Бассейны питьевых подземных вод

БАССЕЙНЫ ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Всероссийский НИИ гидрогеологии и инженерной геологии, п. Зеленый, Московская обл., Россия

Иллюстрации:

Рис.1. Структурно-гидрогеологические условия бассейнов питьевых подземных вод в зоне свободного водообмена надсолевого комплекса литолого-стратиграфических толщ Ангаро-Ленского артезианского бассейна

Рис.2. Схема информационного соотношения объектов изучения недр и субъектов различных видов хозяйственной и инженерной деятельности

Введение

Целесообразно ввести понятие «Бассейн питьевых подземных вод», отображающее гидрогеологическое пространство, в котором происходит локализация ресурсов подземных вод питьевого качества. Представления о таком пространстве в современной терминологии отчасти закреплены в таких терминах как «водоносный горизонт», «комплекс», «гидрогеологический этаж». Но ни один из них не дает общего представления, которое объединяло бы названные гидрогеологические тела в едином пространстве с общей структурой взаимоотношения этих тел и их положением в дренируемой части земной коры. Отсутствие предлагаемого понятия и термина, с точки зрения автора, послужило причиной того, что ресурсы питьевых подземных вод, оцениваемые в границах таких структур, учитываются и идентифицируются по гидрогеологическим структурам принципиально иного типа. Например, в платформенных областях для этого приняты артезианские бассейны, выделяемые по рельефу фундамента и заключающие осадочный чехол на полную мощность, т. е. структуры в сущности, не имеющие прямой связи с формированием и локализацией питьевых вод.




Используемые в современном обиходе термины «зона свободного водообмена», «зона интенсивного водообмена», «зона активного водообмена» являются терминами свободного пользования с незакрепленными понятиями и, что очень важно, не имеющими структурного подтекста.

Кроме понятийной функции, термин «Бассейн питьевых подземных вод» имеет важную корреляционную функцию, необходимую для соотнесения в физически реальных границах водосборов и водных ресурсов подземных и поверхностных вод. Такое соотнесение водосборов осуществляется на основе выявления информационных связей путем типизации гидрогеологических условий и районирования территорий с последующим сопоставлением полученных объектов со схемами водохозяйственного районирования и расчета общих водохозяйственных балансов. В естественных информационных связях могут находиться только природные объекты. Поэтому разнородное множество объектов гидрогеологического характера, административно-хозяйственного и геолого-экономического значения необходимо группировать. Одни из них составляют группу изучаемых объектов, т. е. источников информации, другие – характеризуемых объектов, на которые распространяется информация изучаемых объектов. Как компонент естественных гидрогеологических структур бассейн питьевых подземных вод подлежит изучению, характеристике и оценке с его внутренними и внешними связями. И только после получения надлежащей информации могут характеризоваться и оцениваться административные, хозяйственные и другие подобные объекты.




Таким образом, термин «Бассейн питьевых подземных вод» и его разработка, стимулирует развитие дальнейшего понимания структурно-гидрогеологических закономерностей формирования подземных вод питьевого качества, а также методов и технологий их изучения и использования. Некоторый утилитарный аспект понятийно-терминологического содержания бассейна питьевых подземных вод аналогичен определениям угольных, нефте-газоносных, железорудных бассейнов.

Бассейны питьевых подземных вод формируются только в зоне свободного водообмена и всегда приурочены к этой зоне. Но не повсеместно в зоне свободного водообмена могут быть условия, благоприятные для формирования бассейнов питьевых подземных вод и, следовательно, выявлены такие бассейны.

Методы

Методология структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий формирования бассейнов питьевых подземных вод определяется сочетанием элементов формальной и эмпирической логики (мыслительной и реальной, по ) с пониманием эмпирической логики как системной логики [1], применимой для объяснения сложных гидрогеологических систем. Не абсолютизируя новизну системных исследований в области гидрогеологии в связи с рассмотрением бассейнов питьевых подземных вод и задачами структурно-гидрогеологического анализа зоны свободного водообмена, следует заметить, что многие годы внимание сосредоточивалось на объектах в ранге крупных регионов платформенных и складчатых областей, щитов и вулканогенных областей. При исследовании же питьевых подземных вод внимание сосредоточивается, прежде всего, на детальное изучение зоны свободного водообмена и оценку гидрогеологических структур в сопряжении с рельефом ландшафтов, формационных и морфоструктурных особенностей дренирования водоносных толщ гидрографической сетью, необходимость выявления связей между функционированием бассейнов подземных вод и поверхностных водосборов. Следует иметь в виду при этом, что рельеф поверхностных водосборов является также атрибутом геологической структуры водосборов. Таким образом, полнота и системность исследований возрастают, и существенно усложняется за счет междисциплинарных проблем.




