Министерство геологии СССР всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (всегингео) гидрогеология СССР сводный том выпуск 3 ресурсы подземных вод СССР и перспективы их использования редактор

Вид материала

Книга

Содержание Естественные ресурсы Естественные запасы

Подобный материал:

• Методическое сопровождение работ по ведению мониторинга состояния недр, 2202.08kb.
• Строительные нормы и правила защита горных выработок от подземных и поверхностных вод, 2534.15kb.
• Г. А. Мавлянова на правах рукописи удк (553. 79: 546. 14) 575. 1 Бакиев саиднасим алимович, 926.06kb.
• Кнебель М. И., Кириленко К. Н., Литвиненко Н. Г., Максимова, 7467.82kb.
• Вопросы геологии, петрологии и металлогении метаморфических комплексов Востока ссср,, 1661.26kb.
• Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, 784.13kb.
• Разработка теоретических основ квалиметрии, 530.26kb.
• Учебное пособие по дисциплине «Гидрогеомеханика» для студентов специальности 080300, 951.39kb.
• А. А. Богданов отделение экономики ан СССР институт экономики ан СССР, 5421.75kb.
• Ливанова Т. Л 55 История западноевропейской музыки до 1789 года: Учебник. В 2-х, 10455.73kb.

Глава III


ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ПРЕСНЫХ И СОЛОНОВАТЫХ ВОД И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ СССР ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ПРЕСНЫХ И СОЛОНОВАТЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД


Изложенный в предыдущей главе материал по характеристике экс­плуатационных ресурсов подземных вод основных гидрогеологических районов позволяет провести анализ закономерностей распределения и формирования ресурсов на территории СССР. Однако перед тем как не­посредственно перейти к анализу этих закономерностей, необходимо от­метить следующее.

Проведенная в 60-х годах региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод,результаты которой изложены в томах моногра­фии «Гидрогеология СССР» и в настоящей работе, дает возможность сделать только первые предварительные обобщения условий распростра­нения эксплуатационных ресурсов на территории Советского Союза. Это связано прежде всего с исключительно неравномерной степенью изучен­ности гидрогеологических условий различных частей территории СССР. Так, на огромных пространствах Сибири, севера страны и Дальнего Востока эксплуатационные ресурсы подземных вод в связи с отсутствием фактического материала вообще не оценивались. Кроме того, как отме­чено выше, в процессе региональной оценки практически не учитывались привлекаемые ресурсы, являющиеся основным источником формирова­ния эксплуатационных ресурсов подземных вод речных долин. В отдель­ных районах именно привлекаемые ресурсы играют основную, определя­ющую роль при оценке возможностей использования подземных вод, и если не учитывать этот фактор, можно дать неправильную оценку водо-обеспеченности того или иного района. В меньшей степени вышеизло­женное относится к горным районам, где в большинстве случаев эксплуа­тационные ресурсы не подсчитывались.

Следует отметить, что некоторая приближенность проведенных оце­нок эксплуатационных ресурсов, а следовательно, и выводов о законо­мерностях их распространения объясняется и недостаточной разработан­ностью методики региональной оценки, главным образом в части опреде­ления возможной доли использования естественных ресурсов. Тем не менее имеющийся материал позволяет хотя бы предварительно охарак­теризовать закономерности распространения и формирования эксплуата­ционных ресурсов подземных вод. Этому способствует наличие большого объема материала поисковых и разведочных работ, проведенных на раз­личных типах месторждений подземных вод в разнообразных природных условиях. Немалое значение имеет изучение опыта эксплуатации дей­ствующих водозаборов.


