CC BY
2
A UNIVERSUM:
№11(128)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2024 г.
РОЛЬ АРТЕЗИАНСКИХ СКВАЖИН В ОБЕСПЕЧЕНИИ ВОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКИХ И УДАЛЕННЫХ РАЙОНОВ РОССИИ
Дербуш Роман Владимирович
инженер,
эксперт в области проектирования и реализации инженерных систем, включая водоснабжение и артезианские скважины, участник федерального проекта «Чистая вода»,
выпускник
Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова,
РФ, г. Белгород E-mail: [email protected]
THE ROLE OF ARTESIAN WELLS IN ENSURING WATER SECURITY IN RURAL AND REMOTE AREAS OF RUSSIA
Roman Derbush
Engineer,
expert in the field of design and implementation of engineering systems,
including water supply and artesian wells, participant in the federal project "Clean Water",
graduate
of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Russia, Belgorod
АННОТАЦИЯ
В данной работе исследуется роль артезианских скважин в обеспечении водной безопасности сельских и удалённых территорий РФ. Рассматриваются технические и экономические аспекты бурения и эксплуатации скважин в различных климатических условиях, проведён сравнительный анализ затрат и эффективности использования артезианских скважин по сравнению с другими источниками водоснабжения. Особое внимание уделено государственным программам поддержки и субсидирования, а также перспективам внедрения современных технологий бурения и мониторинга качества воды. Даны рекомендации по расширению государственной поддержки и развитию инновационных методов в области водоснабжения.
ABSTRACT
This paper examines the role of artesian wells in ensuring water security in rural and remote areas of the Russian Federation. The technical and economic aspects of drilling and operation of wells under various climatic conditions are considered, and a comparative analysis of the costs and efficiency of artesian wells compared to other water sources is provided. Special attention is paid to government support programs and subsidies, as well as the prospects for the implementation of modern drilling technologies and water quality monitoring. Recommendations are made to expand government support and develop innovative methods in the field of water supply.
Ключевые слова: артезианские скважины, водная безопасность, водоснабжение, сельские районы, бурение, эксплуатация, экономическая эффективность, государственная поддержка, субсидии, мониторинг качества воды.
Keywords: artesian wells, water security, water supply, rural areas, drilling, operation, economic efficiency, government support, subsidies, water quality monitoring.
Введение
Вопрос обеспечения водной безопасности в сельских и удаленных районах России является актуальной проблемой, обусловленной рядом географических и климатических факторов. В отличие от городских территорий, сельские районы сталкиваются с недостаточным развитием централизованных систем водоснабжения. В то же время удаленные и труднодоступные регионы часто испытывают дефицит водных ресурсов, что отрицательно сказывается на качестве жизни людей. Одной из узловых причин
этого является неравномерное распределение водных ресурсов по территории страны, а также сложности в транспортировке и хранении воды в условиях отсутствия инфраструктуры. Климатические условия, такие как резкие сезонные колебания температур и частые засухи, также оказывают негативное влияние на доступ к воде.
На фоне указанных трудностей все более актуальным становится использование артезианских скважин, которые позволяют добывать воду из глубоких подземных слоев. Артезианская вода, как
Библиографическое описание: Дербуш Р.В. РОЛЬ АРТЕЗИАНСКИХ СКВАЖИН В ОБЕСПЕЧЕНИИ ВОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКИХ И УДАЛЕННЫХ РАЙОНОВ РОССИИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 11(128). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18547
правило, отличается высоким качеством и стабильностью подачи, что делает ее важным элементом обеспечения водой в сельских районах. Особенности геологического строения отдельных регионов РФ позволяют использовать подземные скважины как надежный источник водоснабжения на постоянной основе.
Цель данного исследования состоит в том, чтобы определить значимость и роль глубоководных скважин в решении проблемы безопасности водных резервов для сельских и удаленных территорий нашей страны. Водоснабжение с использованием артезианских источников может стать ключевым инструментом в обеспечении устойчивого развития данных регионов. Учитывая значительный потенциал артезианских скважин, важно провести всесторонний анализ их технических, экономических и экологических аспектов.
Задачи включают изучение особенностей бурения и эксплуатации подземных источников, а также оценку их результативности для обеспечения водных ресурсов в отдаленных территорий. Затронем вопросы экономической целесообразности использования артезианских скважин, их устойчивость к климатическим условиям и влияние на окружающую среду. В рамках работы будет проведен анализ нормативно-правовой базы, регулирующей использование артезианских вод, а также изучены современные технологии бурения и эксплуатации скважин.
Изучение позволит не только оценить текущее состояние использования глубоководных скважин, но и предложить новые решения для их более эффективного внедрения в водную систему удаленных областных районов РФ.
Литературный обзор
История использования артезианских скважин уходит корнями в глубь веков. Впервые данный метод добычи подземных вод был применен в Китае и на Ближнем Востоке ещё в древности. Хотя наиболее широкое распространение артезианские водозаборы получили во Франции в XII веке, когда на территории провинции Артуа были пробурены первые скважины для извлечения подземных вод. Термин «артезианские» происходит именно от названия этой провинции, и с тех пор технология стала широко использоваться во всём мире [14].
