CC BY
59
Анализ изменения качества подземных вод на Новотроицком месторождении
А.Я. Гаев, д.г.м.н, Е.А. Леонтьева, аспирантка, Оренбургский филиал Горного института УрО РАН
Новотроицкое месторождение подземных вод расположено в среднем течении р. Урал, ниже территории металлургического комбината ОАО «Носта» и состоит из лево- и правобережного участков. Водозабор на левом берегу состоит из 14, а на правом - из 32 эксплуатационных скважин, расположенных как в виде линейных рядов, так и по площади в излучинах реки[2].
Левобережная часть водозабора расположена в петлеобразном изгибе р. Урал, на левобережной пойме и первой надпойменной террасе. Скважины оборудованы на водоносный четвертичный аллювиальный горизонт долины р. Урал. Производительность данного участка водозабора в 1996-2000 гг. составляла 35,91-40,09 тыс. м /сут. К работавшим 27 эксплуатационным скважинам добавилось еще 5 скважин. Левобережная часть
водозабора постоянно расширяется, т. к. находится в более благоприятных условиях. Она свободна от промышленных объектов, но оросительная система на 85 га ликвидирована.
На фоне развития смешанного состава вод с минерализацией преимущественно 0,4-0,6 г/л в районах скважин 18, 7, 28 фиксируется смена состава вод на сульфатно-хлоридный с повышением сухого остатка до 1,2-1,45 г/л, жесткости до 14 мг-экв./л (скв. 28) - 22 мг-экв./л (скв. 18), хлоридов до 468 мг/л (скв. 18). По показателям общего химического состава воды на левобережном участке водозабора (в наиболее глубокой части депрессионной воронки) совершенно идентичны (по анионам) водам р. Урал. В летний период 2002 г. на левобережном участке водозабора отмечается некондиционность воды лишь по сухому остатку (1,057-1,28 г/л) в скважинах 7 и 18, по жесткости (10,3-13,8 мг-экв./л) в скважинах 7, 18, 28 и по хлор-иону (366 мг/л) в скважине 18.
На насосной станции второго подъема смешиваются воды из всех скважин и определяется ос-редненный состав подземных вод, подаваемых потребителям. За период 1990-2002 гг. состав воды оставался стабильным, содержание сухого остатка колебалось в пределах 0,5-0,9 г/л, а общая жесткость - 7,2-9,2 мг-экв/л. Периодически в летние месяцы наблюдалось загрязнение воды марганцем до 0,2-0,34 г/л и один раз (в мае 1997 г.) -железом до 0,5 г/л и селеном (до 0,0035 г/л).
По органолептическим показателям и бактериологическому состоянию воды водозабора постоянно отвечают требованиям ГОСТа «Вода питьевая». Этому способствует фильтрация речной воды через аллювий, в результате чего снижается коли-индекс, а также величина окисляе-мости, содержание микроэлементов, фенолов, нефтепродуктов, т.е. аллювиальные отложения играют роль геохимического и микробиологического барьера. При этом, по мнению А.Я. Гаева, О .А. Голубничей и др.[1], необходимо учитывать самоочищающуюся способность аллювия.
Песчаные и глинистые фракции песчано-гравийно-галечных отложений играют роль сорбционного геохимического барьера, благодаря которому происходит самоочищение воды на путях фильтрации загрязненных вод к водозаборным скважинам. Степень самоочищения воды зависит от времени контакта воды с породой, играющей роль геохимического барьера. В качестве характеристики длительность фильтрации О. А. Голуб-ничая использовала отношение К/8, где К - расстояние от источника загрязнения до скважины, а 8 - понижение уровня воды в скважине. Для каждого компонента-загрязнителя используется зависимость С =А(0), где С - концентрация загрязнителя; 0 - дебит скважины. Откачка характеризуется несколькими режимами, для каждого из которых строятся графики (рис.). Анализ этих графиков позволяет установить такой режим работы каждой скважины и водозабора в целом, при котором можно получить оптимальное количество кондиционных вод.
