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 || 3 |

Геоэкологическая оценка природной защищенности подземных вод от загрязнения (на примере системы верхнего межморенного водоносного горизонта Калининградской

-- [ Страница 2 ] --

В качестве критериев для оценки защищенности помимо значения приведенной мощности верхнего водоупора (Мс`), предложенной в середине 80-х гг. Г.Н. Ельциной, использовалось соотношение уровней напорных вод московско-валдайского горизонта и грунтовых вод и величина условного времени проникновения загрязняющих веществ в московско-валдайский горизонт. Для расчета значения приведенной мощности верхнего водоупора (Мс`), учитывающей в совокупности мощность водоупора, его литологию, фильтрационные свойства в разрезах скважин выделялись литологические разновидности трех типов пород, характеризующиеся различным коэффициентом фильтрации (kф):

«а» - супеси, песчанистые глины, легкие суглинки (kф~10-1-10-2 м/сут);

«в» - смесь пород группы «а» и «с» (kф~10-2-10-3 м/сут);

«с» - ледниковые глины и тяжелые суглинки (kф ~10-3 м/сут и менее)

Значение приведенной мощности (Мс`) рассчитывается по формуле:

Мс`=Мс + 0,5Мв + 0,1Ма,

где Мс – мощность пород группы “с”; Мв – мощность пород группы “в”; Ма – мощность пород группы “а”. Допущение основано на эквивалентности времени фильтрации t через слои различной мощности m (в метрах) и проницаемости k (м/сут).

Соотношение уровней грунтовых вод и напорных вод московско-валдайского горизонта является важным компонентом оценки защищенности подземных вод, поскольку при более низком уровне напорных вод по сравнению с уровнем грунтовых вод будет наблюдаться сокращение срока проникновения загрязняющих веществ, что уменьшает степень защищенности напорных подземных вод.

Значения приведенной мощности верхнего водоупора предлагается использовать для определения условного времени (tу) проникновения загрязнения с поверхности земли в водоносный горизонт: tу~ Мс`/kс. Значение Мс`=10 м при kс=0,001 м/сут обеспечивает время проникновения загрязняющих веществ равное 10000 суток, т.е. стандартному расчетному сроку службы водозабора. Совместный учет значений Мс`, tу и соотношения уровней подземных вод позволил выделить три категории защищенности вод московско-валдайского (незащищенные, условно защищенные, защищенные), подробно охарактеризованные в таблице.

Таблица Характеристика условий защищенности от загрязнения первого от поверхности межморенного напорного водоносного горизонта на территории Калининградской области

Категория защищенности ПВ Условия защищенности ПВ от загрязнения Районы преимущественного распространения Распространенность, %
Незащищенные Верхний водоупор небольшой мощности (Мс`<10 м), невыдержанный по площади, на отдельных участках водоупор отсутствует (гидрогеологические окна), уровни напорных вод располагаются ниже уровня грунтовых вод. На участках гидрогеологических окон грунтовые и напорные воды образуют единый водоносный горизонт. Условное время проникновения ЗВ (tу) составляет менее 30 лет. Светловский, Балтийский, Светлогорский городские округа, Гвардейский, Полесский, Зеленоградский, Гурьевский районы 18
Условно защищенные Водоупор значительной мощности (Мс`=10-20 м), выдержан по мощности и без нарушения сплошности, уровни напорных вод расположены ниже или на одной отметке с уровнями грунтовых вод. tу =30-60 лет. Гвардейский, Полесский, Багратионовский, Гусевский, Черняховский, Краснознаменский, Зеленоградский, Гурьевский районы 38
Защищенные Водоупор мощный (Мс`>20 м) и без нарушения сплошности, уровни напорных вод выше уровня грунтовых вод. tу >60 лет Правдинский, Озерский, Багратионовский, Нестеровский, Гусевский, Черняховский районы 44

Выделенные категории близки предложенным В.М. Гольдбергом и коллегами (1979), однако различие состоит в использовании в качестве критериев защищенности значения приведенной мощности и временных интервалов проникновения загрязняющих веществ, кратных 30 годам (сроку службы водозабора). Результат исследований отображается на карте защищенности подземных вод от загрязнения. На карте помимо категорий защищенности показано положение крупнейших водозаборов, факторов, вызывающих загрязнение подземных вод (эксплуатация месторождений полезных ископаемых, функционирование крупных коммунальных объектов, участки размещения свалок ТБО, складов минеральных удобрений и др.).

Глава 3. Гидрогеоэкологическая характеристика региона.