В России развитие артезианских скважин началось в XIX веке. Один из первых таких водоисточников был пробурен в Санкт-Петербурге, что способствовало улучшению водоснабжения в условиях интенсивного роста населения города. В XX веке применение глубоководных скважин значительно расширилось благодаря индустриализации и необходимости снабжения удалённых районов чистой водой. Во многих регионах России подземные водоисточники стали узловым элементом водоснабжения, особенно в местах, где поверхностные воды были недостаточны или загрязнены. Современные технологии позволили совершенствовать методы бурения и сделать использование скважин более доступным и надёжным.
ноябрь, 2024 г.
Современные исследования, посвящённые артезианским водоисточникам, охватывают широкий спектр вопросов, связанных с их эффективностью, экологическими и экономическими аспектами. Одной из наиболее значимых работ является труд М.С. Кожевникова и В.И. Фролова «Гидрогеология и использование подземных вод в России» (2016), где авторы акцентируют внимание на гидрогеологических особенностях артезианских источников в различных регионах страны [16].
Ещё одна значимая публикация В.С. Кучеренко «Эффективность артезианских скважин в водоснабжении сельских районов России» (2020). Автор подробно анализирует опыт эксплуатации скважин в удалённых районах, показывая, что экономическая действенность использования таких источников значительно выше по сравнению с традиционными методами водоснабжения, особенно в местах с низкой плотностью населения [19].
Труды зарубежных ученых, таких как Джонатан Вулси в работе «Sustainable Water Management in Rural Areas» (2021), также вносят вклад в изучение использования подземных вод в удалённых территориях. Он анализирует опыт разных стран в управлении водными ресурсами и подчёркивает немаловажность контроля качества воды и экологической безопасности при эксплуатации глубинных водозаборов [13].
Использование артезианских водоисточников в РФ регулируется рядом нормативно--правовых актов, которые определяют условия бурения, эксплуатации и контроля за качеством подземных вод. Одним из основных документов является Водный кодекс Российской Федерации (Федеральный закон № 74-ФЗ от 3 июня 2006 года), в котором закреплены основные положения по управлению водными ресурсами, включая подземные воды. В соответствии с ним, подземные воды считаются государственным ресурсом, и их использование возможно только при наличии соответствующих лицензий.
Другим важным документом является ФЗ «О недрах» (№ 2395-1 от 21 февраля 1992 года), который регулирует вопросы добычи подземных ресурсов, включая воду. Данный закон определяет процедуры лицензирования, требования к проведению геологических исследований и условия использования подземных источников для водоснабжения. Кроме того, при бурении артезианских скважин необходимо учитывать Санитарные правила и нормы (СанПиН), которые регулируют качество питьевой воды и методы её добычи и хранения [2].
В контексте использования артезианских источников в садовых некоммерческих товариществах (СНТ) действует ряд дополнительных норм, в том числе ФЗ «О ведении гражданами садоводства и огородничества» (№ 217-ФЗ от 29 июля 2017 года), определяющий условия водоснабжения таких товариществ. Документы регулируют процесс получения разрешений на бурение и эксплуатацию скважин, а также соблюдение экологических требований и санитарных норм [1].
Использование артезианских водозаборов в сельских и удалённых районах активно практикуется не только в России, но и в других странах. Например, в Австралии, где обширные территории испытывают острый дефицит воды из-за засушливого климата, подземные скважины стали основным источником водоснабжения в удалённых фермерских хозяйствах. Великая Артезианская Бассейновая Система в Австралии является крупнейшей в мире подземной водной системой, обеспечивающей тысячи сельских жителей стабильным доступом к чистой воде.
В США артезианские водозаборы широко используются в штатах с ограниченным доступом к поверхностным водам, таких как Калифорния, Техас и Аризона. В некоторых регионах бурение артезианских скважин стало важным шагом в борьбе с водным дефицитом. Например, в исследовании Роберта Кемпа «Efficient Groundwater Use in California» (2019) подчеркивается, что артезианские источники способствовали снижению зависимости от опреснения воды и позволили фермерам обеспечивать стабильное водоснабжение в условиях частых засух [15].
В странах Африки, таких как Кения и Эфиопия, артезианские скважины активно используются в рамках международных проектов по улучшению водоснабжения бедных и удалённых регионов, проекты, реализуемые при поддержке международных организаций, таких как ЮНИСЕФ и ВОЗ, демонстрируют, как использование подземных вод может кардинально изменить ситуацию с доступом к чистой воде в районах, где традиционные методы водоснабжения невозможны.
Методология исследования
Основной целью является оценка эффективности данных водоисточников, как с экономической, так и с экологической точки зрения. Исследование охватывает четыре региона: Брянская область, Челябинская
область, Алтайский край и Республика Саха (Якутия), которые были выбраны на основании их географических и климатических характеристик, что позволяет провести комплексный сравнительный анализ.
Для получения достоверных данных и всестороннего анализа использовались несколько методов сбора информации. Основной метод — это полевые исследования, включающие замеры качества воды, глубины бурения, а также затрат на эксплуатацию скважин. Дополнительно применялись методы анализа статистических данных, предоставленных региональными органами водного контроля, и данные геологических исследований, которые помогли оценить возможности использования подземных водоисточников.