Таблица 23

Распределение ресурсов пресных и солоноватых подземных вод СССР по основным гидрогеологическим районам

Гидрогеологическая область, район	Ресурсы подземных вод, м3/с	Модуль эксплуата­ционных ресурсов, л/с на 1 км2
естест­венные	эксплуатационные
всего	в том числе воспол­няемые
Артезианские области платформ
Восточно-Европейская***	5100	3540	1670	0,1 — 10
Артезианские бассейны
Балтийско-Польский	700	430	200	0,1 — 3
Средне-Русский	2000	1600	770	0,1 — 5
Восточно-Русский	1100	640	340	0,1 — 5
Каспийский	110	180	70	0,1 — 1,7
Днепровско-Донецкий	540	540	200	0,1 — 10
Причерноморский	70	50	10	0,1-1
Бассейны трещинных вод
Балтийский	500	35	30	0,1 (среднее)
Украинский	60	50	30	<0,1 — 0,7
Донецкий	20	30	20	0,05-8
Туранская область	430	630	330	0,03 — 22
Западно-Сибирская*** область	1200	1290	320	0,01 — 10
Восточно-Сибирская*** область	2400	400	200	0,08-3
Всего по артезианским обла­стям	9130	5860	2520
Гидрогеологические складчатые области
Карпатская и Крымско-Кавказская: бассейны трещинных вод	1540	230	200	0,05 — 5
				6-32*
артезианские бассейны платформ	150	100	30	0,1 — 2
межгорные артезианские бассейны	170	200	150	2 — 10
				40**
Копет-Даг-Большебалханская область	10	15	5	0,1-5
Тянь-Шаньско-Джунгаро-Памирская: бассейны трещинных вод	870	135	95	0,6 — 26*
межгорные артезианские бассейны	1690	1755	1205	0,03 — 130
Центрально-Казахстанская Тимано-Уральская:	260	210	150	0,06-4,7
бассейны трещинных вод	1030	245 — 255	160 — 190	0,05 — 3
межгорные артезианские бассейны	420	140 — 160	90 — 100	0,5 — 2
Саяно-Алтайско-Енисейская:	2300	—	—	—
бассейны трещинных вод	— .	10	5	0,3-2,4
межгорные артезианские бассейны	—	70	40	0,1-2,4 0,5 — 13*
Восточно-Сибирская:	400	— .	—	—
бассейны трещинных вод	—	105	40	0,1 — 0,6
межгорные артезианские бассейны Зее-Буреинская и Сихотэ-Алинская:	1500 — 1600	80	40	0,1-8
бассейны трещинных вод	—	5	1	0,1 — 2
межгорные артезианские бассейны		330	50	0,1-8
Корякско-Камчатско-Курильская: бассейны трещинных вод	3 800
межгорные артезианские бассейны	800	200	80	0,1 — 2
Сахалинская: бассейны трещинных вод	200		—	—
межгорные артезианские бассейны	360	310	210	4,3 — 10,8
Таймырская, Нансена, Восточная, Вер-хояно-Чукотская	1 650	—	—	—
Всего по гидрогеологиче­ским складчатым областям: из них:	16 450	4 225	2620	—
по бассейнам трещинных вод	—	~1 000	720	—
по межгорным артезианским бас­сейнам	—	-3 200	1900	—
Всего по территории СССР	25 580	-10100	5140	—

* Для водоносных горизонтов преимущественно четвертичных аллювиальных и аллювиально-пролювиальных валунно-галечниковых отложений.

** Для водоносных горизонтов четвертичных базальтов и гравийно-галечниковых образований.

*** Естественные ресурсы определены на площади оценки эксплуатационных ресурсов.


Общие эксплуатационные ресурсы подземных вод территории СССР и основных гидрогеологических районов приведены в табл. 23. Как видно из этой таблицы, территория СССР богата ресурсами пресных и солоноватых вод. Эксплуатационные ресурсы этих вод превышают 10 тыс. м³/с, из них примерно 50% приходится на долю восполняемых. Наиболее значительные эксплуатационные ресурсы сосредоточены в крупных артезианских бассейнах платформенного типа (Средне-Рус­ском, Западно-Сибирском, Восточно-Русском, Днепровско-Донецком, Ту-ранской платформенной области) и крупных складчатых областях (Крымско-Кавказской, Тимано-Уральской, Тянь-Шаньско-Джунгаро-Па-мирской). Несмотря на то что общая величина эксплуатационных ресур­сов крупных артезианских бассейнов превышает ресурсы складчатых об­ластей, однако, как будет показано ниже, наиболее крупные месторож­дения подземных вод формируются главным образом в складчатых об­ластях.

