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:     | 1 | 2 || 4 |

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

-- [ Страница 3 ] --

Х1 - водопроницаемость рельефообразующих пород, %; Х2 - базис эрозии, м; Х3 — долинно-балочное расчленение, км/км2; X4 - годовое количество осадков, мм; Х5 - ГТК; Х6 - продолжительность без­морозного периода, дней; Х7 - количество дней со снежным покровом, дней; X8 - содержание гумуса, %; Х9- общая площадь лесных насаждений, %; Х10 - распаханность территории, %; Х11- загрязнение атмосферы, тыс. т/км2; Х12 — загрязнение поверхностных вод, тыс. м3/км2; Х13- загрязнение почв; X14 - модуль естественных ресурсов л/скм2; Х15 - отбор из основных водоносных горизонтов, л/скм2; Х16 - неиспользованные естественные ресурсы, л/скм2; Х17 –возможность загрязнения водоносных горизонтов, %.

Долинно-балочное расчленение в Курской области может достигать 1,0 - 1,3 км/км2. Менее 1,0 км/км2 оно составляет на водосборах рек Свапа, Усо­жа, Тускарь, Сейм, Амонька, Клевень, Суджа и Тим.

Суммирование показателей по рельефу и определение среднего балла по­казало, что благоприятные условиями водоснабжения по рельефу отмечаются на водосборах большинства рек Курской области. Исключение составляют водосборы рек Оскол, Олым, Реут, Псел и Сейм с меньшей водопроницаемостью рельефообразующих пород и большей расчле­ненностью территории балками.

2. Климатические факторы. При оценке этих условий учиты­вались показатели: Х4 - годовое количество атмосферных осадков, мм.; Х5 – гидротермический коэффициент (ГТК); Х6 - продолжительность безморозного периода, дней; Х7 - количество дней со снежным покровом, дней (табл.1).

Как установлено, оценке в 4-е балла соответствовали данные: среднего­довое количество осадков более 600 мм, ГТК более 1,7, продолжительность безморозного периода 162 дня и более, продолжительность снежного покрова - меньше 115 дней в году; 3 балла присваивалось в том случае, если среднегодо­вое количество осадков составляло 550-600 мм, ГТК=1,4-1,6, продолжительность безмо­розного периода 158-161 день в году, количество дней со снежным покровом до 115-120; 2 балла - при величине атмосферных осадков 500-550 мм, ГТК=1,1-1,3, безморозном периоде - 154-157 дней в году и снежного покрова -120-125 дней. 1-му баллу соответствуют среднегодовое количество осадков - 450-500 мм, ГТК - менее 1, продолжительность безморозного периода - 150-153 дня, и периода со снежным покровом - более 125 дней.

Годовое количество атмосферных осадков в Курской области убывает с севера-запада на юго-восток. Поэтому больше всего их выпадает на водосборах рек Усожа, Амонька, Суджа и Свапа - более 580 мм. Минимальное количество осадков - на водосборах рек Оскол и Псел.

Гидротермический коэффициент (ГТК) на исследуемой территории изменяется значительно. Северные и северо-западные районы Курской области относится к избыточно-влажной зоне (ГТК > 1,5), цен­тральные - к умеренно увлажненной (ГТК = 1,1-1,5), южные и юго-восточные - к неустойчиво-влажной (ГТК = 0,9-1,1).

Как установлено, с учетом среднего балла по климату более благоприятные условия для питания подземных вод (2,75 балла) характерны для территории водосборов Тускари, Суджи, Амоньки, Тима и Оскола. Менее благоприятные (2,25 балла) отмечаются на водосборах рек Свапа, Усожа, Сейм, Клевень, Реут, Кшень и Олым.

3. Почвенно-растительный покров. Оценка почвенно-растительного покрова производилась с учетом характеристик: X8 - типа почв, содержания в них гумуса, %; Х9 - общей площади лесных насаждений, % (табл.1).