Выборка регионов обоснована разнообразием климатических условий и различиями в уровне доступности водных ресурсов. Брянская область представляет собой регион с относительно благоприятными климатическими условиями, тогда как Республика Саха (Якутия) характеризуется крайне суровым климатом, где вопрос водоснабжения особенно актуален. Челябинская область и Алтайский край дополняют картину исследования за счёт своего экономического значения и удалённости некоторых сельских территорий от крупных водных источников.
Критерии анализа включают несколько стержневых аспектов:
• Качество воды, добываемой из артезианских скважин: проводились замеры минерализации, жесткости, уровня загрязняющих веществ и других параметров, чтобы оценить соответствие добываемой воды санитарным нормам.
• Стоимость бурения и эксплуатации скважин: рассчитывалась на основе глубины скважин и средней стоимости бурения одного метра. Использовалась следующая формула для расчета затрат на бурение:
Затраты на бурение — Глубина (м) х Стоимость бурения одного метра
Также проводился анализ ежегодных эксплуатационных расходов, включая техническое обслуживание и профилактические работы, особенно в суровых климатических условиях.
• Долговечность и надежность скважин: исследовалась устойчивость скважин к изменяющимся
климатическим условиям, включая замерзание воды в трубах в регионах с низкими температурами, таких как Республика Саха (Якутия).
• Экономическая выгода для региона: вычислялась на основе срока окупаемости инвестиций, что определяется формулой:
Затраты на бурение Ежегодные эксплуатационные расходы
Срок окупаемости — -------
Экономия от использования Экономия от использования
Расчеты позволили оценить экономическую целесообразность использования артезианских скважин для долгосрочного водоснабжения.
Выбор сельских и удалённых районов для изучения основан на географическом разнообразии и различиях в уровне доступности водных ресурсов. Например, в Брянской области исследуемые районы характеризуются умеренным климатом и сравнительно высоким уровнем осадков, что делает
эксплуатацию подземных водоисточников здесь менее критичной, чем в других территориях. Тем не менее, некоторые сельские населённые пункты сталкиваются с трудностями при доступе к качественной воде.
В Челябинской области, напротив, сухие летние периоды и дефицит поверхностных вод делают использование артезианских водоисточников жизненно необходимым. Здесь велика вероятность
промышленного загрязнения водоёмов, что требует дополнительной очистки воды, добываемой из подземных источников.
Алтайский край представлен как аграрный регион, где стабильный доступ к воде остро важен для сельскохозяйственного производства. Здесь проводится исследование эффективности артезианских скважин для обеспечения водоснабжения удалённых ферм и хозяйств.
Республика Саха (Якутия) отличается экстремальными условиями, в том числе вечной мерзлотой, что делает бурение скважин технически сложным и затратным процессом. Однако из-за отсутствия других надёжных источников воды, использование подземных ресурсов в регионе становится приоритетным.
Изучение охватывает не только экономическую действенность, но и устойчивость эксплуатации скважин в условиях крайне низких температур.
Экспериментальная часть исследования включает полевые измерения, направленные на оценку узловых параметров работы глубинных скважин. Первым этапом было измерение качества воды в каждом из регионов. В рамках этой задачи проводились замеры основных параметров, таких как уровень минерализации, жесткость воды, наличие загрязняющих веществ, соответствие санитарным нормам. Эти данные были сопоставлены с нормативами, указанными в СанПиН и Водном кодексе Российской Федерации (табл. 1) [21].
Таблица 1.
Основные параметры качества воды в исследуемых регионах и их соответствие нормативам
Параметр Брянская область Челябинская область Алтайский край Республика Саха (Якутия) Нормативы СанПиН
Уровень минерализации (мг/л) 500 700 650 1000 < 1000
Жесткость воды (ммоль/л) 3.5 4.0 3.8 5.5 < 7.0
Наличие нитратов (мг/л) 10 15 12 20 < 45
Содержание железа (мг/л) 0.3 0.6 0.4 0.8 < 0.3
Общее содержание солей (мг/л) 200 250 230 350 < 500
Также проведена оценка затрат на бурение скважин в каждом регионе (табл. 2) [10].
Таблица 2.
Затраты на бурение и эксплуатационные расходы артезианских скважин в исследуемых регионах
Регион Средняя глубина скважины (м) Затраты на бурение (тыс. руб.) Эксплуатационные расходы (тыс. руб./год)
Брянская область 80-100 250-300 20
Челябинская область 100-120 300-350 25
Алтайский край 120-150 350-400 30
Республика Саха (Якутия) 150-200 500-600 40
Данные показывают, что наибольшие затраты связаны с бурением скважин в Якутии, где глубина водоносных горизонтов значительна, а условия для бурения крайне сложные. В то время как в Брянской области затраты на бурение существенно ниже из-за более благоприятных геологических условий.
Кроме затрат, важным аспектом стало исследование эксплуатационных расходов. В условиях сурового климата, например в Якутии, эксплуатация требует постоянных мероприятий по предотвращению замерзания труб и насосов, что увеличивает стоимость обслуживания (табл. 3).
Таблица 3.
Эксплуатационные расходы на артезианские скважины по регионам
Регион Техническое об служив ание (тыс. руб./год) Профилактика (тыс. руб./год) Меры против замерзания (тыс. руб./год) Общие эксплуатационные расходы (тыс. руб./год)
Брянская область 10 5 0 15
Челябинская область 12 6 2 20
Алтайский край 15 7 3 25
Республика Саха (Якутия) 20 10 10 40
Для анализа полученных данных использовались статистические методы и экономические расчеты. Применялись методы корреляционного анализа для выявления зависимости между затратами на бурение и эксплуатацию скважин и эффективностью их использования в долгосрочной перспективе. Использование таких методов позволяет определить наиболее экономически выгодные регионы для использования артезианских скважин [17].
