащаяся в отчетах по оценке прогнозных ресурсов подземных вод по территориям субъектов РФ и протоколах экспертизы запасов. Ко второму уровню относится генерализованная информация, служащая основой для построения цифровой модели карты ресурсного потенциала РФ и оценок ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов.

Под цифровой моделью карты (ЦМК) понимается цифровое представление всех пространственных объектов, соответствующее информационной нагрузке тематических карт, полностью и адекватно отображающее ее геометрию, пространственное расположение, качественные и количественные характеристики, так чтобы при визуализации ЦМК средствами геоинформационных систем возможно было получить изображение, максимально адекватное оригиналу.

База данных эксплуатационных запасов подземных вод

БДЭЗ создана средствами ПАК (¡еоССЮН и предназначена для ввода и хранения данных об оцененных и утвержденных запасах подземных вод. В ее состав входят месторождения подземных вод и участки месторождений, непосредственно к которым отнесена гидрогеологическая информация. В рамках решаемой задачи в картографических материалах используется точечное представление объектов.

БД эксплуатационных запасов первого уровня создавалась как фактографическая, затем подлежащая отображению на картах информация экспортировалась в картографическую базу данных. Информационное наполнение данного блока выполнено по материалам государственного учета запасов подземных вод.

Данные по МПВ и их участкам, вследствие отсутствия утвержденных границ месторождений, включают географические координаты их центров. Это позволило установить их принадлежность гидрогеологическим структурам различного порядка, что необходимо для определения значений запасов и прогнозных ресурсов соответствующих площадных гидрогеологических подразделений.

Генерализация информации, содержащейся в базе данных по эксплуатационным запасам, заключалась в следующем. В базе данных первого уровня информационными объектами являются месторождение подземных вод (если оно состоит из одного участка) и участок месторождения (если оно состоит из 2-х и более участков). В то же время, на результирующей карте ресурсного потенциала отображаются только месторождения (а не участки месторождений). В связи с этим возникла задача объединения УМПВ в

соответствующие им месторождения и слияния соответствующей информации, для чего была разработана специальная процедура.

На основе фактографической БД запасов подземных вод был создан тематический слой месторождений, переданный в картографическую БД. При этом на карте отображались только крупные месторождения, то есть наиболее значимые для каждого из субъектов Российской Федерации (согласно выборке по установленным критериям).

Помимо этого, в фактографической базе были выделены месторождения и участки месторождений в долинах рек - для подсчета запасов и ресурсного потенциала участков размещения береговых водозаборов.

База данных ресурсного потенциала подземных вод и методика картографического моделирования

БДРП включает как картографическую, так и фактографическую информацию. В основу ее создания положены исходные материалы, полученные ранее в 1996-2001 г., составленные геолопгческими организациями субъектов РФ в масштабе от 1:200 0001:500 000 (в основном для европейской части) до 1:2 500 000 (например, Республика Саха-Якутия). Первичные базы данных создавались в виде наборов независимых слоев для каждого субъекта федерации. Картографический материал, содержащийся в отчетных материалах, может быть сгруппирован следующим образом:

карты первичного гидрогеологического районирования, распространения многолетнемерзлых пород; природоохранных зон; минерализации подземных вод, защищенности;

- карты питания (естественных ресурсов) подземных вод; распространения, водопроводимости и мощности основных водоносных горизонтов, уровнен и напоров подземных вод, и др.;

- карты изученности и использования подземных вод с характеристикой модулей ресурсного потенциала (прогнозных эксплуатационных ресурсов) подземных вод.

Характеристики гидрогеологических параметров и показателей, содержащиеся в исходных картах, используются в качестве основной информации при проведении картографического моделирования.

Пространственной единицей при подсчете модулей и величин РППВ является расчетный участок, для выделения которого в качестве критериев принимаются такие показатели, как величина инфильтрационного питания, количество водоносных горизонтов, гидрогеологические параметры, интенсивность перетекания, допустимое понижение уровня, принятое расстояние между водозаборными сооружениями и др.

Расчетные участки были выделены, главным образом, при оценке прогнозных ресурсов подземных вод по территориям тех субъектов РФ, где оценка РППВ осуществлялась гидродинамическим методом.