В системном подходе особое значение приобретает описание предметной области и объектов системных исследований [1]. В рассматриваемой задаче такими объектами являются гидрогеологические структуры зоны свободного водообмена и входящие в ее состав бассейны питьевых подземных вод [таблица]. Для достижения информационной полноты анализа системная оценка подземных вод предполагает структурное расчленение (декомпозицию) гидрогеологических структур, выделение их элементов и связей, а также группирование и увязку основных информационных единиц и характеристик структурных элементов и объектов в целом. Основной инструментарий для аналитических оценок дает методология эмпирической логики. Ее категории и методы, иногда называют «неформальными», но они выработаны на основе тщательного изучения фактов и отчасти включают в себя элементы и методы формальной логики [1]. Наиболее благоприятный результат анализа тот, логическая сущность которого согласуется с позициями формальной логики.

Предпосылка эмпирической логики в нашем случае основывается на неограниченной сущности геологических и гидрогеологических процессов и явлений, и метод исследования бассейнов питьевых подземных вод, условий локализации ресурсов и формирования их качества - это метод анализа и оценки сложных гидрогеологических систем.

Особенность исследования таких систем в том, что объекты трудно формализуемы и эмпирико-логические представления лежат в основе исследовательского процесса, а поскольку у специалистов восприятие и логика оценки индивидуальны, то в результате складываются и в большей или меньшей мере индивидуальные представления, проверяемые, в конечном счете, результатами практических приложений.




Структурно-гидрогеологический анализ и оценка зоны свободного водообмена, выделение и исследование бассейнов питьевых подземных вод позволяют рассматривать конкретные компоненты сложных гидрогеологических систем, условия их взаимосвязи и процессы взаимодействия, следствием которых является то или иное состояние ресурсов, химического состава и качества питьевых подземных вод. Структуры, представляющие собой разноуровневые бассейны питьевых подземных вод зоны свободного водообмена, изучаются и оцениваются относительно системы дренирования. Это влияние оценивается с учетом степени неоднородности гидрогеологических разрезов, проявления роли водоупорных отложений и границ зон тектонических разломов, разобщающих подземные воды на самостоятельные ярусы потоки соответственно базисам дренирования или положению водоупоров в рельефе.

Критериями качества оценочно-аналитических построений являются полнота используемой информации, актуальность и точность данных.

Результаты и обсуждение

Изучение и оценка бассейнов питьевых подземных вод раз­деляются на два этапа. На первом этапе бассейн выявляется как вод­ный объект, изучаются его границы и внутренняя струк­тура, оцениваются пространственные характеристики. На последующем, втором этапе (прежде всего, при разработке схем комплексного использования водных ресурсов) изучаются и оцениваются экономические и экологические параметры с учетом административных и хозяйственных объектов и их границ, находящихся на территории гидрогеологической структуры.




Гидрогеологические структуры как водоносные системы представляют собой информационные множества, имеющие понятийные различия, обусловленные составом показателей и характеристик, полнота которых определяет различную степень изученности структур и протекающих в них процессов [2]. Конкретный седиментационный бассейн подземных вод первого порядка может быть представлен в символьных конструкциях как предельное множество бассейнов второго, третьего и т. д. порядков:

n

[ БПВ] = {A1} = {A2} = ...∑ A, (1)

i = 1,2 …

где {A1} - множество бассейнов второго порядка; {A2} третьего порядка и т. д. для данного бассейна подземных вод первого порядка [ БПВ].

Принципиально важно различать на уровне бассейнов второго и последующих порядков структуры положительного и отрицательного знака (рис.1), поскольку гидрогеологические условия сводовых структур (антиклиз, поднятий, валов) и структур типа синеклиз, авлакогенов и им подобных имеют мало общего в гидрогеодинамической и гидрогеохимической зональности, в формировании стока и локализации естественных ресурсов. Убедительными примерами таких различий можно считать условия:

Воронежского сводового бассейна и сопредельных Московского и Днепрово-Донецкого артезианских бассейнов,

Ставропольского сводового бассейна и сопредельных Азово-Кубанского и Терско-Кумского (Восточно-Предкавказского) артезианских бассейнов,

Верхнеленского(Лено-Илимского) сводового бассейна и сопредельных Лено-Киренгского и Средне-Ангарского артезианских бассейнов [3],




Волго-Сурского сводового бассейна и сопредельных Ветлужского, Московского, Саратовского (Приволжско-Хоперского) и Камско-Вятского артезианских бассейнов.

Эти гидрогеологические структуры располагают только им присущими водообменными бассейнами и условиями формирования водных балансов, базисами подземного стока, гидрогеохимическими обстановками и другими гидрогеологическими условиями.

Основным множеством структур в составе сводовых БПВ, наряду с местными и субрегиональными бассейнами, является множество бассейнов элементарного (геотопологического) уровня. Континентальные и региональные водообменные бассейны в гидрогеологических районах сводовых бассейнов отсутствуют.