В дополнение к этому, был проведен анализ окупаемости инвестиций в бурение артезианских скважин, учитывающий сценарии использования водных ресурсов в зависимости от потребностей
Сроки окупаемости
каждого региона. В таблице 4 приведены данные, отражающие затраты на бурение и ежегодные эксплуатационные расходы, а также расчёт срока окупаемости инвестиций. Наименьший срок окупаемости наблюдается в Брянской области, где благодаря более низким затратам на бурение и эксплуатацию, срок окупаемости составляет 5.4 года. Наиболее длительный срок окупаемости в Республике Саха (Якутия), что связано с высокими затратами на бурение и эксплуатацию, достигающими 12.25 лет. Эти расчёты позволяют оценить экономическую целесообразность использования артезианских скважин в различных климатических и географических условиях.
Таблица 4.
их скважин по регионам
Регион Затраты на бурение (тыс. руб.) Ежегодные эксплуатационные расходы (тыс. руб.) Экономия от использования (тыс. руб./год) Срок окупаемости (лет)
Брянская область 270 15 50 5.4
Челябинская область 352 20 50 7.04
Алтайский край 429 25 50 8.58
Республика Саха (Якутия) 612.5 40 50 12.25
Методология исследования предоставляет всесторонний анализ экономической и экологической эффективности использования артезианских скважин в разных климатических и географических условиях. На основе полученных данных будут разработаны рекомендации по оптимальному использованию подземных водозаборов в сельских и удалённых районах России.
Технические и экологические особенности артезианских скважин
Технология бурения глубинных источников воды представляет собой сложный и высокотехнологичный процесс, требующий учета ряда геологических и технических факторов. Основным методом является роторное бурение, которое позволяет достичь значительных глубин (до 200-300 метров и более) и проникнуть в водоносные горизонты, находящиеся в артезианских бассейнах. При этом используются буровые установки, оснащенные алмазными или
твердосплавными долотами, обеспечивающими эффективность бурения в сложных породах.
Технические требования включают в себя обязательное проведение предварительных гидрогеологических исследований, целью которых является определение глубины залегания водоносных слоев, их мощности и качества воды. Согласно ГОСТ 12052-82, скважины должны быть оборудованы обсадными трубами из антикоррозийных материалов, таких как сталь или пластик, что гарантирует долговечность конструкции и защиту от загрязнения верховодки. Кроме того, в условиях сурового климата, как в Республике Саха (Якутия), обязательно использование теплоизоляции и обогрева насосов и трубопроводов для предотвращения замерзания воды в зимний период [7].
После бурения проводится опытная откачка воды для оценки дебита скважины и качества воды. На данном этапе важно, чтобы параметры воды соответствовали нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01,
регулирующим предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ и показатели качества питьевой воды. Если обнаруживаются отклонения, необходимо внедрять системы фильтрации и очистки воды [6].
Успешность бурения глубоководных скважин во многом зависит от гидрогеологических условий региона. Важно учитывать такие факторы, как тип пород, проницаемость грунтов и наличие водоносных горизонтов. Например, в Брянской области водоносные слои залегают на относительно небольших глубинах (80-100 м), и бурение скважин здесь обходится дешевле и требует меньше ресурсов.
В Челябинской области и Алтайском крае гидрогеологические условия более сложны: скважины в этих регионах должны пробивать глубинные горизонты (120-150 м), что увеличивает затраты на бурение и требует применения более мощного оборудования. В Республике Саха (Якутия) сложность процесса бурения обуславливается наличием многолетней мерзлоты. Для успешного бурения в таких условиях требуются специальные инженерные решения, включая использование буровых установок с подогревом и изоляцией обсадных труб.
Гидрогеологические исследования также помогают оценить возможные риски опустынивания водоносных слоёв при чрезмерной эксплуатации. Особенно актуально для районов с низким уровнем осадков и высокой степенью зависимости от подземных вод, таких как Республика Саха (Якутия) и Алтайский край.
Экологическое влияние на окружающую среду оценивается как положительное при соблюдении всех технических норм и правил эксплуатации. Но существует ряд рисков, которые необходимо учитывать. Основная опасность заключается в возможности загрязнения водоносных горизонтов, если обсадные трубы не герметичны или не защищены от воздействия поверхностных вод. Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, скважины должны быть защищены от попадания сточных вод и других загрязняющих веществ [6].
Второй важный аспект — это поддержание устойчивости водных ресурсов. Избыточная эксплуатация скважин может привести к исчерпанию водоносных слоёв или к снижению уровня воды, что в свою очередь вызывает опустынивание земель и снижение биоразнообразия. Немаловажно регулярно проводить мониторинг дебита скважин и уровня воды в них, чтобы избежать таких последствий (рис. 1).
Рисунок 1. Схема мониторинга уровня воды в артезианских скважинах с применением современных датчиков и систем контроля
Дополнительным фактором является воздействие на экосистемы в местах бурения. Строительство подземных водозаборов и размещение буровых установок может нарушить местные экосистемы, особенно в заповедных или удалённых территориях. В таких случаях требуется оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), которая регламентируется законодательными актами, такими как ФЗ «Об охране окружающей среды» (№ 7-ФЗ) [14].