Каждый расчетный участок связан с фактографической базой данных, содержащей все принятые при расчетах гидрогеологические параметры. Изменения фактографической базы интерактивно отображались при визуализации картографической БД.

Результатом моделирования для каждого субъекта является полигональный слой ресурсного потенциала подземных вод (рис. 8).

Согласно подготовленной методике геолого-картографического моделирования работы по картированию и оценке РППВ территории Российской Федерации включают основные этапы, отраженные в блок-схеме на рис. 9.

Коэффициент а

Модули РППВ (начальный вариант)

Модули РППВ

0.1 0.5-0.1 1-0.5 2-1

Питание подземных вод

Рис. 8. Использование геолого-картографического моделирования при оценке ресурсного потенциала территории Волгоградской области

Разработка концепции содержания карты (макета легенды)

Сбор, анализ и система тага цпя материалов

//Л/А" гидрогеологического районирования 1:2 500 ООО

Подготовка дополнительных материалов

Создание КЕД ресурсного потенциала субъекта РФ

ЦМ топографической основы Л!гба 1:2 500 ООО

Создание ЦМК ресурсного потенциала субъекта РФ

I

Адаптация ЦМК ресурсного потенциала субъекта РФ

Корректировка ЦМК ресурсного потенциала субъекта РФ

Создание ФБД ресурсного потенциала субъекта РФ

Корректировка ФБД ресурсного потенциала субъекта РФ

1

Корректировка ФБД ресурсного потенциала субъекта РФ

Создание ФБД эксплуатационных

Генерализация ЦМК ресурсного потенциала субъекта РФ ЦМК аЛминистративпо-территорцалъного деления Л£ба 1:2 500 ООО

1

Объединение ЦМК субъектов РФ в ЦМК России Подготовка и печать карты РППВ

Подсчет ЭЗПВ по объектам оценки

Подсчет РППВ (площадные объекты)

Подсчет РППВ (линейные объекты)

Подсчет прогнозных ресурсов

Подготовка сводных таблиц

Рис. 9. Блок схема оценки и картирования РППВ

Разработанная методика, созданные ЦМК и базы данных упрощают процедуры подсчета ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов, позволяют проводить корректирование исходных данных и оперативно вносить изменения в результаты оценок. Таким образом, созданные картографические модели, сопровождаемые фактографическими и картографическими базами данных, можно рассматривать как постоянно-действующие, аналогичные используемым при численном моделировании процессов геофильтрации. Также разработанная методика позволяет выполнить оценку РППВ применительно к любому виду районирования территории: для речных бассейнов разного порядка, водохозяйственных участков, природно-географическим зон страны.

Результаты картирования н оценки ресурсного потенциала подземных вод

По итогам проведения работ были получены следующие результаты:

- подготовлена цифровая карта ресурсного потенциала подземных вод России для питьевого водоснабжения населения и обеспечения водой объектов промышленности масштаба 1 : 2 500 ООО, топологически увязанная и адаптированная к топографической основе, административным границам, гидрогеологическому районированию.

- уточнен ресурсный потенциал питьевых и технических подземных вод на территории России в целом, гидрогеологическим структурам 1 и И порядка и субъектам РФ; выполнено его подразделение на эксплуатационные запасы и прогнозные ресурсы.

Основными факторами, определяющими условия формирования и распределения РППВ, являются принадлежность тому или иному типу гидрогеологических структур, величина питания подземных вод, параметры водоносных горизонтов.

На итоговой карте показаны площадные модули ресурсного потенциала, территории распространения подземных вод с различной минерализацией, границы областей развития многолетнемерзлых пород с различной площадью таликовых зон, крупные месторождения подземных вод, а также приведены суммарные значения РППВ по гидрогеологическим районам (структурам). Фрагмент карты показан на рис. 10.

Европейская часть РФ относится преимущественно к территории сплошного распространения горизонтов, в горных регионах водоносные горизонты имеют локальное развитие. Преобладающие значения модулей 0.8-1.2 л/скм2, территории с максимальными (2-3 и 3-5 л/скм") и минимальными (менее 0.1 л/скм") величинами занимают приблизительно по 10% площади.