Как установлено, оценке в 4 балла соответствуют показатели: содержание гумуса - более 6,1 %, площадь лесных насаждений - более 10,1%; 3-м баллам: содержание гумуса - 5,1-6,0 %, площадь лесных насаждений - 5,1-10 %; 2 баллам: содержание гумуса - 4,6-5,1 %, площадь лесных насаждений - 5,1-10,0%. Оценке в 1 балл соответствуют показатели: почвы, с содержанием гу­муса - менее 4,5% при площади лесных насаждений - менее 5,0%.

С учетом показателей качества почвенно-растительного покрова для каж­дого водосбора был получен средний балл. Оптимальные условия (более 3,0 баллов) имеются на водосборах рек Тускарь, Сейм, Псел, Суджа и Оскол. Малопригодные (1,8-2,0) - преобладают на водосборе реки Усожа.

4.Экологическое состояние природной среды. Нами учитывались показатели: X10 - величина распашки территории, %; Х11 - загрязнение атмосферы, т/км2; Х12 - загрязнение поверхностных вод, объём сбрасываемых стоков, тыс. м3/км2; Х13 - загрязнение почвенного покрова, суммарный коэффициент загрязне­ния почв (табл.1).

Как установлено, 1 баллу соответствовали водосборы с распаханностью территории более 60 %, загрязнением атмосферы более 1,5 т/км2, загрязнением поверхностных вод более 10 тыс. м3/км2, суммарным коэффициентом загрязне­ния почв - более 65. 2 балла присвоено водосборам с распаханностью 55-60% территории, загрязнением атмосферы - от 1,0 до 1,5 т/км2, загрязнением поверхностных вод - 5-10 тыс. м3/км2, суммарным коэффициентом загрязнения - 33-64. 3 балла: распаханность - от 50 до 55 % территории, загрязнение атмосферы - от 0,5 до 1,0 т/км2, загрязнение поверхностных вод - от 1 до 5 тыс. м3/км2, коэффициент за­грязнения - от 17 до 32; 4 балла: распаханность земель - менее 50 %, загрязнение атмосферы - до 0,5 т/км2, поверхностных вод - менее 1 тыс. м3/км2, суммар­ный коэффициент загрязнения - от 10 до 16.

Исследуемый регион характеризуется значительной распаханностью тер­ритории. Более всего распаханы (> 61%) водосборы рек Суджа, Тим, Кшень и Олым. Меньше (менее 40%) - водосбор реки Клевень.

Большое загрязнение атмосферы (более 1,6 тыс. т/км2) – на во­досборах рек Усожа и Оскол. Несколько меньше она загрязнена на водосборах рек Тускарь, Свапа и Сейм (1,0-1,5 тыс. т/км2). В атмосферу водосборов рек Клевень и Тим выбрасывается от 0,5 до 1,0 тыс. т/км2 загрязняющих веществ. Остальные водосборы загрязнены значительно меньше (<0,5 тыс. т/км2).

Поверхностные воды Курской области загрязнены в разной степени. Больше (>10 тыс. м3 /км2) загрязняющих сточных вод сбрасывается в реки Тускарь, Оскол и Усожа; меньше (< 1 тыс. м3 /км2) – в реки Олым, Тим, и Суджа.

Для оценки уровня загрязнения почв нами используется показатель сум­марного загрязнения Zc. Слабая (допустимая) степень загрязнения (Zс от 10 до 16) характерна для водосборов рек Суджи, Кшени, и Олыма. Средней (умеренно-опасной) степени загрязнения (Zс от 17 до 32) подвержены водосборы рек Амоньки, Клевени и Тима. Водосборы рек Усожи и Тускари имеют сильную (или опасную) степень загрязнения (Zс от 33 до 64). Очень сильная степень загрязнения (Zс более 65) отмечена на водосборах рек Сейм и Оскол.