Применение артезианских скважин в условиях сложной гидрогеологии и сурового климата требует интеграции как современных технологий, так и жёсткого контроля за соблюдением всех экологических норм, что является соблюдение баланса между удовлетворением потребностей в водных ресурсах и сохранением экологической устойчивости территорий.
Экономическая эффективность
При оценке экономической результативности глубоководных скважин важно учитывать затраты на их бурение и эксплуатацию, которые значительно варьируются в зависимости от региона. Как показывают данные (см. табл. 2), основными факторами, влияющими на стоимость бурения, являются глубина скважины и геологические условия. В Брянской области глубина скважин колеблется от 80 до 100 метров, что требует вложений в размере 250-300 тыс. рублей. Напротив, в Республике Саха (Якутия), где глубина достигает 150-200 метров, затраты могут составить от 500 до 600 тыс. рублей, что обусловлено сложными климатическими условиями и необходимостью использования специализированных технологий бурения.
Эксплуатационные расходы также различаются в зависимости от региона. В более мягком климате, таком как в Брянской области, затраты на ежегодное обслуживание скважин, включая технические проверки и профилактические работы, составляют около 15 тыс. рублей. В то время как в Якутии эксплуатационные расходы значительно выше — до 40 тыс. рублей в год, что связано с необходимостью предотвращения замерзания системы (см. табл. 3). Эти данные указывают на существенную разницу в эксплуатационных затратах в зависимости от климатических особенностей региона.
Экономическая выгода подземных водозаборов особенно ощутима в сельских и удалённых территориях, где централизованные системы водоснабжения либо отсутствуют, либо требуют огромных вложений. В таких условиях использование артезианских скважин позволяет значительно сократить затраты на транспортировку воды и обеспечить стабильное водоснабжение на протяжении всего года
Кроме того, артезианские источники снижают зависимость от водных логистических систем, что положительно сказывается на бюджете региона. Так, в Челябинской области, где часто возникают периоды засухи, наличие надёжного источника подземных вод позволяет сократить затраты на привозную воду, что существенно облегчает бюджетные нагрузки на местные хозяйства.
Долгосрочная экономическая выгода заключается в снижении эксплуатационных расходов по сравнению с другими источниками водоснабжения, такими как создание систем водохранилищ или использование опреснительных установок. В сельских районах, где такие решения невозможны из-за удалённости или недостатка водных ресурсов.
Модели финансирования и государственные программы
Рассмотрим несколько программ и моделей финансирования, направленных на поддержку бурения артезианских скважин в сельских и удалённых территорий России (рис. 2, 3) [11].
ФП «Чистая вода» , входит в национальный проект «Экология»
Программа «Комплексное развитие сельских территорий»
1 фограмма субсидирования для садоводческих некоммерческих товариществ (CHT), ФЗ № 217-ФЗ «О ведении гражданами садоводства и огородничества»
ФП «Развитие сельских территорий»
С Л Программа льготного кредитования для фермерских хозяйств
Рисунок 2. Государственные программы
Программы включают федеральные и региональные инициативы, субсидии для фермерских хозяйств и садоводческих товариществ, а также льготное кредитование.
Федеральный уровень
Государственные программы ("Чистая вода", "Развитие сельских территорий") предоставляют субсидии и гранты
Региональный уровень
Софинансирование со стороны региональных и местных органов власти, выделяющих средства на проекты
Частные инвестиции и фермерские хозяйства
Участие частного капитала через льготное кредитование и инвестиции в инфраструктуру водоснабжения
Программа субсидирования для СНТ
Субсидии для садоводческих товариществ, особенно в пригородных и удалённых зонах
Рисунок 3. Модель финансирования проектов бурения скважин
1. Программа «Чистая вода» - федеральная программа, направленная на улучшение водоснабжения в РФ, входит в национальный проект «Экология», охватывающий вопросы охраны водных ресурсов и улучшения качества водоснабжения, стартовала в 2019 году и рассчитана до 2024 года с общим бюджетом свыше 245 миллиардов рублей.
Цель программы — обеспечить качественной питьевой водой не менее 99% городского и 90% сельского населения нашей страны. Особое внимание уделяется сельским и удалённым территориям, где централизованные системы водоснабжения развиты слабо или отсутствуют. В рамках программы финансируются проекты по бурению глубоководных скважин и созданию локальных систем водоочистки. Финансирование осуществляется как из федерального, так и из региональных бюджетов, а также за счёт частных инвесторов. Алтайский край, где в 2020 году с помощью субсидий по программе «Чистая вода» было пробурено несколько десятков артезианских скважин в удалённых районах. Проекты позволили обеспечить надёжное водоснабжение для более чем 50 тысяч сельских жителей, ранее сталкивавшихся с перебоями воды, особенно в засушливые периоды.
2. Программа «Комплексное развитие сельских территорий», запущенная в 2020 году, направлена на улучшение инфраструктуры и условий жизни в сельских районах. В программе особое внимание уделяется водоснабжению, а именно бурению артезианских скважин в малонаселённых и отдалённых районах, где централизованные системы водоснабжения экономически нецелесообразны.