Административная или экономическая территория (Т) может быть представлена информационным множеством {БПВ} (А, В, С и т. д.) или их фрагментов.

Т = {БПВ} = А۸ В۸ С … (2)

Различие множеств (1) и (2) по существу состоит в том, что первые рассматриваются как объекты изучения недр. Это геологические объекты, изучение которых осуществляется в присущих им геологических границах и условиях, что обеспечивает рациональное освоение территорий административного управления, водохозяйственной деятельности, решение инженерных и экологических проблем территорий в их границах и условиях деятельности.

Объекты изучения недр представляют собой информационные объекты, а территории административного управления и различных видов хозяйственной и инженерной деятельности – информационные субъекты (рис. 1).




Граница множества (2), как правило, не замкнута, и поэтому оно не может иметь предельную полноту информации о БПВ (обозначено фигурными скобками {БПВ}).

Совокупность водоносных горизонтов конкретного [БПВ] представляет собой информационное предельное множество - [ВГ], определяемое границами данного бассейна и его схемой гидрогеологической стратификации:

[ВГ] = [ а11 ; а21; ….; ап1 ] = [аi1 ] i = 1,2, …n, (3)

где { a1İ } - стратиграфическое множество для [БПВ] Aj.

Если водоносные горизонты поддаются более детальному делению, то множество (3), как и в случае выделения БПВ разных порядков может расширяться за счет выделения слоев и пластов. Стратиграфические множества имеют предел полноты информации для соответствующих масштабов исследований, и их целесообразно учитывать при сопоставительных оценках и характеристиках свойств [ВГ] и [БПВ].

Территориальное множество водоносных горизонтов {ВГ} :

{ВГ} = {аi }n i=1 , {в }m j =1 , … } ek=1 , (4)

как и территориальное множество бассейнов подземных вод (2), обладает свойством неполноты информации вследствие не замкнутости границ БПВ и ВГ на административных, водохозяйственных и других терри­ториях негеологического характера.

Если одна и та же литолого-стратиграфическая толща слагает ВГ в сопредельных БПВ, то бассейны могут обладать некоторыми общими гидрогеологическими условиями и, следовательно, подобными информационными свойствами. Таковы условия, например, по меловому водоносному горизонту Московского артезианского бассейна и Воронежского, а также Волго-Сурского сводовых бассейнов, по неоген – палеогеновым водоносным горизонтам Азово-Кубанского и Терско-Кумского артезианских бассейнов и Ставропольского сводового бассейна. В региональных легендах такие ВГ следует учитывать особо, указывая их в сводной легенде и, кроме того, выделяя их в самостоятельную группу, поскольку это позволяет проследить и характеризовать взаимодействие гидрогеологических структур, информационные связи между ними и использовать метод аналогий при их характеристике и оценке.




Однако при резких контрастах структурно-гидрогеологических особенностей, как, например, в Ангаро-Ленском артезианском бассейне между Средне-Ангарским артезианским и Верхнеленским (Лено-Илимским) сводовым бассейнами, такой общности может и не быть.

А. Информационные объекты (объекты изучения недр)

Б. Информационные субъекты

(объекты, характеризуемые по результатам изучения недр)

Рис.2. Схема информационного соотношения объектов изучения недр и субъектов различных видов хозяйственной и инженерной деятельности

В криолитозоне общность межструктурных и внутриструктурных связей и взаимодействия теряется и по климатогенным условиям, поскольку многолетняя мерзлота создала особую, дискретную (таликово-локальную) фильтрационную среду. Под влиянием современных климатических условий она находится в существенном динамическом состоянии, как в многолетнем, так и внутригодовом режиме.

Месторождение пресных подземных вод может быть представле­но как структурно-гидрогеологический элемент [БПВ] со свойства­ми полноты структур геотопологического уровня:

МПВ = Є[БПВ] = Є{Ai1 } = Є{Ai2 } = … (5)

В отличие от БПВ и ВГ, месторождение подземных вод, как правило, в границах естественных структур и административных, водохозяйственных территорий представляется как предельное ин­формационное множество, подобное в этом отношения множествам [БПВ] и [ВГ].

В условиях зоны свободного водообмена понятия "месторожде­ния" и "бассейн питьевых подземных вод" могут совпадать, т. е.:




МПВ = [БПВ] (6)

В частном случае месторождение подземных вод может быть элементом водоносного горизонта:

МПВ = Є [ВГ] ( 7)

В общем случае возможны условия, при которых:

МПВ = [БПВ] = [ВГ] (8)

Обобщая приведенные символьные конструкции, характеризую­щие бассейны подземных вод (1), слагающие их водоносные горизон­ты (3) и взаимоотношения месторождений подземных вод с бассейном и водоносным горизонтом (5), (7), приходим к выводу о том, что среди подземных водных объектов водоносный горизонт является системообразующим элементом информационной структуры. Отсюда следует принципиальная важность гидрогеологической стратификации и систематики региональных легенд для увязки гидрогеологических разрезов как одной из основополагающих задач, решение которой должно предшествовать системной оценке подземных вод.