Показатели распаханности земель речных водосборов, загрязнения атмосферы, поверхностных вод, почвенного покрова и почв были нами использованы при интегральной оценке состояния природной среды в Курской области.

В результате установлено, что оптимальные экологические условия для водоснабжения (более 3,0 баллов) сложились на водосборах рек Амонька, Клевень, Суджа, Кшень, Псел и Олым. Благоприятные условия (2,6-2,9) - на водосборе реки Тим. Пригодными экологическими условиями (2,1-2,5) характеризуются водо­сборы рек Свапа и Тускарь. Малопригодные экологические условия (1,8-2,0) отмечаются на водосборах рек Усожа и Оскол. Эти условия в значительной степени влияют на состояние подземных вод и условия водоснабжения в Курской области.

5. Использование ресурсов подземных вод. Нами учитывались показатели: Х14 - естественные ресурсы подземных вод, л/скм2, Х15 - величина отбора подземных вод из основных водоносных горизонтов л/скм2, Х16 - неиспользованные естественные ресурсы, л/скм2; Х17 –возможность загрязнения водоносных горизонтов, % площади распространения горизонта (табл.1).

Для оценки возможности использования водных ресурсов подсчитывалась величина неиспользованных водных ресурсов, которая определялась как разность между естественными ресурсами и величиной отбора подземных вод из основных водоносных горизонтов.

После проведения изучения особенностей рельефа, климата, почвенно-растительного покрова, экологических условий и величины водных ресурсов, соз­дающих условия для водоснабжения в Курской области, нами были определены интегральные показатели, отражающие эти условия в виде среднего балла от со­вокупности всех оцененных компонентов среды. При такой оценке на­ми учитывались веса основных показателей, определенные ме­тодами главных компонент и экспертных оценок. Как установлено, наи­более значительными показателями являются: неиспользованные естественные ресурсы (=0,4); возможность загрязнения подземных вод (=0,2); экологическое состояние природной среды (=0,2). Меньший вес имеют: рельеф (=0,08); климат (=0,07); почвенно-растительный покров (=0,05). С учетом значимости этих показателей нами уточнялась их величина и окончательно определялись интегральные характеристики.

В результате проведенных оценок в Курской области нами были выделены три группы речных водосборов: с наиболее благоприятными (2,6 - 3,0 балла), благоприятными (2,0 - 2,5) и удовлетворительными (менее 2,0) условиями во­доснабжения (рис. 5).

К первой группе относятся водосборы рек Тускарь, Амонька, Клевень и Псел. Они характеризуются относительно большими неиспользованными ресурсами подземных вод (0,44 - 0,63 л/скм2) и удовлетворительным состоянием природной среды (2,5 - 3,5) балла.

Во вторую группу вошли водосборы рек Усожа, Сейм, Реут, Суджа, Кшень, Олым и Оскол. Неиспользованные естественные ресурсы подземных вод здесь составляют 0,25 (р. Реут) - 0,65 (р. Оскол) л/скм2. На водосборах рек Усожа, Сейм, Реут и Оскол отмечается неудовлетворительное состояние природной среды за счет загрязнения атмосферы, почв и поверхностных вод (1,2-1,7 бал­ла). Здесь также существует значительная опасность загрязнения основных водонос­ных горизонтов, так как геологическая защищенность основных водоносных горизонтов оценивается 1-2 баллами.

Третья группа включает в себя водосборы рек Свапы и Тим, для которых ха­рактерна самая малая для Курской области величина неиспользованных естественных ресурсов подземных вод (0,20 - 0,26 л/скм2). При этом на водосборе р. Свапы производится интенсивный отбор подземных вод (0,9 л/скм2) при значительных естественных ресурсах (1,1 л/скм2), а на водосборе р. Тим - при малом водоотборе (0,04 л/скм2) и весьма ограниченных естественных ресурсах подземных вод (0,3 л/скм2).