В Азиатской и на Крайнем Севере Европейской части одним из основных факторов, определяющих формирование РППВ, является широкое развитие многолетнемерзлых пород, подчиненное в целом широтной зональности, нарушающейся лишь в горных районах. Принятые значения модуля (менее 0.1 л/с км2) являются интегральной площадной оценкой, но характеризуют только возможность наличия локальных таликов. Значение модуля РППВ в Азиатской части составляет менее 0.5 л/скм2 (преимущественно менее 0.1 л/с км"). Для расположенных южнее горных областей характерны значения модуля 0.1-0.5 и 0.5-1 л/с км". Горизонты сплошного распространения занимают обширные площади и характеризуются значениями модуля 2-3 и 3-5 л/скм2.

На основе полученных материалов были оценены закономерности распространения ресурсного потенциала подземных вод по гидрогеологическим структурам. Федеральным округам и субъектам Федерации. Российская Федерация обладает весьма существенным ресурсным потенциалом подземных вод, составляющим около 1000 мли.м7сут или более 365 млн. кубометров в год.

Модули ресурсного потенциала подземных вся

более 10,0

5.0 - 10.0

3.0 - 5.0

Распространение ПВ с минерализацией более 1 г/л.

1-3 г/л 3-10 г/л

подземных вод Мелкие П 20-30

О 10-20

□ 5-10

Месторождения питьевых и технических (с величиной запасов, тыс.куб.м.сут) Крупные Средние

® более 1000 Ф 100-200

0 500-1000 ° 50-100

© 200-500 ° ^

Рис. 10. Фрагмент "Карты ресурсного потенциала подземных вод Российской Федерации" центральной части Западно-Сибирского артезианского бассейна.

Немногим более 60 млн.м3/суг из них, т.е. порядка 5%, приходится на участки возможного размещения береговых водозаборов (в том числе 20 млн.м3/сут - на месторождения и участки месторождений с подсчитанными запасами).

При этом величина состоящих на учете запасов по состоянию на 01.01.2013 г. составляла 93 млн.м3/сут. Таким образом, средняя для РФ разведанность ресурсного потенциала - менее 10%. По отдельным субъектам РФ она меняется от первых единиц до 90%.

Средний модуль по территории России (без учета участков береговых водозаборов) составляет 0.7 л/с-км2. По федеральным округам оы меняется от 0.4 (Дальневосточный ФО) до 1.3 (Приволжский и Уральский ФО) л/с-км2. Более существенные изменения отмечаются по субъектам, где диапазон изменения модулей составляет от 0.04 (Таймыр) и 0.1 (Карелия, Эвенкия, Чукотка) до 3.6 л/с-км2 (Кабардино-Балкария) л/с-км2.

Подсчитанный ресурсный потенциал на территориях распространения солоноватых подземных вод составляет менее 35 млн.м3/сут, т.е. порядка 3% от общей величины. Наибольшую роль воды с минерализацией более 1 г/л могут играть при водоснабжении таких субъектов РФ, как Республика Калмыкия, Курганская, Астраханская, Ростовская области и ряд других.

Приведенные цифры не могут полностью охарактеризовать обеспеченность населения ресурсами подземных вод ввиду неравномерности распределения ресурсного потенциала как по территории страны в целом, так и в пределах отдельных субъектов РФ; отсутствия на ряде территорий пресных подземных вод и распространения на обширных площадях вод, содержащих микрокомпоненты в превышающих ПДК количествах; развития многолетнемерзлых пород и др. Для учета перечисленных факторов и оценки обеспеченности отдельных административных районов и населенных пунктов требуется проведение более детальных исследований.

Выводы и предложения

Разработка мелкомасштабной карты РППВ России является одним из этапов решения задачи управления подземными водными ресурсами страны и ее регионов, в том числе — расширения эксплуатации и дальнейшего изучения подземных вод.