Эксплуатируемые водоносные горизонты в работе представлены в качестве гидрогеоэкологических систем (ГГС), состоящих из трех подсистем: гидрогеологической, ландшафтно-климатической и техногенной. Гидрогеологическую подсистему ГГС московско-валдайского межморенного водоносного горизонта образует целостная совокупность гидрогеологических тел (верхний и нижний водоупорный горизонты, напорный водоносный горизонт и горизонт грунтовых вод), взаимодействующих между собой. Значима в составе ГГС московско-валдайского водоносного горизонта ландшафтно-климатическая подсистема - совокупность внешних природных условий, выраженных в особенностях ландшафта, климата, формирующегося на территории распространения водоносного горизонта, и поверхностных вод, образующих с подземными водами звенья единого процесса водообмена. Совокупность вызванных хозяйственной деятельностью человека воздействий, качественно и количественно влияющих на подземную гидросферу, образует техногенную подсистему.

С целью выявления особенностей функционирования ГГС московско-валдайского водоносного горизонта проведена ее комплексная характеристика. Основное внимание при описании природной компоненты ГГС уделено характеристике водоносного горизонта, перекрывающих его отложений и грунтовых вод. В работе приведен анализ составленных карт распространения водоносного горизонта и распределения суммарной мощности отложений, перекрывающих водоносный горизонт (масштаб 1: 200000), построенных разрезов, отображающих условия залегания горизонта и его антропогенного загрязнения. Выявлено, что московско-валдайский горизонт распространен на площади 9300 км2 (70% территории области). Мощность водоносного горизонта колеблется в широких пределах: от первых метров до 102,1 м, обычно составляя 10-15 м. Перекрывающие водоносный горизонт породы характеризуются разнообразным составом, мощностью (от 0 до 80 и более метров) и фильтрационными свойствами (от менее 10-4 до 10 и более м/сут). Несмотря на значительную распространенность и мощность глинистых водоупорных пород, существуют участки, на которых происходит активное взаимодействие вод московско-валдайского горизонта с грунтовыми или поверхностными водами, а также водами более глубокозалегающих горизонтов.

Рисунок - Карта природной защищенности московско-валдайского водоносного горизонта

Калининградской области

Взаимосвязи различных горизонтов подземных вод и поверхностных вод способствуют гидрогеологические (литологические) окна - локальные участки, характеризуются отсутствием или небольшой мощностью верхнего водоупора, его повышенной проницаемостью, а также незначительным напором вод московско-валдайского горизонта. Гидрогеологические окна служат путями распространения загрязняющих веществ в подземных водах. В наибольшей степени гидрогеологические окна характерны для долин крупных рек, например Преголи.

Подтягивание не соответствующих санитарным нормам поверхностных вод или вод из смежных горизонтов, наблюдается на 18 водозаборах области. Помимо природных предпосылок причиной подтягивания некондиционных вод служит интенсивный отбор подземных вод на этих водозаборах и развитие депрессионных воронок. В некоторых случаях для восполнения запасов подземных вод из поверхностных источников специально создаются каналы (водозабор Восточной водопроводной станции в пос. Озерки-Новые).

К наиболее крупным антропогенным источникам загрязнения подземных вод отнесены городские свалки Калининграда, Краснознаменска, Советска, Балтийска, пометохранилища птицефабрик «Калининградская», «Гурьевская», иловые поля очистных сооружений Калининграда и Советска, склад химических удобрений г. Гвардейск и др. Антропогенным фактором обусловлено загрязнение подземных вод на водозаборах нефтепродуктами, фенолами, СПАВ, азотными соединениями, пестицидами, тяжелыми металлами. Загрязнению подвержены подземные воды всех эксплуатируемых водоносных горизонтов. За последние 10-15 лет наблюдался рост загрязнения подземных вод азотными соединениями, в частности аммонийным азотом. Уменьшение концентрации этого загрязняющего вещества в начале 90-х гг. XX века, связанное с сокращением использования удобрений в сельском хозяйстве, сменилось стремительным увеличением концентрации аммонийного азота в водах четвертичного комплекса, превысившей не только фоновые значения, но и величину ПДК (до 10 и более раз). При этом загрязнение проявляется не только на участках гидрогеологических окон (г. Светлый, Светлогорск), но и при мощном и слабопроницаемом водоупоре (пос. Лазовское, Совхозное, Ладушкин). Таким образом, на территории исследуемого региона существует множество источников и путей загрязнения не только грунтовых, но и межпластовых вод. Медико-экологические аспекты исследуемой проблемы связаны с обеспечением полноценного и безопасного для здоровья населения хозяйственно-питьевого водопользования.