В целом закономерности формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод и их распространения по площади зависят от величины основных источников эксплуатационных ресурсов (естественных ресур­сов, естественных.запасав и привлекаемых ресурсов) и возможности их использования в различных природных условиях, что в свою очередь оп­ределяется геологическими, гидрогеологическими и климатическими ус­ловиями исследуемой территории. Рассмотрим, как влияют эти факторы на условия привлечения отдельных составляющих эксплуатационных ре­сурсов подземных вод.


Естественные ресурсы


Общая величина естественных ресурсов подземных вод территории СССР составляет свыше 30 тыс. м³/с (около 24% от общего речного стока). Закономерности их формирования и распределения (по И. С. Зекцеру) определяются совокупностью природных факторов; ос­новные из них следующие:

а) геоструктурная принадлежность;

б) геологическое строение и гидрогеологические условия (наличие этажнорасположенных водоносных горизонтов, разделенных слабопро­ницаемыми отложениями: состав и мощность пород в зоне аэрации; кол-лекторские и емкостные свойства водовмещающих пород и др.);

в) климатические условия, определяющие величину атмосферных осадков и испарения;

г) рельеф.

Отметим, что совместное влияние приведенных выше факторов обус­ловило значительную неравномерность распределения естественных ре­сурсов на территории СССР. Так, более 50% подземного стока формиру­ется на площади гидрогеологических складчатых областей, занимающих значительно меньшую площадь, чем платформенные области.

Как отмечено в гл. I, возможность привлечения естественных ресур­сов подземных вод и их участие в формировании-эксплуатационных ре­сурсов зависят не только от величины подземного стока рассматрива­емой территории, но и от ряда геологических и технических факторов. Наиболее важными из них являются: водопроводимость водовмещающих пород, допустимое понижение уровня воды и система расположения во­дозаборов относительно площадей питания и разгрузки подземных вод. Чем больше водопроводимость и допустимое понижение уровня, чем ближе расположены водозаборы к контурам разгрузки подземного стока, тем большая часть естественных ресурсов может быть привлечена к во­дозаборным сооружениям. В связи с этим, как видно из табл. 23, воспол­няемая часть эксплуатационных ресурсов в большинстве случаев значи­тельно меньше их общих естественных ресурсов.

Наилучшими условиями для наиболее полного использования под­земного стока характеризуются месторождения подземных вод артези­анских бассейнов межгорных впадин и конусов (выноса. В связи с их ма­лыми размерами и высокой водопроводимостью пород для них свойст­венно вовлечение в зону депрессии водозаборов областей разгрузки под­земных вод, что предопределяет наиболее полное использование естест­венных ресурсов. Такие месторождения развиты, например, в Чуйском и Ферганском артезианских бассейнах, на Кусарской предгорной равнине, в Араратском артезианском бассейне и др. Модули естественных ресур­сов, учтенных при оценке эксплуатационных ресурсов, для этих место­рождений превышают 5 — 10 л/с на 1 км², в отдельных случаях до­стигая 20 — 30 л/с на 1 км² и более (в Араратском бассейне — 40 л/с на 1км²).

Существенную роль в формировании эксплуатационных ресурсов играет подземный сток на площади небольших ограниченных структур и массивов, главным образом в Центральном Казахстане и на Урале, а также в ряде других районов страны (Предкарпатье), где естествен­ные запасы-крайне незначительны. Для таких месторождений (напри­мер, Жанайская, Уйтасская и другие структуры в Центральном Казах­стане) характерно полное использование естественных подземных вод, разгрузка которых в естественных условиях проходила на периферии Структур путем испарения или родникового стока.