Результаты выполненной оценки ресурсного потенциала могут использоваться для решения различных задач, основными из которых являются:

- определение обеспеченности населения и объектов промышленности подземными водами для различных территориальных образований;

- ведение учета ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов подземных вод;

- оценка возможной доли использования подземных вод при составлении схем комплексного использования и охраны водных ресурсов;

- принятие решений по выбору стратегии использования подземных вод: строительство групповых водопроводов с подачей воды в малообеспеченные районы, водоподготовка "на месте", совместное использование подземных и поверхностных вод;

- планирование и постановка поисково-оценочных работ;

- эффективное функционирование системы лицензирования пользованием недрами в области изучения, добычи и использования подземных вод.

Карта модулей ресурсного потенциала является результирующей, интегрирующей и осредняющей данные, содержащиеся в информационной системе. Картографическая база

данных включает карты распространения, мощности, литологического состава, водопроводимости водоносных горизонтов, напоров над кровлей, содержания компонентов химического состава подземных вод и т.п.

В зависимости от набора имеющейся исходной информации для любой интересующей площади или района может быть дана экспертная оценка потенциальных возможностей использования подземных водных источников, включая не только возможную величину водоотбора, но и качество воды.

Разработанная методика предполагает возможность создания постоянно-действующих картографических моделей, позволяющих производить корректирование исходных данных и оперативное внесения изменений в результаты оценок на основе вновь полученной информации.

Карта ресурсного потенциала и сопровождающая ее база данных должны рассматриваться в качестве информационной основы при составлении схем комплексного использования и охраны водных ресурсов, решении вопросов совместного использования подземных и поверхностных вод с учетом оценки их взаимовлияния.

Включение в расчеты водохозяйственных балансов коэффициентов сокращения поверхностного стока за счет эксплуатации подземных вод позволяет избежать двойного учета в водохозяйственных балансах той части водоотбора, которая соответствует уменьшению поверхностного стока рек.

Для правильного учета соотношения подземных и поверхностных вод при оценке располагаемых водных ресурсов того или иного речного бассейна или водохозяйственного участка необходимо в каждом конкретном случае определить коэффициенты сокращения поверхностного стока (М.М.Черепанский, 2005).

Разработанная методика и построенная карта РППВ территории РФ могут использоваться в качестве надежной основы для легализации оценок ресурсного потенциала (прогнозных ресурсов) подземных вод. Приведенные выше результаты получены при проведении мелкомасштабных исследований и поэтому лишь в малой степени характеризуют неравномерность его распределения в пределах отдельных территориальных образований.

Между тем при оценке перспектив водоснабжения необходимо с большей детальностью учитывать вопросы качества подземных вод; распространение многолетнемерзлых пород и др. Важнейшей задачей является решение проблемы оценки РППВ и его картографирования в более крупном масштабе для вододефицитных районов, где отсутствуют кондиционные или близкие к ним по качеству как подземные, так и поверхностные воды.

Таким образом, для получения более полной и объективной картины детальность изучения РППВ должна быть увеличена. Предложенная методика, с некоторыми модификациями, может использоваться для построения мелкомасштабных и среднемасштабных карт любых оцениваемых территорий.

Заключение

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Показано, что неотъемлемым элементом системы геологического изучения ресурсного потенциала подземных вод, включающего их эксплуатационные запасы и прогнозные ресурсы, является нормативная база, которая в значительной степени определяет задачи, методологию и результаты геологоразведочных работ.

Ее совершенствование должно производиться на основе отнесения к закону "О недрах" всех вопросов изучения и добычи подземных вод, согласования с другими Федеральными Законами и Кодексами, упорядочения положений многочисленных подзаконных актов с учетом дифференциации требований в соответствии с масштабом объекта и степенью его изученности. Оптимальным решением проблемы является разработка специального федерального закона "О подземных водах".

2. Обосновано сокращение количества категорий эксплуатационных запасов за счет исключения категорий Л и С;, что позволяет установить четкую схему стадийности геологоразведочных работ, согласующую тип объекта изучения, вид пользования недрами и стадийность разработки проектных документов.

Разработаны критерии выделения групп балансовых и забалансовых запасов; обоснованы принципы выделения границ месторождений; обоснован отказ от разделения подземных вод на питьевые и технические в сочеташш с проведением технологичесюгх и геолого-экономических исследований; показана необходимость специальных исследований по оценке защищенности водозаборов от поверхностного загрязнения.