Глава 4. Оценка природной защищенности московско-валдайского водоносного горизонта

Выполнена классификация условий защищенности первого от поверхности межморенного водоносного горизонта. Условия защищенности поделены на две группы по отсутствию (группа А) или наличию (группа Б) в перекрывающих отложениях грунтовых вод. Для группы А при оценке защищенности важны состав и мощность перекрывающих отложений, для группы Б – еще и соотношение уровней напорных и грунтовых вод. В группе Б выделены подгруппы в зависимости от типа грунтовых вод: Б1 – с грунтовыми водами водно-ледниковых отложений или отложений краевой морены, Б2 – с грунтовыми водами болотных отложений, Б3 – с грунтовыми водами морских отложений, Б4 – с грунтовыми водами аллювиальных отложений. В каждой подгруппе существует несколько вариантов, обусловленных мощностью слабопроницаемых отложений и соотношением уровней:

  1. Если уровень напорных вод выше грунтовых, то возможен рассеянный переток из межморенных в грунтовые через слабопроницаемые перекрывающие породы. Возникающее на поверхности земли или в грунтовых водах загрязнение, не сможет попасть в межморенный горизонт.
  2. Если уровень напорных вод ниже грунтовых, возможен рассеянный переток из грунтовых вод в межпластовые через слабопроницаемые перекрывающие породы. Загрязнение, возникающее на поверхности земли или в грунтовых водах, может попасть в межморенный горизонт.
  3. Проницаемые отложения краевой морены, водно-ледниковые, морские, аллювиальные, болотные отложения залегают без водоупорного перекрытия на межморенных. Образуется гидрогеологическое окно и единый водоносный горизонт, поскольку межпластовые воды теряют напор. При наличии источника загрязнения подземные воды будут загрязнены.

В результате были определены типичные условия, при которых загрязнение, возникшее на поверхности, проникнет в напорный горизонт – напрямую или с грунтовыми водами. Также охарактеризованы условия защищенности, контролируемые нижним водоупором, и условия горизонтального движения некондиционных подземных вод.

Проведен анализ природных условий защищенности. В соответствии с выбранной методикой были рассчитаны значения приведенной мощности верхнего водоупора (Mс) московско-валдайского водоносного горизонта и составлена карта их распределения (масштаба 1: 200000). В распределении ареалов с минимальным значением приведенной мощности (Mс<10 м) выявлен ряд закономерностей.

Первая группа ареалов с низкими значениями Mс располагается в зоне развития конечно-моренных и флювиогляциальных отложений (центральная часть Калининградского полуострова, ареалы близ гг. Багратионовска, Озерска, Гусева, западнее Виштынецкого озера). Их присутствие обусловлено наличием в разрезе проницаемых пород, образующих гидрогеологические окна и способствующих беспрепятственной фильтрации загрязняющих веществ от поверхности до уровня московско-валдайского водоносного горизонта. Наиболее опасны ареалы южнее г. Гусева, где располагаются водозаборы города.

Вторая группа ареалов приурочена к долинам рек: Преголи, Немана, Лавы. Уменьшение мощности слабопроницаемых ледниковых отложений или их полное уничтожение вследствие эрозионной деятельности рек, накопление в долинах хорошо фильтрующих отложений способствует активному взаимодействию речных и подземных вод. Проникновение загрязненных речных вод в московско-валдайский водоносный горизонт возможно в половодье.

Третья группа ареалов приурочена к побережьям морей и заливов, часто включает устьевые участки рек – Деймы, Мамоновки, Нельмы, Приморской. Минимальные значения Mс обусловлены активной переработкой отложений прибрежных районов в ходе трансгрессий. Исследуемый горизонт перекрывается маломощным слоем слабопроницаемых пород (ледниковых или озерно-ледниковых по происхождению) и (или) непосредственно морскими и озерно-морскими песчаными образованьями (например, в районе г. Светлый).