Наименее благоприятными условиями привлечения естественных ре­сурсов характеризуются собственно горные районы, где эксплуатацион­ные ресурсы, как правило, невелики, несмотря на значительную величи­ну подземного стока. Условия питания подземных вод в горных районах за счет инфильтрации атмосферных осадков очень благоприятны, однако эксплуатация здесь возможна главным образом путем каптажа отдель­ных наиболее крупных источников, выходящих из водообильных пород в пределах локальных участков (трещиноватые и закарстованные верхнеюрские известняки Большого Кавказа, области молодых лавовых по­кровов на Малом Кавказе и др.).

Значительными естественными ресурсами обладают и некоторые другие районы, в которых крайне ограничены возможности устройства сосредоточенных водозаборов. К таким районам может быть отнесен, на­пример, Балтийский бассейн трещинных вод, где естественные ресурсы составляют около 500 л/с. Однако для этого бассейна характерна в це­лом очень невысокая водопроводимость водовмещающих трещиноватых пород (10 — 20 м²/сут) и небольшая эффективная мощность трещинова­той зоны, что в совокупности не позволяет организовать сосредоточен­ные водозаборы. Последние могут быть сооружены только на отдельных участках, приуроченных к долинам рек и зонам тектонических наруше­ний. В связи с этим эксплуатационные ресурсы Балтийского бассейна трещинных вод составляют всего несколько процентов от естественных.

Неблагоприятны условия для привлечения естественных ресурсов и для глубоких напорных водоносных горизонтов в артезианских бассей­нах платформенного типа. Исключение составляют краевые зоны арте­зианских бассейнов, где в формировании эксплуатационных ресурсов подземных вод существенную роль могут играть естественные ресурсы эксплуатируемых главным образом вышележащих не основных водо­носных горизонтов.


Естественные запасы


Общая оценка естественных (гравитационных и упругих) запасов подземных вод территории СССР до настоящего времени не прово­дилась. Однако можно с уверенностью утверждать, что общий объем гра­витационной воды, заключенной в порах и трещинах водовмещающих пород, измеряется десятками миллионов кубических километров. Вели­чина естественных запасов подземных вод определяется главным обра­зом геолого-гидрогеологическими факторами — литологическим составом водовмещающих пород и типом пустотности, мощностью и площадью распространения водоносного горизонта. В связи с тем что различные .во­доносные горизонты имеют разную площадь распространения, сопостав­ление естественных запасов целесообразно проводить по величине моду? ля естественных запасов; под «им следует понимать количество воды (в млн. м³), которое можно получить с 1 км² площади распространения водоносного горизонта при ее осушении. Как следует из этого определе­ния, модуль естественных запасов зависит от водоотдачи водовмеща­ющих пород и их мощности. Наибольшими значениями модуля естест­венных (гравитационных) запасов обычно характеризуются мощные толщи правийно-галечниковых отложений межгорных впадин и предгор­ных долин. Здесь мощности водоносных горизонтов достигают не­скольких сотен метров, коэффициенты водоотдачи составляют 20 — 30%. Величина -модуля естественных (гравитационных) запасов подземных вод в таких условиях достигает десятков миллионов кубических метров на 1 км² (например, -при мощности 100 м и коэффициенте водоотдачи 0,2 модуль составит 20 млн. м³/км²). Такие высокие значения модулей гравитационных запасов характерны, например, для четвертичных водо­носных горизонтов Чуйской впадины (мощность гравийно-галечнлковых отложений 50 — 300 м), Таласской впадины (мощность около 100 м) и других среднеазиатских, южноказахстанских и закавказских впадин.

Высокими значениями модулей характеризуются и водоносные гори­зонты артезианских бассейнов платформенного типа, где водовмеща-ющие породы представлены песчаными разностями с коэффициентом водоотдачи 0,1 — 0,2. Так, модуль естественных (гравитационных) запасов бучакского водоносного горизонта, широко распространенного на территории Днепровско-Донецкого артезианского бассейна, составляет порядка 5 млн. м³/км².