3. Разработана пршщипиально новая методология использования информационных технологий в гидрогеологических исследовашшх, заключающаяся в создании экспертно-информацнонных систем оценки запасов и прогнозных ресурсов подземных вод, интегрирующих знания о геолого-гидрогеологических условиях объекта, правовые и технические требования, методическую основу проведения работ.

Основными направлениями их использования являются оценка имеющейся информации на предпроектной стадии для постановки геологоразведочных работ и обработка фактической информации для анализа гидрогеологических условий.

4. Разработана методика геолого-картографического моделирования и создания постояпно-действующих цифровых картографических моделей ресурсного потенциала, базирующаяся на возможности корректирования исходных данных и оперативного внесения изменений в результаты оценок на основе вновь полученных материалов геологоразведочных работ и региональных исследований.

В результате применения разработанной методики создана "Карта ресурсного потенциала пресных подземных вод Российской Федеращш" масштаба 1:2 500 000, выполнена его оценка по гидрогеологическим структурам 1 и II порядка и территориям субъектов РФ с подразделением на эксплуатационные запасы и прогнозные ресурсы.

Основные направления дальнейших исследований должны включать:

- совершенствование и гармонизацию правовых норм отраслей законодательства, регулирующих изучение, добычу, использование и охрану подземных вод;

- разработку, утверждение и внедрение "Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод", нормативных и методических документов по проведению технологических исследований подземных вод и геолого-экономической оценке месторождений и установлению их границ;

- создание и внедрение экспертно-информационных систем оценки запасов и ресурсов подземных вод, что позволит сократить объемы работ за счет полноцешюго использования материалов предшествующих исследований и их всестороннего анализа;

- детализацию ресурсного потенциала с определением величины прогнозных ресурсов по категориям и Р|, с их разделением по водоносным горизонтам и комплексам, а также по классам качества подземных вод.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: Монографии

1. Обработка данных опытных гилрогеодииамическнх работ: опытно-фильтрационные опробования // в кн. "Гидрогеодинамические расчеты на ЭВМ". Ред. Штенгелов P.C., М.: изд. МГУ, 1994. - с. 161-189. Соавторы Веселова В.Л.

2. Ресурсы и использование пресных подземных вод в Российской Федерации // в кн. "Подземные воды мира: ресурсы, использование, прогнозы". Ред. Зекцер И.С., М.: Наука, 2007. - с. 163-189. Соавторы Боревский Б.В., Язвин Л.С.

3. Возобновляемые подземные водные ресурсы // в кн. "Водные ресурсы России и их использование". Ред. Шикломанов И.А., С-Петербург, 2008. - с. 229-281. Соавторы Боревский Б.В., Зекцер И.С., Язвин Л.С.

4. Оценка и картирование эксплуатационных ресурсов и ресурсного потенциала пресных подземных вод // в кн. Зекцер И.С. и др. "Подземный сток и ресурсы пресных подземных вод. Современное состояние и перспективы использования в России". М.: Научный мир, 2012. - с. 38-69. Соавторы Боревский Б.В.

5. Карта ресурсного потенциала пресных подземных вод России. Масштаб 1:5 000 000. М., ЗАО "ГИДЭК", 2012. Соавторы Боревский Б.В., Хачиян Т.П. и др. Свидетельства

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009610229 от 11.01.2009 г. "GeoCODE", Роспатент, 2009. Соавторы: Сахаров И.В.

Статьи в реферируемых журналах из списка ВАК:

7. Роль разломов в формировании фильтрационных неоднородностей верхнего гидрогеологического этажа. // Разведка и охрана недр. - 2003. - №10. - с. 34-38. Соавторы: Крапивнер Р.Б., Плугина Т.А.

8. Обоснование численной геофильтрационной модели Тольяттинского месторождения подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2003. - №10, с. 41-44.

9. Основные результаты поисков подземных вод для удовлетворения питьевых потребностей п.Тура. Н Разведка и охрана недр. - 2005. - №11, с. 30-33. Соавторы: Кадамцева Т.Н., Козак С.З., Сидоркин В.В., Федулова A.M.