На большей части территории области значения Mс составляют 10-20 м, демонстрируя слабую тенденцию к увеличению при продвижении на юг области, вслед за увеличением мощности ледниковых отложений, слагающих верхний водоупор. Значения приведенной мощности Mс=10-20 м характерны для плоских озерно-ледниковых равнин и отчасти для плоских и слабовыпуклых низинных болотных равнин и для холмистого рельефа основной морены. Значения приведенной мощности Mс=20-30 м свойственны области распространения рельефа основной морены. Максимальные значения приведенной мощности верхнего водоупора (Mс=30 м и более) характерны для районов холмистого рельефа основной и конечной морены и достигают на Виштынецкой возвышенности - 50-70 м, на Вармийской возвышенности – 30-50 м, на Инстручской гряде и Самбийской возвышенности – 30-35 м.

Рассчитано условное время (tу) и построена карта изохрон проникновения загрязняющих веществ с поверхности в московско-валдайский водоносный горизонт (масштаб 1: 200000). Карта отображает оценочное значение и позволяет определить временной порядок темпов инфильтрации загрязняющих веществ. Сопоставляя среднее время распада наиболее распространенных загрязняющих веществ с величиной рассчитанного условного времени проникновения загрязняющих веществ в водоносный горизонт, можно говорить о потенциальной возможности их проникновения в подземные воды. Рассчитанное время проникновения загрязняющих веществ (tу) составило от менее одного года до 200 и более лет. Большая часть территории области характеризуется незначительной возможностью загрязнения в пределах расчетного срока эксплуатации водозаборов (tу>30 лет). Срок проникновения загрязняющих веществ в водоносный горизонт менее 30 лет характерен для:

  • участков развития плоских аллювиально-морских и морских равнин (р-н гг. Зеленоградска, Светлого, Полесска, пос. Прибрежного);
  • долин крупных рек – Преголи, Лавы, Анграпы (р-н гг. Гвардейска, Черняховска, Озерска, Правдинска, пос. Озерки, Знаменск);
  • локальных участков конечно-моренного и водно-ледникового происхождения (северо-запад Самбийской возвышенности, г. Гурьевск, пос. Люблино, пос. Весново, пос. Чистые Пруды).

На водозаборах, расположенных вблизи указанных населенных пунктов, риск загрязнения возрастает. Наибольшую опасность представляют участки площадью около 60 км2 (0,64% площади распространения водоносного горизонта) со сроком проникновения загрязняющих веществ до 5 лет: гг. Светлый, Светлогорск, Черняховск, пос. Приморск, Прибрежный, Нивенское, Переславское, Озерки.

Анализ соотношения уровней грунтовых и межпластовых вод московско-валдайского водоносного горизонта выявил, что практически повсеместно возможно вертикальное движение грунтовых вод в московско-валдайский горизонт. Этому способствует незначительная величина напора московско-валдайского водоносного горизонта и неглубокое расположение уровней грунтовых вод. В тех районах, где было выявлено превосходство уровня напорных вод над уровнем грунтовых, величина доминирования составляет от 0,5 до 7 м. Такое соотношение в условиях активной эксплуатации и понижения уровня московско-валдайского горизонта означает потенциальную возможность его загрязнения за счет перетока грунтовых вод. В долинах рек Преголи, Писсы, Лавы и в районе г. Светлый отсутствие водоупора, безнапорный характер подземных вод, наличие многочисленных источников загрязнения и активная эксплуатация подземных вод привели к их загрязнению на месторождениях Светлое, Озерковское, Знаменское, Черняховское и др. Гидродинамические условия, вызывая активное движение загрязненных грунтовых вод вертикально вниз в межпластовые воды, не способствуют защищенности подземных вод московско-валдайского горизонта.

В результате анализа природных факторов защищенности на территории Калининградской области выделены три категории защищенности подземных вод московско-валдайского горизонта от загрязнения, отображенные на карте (см. рисунок). Поскольку формат автореферата не позволяет привести ее полный вариант, карта представлена в уменьшенном и упрощенном виде (показаны только источники антропогенного воздействия, расположенные на незащищенных участках).

Выявлены следующие особенности дифференциации территории области по степени защищенности подземных вод от загрязнения:

1. Незащищенные подземные воды связаны с областями развития маломощных отложений основной морены или проницаемых конечно-моренных и водно-ледниковых отложений, распространены в районах речных долин, на морских побережьях. Максимально представлена эта категория защищенности подземных вод на территории административных единиц, перечисленных в таблице и, в целом, по области занимает 18% площади распространения московско-валдайского горизонта. Наиболее характерно азотное загрязнение, загрязнение пестицидами, несорбируемыми веществами (макрокомпонентами, нефтепродуктами), бактериальное. Сооружение химически опасных объектов, особенно вблизи водозаборов на данных территориях недопустимо. Обязательно соблюдение зон санитарной охраны.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 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.