Менее высокими модулями характеризуются водоносные горизонты речных долин, где мощность водовмещающих песчано-гравийных отло­жений, как правило, не превышает 10 — 20 м. Так, модули гравитацион­ных запасов аллювиальных отложений долин Нуры, Шерубайнуры, Ток-рау, Эгалши в Центральном Казахстане составляют 1 — 2 млн. м³/км².

Такого же порядка модули естественных (гравитационных) запасов характерны для водоносных горизонтов, приуроченных к трещиноватым и закарстованным карбонатным отложениям (водоносные горизонты каменноугольных и девонских пород Московского артезианского бас­сейна, ограниченные структуры Центрального Казахстана). Здесь умень­шение водоотдачи до 1 — 4% компенсируется значительной мощностью водовмещающих пород, достигающей 150 — 200 м.

Наименьшие значения модулей гравитационных запасов подземных вод отмечены для водоносных горизонтов, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам, где мощность зоны- активной трещинова-тоети не превышает нескольких десятков метров и водоотдача изменя­ется от десятых долей до 1 — 2%. В этих условиях модули не превышают 0,5 — 1,0 млн. м³/км².

Упругие запасы подземных вод характеризуются коэффициентами упругой водоотдачи, значения которых на 1 — 2 порядка меньше значений коэффициента гравитационной водоотдачи. В связи с этим величина уп­ругих запасав обычно составляет несколько процентов от общих естест­венных запасов. Следует отметить, что в отличие от гравитационных, уп­ругие запасы зависят и от величины понижения да:влевия подземных вод. Если принять коэффициент упругой водоотдачи равным 0,001, а пониже­ние напора — 100 м, то модуль упругих запасов составит всего 0,1 млн. м³/км².

Возможность участия естественных запасов в формировании эк­сплуатационных ресурсов подземных вод определяется не только их об­щей величиной, но и условиями залегания водоносных горизонтов. Это связано с тем, что при большой глубине залегания кровли водоносного горизонта гравитационные запасы не могут быть использованы, так как при эксплуатации не будет происходить осушения пласта. Современное насосное оборудование поз1воляет получать подземную воду с глубины 200 — 300 м, однако при региональной оценке эксплуатационных ресурсов в большей части районов учитывалась сработка естественных запасов только до глубины 100 м. Поэтому для водоносных горизонтов, кровля которых залегает на глубине более 100 м, была оценена только возмож­ная сработка упругих запасов. Как и следовало ожидать, наибольшие значения модулей эксплуатационных ресурсов, формирующихся за счет сработки естественных запасов подземных вод, были получены для меж­горных впадин и предгорных равнин. Так, модуль сработки естественных запасов четвертичных отложений Иссык-Кульской ©падины составляет около 5 л/с на 1 км², Ферганской впадины — около 3 л/с на 1 км². Такие высокие значения модулей объясняются как большой величиной самих естественных запасов, так и неглубоким залеганием основных водонос­ных горизонтов. В то же время модуль сработки упругих запасов (Московский, Прибалтийский, Днепровско-Донецкий, Азово-Кубанский бассейны) не превышает нескольких сотых л/с на 1 км². Несмотря на столь небольшую величину модуля сработки упругих запасов, эксплуата­ционные ресурсы подземных вод глубокозалегающих напорных горизон­тов в артезианских бассейнах платформенного типа формируются глав­ным образом за счет упругих запасов и в связи с огромной площадью распространения водоносных горизонтов обладают значительной величи­ной.

Естественные, запасы .подземных вод ряда речных долин при периоди­ческом стоке рек, несмотря на их небольшую величину, играют важную роль в формировании эксплуатационных ресурсов. Это связано с тем, что расход естественных запасов происходит только в период отсутствия стока. Во время паводков в этих условиях формируются новые естест­венные запасы подземных вод, которые используются в течение следу­ющего маловодного периода.