Программа поддерживает проекты по бурению источников через софинансирование из федерального бюджета, что снижает финансовую нагрузку на местные власти. В Брянской области, в рамках данной программы, был реализован проект по бурению скважин для фермерских хозяйств и небольших поселений. Финансирование осуществлялось из федерального бюджета с долевым участием местных
властей. В результате, стоимость бурения для местных сельских хозяйств была значительно снижена, что способствовало развитию аграрного сектора и повышению уровня жизни сельского населения.
3. Программа субсидирования для садоводческих некоммерческих товариществ (СНТ), секторы, которые часто находятся в отдалённых или пригородных зонах, также имеют возможность воспользоваться программами субсидирования на бурение подземных водозаборов. Согласно ФЗ № 217-ФЗ «О ведении гражданами садоводства и огородничества», СНТ имеют право на получение господдержки для решения вопросов водоснабжения, в том числе за счёт бурения скважин.
Субсидии предоставляются через региональные органы власти и направлены на обеспечение водоснабжения в тех СНТ, где централизованные системы водопровода отсутствуют. Например, в Челябинской области в 2021 году несколько СНТ получили субсидии на бурение, что позволило улучшить условия для более чем 2000 жителей и позволило решить проблему дефицита воды в летний период, когда нагрузки на существующие водные источники возрастали.
4. Федеральная программа «Развитие сельских территорий», действующая с 2014 года, предусмотрены субсидии на развитие водоснабжения, включая бурение глубоководных источников, для фермерских хозяйств, сельских предприятий и малых населённых пунктов. Программа помогает местным властям реализовывать проекты водоснабжения через со-финансирование, что снижает финансовую нагрузку на региональные бюджеты.
Модель финансирования здесь предполагает распределение затрат между федеральным, региональными и муниципальными уровнями власти. Например, фермерские хозяйства могут подать заявку на грант в размере до 70% стоимости бурения скважины, что особенно актуально для удалённых территорий, таких как Республика Саха (Якутия) и Алтайский край, где стоимость бурения может достигать 600 тыс. рублей.
5. Программа льготного кредитования для фермерских хозяйств, кроме субсидий, фермерские хозяйства и малые предприятия могут воспользоваться для реализации проектов по бурению артезианских источников. Льготные кредиты предоставляются через Россельхозбанк и другие государственные финансовые институты на условиях сниженных процентных ставок, что делает проекты водоснабжения более доступными для сельских предпринимателей.
В рамках данной программы сельские предприниматели могут получить кредит на бурение скважин и строительство водоочистных станций с процентной ставкой до 5% годовых. В 2020 году в Алтайском крае более 50 фермерских хозяйств воспользовались льготными кредитами для обеспечения водоснабжения. Данный инструмент особенно результативен для тех, кто не может получить госсубсидии, но нуждаются в модернизации водоснабжения.
Влияние на водную безопасность и качество жизни
Артезианские скважины, как глубинные водозаборы, предоставляют надёжный и постоянный источник чистой воды, что способствует устранению водных дефицитов в такие периоды, как засухи или сезонные колебания уровня поверхностных вод. Благодаря глубоким водоносным горизонтам, такие скважины могут функционировать бесперебойно даже в условиях снижения уровня осадков или высыхания поверхностных источников.
Глубоководные источники необходимы в обеспечении водной безопасности, особенно в контексте глобальных изменений климата и нарастающих экологических проблем. Водная безопасность заключается не только в доступности ресурсов, но и в гарантии их качества и устойчивости. Подземные водоисточники, в отличие от поверхностных, более защищены от загрязнения и климатических изменений, что делает их более надёжными в долгосрочной перспективе. В условиях, когда многие регионы России сталкиваются с постепенным исчерпанием поверхностных водных ресурсов или их загрязнением промышленными отходами, артезианские скважины становятся важнейшим элементом защиты водных резервов и гарантией безопасности для населения [12].
Наличие стабильного источника питьевой воды улучшает санитарно-гигиенические условия и способствует значительному снижению заболеваемости, особенно среди наиболее уязвимых групп населения -детей и пожилых людей. В сельских и удалённых территориях РФ, где централизованные системы водоснабжения зачастую отсутствуют, артезианские источники решают не только проблему бытового водоснабжения, но и оказывают позитивное воздействие на местную экономику. Улучшение доступа к воде увеличивает продуктивность фермерских хозяйств, которые критически зависят от постоянного водоснабжения для орошения полей, животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции.
Долгосрочный доступ к чистой воде повышает социальную и экономическую стабильность. Улучшение санитарных условий ведёт к сокращению инфекционных заболеваний, таких как дизентерия и кишечные инфекции, что особенно важно для регионов с дефицитом медицинских услуг. Более того, постоянный доступ к воде снижает стресс и напряжённость среди жителей удалённых районов, которые ранее были вынуждены решать проблему водоснабжения за счёт транспортировки воды или использования непроверенных источников. Положительно сказывается на общем уровне благосостояния, что, в свою очередь, способствует укреплению социального капитала и снижению уровня миграции из сельских регионов.