Для увеличения суммарного водоотбора выгодно увеличить расходы (до гидродинамики допустимых понижений) тех скважин, у которых значение С Р минимальное, а дебит скважин, дающих воду с максимальным значением С Р, следует уменьшить. Таким образом, можно оптимизировать работу водозабора в целом и по количеству, и по качеству хозяйственно-питьевых вод. Зависимости концентрации компонента-загрязнителя от дебита для двух разных скважин выглядят как ветви парабол с разными углами наклона этих ветвей и осям (рис.).
По результатам опытно-промышленной эксплуатации для каждой скважины выбираются дискретные ряды значений расходов в пределах значений, при которых понижение не превыша-
____!_!__I_____!___________________^
д$. ж <2
Рис. - Возможные зависимости С = ^О) для различной эксплуатации скважин
ет гидродинамически допустимого, а концентрация компонентов-загрязнителей - санитарно-гигиенических норм. Разработана программа анализа возможных вариантов сочетаний расходов из п/т циклов, где п - число выбранных дискретных значений (для всех скважин оно должно быть одинаковым), а т - число эксплуатационных скважин. С помощью программы может быть подобран такой вариант эксплуатации инфильт-рационного водозабора, при котором водоотбор кондиционной воды оптимален.
На водозаборе есть скважины, играющие роль гидродинамического барьера на пути загрязненных вод, прекращать откачку воды из них не рекомендуется, поскольку при этом облегчается доступ загрязнителя к соседней скважине (рис.). Рекомендуется вести откачку из загрязненных скважин с расходом, обеспечивающим локализацию загрязнителя, и направлять загрязненную воду на технические нужды. Из расчета хозяйственно-питьевого водоснабжения такие скважины исключаются, но учитывается создаваемая ими срезка уровней. Интенсивная откачка воды из загрязненных скважин приведет к отмывке пласта от загрязнителя и позволит вновь получить кондиционную по качеству воду.
Разработанная методика позволяет контролировать качество воды в каждой скважине и регулировать режим их работы либо с переводом отдельных скважин из системы хозяйственно-питьевого водоснабжения в систему водоснабжения на технические нужды, либо путем закрытия загрязненных скважин. При этом обеспечивается переход к управлению количеством и качеством воды и регулирование процессов промывания пласта от загрязнителя. Нужно отметить, что закрытие загрязненных скважин в настоящее время не приветствуется, т.к. в результате закрытия отдельных загрязненных скважин можно потерять весь водозабор (например, водозабор ЮУНК г. Орска).
Анализ эколого-гидрологической обстановки на Новотроицком месторождениии свидетельствует, что за последние 15 лет благодаря гидро-
геолого-технологическим мерам (закрытие скважин с загрязненной водой, расширение левобережной части водозабора и т.д.) качество подземных вод не ухудшилось, но техногенный уровень нагрузки на гидросферу в районе Новотроицка остается выше допустимого. В дальнейшем необходимо перейти на новую систему водоснабжения, исключить скважины с водой большей минерализации по вышеизложенной методике, для уменьшения жесткости воду маганезировать. Эффективность санитарно-технических меро-при-ятий была бы значительно выше, если бы они сопровождались более радикальными мерами
архитектурно-планировочного, технологического и организационно-инженерного характера. Дальнейшее промедление с принятием радикальных мер по водо-и природопользованию уже в ближайшей перспективе угрожает глубоким экологическим кризисом.
Литература
1. Гаев А.Я., Голубничная О.А, Зехерова В.Я., Нестеренко Ю.М. О хозяйственном водоснабжении в условиях интенсивного загрязнения//Водные ресурсы. - 1998.- Т.25. - №4. - С.482-490.
2. Сквалецкий Е.Н., Голубничная O.A. Анализ изменения качества подземных вод на Новотроицком месторождении // Оптимизация природопользования и охрана окружающей среды Южно-Уральского региона. - Оренбург: Издательство ОГУ.
