авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Оптимизация использования ресурсов подземных вод в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека (на примере курской области)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Василевская Людмила Александровна

ОПТИМИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РЕГИОНАХ С ИНТЕНСИВНОЙ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ЧЕЛОВЕКА (НА ПРИМЕРЕ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ)

25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Воронеж – 2010

Диссертационная работа выполнена на кафедре физической географии и

геоэкологии Курского государственного университета

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Смольянинов Владимир Митрофанович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Корнилов Андрей Геннадьевич

кандидат географических наук

Щербинина Светлана Васильевна

Ведущая организация: Воронежский государственный

архитектурно-строительный университет

Защита состоится 15 июня 2010 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете, по адресу: 394043 г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ауд.408.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Воронежского государственного педагогического университета. Текст автореферата размещён на официальном сайте Воронежского государственного педагогического университета: http://www.vspu. ac.ru.

Автореферат разослан 14 мая 2010 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 394043 г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86. Естественно-географический факультет, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.036.02. Факс 8 (4732) 55-27-27. E-mail: shmykov@vspu.ac.ru

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат географических наук, доцент В.И. Шмыков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение антропогенного воздействия на природную среду во многих регионах Российской Федерации привело в настоящее время к значительному сокращению и загрязнению водных ресурсов.

Одним из таких регионов является Курская область, где основным источником городского и сельскохозяйственного водоснабжения являются подземные воды, увеличение отбора которых на хозяйственные нужды в настоящее время может приводить к истощению ресурсов основных водоносных горизонтов. Местами в этой области отмечается, к тому же, ухудшение качества подземных вод в результате их загрязнения при недостаточной геологической защищённости верхних водоносных горизонтов.

Для улучшения условий использования ресурсов подземных вод необходимо проведение комплекса мероприятий по их охране от загрязнения и истощения, то есть строительство дополнительных очистных сооружений и проведение искусственного пополнения подземных вод за счёт перевода части поверхностного стока в верхние водоносные горизонты, что может улучшить условия водоснабжения в районах со значительной антропогенной нагрузкой на природную среду и интенсивным отбором подземных вод.

Однако в настоящее время отсутствует методология обоснования таких мероприятий, основанная на изучении и анализе природных и антропогенных факторов формирования подземных вод, а также на оценке величины антропогенной нагрузки на природную среду. Поэтому для Курской области весьма актуальными являются: разработка такой методологии, которой предусматривается проведение типизации речных водосборов по условиям использования подземных вод, оценка возможности искусственного пополнения ресурсов подземных вод, разработка рекомендаций для улучшения условий водоснабжения.

Целью работы является разработка и апробация методологии оптимизации использования подземных вод в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека, на примере Курской области.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

– проанализировать существующие в настоящее время методы оценки состояния водных ресурсов;

– выявить основные природные и антропогенные факторы формирования подземных вод Курской области;

– провести районирование по условиям формирования подземных вод;

– проанализировать состояние поверхностных и подземных вод;

– определить основные показатели качества водных ресурсов;

– изучить условия водоснабжения в Курской области с учётом условий формирования подземных и поверхностных вод;

– обосновать мероприятия по охране водных ресурсов от загрязнения;

– оценить гидролого-гидрогеологические условия для проведения искусственного пополнения подземных вод и выделить пригодные для этого площади на территории Курской области;

– разработать рекомендации по улучшению условий водоснабжения в этой области.

Объектом исследований являются основные водоносные горизонты Курской области.

Предмет исследования - природные и антропогенные процессы на водосборах рек, определяющие состояние ресурсов подземных вод.

Методы исследования: сравнительно-географический, статистический, картографический, полевых исследований, аналитический и др.

Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены результаты полевых исследований автора на территории Курской области, а также материалы Территориального центра государственного мониторинга геологической среды и водных объектов этой области.

Научная новизна работы:

– разработана методология исследования условий формирования водных ресурсов в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека;

– определена методика выделения типов речных водосборов по условиям водоснабжения в Курской области;

– впервые для этой области выделены площади, пригодные для искусственного пополнения подземных вод основных горизонтов.

Теоретическая значимость работы. Исследования автора основываются на трудах А.А. Дубянского, А.Н.Семихатова, Н.А.Плотникова, Ф.А. Макаренко, Н.К. Игнатовича, З.А. Макеева, Ю.В. Мухина, Л.А. Островского, Л.Н. Долгова, В.М. Смольянинова и др.

В работе предлагается методологический подход к оптимизации использования подземных вод в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека. Проведение водорегулирующих мероприятий рекомендуется производить на водосборах малых и средних рек, где отмечается тесная связь подземных вод с поверхностным стоком. При обосновании этих мероприятий рекомендуется учитывать природные условия региона и антропогенные воздействия, что позволяет провести типизацию речных водосборов по условиям водоснабжения, оценить необходимость и возможность проведения искусственного пополнения подземных вод в регионе.