Проблемы и вызовы в эксплуатации
Эксплуатация артезианских скважин сопряжена с рядом технических трудностей, которые варьируются в зависимости от территорий и условий бурения. В первую очередь это касается регионов с суровым климатом и сложными ландшафтами, таких как Республика Саха (Якутия), где многолетняя мерзлота создает серьёзные препятствия при бурении и эксплуатации. Глубина залегания водоносных горизонтов в таких условиях может достигать 150200 метров, что увеличивает сложность буровых работ. Вечная мерзлота требует применения специальных буровых установок с подогревом и теплоизоляции труб, чтобы предотвратить замерзание водоводов в зимний период. Без этих мер эксплуатация скважин становится практически невозможной, что ведет к повышенным эксплуатационным расходам.
Дополнительные проблемы возникают при эксплуатации в регионах с гористыми и труднодоступными территориями, например, в Алтайском крае, где сложные ландшафты затрудняют транспортировку оборудования и стройматериалов к месту бурения, что увеличивает затраты на техническое обслуживание скважин, так как оборудование и инфраструктура требуют более частых профилактических работ из-за воздействия внешней среды.
Контроль качества воды. Одним из центральных аспектов эксплуатации артезианских источников является контроль качества добываемой воды. Несмотря на то, что подземные водоисточники, как правило, более защищены от загрязнений, существует риск их загрязнения из-за геологических условий или человеческой деятельности. Особенно уязвимы к загрязнению водоносные слои, расположенные вблизи промышленных предприятий или сельскохозяйственных угодий, где возможны утечки химикатов или пестицидов в подземные воды.
Для минимизации рисков загрязнения необходимо регулярное проведение анализа воды на соответствие санитарным нормам, таким как СанПиН 2.1.4.1074-01, который регулирует качество питьевой воды. Периодическая проверка уровня минерализации, жесткости воды, а также содержания нитратов и других загрязняющих веществ, помогает своевременно выявлять отклонения и принимать
меры по фильтрации или очистке воды. Очень важно на территориях, где подземные водоисточники могут быть подвержены загрязнению из-за деятельности горнодобывающей или химической промышленности, как это наблюдается в Челябинской области.
Для повышения контроля за качеством воды внедряются автоматизированные системы мониторинга, позволяющие в реальном времени отслеживать уровень загрязнений и оперативно принимать меры по их устранению. Внедрение таких технологий особенно актуально для удалённых регионов, где доступ к квалифицированным специалистам ограничен.
Оформление прав на использование артезианских скважин — ещё одна проблема, с которой сталкиваются многие пользователи, особенно в сельских и садоводческих товариществах (СНТ). Согласно действующему законодательству, использование подземных вод регулируется федеральными законами, такими как Водный кодекс Российской Федерации и ФЗ № 2395-1 от 21 февраля 1992 года «О недрах». Для получения разрешений на бурение и использование скважин требуется проведение гидрогеологических исследований, оформление лицензий и соблюдение ряда технических и санитарных требований [2].
Однако процесс оформления лицензий может затягиваться на месяцы из-за бюрократических сложностей и нехватки квалифицированных специалистов в некоторых регионах. Особенно это актуально для СНТ, где финансовые и организационные ресурсы ограничены, и оформление прав на использование скважин часто требует привлечения сторонних юридических и инженерных компаний.
Существует проблема недостаточной осведомлённости местных жителей о процедуре оформления и требованиях законодательства, что приводит к тому, что многие сельские жители и товарищества продолжают использовать нелицензированные скважины, что повышает риск загрязнения и неправомерного использования водных ресурсов.
Перспективы и рекомендации
Технологии бурения артезианских скважин постоянно развиваются, что открывает новые возможности для повышения эффективности и снижения затрат на эксплуатацию в сложных условиях. Одним из ключевых направлений является использование современных буровых установок, оснащённых цифровыми системами контроля и автоматизации процессов. Системы позволяют сократить время работы, минимизировать человеческий фактор и повысить точность бурения, что особенно актуально для регионов с труднодоступными водоносными горизонтами и сложными геологическими условиями (Республика Саха). Внедрение технологий горизонтального бурения, способных обеспечить доступ к более глубоким водоносным пластам, также представляет значительный потенциал для повышения дебита скважин и сокращения эксплуатационных расходов.
ноябрь, 2024 г.
Ещё одним перспективным направлением является применение буровых установок с автономным энергоснабжением. В удалённых районах, где нет доступа к централизованным источникам электроэнергии, такие установки позволят проводить бурение независимо от внешних факторов.
Инновационные материалы, такие как композитные обсадные трубы, обеспечивают более высокую стойкость к коррозии и физическим повреждениям, что увеличивает долговечность артезианских скважин. В условиях сурового климата такие решения могут существенно снизить эксплуатационные расходы и предотвратить аварийные ситуации, связанные с разрушением трубопроводов.
Для успешного развития и широкого применения артезианских скважин необходима дальнейшая государственная поддержка, направленная на субсидирование и стимулирование внедрения современных технологий. Программы поддержки, такие как «Чистая вода» и «Комплексное развитие сельских территорий», уже доказали свою эффективность, однако для более массового и устойчивого применения артезианских скважин необходимо расширение этих программ. В частности, следует упростить процедуру получения субсидий на бурение для малых фермерских хозяйств и садоводческих товариществ (СНТ). Часто именно бюрократические препятствия становятся главной причиной задержек в реализации проектов по бурению скважин.