10. Геоэкологическая оценка отдаленных последствий аварийного выброса водонефтяной смеси из добывающей скважины месторождения углеводородов и разработка проектных решений по локализации очага загрязнения. II Разведка и охрана недр. - 2005. - №11, с. 54-57. Соавторы: Устинова Г.В., Шуваткин К Н.

11. Изменение гидрогеологических условий территории Западно-Сибирского металлургического комбината и обоснование принципиальной схемы общеплощадочного дренажа. // Разведка и охрана недр. - 2005. - №11, с.59-61. Соавторы: Черняк А.Г.

12. Северо-Западный Федеральный округ. Подземные воды: состояние обеспеченности питьевыми и техническими водами. // Минеральные ресурсы России. - 2008. - №4, с.88-93. Соавторы: Путач С.Л., Боревский Б.В.

13. Принципы определения границ месторождений подземных вод. // Разведка и охрана недр. - 2010. -№10, с.9-14. Соавторы: Боревский Б.В, Боревский Л.В.

14. Характеристика программно-алгоритмического комплекса GeoCODE. // Разведка и охрана недр. - 2010. - №10, с. 42-47. Соавторы: Сахаров И.В.

15. Ресурсный потенциал питьевых подземных вод Уральского Федерального округа. // "Минеральные ресурсы России" - 2010. - №6, с.8-13. Соавторы: Пугач С.Л., Боревский Б.В., Палкин С.С.

16. Основные этапы развития учения об оценке эксплуатационных запасов питьевых и технических подземных вод в СССР и современной России. Прошлое, настоящее, будущее. // Недропользование XXI век. - 2012. - №2, с.44-54. Соавторы: Боревский Б.В.

17. Кондиционные и некондиционные питьевые и техшмеские подземные воды. Проблемы изучения, назначения использования, нормативной базы. // Разведка и охрана недр. - 2012. - №11, с. 18-26. Соавторы Боревский Б.В.

18. Особенности методики оценки эксплуатационных запасов подземных вод в районах их интенсивной эксплуатации (на примере Московского региона). // Разведка и охрана недр. - 2012. - №11, с. 3-13. Соавторы: Боревский Б.В.

19. Опыт переоценки запасов и прогнозных ресурсов минеральных вод Ессенгукского и Бештаугорского месторождений. // Недропользование XXI век. - 2013. - №2, с.37-45. Соавторы: Абрамов В.Ю., Боревский Б.В., Ершов Г.Е.

20. Общие требования к фактографическим информационным системам объектного уровня при изучении и использовании подземных вод. // Геоинформатика. - 2013. -№4, с. 57-64. Соавторы: Сахаров И.В.

21. Критический Обзор нормативных документов, регламентирующих изучение и использование питьевых и техштческих подземных вод. // Разведка и охрана недр. -2014. -№5, с.3-10

22. Экспертные оценки возможности использования карт ресурсного потенциала подземных вод при разработке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов. // Разведка и охрана недр. - 2014. - № 5, с.29-32. Соавторы: Боревский Б.В., Черепанский М.М.

23. Еще раз об упрощенных требованиях к оценке запасов подземных вод на участках недр, эксплуатируемых одиночными водозаборами: состояние проблемы и пути решения. // Разведка и охрана недр. - 2014. - № 5, с.32-39. Соавторы: Боревский Б.В. Основные статьи в научных сборниках

24. Интерпретация опытных откачек в долине р.Кафнрниган. II "Гидрогеологические исследования в межгорных впадинах Южного Таджикистана". Москва, 1991. - с.67-104. Соавторы: Веселова В.Л., Шестаков В.М.

25. Изучение и оценка гидрогеоэкологических условий Приокского месторождения подземных вод для водоснабжения г.Москвы и южной группы городов Московской области. // "Материалы международного конгресса "Вода: экология и технология". Москва, 1994. Соавторы: Клюквин А.Н., Лазаренко В.Н., Боревский Б.В. и др.