Практическая значимость работы заключается в выделении в Курской области речных водосборов, нуждающихся в первоочередном проведении мероприятий по охране подземных вод от загрязнения и истощения. Результаты работы и конкретные материалы диссертации используются в учебном процессе Курского государственного университета по дисциплинам «Природно-ресурсный потенциал Курской области» и «Геоэкология и рациональное природопользование» (Справка о внедрении имеется). Данные об экологическом состоянии водных ресурсов, полученные автором, могут быть использованы для уточнения системы мониторинга подземных вод и улучшения системы природоохранных мероприятий в Курской области.

Достоверность результатов работы обеспечивается значительным объемом фактического материала, собранного автором в Территориальном центре государственного мониторинга геологической среды и водных объектов Курской области, Областном управлении природных ресурсов и охраны окружающей среды, а также данными, полученными при рекогносцировочных обследованиях водных объектов. Достоверность результатов обеспечивается также применением современных методов исследований и обработки информации.

Защищаемые положения:

1. Методология исследования условий формирования водных ресурсов для оптимизации водоснабжения в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека.

2. Результаты оценки условий формирования ресурсов подземных вод, их состояния и использования в Курской области.

3. Типизация речных водосборов Курской области по интегральному показателю условий водоснабжения.

4. Результаты оценки условий проведения искусственного пополнения подземных вод в Курской области.

5. Рекомендации по улучшению условий водоснабжения в этой области.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации обсуждались на научных конференциях в КГУ и ВГПУ в 2007, 2008, 2009 гг.

, на региональной научно-практической конференции в г. Воронеже «Проблемы регионального природопользования и мето­дика преподавания естественных наук в средней школе» (2007 г.), Международной научно-практической конференции «Геоэкологические исследования и их отражение в географическом образовании» в г. Курске (2007 г.), Всероссийской научно-техническая конференции «Современные проблемы экологии и безопасности» в г. Туле (2007 г.), Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» в г. Москве (2008 г.), Международной научно-практической конференции «Экологически устойчивое развитие. Рациональное использование природных ресурсов» в г. Туле (2009 г.), Международной научно-практической конференции «Эколого-географические исследования в речных бассейнах» в г. Воронеже (2009 г.). По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 работа – в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы, включающего в себя 210 наименований, приложений. Основной текст диссертации содержит 158 страниц и включает в себя 32 таблицы и 20 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Методология исследования условий формирования водных ресурсов для оптимизации водоснабжения в регионах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека.

Изучением состояния водных ресурсов занимались многие ученые. В тридцатые годы прошлого столетия Б.Л. Личковым было дано первое теоретическое обоснование структуры гидрогеодинамической зональности в России. Исследования Ф.А. Макаренко (1937, 1939), Н.К. Игнатовича (1944, 1947) и З.А. Макеева (1948) показали, что при выделении гидрогеодинамических зон важно учитывать условия формирования и степень интенсивности водообмена между поверхностными и подземными водами.

В 1962 г. Ю.В. Мухин предложил выделять зоны по условиям формирования пластовых давлений. Методику комплексного анализа режима подземных вод и характера водообмена разработал в 1985 г. Л.А. Островский.

Значительный вклад в изучение водных ресурсов России внесли Л.Н. Долгов, А.Г. Потапов, А.Н. Семихатов, Н.А. Плотников, А.А. Дубянский и др. Использовать бассейновый подход при выявлении природных и антропогенных факторов формирования водных ресурсов и оценке их экологического состояния, при прогнозировании негативных процессов, возникающих в результате хозяйственной деятельности человека в регионе, а также при проектировании водоохранных мероприятий предложили Л.М. Корытный, Н.И. Коронкевич, Ю.Г. Симонов и др.

При истощении ресурсов подземных вод в результате их интенсивного отбора на хозяйственные нужды и дренажных откачек, а также для увеличения производительности подземных водозаборов, в мировой практике используется искусственное пополнение подземных вод (Н.А. Плотников, К.И. Сычёв, Н.Н. Фаворин, В.С. Усенко, В.М. Смольянинов и др.). При этом существует два способа пополнения верхних водоносных горизонтов: 1) самотёчная инфильтрация; 2) напорная инфильтрация, которая производится путем закачки под давлением поверхностных вод в напорный водоносный горизонт.

Первый способ является наиболее распространенным и применяется для искусственного пополнения безнапорных водоносных горизонтов. Главным условием использования самотечной инфильтрации являются хорошие фильтрационные свойства отложений зоны аэрации, при относительно неглубоком залегании горизонта подземных вод. Поэтому основными условиями искусственного пополнения подземных вод при самотёчной инфильтрации являются:

1. Наличие источника восполнения, которым могут служить паводковые, речные и озерные воды, а в некоторых случаях - промышленные стоки.

2. Удовлетворительное качество воды, поступающей на инфильтрацию: содержание взвешенного в воде материала не более 10 мг/л и небольшое содержание натрия и железа.

3. Благоприятные геологические условия, то есть мощность зоны аэрации не менее 10 м, а в некоторых случаях до 20 м; подходящий литологический состав зоны аэрации – степень однородности, физико-механического состава, оказывающего влияние на поглощающую способность грунта; коэффициенты фильтрации пород зоны аэрации - более 0,5 м/сутки.