На водосборе реки Тим отмечается низкая облесенность территории (1 балл), а на водосборе реки Свапы - значительное загрязнение атмо­сферы, почв и поверхностных вод (2 балла). Все это создает проблемы для дальнейшего развития водоснабжения на этих речных водосборах.

 Типизация речных водосборов Курской области по условиям водоснабжения 4.-4

Рис. 5. Типизация речных водосборов Курской области по условиям

водоснабжения

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

Анализ природных условий Курской области показывает, что на значительной части её территории существуют благоприятные условия как для локального пополнения ресурсов верхних водоносных горизонтов, в зоне подземных водозаборов, так и на значительных площадях для увеличения общих ресурсов водоносных горизонтов, используя метод самотечной инфильтрации.

Основным источником пополнения подземных вод в Курской области может служить неиспользуемая в настоящее время часть весеннего склонового стока, который может быть зарегулирован водоёмами с повышенной фильтрацией, построенными в нижних частях балок, где часто вскрываются трещиноватые мела, мергели, или известняки. Аккумуляцию весеннего стока можно при этом производить в естественной ёмкости зоны аэрации, которая ограничивается с одной стороны зеркалом грунтовых вод, а с другой - уровнем дренирования самых глубоких балок. На значительной части характеризуемого региона зона аэрации сложена водопроницаемыми породами и имеет мощность 10-20 м.

По условиям проведения искусственного пополнения подземных вод в Курской области нами выделяются два района: с относительно благоприятными и неблагоприятными условиями строительства водозаборов с искусственным пополнением подземных вод (рис.6).

 Районирование Курской области по условиям строительства водозаборов с-5

Рис. 6. Районирование Курской области по условиям строительства

водозаборов с искусственным пополнением подземных вод

Как установлено, в Курской области имеется 32 фильтрующих водоёма, которые строились как обычные пруды, но имеют значительные потери на фильтрацию. Их можно использовать для создания систем искусственного пополнения, предназначенных для орошения земель (ИППВо).

Наблюдения, проводившиеся в районе исследований, показали, что под фильтрующим водоемом образуется инфильтрационный купол, который смещается по потоку грунтовых вод в сторону реки со скоростью от 1 до 20 см/сут. Время растекания этого купола определяется водопроводимостью водоносного горизонта. В условиях характеризуемого региона оно составляет от 5 до 10 месяцев. Поэтому за счет заполнения водой свободной емкости зоны аэрации в районе фильтрующего водоема, как в подземном водохранилище, могут накапливаться искусственные ресурсы подземных вод. Системы ИППВо можно применять для сезонного регулирования весеннего стока при полном использовании искусственных ресурсов в летнее время, а также для многолетнего регулирования, что позволяет накапливать дополнительные искусственные ресурсы в более влажные годы и использовать их в засушливые периоды.

Водоёмы Курской области по скорости фильтрации относятся к трем группам: до 1 см/сут.; 1-5; более 5 см/сут. В первую группу входят обычные пруды, во вторую – водоемы с заметными фильтрационными потерями, а в третью – сильно фильтрующие водоемы.

В системы искусственного пополнения подземных вод для орошения (ИППВо) должны входить: фильтрующие пруды, водозаборные скважины и регулирующие водоемы-накопители. Выделяются два основных типа таких водозаборов (В.М. Смольянинов):

I. Комбинированный водозабор с ИППВо. Можно построить при относительно небольшой скорости фильтрации из водоема (0,5-5,0 см/сут.). Наилучшие условия для строительства таких водозаборов существуют в нижней части крупных балок, где грунтовые воды залегают на глубине до 5 - 10 м.

II. Водозабор скважин с ИППВо. В связи с быстрым опорожнением водоема, то есть при скорости фильтрации более 5 см/сут. Такие водозаборы используются при наиболее высокой водопроницаемости рельефообразующих пород и относительно глубоком залегании грунтовых вод - до 20 м.