Необходимо также усилить государственную поддержку инновационных технологий бурения. Это может включать разработку и внедрение программ грантов и субсидий для компаний, занимающихся разработкой новых буровых технологий, которые могут быть использованы в условиях труднодоступных регионов. Подобные меры не только повысят результативность бурения, но и снизят общие затраты на создание инфраструктуры водоснабжения для удалённых районов.
Немаловажно рассмотреть возможность создания льготных программ кредитования для фермеров и предпринимателей, занимающихся бурением скважин, что позволит привлечь частные инвестиции в сектор водоснабжения и значительно ускорить реализацию проектов по обеспечению доступа к чистой воде для сельских и удалённых районов.
Перспективы использования артезианских скважин в России связаны с необходимостью адаптации технологий под различные климатические и геологические условия регионов. В одних районах, как Алтайский край и Брянская область, где природные условия относительно благоприятны, основные перспективы развития заключаются в повышении дебита скважин и улучшении качества воды. В других же регионах, например, в Якутии или на Дальнем Востоке, ключевой задачей является внедрение технологий, способных справляться с экстремальными температурами и сложными геологическими условиями.
Эффективное развитие в таких регионах требует активного внедрения новых инженерных решений, таких как использование теплоизолированных труб
и систем, предотвращающих замерзание воды в трубопроводах. Это особенно важно в контексте изменения климата, когда нестабильность поверхностных водоисточников только увеличивает значимость подземных водоносных горизонтов.
Нужным направлением развития является использование артезианских скважин для не только бытового, но и сельскохозяйственного водоснабжения. Фермерские хозяйства и аграрные компании уже активно используют такие источники воды для орошения полей и содержания животноводческих комплексов, однако масштабное применение скважин может позволить существенно увеличить эффективность аграрного сектора, что особенно актуально для регионов с сухим климатом, таких Челябинская область, где стабильный доступ к воде является решающим фактором для поддержания продуктивности сельского хозяйства.
Заключение
Проведённое исследование показало высокую эффективность артезианских скважин в обеспечении водной безопасности сельских и удалённых районов России. Они являются надёжными источниками водоснабжения, особенно в условиях дефицита поверхностных вод и климатических изменений. Государственные программы, такие как «Чистая вода», внесли значительный вклад в развитие этих проектов, однако дальнейшее расширение мер поддержки, в том числе субсидирование и упрощение нормативных процедур, является необходимым. Внедрение современных технологий бурения и систем контроля качества воды обеспечит повышение эффективности эксплуатации артезианских скважин и улучшение водоснабжения для населения.
Список литературы:
1. Федеральный закон РФ от 29.07.2017 № 217-ФЗ «О ведении гражданами садоводства и огородничества для собственных нужд». - М.: Собрание законодательства РФ, 2017. - 52 с.
2. Федеральный закон РФ от 21.02.1992 № 2395-1 «О недрах». - М.: Собрание законодательства РФ, 1992. - 36 с.
3. Федеральный закон РФ от 07.12.2011 № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении». - М.: Собрание законодательства РФ, 2011. - 68 с.
4. Европейский парламент и Совет Европейского Союза. Директива 2000/60/ЕС Рамочная водная директива. -Брюссель: Официальный журнал Европейских сообществ, 2000. - 57 с.
5. СанПиН 1.2.3685-21. Санитарные правила и нормы обеспечения безопасности питьевой воды. - М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2021. - 108 с.
6. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - М.: Роспотребнадзор, 2001.
7. ГОСТ 12052-82. Скважины. Общие технические требования. - М.: Стандартинформ, 1982.
8. ГОСТ 31869-2012. Вода питьевая. Общие требования к организации контроля качества. - М.: Росстандарт, 2012. - 34 с.
9. ГОСТ Р 57429-2017. Подземные воды. Мониторинг и контроль качества подземных вод. Основные положения. - М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2017. - 32 с.
10. Артезианская вода: глубина залегания, качество и состав воды» (2021) xn--b1agbi1j.xn--p1ai).
11. Бурение артезианских скважин: всё, что нужно знать перед началом работ (geolog.ru, 2023)
12. Влияние местных условий на качество воды артезианских скважин (2021) - Исследование о влиянии геологических и климатических условий на качество воды, добываемой из артезианских скважин в России (cyberleninka.ru).
13. Вулси, Дж. Sustainable Water Management in Rural Areas. - New York: Wiley, 2021. - 270 p.
14. Геологическая библиотека GeoKniga//https://www.geokniga.org/books
15. Кемп, Р. Efficient Groundwater Use in California. - Berkeley: University of California Press, 2019. - 320 p.
16. Кожевникова, М.С., Фролова, В.И. Гидрогеология и использование подземных вод в России. - М.: Наука, 2016. - 280 с.
17. Кузнецов С.А. Правовой статус водозаборных скважин [Электронная книга]. - М., 2021.
18. Курганов А.М., Вуглинская Е.Э. Водозаборы подземных вод: учебное пособие. - СПб.: СПбГАСУ, 2009. -80 с.
19. Кучеренко, В.С. Эффективность артезианских скважин в водоснабжении сельских районов России. - СПб.: Геоиздат, 2020. - 315 с.
20. Скважины на воду: особенности бурения и эксплуатации» (vodaservis.ru)
21. Чудновский С.М., Зенков А.В. Проектирование, строительство и эксплуатация водозаборных скважин: учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2008. - 135 с.