Выводы

Актуальные проблемы использования питьевых подземных вод для водоснабжения населения страны объективно связаны с оценкой их количественных и качественных показателей в границах рассматриваемых гидрогеологических структур, речных бассейнов, территории субъектов Российской Федерации и административных образований, а также участков недр, перспективных для выявления месторождений подземных вод [4]. Для этого необходимо выделение в перечисленном перечне объектов бассейнов питьевых подземных вод и последующее соблюдение методической последовательности в их исследовании как информационных объектов (или объектов изучения) и использовании полученной информации применительно к административно-хозяйственным объектам (информационным субъектам).




Поверхностные водосборы так же, как и бассейны питьевых подземных вод являются элементами структуры зоны свободного водообмена. Поэтому они должны быть соотносимы в границах зоны. Выбор коррелируемых водосборов поверхностных и подземных вод требует типизации гидрогеологических условий как основы для адекватного соотнесения тех и других объектов. В конечном итоге решается задача корректной оценки ресурсов питьевых подземных вод как доли общего водного баланса водохозяйственного района.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Солнцев организация ландшафтов (Проблемы, методологии и теории).-М.: Мысль,1981
2. , Язвин подземных водных объектов и систематика их характеристик. Методические рекомендации по ведению ГВК. ВСЕГИНГЕО, 1989

3. Кустов выщелачивания каменой соли в подземной денудации на юге Сибирской платформы. Подземный сток на территории Сибири методы его изучения. «Наука», Новосибирск, 1979.

4. Классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод. МПР Российской Федерации.2007

Рис.1. Структурно-гидрогеологические условия бассейнов питьевых подземных вод в зоне свободного водообмена надсолевого комплекса литолого-стратиграфических толщ Ангаро-Ленского артезианского бассейна (литолого-стратиграфический разрез по [3])

Гидрогеологические структуры второго порядка:А - Средне-Ангарский артезианский

бассейн; В – Лено-Илимский сводовый бассейн; С – Лено-Киренгский артезианский бассейн

1- 2 - водоносные комплексы зоны свободного водообмена терригенные отложения юры, ордовика, силура; 3 – водоупорная гипсоносная мергельно-алевролитовая формация среднего-верхнего кембрия; 4-5 – карбонатно – соленосная формация среднего-нижнего кембрия вне зоны свободного водообмена; 6-7 – кристаллическая формация горно-складчатого обрамления Иркутского амфитеатра; 8 – условная граница каменой соли.




Типы структурно-гидрогеологических условий формирования зоны свободного водообмена

Гидрогеологические структуры

Платформенная плита вне криолитозоны

Горно-складчатые

сооружения и щиты вне криолитозоны

Геологические структуры в криолитозоне

Cинеклиза, рифт

Краевой прогиб (плит)

Предгорная впадина.

Антиклиза, свод

Кряж, надвиго-поддвиговые структуры на границе плит

Межгорная впадина, грабен, прогиб.

Выходы фундамента платформ, складчатые сооружения, крупные магматогенные тела

Платформенные типы геологических структур

Геологические структуры склад-чатых

областей и щитов

Осадочный чехол проморожен

Осадочный чехол проморожен частично

В зоне прерывистой мерзлоты

Артезианский

бассейн внутриплатформенный

Артезианский

бассейн пере-довых прогибов

Сводовый бассейн

(артезианский свод)

Межплитный бассейн (кряж)

Межгорный

артезианский

бассейн

Гидрогеологические массивы

Мерзлотно-гидрогеологический массив

Мерзлотно-гидрогеологический бассейн

Локально-таликовый мерзлотно-гидрогео-логический массив

Линейно-таликовый мерзлотно-гидрогео-логический массив

Зона свободного водообмена представлена

всеми типами водообменных бассейнов*)

местными, эле-ментарными и более сложными водообменными бассейна-ми; в отдель-ных районах локально-пло-щадными или

отсутствует

гетерогенной структурой водообменных бассейнов

простыми региональными, местными и элементарными водообменными бассейнами

гидравлически разобщенными линейно локальными водообменными бассейнами разрывных тектонических структур и древних переуглубленных долин

Отсутствует

таликово-локальными водообменными бассейнами.

линейными таликово-локальными водообменными бассейнами.

*) В аридных и субаридных регионах зона свободного водообмена предельно сокращена или отсутствует (в зависимости от литофациальных особенностей верхнего гидрогеологического этажа)



Подпишитесь на рассылку:


Вода - основа жизни
Значение воды для человека

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.