4. Благоприятные гидрогеологические условия, то есть большая мощность и хорошие фильтрационные свойства пород водоносного горизонта; значительное удаление области разгрузки водоносного горизонта.

С учётом всех этих теоретических обоснований и подходов к изучению подземных вод, нами была разработана методология оптимизации условий водоснабжения в регионе, предусматривающая проведение нескольких стадий, которыми предусматривается изучение природных и антропогенных факторов формирования подземных вод, оценка их состояния, а также определение мероприятий, способных улучшить условия водоснабжения в регионе (рис.1).

Рис.1. Методология исследования условий формирования водных

ресурсов для оптимизации водоснабжения в регионе

2. Результаты оценки условий формирования ресурсов подземных вод, их состояния и использования в Курской области.

Подземные воды в Курской области, в основном, формируются за счёт питания атмосферными осадками. В меньшей степени происходит инфильтрация в верхние водоносные горизонты из рек, прудов и водохранилищ.

Поверхностные воды в районе исследований по качественным показателям мало пригодны для питьевого водоснабжения и используются только для технических целей некоторыми промышленными предприятиями. В связи с этим хозяйственно-питьевое водоснабжение в области почти полностью производится из горизонтов подземных вод.

На территории Курской области имеется три основных горизонта подземных вод: верхнемеловой, сеноман-альбский и юрско-девонский (рис. 2.). Эти горизонты являются здесь основным источником городского и сельскохозяйственного водоснабжения.

Верхнемеловой водоносный горизонт протягивается по южной и юго-западной части Курской области. В районе его распространения основными рельефообразующими и водосодержащими породами являются трещиноватые мела и мергели верхнемелового возраста. Величина питания этого горизонта атмосферными осадками составляет 5-8 %.

 Основные водоносные горизонты Курской области Густота балочной сети в-1

Рис. 2. Основные водоносные горизонты Курской области

Густота балочной сети в среднем по району - 1,7 км/км2, местами она достигает 2,2 км/км2. Район характеризуется значительным развитием оврагов, густота которых достигает 1,4 км/км2. По химическому составу характеризуемые воды обычно гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,5-1,0 г/дм3.

Сеноман-альбский водоносный горизонт протягивается полосой с запада на восток севернее верхнемелового горизонта через всю Курскую область. Водосодержащими породами здесь являются сеноманские и альбские пески.

Коэффициенты фильтрации альбских песков при этом изменяются от 0,6 до 5,0 м/сут, так как в нижней части их разреза имеются прослои глин. Мощность горизонта колеблется от 10 до 40 м, достигая максимальных значений на юге района его распространения. Величина инфильтрации атмосферных осадков на водоразделах рек Сейм, Тим, Кшень, Олым и Оскол не превышает 2-3%. По химическому составу характеризуемые воды в большинстве случаев гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,4 - 1,4 г/дм3.

Юрско-девонский водоносный горизонт находится на северо-западе Курской области. Для водоснабжения в этом районе местами одновременно используются воды сеноман-альбского горизонта. Водосодержащими породами юрско-девонского горизонта являются девонские трещиноватые известняки и залегающие над ними юрские пески. Коэффициенты фильтрации юрских разнозернистых песков изменяются от 0,02 до 19,5 м/сут., а девонских известняков – от 0,03 до 3,4 м/сут. Балочное расчленение района - от 2,0 до 2,4 км/км2. На зеркало подземных вод в районе поступает около 8 % атмосферных осадков.

Естественные ресурсы подземных вод Курской области составляют 2,18 млн. м3/сут., или 0,8 км3/год; их модуль равен 0,91 л/скм2; эксплуатационные запасы пресных вод в 2008 г. были разведаны в объеме 1279,7 тыс. м3/сут. Наиболее высокие модули естественных ресурсов отмечаются в центральных и северо-западных районах Курской области (рис.3). Распределение этих ресурсов по территории этой области определяется условиями инфильтрационного питания подземных вод атмосферными осадками, литологическим составом, мощностью и водопроницаемостью водосодержащих пород, а также степенью дренированности водоносных горизонтов долинно-балочной сетью.

 Естественные ресурсы подземных вод Курской области Как установлено,-2

Рис. 3. Естественные ресурсы подземных вод Курской области

Как установлено, антропогенное воздействие на подземные воды Курской области может быть прямым или косвенным. Наиболее значительное прямое воздействие производится в результате забора подземных вод для водоснабжения, а также при проведении водопонизительных откачек на Михайловском месторождении железных руд; в меньшей степени - при фильтрации из рек и водоёмов. Косвенное – в результате сбрасывания промышленно-бытовых стоков в местную гидрографическую сеть, при загрязнении атмосферного воздуха и почвенно-растительного покрова, что может приводить, в свою очередь, к загрязнению верхних водоносных горизонтов подземных вод. На состояние этих вод, к тому же, косвенно повлияло изменение водного режима территории при сельскохозяйственном освоении земель, которое здесь происходило последние четыре столетия. Оно привело к некоторому сокращению атмосферного питания водоносных горизонтов и усилению дренированности подземных вод в результате развития овражно-балочной сети.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.