Проведенный анализ природных условий Курской области показывает, что её территория характеризуется неодинаковыми условиями для хозяйственного использования подземных вод. Как нами установлено, менее благоприятные условия использования подземных вод существуют на водосборах рек Свапа и Тим. Дефицит водных ресурсов, прежде всего, может возникнуть на водосборе р. Свапа, на площади воронки депрессии подземных вод, возникшей при водопонизительных откачках на Михайловском ГОКе. Устранение этого дефицита возможно путём проведения мероприятий по искусственному пополнению подземных вод. Геологические, гидрологические, гидрогеологические и геоморфологические условия позволяют проводить здесь как площадное пополнение подземных вод, так и локальное, что обеспечит получение дополнительных эксплуатационных ресурсов подземных вод, а также повышение производительности подземных водозаборов.

5. Рекомендации по улучшению условий водоснабжения в Курской области.

На основе выявленных особенностей природных и антропогенных факторов формирования ресурсов подземных вод и оценки их экологического состояния для улучшения условий водоснабжения в Курской области необходимо рекомендовать проведение следующих мероприятий:

1. Осуществить дополнительное строительство очистных сооружений и модернизацию существующих для улучшения очистки сточных промышленно-коммунальных вод на водосборах рек Сейм, Свапа, Усожа. Оценить эффективность санитарно-защитных зон, созданных в районе промышленных предприятий на этих речных водосборах.

2. Создать пункты мониторинга природной среды в Курском, Железногорском и Курчатовском районах для определения загрязнения поверхностных и подземных вод, почвенно-растительного покрова и атмосферного воздуха.

3. Обследовать источники загрязнения подземных вод, то есть поля фильтрации промышленных стоков, полигоны и свалки ТБО, а также поля орошения стоками животноводческих комплексов, которые находится в зонах формирования эксплуатационных запасов подземных вод для разработки мероприятий, направленных на минимизацию загрязнения верхних водоносных горизонтов.

4. Провести дополнительные исследования условий проектирования и строительства подземных водозаборов с искусственным пополнением подземных вод на водосборе реки Свапа, что необходимо при дальнейшем истощении естественных ресурсов сеноман-альбского водоносного горизонта в результате увеличения общего водоотбора.

5. Провести обследование водоёмов Курской области с выявлением прудов с повышенной фильтрацией, которые в дальнейшем могут быть использованы для строительства водозаборов с искусственным пополнением подземных вод, предназначенных для орошения земель.

6. Вынести пруд-охладитель городского водозабора г. Курчатова за пределы II пояса санитарной зоны.

Основные выводы и предложения

1. При выявлении природных и антропогенных факторов формирования ресурсов подземных вод, оценке их экологического состояния, прогнозировании негативных природных и техногенных процессов, возникающих при хозяйственной деятельности человека, и проектировании комплекса мероприятий по охране этих вод от загрязнения и истощения в Курской области необходимо применять бассейновый подход. Это позволяет использовать информацию об антропогенных воздействиях на природную среду и подземные воды на уровне административных районов, а природные и антропогенные процессы рассматривать на речных водосборах региона.

2. При оптимизации условий водоснабжения в регионе следует предусматривать проведение нескольких стадий изучения и оценки состояния подземных вод. При этом вначале выявляются природные и антропогенные факторы их формирования, проводится районирование по этим факторам с использованием бассейнового подхода, оценивается состояние водных ресурсов, то есть степень их истощения и качество, использование в хозяйственной деятельности человека. Затем проводится комплексная оценка условий водоснабжения с применением балльного метода. На основании этого выявляются районы, нуждающиеся в первоочередном проведении водоохранных мероприятий. При этом определяются площади, пригодные для искусственного пополнения подземных вод и разрабатывается комплекс мероприятий по улучшению условий водоснабжения в регионе.



Pages:     | 1 | 2 || 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.