26. NICHE: новая модель для оценки гидрогеоэкологических воздействий. // "Материаты 3 международного конгресса "Вода: экология и технология". Москва 1998. Соавторы: Мюлеман А.Ф.М., Жоров A.A.

27. Исследования влияния антропогенеза на условия формирования эксплуатационных запасов подземных вод (на примере Тольяттинского месторождения). // В кн. "Проблемы гидрогеологии XXI века: наука и образование. Сборник докладов конференции, посвященной 50-летию кафедры гидрогеологии МГУ им. М.В.Ломоносова", Москва, 2003. - с. 226-238. Соавторы: Боревский Б.В., Ершов Г.Е., Закутин В.П.

28. Задачи, методика и результаты выполненной в Российской Федерации в конце XX -начале XXI века оценки прогнозных ресурсов пресных подземных вод. // В кн. "Современные проблемы изучения и оценки эксплуатационных ресурсов питьевых подземных вод". Материалы Международной научно-практической конференции (Беларусь, Казахстан, Россия, Украина). НИЦ РПИ HAH Украины, ГИДЭК (Россия), Киев, 2008. - с. 6-13. Соавторы: Боревский Б.В., Язвин Л.С.

29. Исследование внутригодовой изменчивости условий взаимосвязи подземных и поверхностных вод на островных водозаборах г.Красноярск методом математического моделирования // В кн. "Подземные воды Востока России. Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России". Тюмень, 2009. - с.410-412. Соавторы: Беляков М.В., Караулов В.А.

30. Современные проблемы и задачи проведения поисково-разведочных работ на питьевые подземные воды". // В кн. "Подземные воды Востока России. Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России". Тюмень, 2009. -с.22-27. Соавторы: Боревский Б.В., Ершов Г.Е., Палкин С.С.

31. Оценка ресурсного потенциала питьевых подземных вод. Современные проблемы изучения и использования. // В кн. "Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования" (Материалы международной научной конференции. К 100-летию со дня рождения Б.И.Куделина). М., МГУ, ИВП РАН, 2010. - с.30-39. Соавторы: Боревский Б.В.

32. Повышение надежности водоснабжения населения России за счет использования ресурсов подземных вод. // В кн. "Проблемы безопасности в водохозяйственном комплексе России" (Всероссийская научная конференция)" Краснодар, 2010. - с. 117129. Соавторы: Боревский Б.В., Зекцер И.С.

33. Результаты оценки ресурсного потенциала пресных подземных вод на территории Российской Федерации. // В кн. "Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии: материалы международной научно-практической конференции", Московская область, п. Зеленый, 2011. - ч.2, с. 39-49. Соавторы: Боревский Б.В.

34. Некоторые принципиальные проблемы совершенствования методики оценки эксплуатационных запасов подземных вод и ее нормативной базы (в порядке дискуссии). // В кн. "Подземная гидросфера. Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России". Иркутск, 2012. - с. 289-293. Соавторы: Боревский Б.В.

35. Экспертные оценки возможности использования подземных водных источников на основе карт ресурсного потенциала подземных вод различного масштаба. // В кн. "Материалы Каспийской международной конференции по водным технологиям", Баку, 2013. - с.67-74. Соавторы: Боревский Б.В., Зекцер И.С.

36. Переменные граничные условия при расчетах водозаборов. // В кн. "Материалы международной научной конференции "Гидрогеология сегодня и завтра: наука, образование и практика", Москва, 2013. - с. 433-442. Соавторы: Ершов Г.Е., Кувыкина Ю.Ю.

37. Разработка фактографических информационных систем объектного уровня. // В кн. "математическое моделирование, геоинформационные системы и базы данных в гидрогеологии" (Всероссийская научно-практическая конференция)" Москва, 2013. -с.74-76. Соавторы: Сахаров И.В.

Отпечатано в издательско-полиграфической фирме ЗАО «Лика» Россия, Москва, 105203, ул. Нижняя Первомайская, д. 47 Тел.:(495)465-1154; Факс:(495)465-4769 www.Iicka.ru; e-mail: likal28@yandex.ru Заказ № 669 Подписано в печать 10.08.2015 Усл. п.л. 3,0 Формат (60x84) 1/16. Тираж 120 экз.