Прогнозирование качества подземных вод при эксплуатации

Р.С Шенгелов

Вспомним, что к эксплуатационным запасам могут быть отнесены только те количества подземных вод, для которых доказано (на основе разведочных данных и прогнозных расчетов) сохранение показателей качества в течение расчетного срока в пределах нормативных ограничений для воды хозяйственно-питьевого назначения. Cпециалист-гидрогеолог, выполняющий поисково-разведочные работы, должен полностью владеть системой нормативных документов, действующих на момент производства работ.

Качество воды, извлекаемой водозабором, контролируется эксплуатирующей организацией, а при подаче ее в водоразборную сеть - местными органами санитарно-эпидемиологического надзора (СЭС). Контроль кондиционности воды осуществляется по трем группам показателей:

органолептические свойства (непосредственно воздействующие на органы чувств человека),

химический состав (общая минерализация, отдельные макро- и микрокомпоненты),

бактериальная зараженность. 

В ряде регионов в силу объективных природных условий используемые для водоснабжения подземные воды уже в исходном состоянии имеют отклонения по содержанию железа, марганца, фтора, стронция, бария, бора и др. В таких случаях уже при утверждении величины эксплуатационных запасов предусматривается выполнение специальных мероприятий по водоподготовке на весь период эксплуатации водозаборного сооружения.

Гораздо более серьезной проблемой, требующей прогнозного решения, является возможность изменения исходных показателей качества воды при эксплуатации водозабора в течение расчетного срока. Факторы, обусловливающие возможность изменения качества во времени:

- естественные - природная неоднородность химического состава подземных вод, что создает возможность постепенного подтягивания некондиционных вод из удаленных частей области влияния водозабора (в том числе, и из поверхностных водоисточников),

- искусственные, к которым относятся техногенные загрязнения самого разного происхождения.

Логические этапы прогнозирования качества

1. Выявление ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ (на начальных стадиях поисково-разведочных работ) - анализируется естественная и техногенная гидрогеохимическая ситуация в некоторой предполагаемой области влияния будущего водозабора. С этой целью могут выполняться площадные съемочные работы, обследования промплощадок, сельхозугодий, горнопромышленных производств, полигонов ТБО, систем водоотведения населенных пунктов и других объектов, потенциально опасных в отношении техногенного и бытового загрязнения подземных вод. Эти работы сопровождаются достаточным по объему комплексом химического опробования общего и специального назначения (в зависимости от ожидаемого состава загрязнений).

2. Если такие источники установлены, то (после предварительного выбора места и конструкции водозабора) необходимо оценить ВОЗМОЖНОСТЬ ПОПАДАНИЯ некондиционных вод в водозахватные устройства. Для этого необходимо обосновать зону захвата водозабора. Под ней понимается та часть области эксплуатационной депрессии напоров, в пределах которой все линии тока приходят в водозабор. Граница зоны захвата - нейтральная линия тока (НЛТ). Зона захвата может быть построена аналитически (в простых гидрогеодинамических схемах) или по результатам моделирования. Основой для ее построения служит гидродинамическая сетка, полученная графическим путем или путем решения обращенной задачи на модели.

Пример аналитического построения: одиночная скважина (или компактный водозабор) с производительностью Q в естественном потоке с градиентом  и удельным (единичным) расходом . Уравнение нейтральной линии тока (положение прямоугольных координат x, y на рис. 1):

Характерные точки на нейтральной линии тока:

- "водораздельная" точка А:

- точки В, В':  

Асимптота нейтральной линии (полуширина зоны захвата на бесконечности, при): поскольку на бесконечности можно считать сохраняющимся естественный градиент , то , откуда .

 3. Если в выделенную зону захвата водозабора попадает какой-либо из выявленных потенциальных источников загрязнения с концентрацией (содержание любого нормируемого показателя качества), то целесообразно вначале оценить ПРЕДЕЛЬНОЕ ВОЗМОЖНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ, т.е. качество воды в наихудшем варианте, при полном попадании загрязнения в водозабор.

Принцип расчета - механическое смешение, что не всегда правомерно, т.к. в зависимости от состава загрязнения возможно химическое взаимодействие с пластовой водой и водовмещающими породами. На сетке движения выделяется лента тока, по которой загрязнение будет перемещаться к водозабору (рис. 2), и для нее рассчитывается расход поступления загрязненной воды в водозабор  (приемы расчетов элементов потока на гидродинамической сетке студентам известны еще из курса "Гидрогеология"). Солевой баланс для воды, извлекаемой водозабором:

или где  

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки