Антропогенное воздействие на воды Северо-Двинского артезианского бассейна

ВВЕДЕНИЕ 

Целью написания данной курсовой работы является характеристика геоэкологического состояния подземных вод Северо-Двинского артезианского бассейна. Для достижения этой цели необходимо выполнить ряд задач.

Во-первых, следует дать краткую характеристику Северо-Двинского артезианского бассейна и выделить на его территории отдельные водоносные комплексы.

Во-вторых, необходимо описать систему мониторинга подземных вод на территории бассейна и охарактеризовать её сегодняшнее состояние.

В-третьих, следует  выявить воздействие водоотбора на изменение уровня подземных вод на различных объектах.

 При описании  антропогенного влияния на химический  состав подземных вод необходимо, во-первых, описать его естественные  аномалии и указать их источники;  во-вторых, следует выявить основные источники антропогенного загрязнения подземных вод, связанные с различными хозяйственными объектами.

Основным источником материалов для данного исследования являются фондовые материалы Филиала по Архангельской области Территориального фонда информации по геологическим материалам (Геофонд) и иные литературные источники. Основным методом ведения работы является реферативный. 
 

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕВЕРО-ДВИНСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА 

Северо-Двинский артезианский бассейн занимает крайнюю северную часть Европейской территории России в пределах Архангельской области и частично Республики Коми, Вологодской и Кировской областей. Бассейн приурочен к северной части Московской синеклизы, выполненной в основном палеозойскими отложениями мощностью в 2500-3000 м.

С запада бассейн ограничен Балтийским щитом, с востока — Тиманской складчатой областью, с юга — водоразделом между речными системами Северной Двины и Волги (Северные увалы и Вепсовская возвышенность), в северной части открыт в сторону Белого моря.  

Основные водоносные комплексы связаны с отложениями палеозоя (кембрий, девон, карбон, пермь, триас), в меньшей степени мезозоя (юра) и четвертичной системы. Глубина залегания подземных вод в центре бассейна достигает 2000 м и более, величина напора (над кровлей горизонта) до 1600-1900 м и более. Дебиты источников составляют от 0,1 до 80-100 л/с и более, удельные дебиты скважин - от 0,1 до 15-20 л/с, при самоизливе до 60-80 л/с (в карбонатных закарстованных отложениях перми и карбона). 

Минерализация подземных вод от менее 0,5 до 250-270 г/л, состав вод с увеличением глубины залегания изменяется от карбонатно-кальциевых и карбонатно-сульфатно-кальциевых до хлористо-натриевых. Мощность зоны пресных вод составляет 50-120 м, иногда более. В нижней части разреза водоносные комплексы палеозоя содержат преимущественно рассолы хлористо-натриевого состава с минерализацией до 50-270 г/л и более. Температура воды на глубине 2000-2500 м до 50-70°С Естественные ресурсы пресных подземных вод составляют 640 м³/с, эксплуатационные - около 360 м³/с. 

На всей площади Северо-Двинского артезианского бассейна выделяется ряд водоносных комплексов: четвертичный, верхнепермский  и верхне-среднекаменноугольный. Это  основными водоносными горизонтами и комплексами на территории Северо-Двинского артезианского бассейна, используемыми для добычи питьевых вод. Так же выделяются водоносные комплексы территориального уровня, расположенные на территориях с ненарушенным состоянием подземных вод: среднеюрский, нижнетриасовый, казанский, нижнепермский, каменноугольно-нижнепермский, нижне-среднекаменноугольный и  вендский.

Мощность  четвертичного горизонта составляет от 1,6 до 48,4 м (в основном – 2-23 м), абсолютная отметка уровня подземных вод  – от 0,4 до 218,7 м (преобладающее значение - 32-70 м). Воды безнапорные, гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией 0,2-0,4 г/л, в юго-восточной части бассейна имеют повышенное содержание железа, бария и марганца. Горизонт относится к числу незащищённых.

Верхнепермский  горизонт имеет мощность от 12 до 63 м, при преобладающей мощности 18-21 м, абсолютная отметка уровня вод - 25,9-152,4 м (чаще всего - 67-70м). Напор уровня подземных вод над кровлей - 5-58 м (преобладающее значение - 21-26 м). Воды гидрокарбонатного магниево-кальциевого, либо смешанного состава, минерализация - 0,2-0,6 г/л, в юго-восточной части бассейна имеют повышенное содержание железа, стронция и бария. Данный водоносный горизонт является условно защищённым.

Средне-верхнекаменноугольный  водоносный горизонт имеет мощность от 3,9 до 62,6 м, при преобладающем значении 12-46 м. Абсолютная отметка уровня вод – от 45,4 до 122,7 м (в основном – от 45 до 98 м). Воды безнапорные,  гидрокарбонатные магниево-кальциевые, с минерализацией 0,2-0,5 г/л, отличаются повышенным содержанием железа на всём протяжении горизонта. Сам горизонт относится к категории незащищённых. 
 

ГЛАВА 2. СИСТЕМА МОНИТОРИНГА  ПОДЗЕМНЫХ ВОД  НА ТЕРРИТОРИИ БАССЕЙНА 

Прежде, чем рассмотреть антропогенное  влияние на тот или иной компонент  окружающей среды, следует оценить  его естественное состояние. Для  этой цели были использованы данные, полученные с помощью сети наблюдательных и эксплуатационных скважин.

Наблюдение  за режимом подземных вод в 2010 году осуществлялось на 85 пунктах наблюдения опорной государственной, ведомственной  и объектной сети, из них 44 пункта расположены в зоне естественного режима (федеральная наблюдательная сеть). Период наблюдений на этих пунктах составляет от 17 до 39 лет (для 64% сети – 30-39 лет, 36% - 17-24 года), наблюдения ведутся за уровнем и температурой подземных вод.  На ведомственной и объектной проводятся наблюдения в основном за качеством подземных вод и водоотбором, реже – за их уровнем и температурой.

Наблюдательная  сеть для четвертичного водоносного  горизонта представлена 38 пунктами  –  скважинами опорной государственной наблюдательной сети и скважинами объектовой сети, расположенными преимущественно на специализированных наблюдательных участках. В зоне естественного режима находятся 19 пунктов, расположенных в областях питания, транзита и разгрузки. Учитывая большую площадь распространения данного водоносного комплекса, неоднородность его отложений по генезису, возрасту и составу, различные климатические условия, пункты наблюдения рассредоточены по территории комплекса. Их число достаточно для наблюдения.  В зоне нарушенного режима  расположены 19 пунктов.

В удовлетворительном техническом состоянии находится 84% пунктов наблюдения федеральной  сети, в неудовлетворительном – 16%. Все пункты объектной сети находятся  в удовлетворительном техническом  состоянии. В интервале периода наблюдений 29-39 лет – 16 пунктов, 17-24 года – 3 пункта.

Из 19 пунктов  наблюдения, действующих в зоне нарушенного  режима, 3 находятся в районах  воздействия водозаборов, 16 – в  районах воздействия накопителей  сточных вод и отходов.

Наблюдательная сеть верхнепермского водоносного горизонта представлена 14 пунктами наблюдения опорной государственной, объектной и ведомственной сети, 6 из которых расположены в зоне естественного режима, 8 – в зоне нарушенного режима. В удовлетворительном техническом состоянии находятся 3 из 6 пунктов. Все пункты наблюдения объектной и ведомственной сети – в удовлетворительном состоянии. По 6 пунктам опорной сети проводятся наблюдения за уровнем и температурой подземных вод, по 8 пунктам, находящихся в зоне нарушенного режима в основном проводились наблюдения за качеством подземных вод и водоотбором, реже - за уровнем и температурой.

Наблюдательная  сеть верхне-среднекаменноугольного водоносного  горизонта представлена 38 пунктами наблюдения опорной государственной  и объектной сети, 19 из которых расположены в зоне естественного режима, а 3 – в зоне нарушенного режима. В удовлетворительном техническом состоянии – 79% пунктов наблюдательной сети, в неудовлетворительном – 21%. Все пункты наблюдения объектовой сети находятся в удовлетворительном состоянии.

По 19 пунктам  опорной наблюдательной сети проводились  наблюдения за уровнем и температурой подземных вод, по 3 пунктам наблюдения, расположенным в зоне нарушенного  режима, в основном проводились наблюдения за качеством ПВ и водоотбором. Пункты наблюдения объектовой сети находятся в зоне воздействия водозаборов.

Наблюдательная  сеть вендского водоносного горизонта  состоит из 6 пунктов наблюдения объектовой и ведомственной сети, расположенных в зоне нарушенного  режима.  Все скважины находятся в удовлетворительном техническом состоянии. Пункты наблюдения действуют в зоне воздействия водозаборов. На них проводятся наблюдения за качеством подземных вод и водоотбором.

Кроме этого, проводятся наблюдения по 5 пунктам  наблюдения (4 из которых относится к объектной сети и 1 - к ведомственной сети), оборудованных на нижнекаменноугольный, нижнепермский, верхнекаменноугольно-нижнепермский и водоносную зону трещиноватости эруптивной брекчии. Два пункта расположены в зоне воздействия водозаборов, три – в районах воздействия накопителей сточных вод и отходов. Все пункты наблюдения находятся в удовлетворительном состоянии.

Помимо  пунктов опорной наблюдательной сети наблюдения осуществляются так  же самими недропользователями. Однако они в большинстве случаев ограничиваются регистрацией объёмов извлечённой воды и проведением химических анализов. Кроме того, лишь незначительная часть недропользователей регулярно поставляет информацию в "Архангельскнедра".  
 
 

ГЛАВА 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОДООТБОРА НА УРОВЕНЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Под воздействием антропогенной нагрузки происходит локальное снижение уровня подземных вод, а так же ухудшение их качества и загрязнение.

Для территории Архангельской области характерен рассредоточенный площадной водоотбор. Небольшой водоотбор подземных вод  оказывает незначительное негативное воздействие на гидрогеологические.  Отдельные отрицательные последствия водоотбора проявляются на ряде групповых водозаборов. На территории большинства водозаборов снижение уровня подземных вод за период эксплуатации измеряется метрами, депрессионные воронки распространяются на первые километры.

Небольшая часть водопользователей высылает отчёты по мониторингу подземных  вод, причём нерегулярно. Замеры производятся чаще всего эпизодически и при  анализе вызывают большое сомнение. Это не позволяет охарактеризовать изменение уровня за год, за период наблюдения. Остальные водопользователи наблюдений не производят, ограничиваясь, как правило, разовым отбором проб на химические анализы и учётом водоотбора.

Наиболее достоверные сведения имеются по ряду водозаборов.

На Онежском водозаборе эксплуатируется верхнечетвертичный валдайский флювиогляциальный горизонт. За 39 лет эксплуатации уровень вод  понизился на 2,2 метра. В 2010 г. наблюдения проводились по 3 скважинам, по сравнению с 2009 годом понижения уровня не наблюдалось.

На Кулойском  водозаборе эксплуатируется водоносный горизонт казанских отложений. Наблюдения проводятся по 3 скважинам. В 2010 г. имело  место незначительное (до 1 м) повышение  уровня.  За весь период эксплуатации водозабора наблюдалось падение уровня подземных вод на 0,5-4,5 м.

Приводинский  водозабор эксплуатирует верхнепермский северодвинско-вятский водоносный горизонт. Понижение за весь период эксплуатации водозабора составило 6,5-8 м (при величине допустимого понижения в 40 м). В 2010 г. по сравнению с предыдущим годом понижения не наблюдалось.

Урдомский водозабор. Эксплуатируется среднечетвертичный озёрно-аллювиальный водоносный горизонт. Снижение уровня подземных вод за период эксплуатации водозабора – не более 1 м. По сравнению с 2009 г. в 2010 г. наблюдалось повышение уровня вод на 5 см.

На Березниковском водозаборе эксплуатируется водоносный горизонт казанских отложений. За  период эксплуатации водозабора уровень  подземных вод снизился на 2,2 м. По сравнению с предыдущим годом в 2010 г. снижение уровня составило на 5 см.

Луковецкий  водозабор эксплуатирует средне-верхнекаменноугольный  водоносный горизонт. За отчётный год  наблюдалось незначительное (0,2 м) снижение уровня. За период эксплуатации водозабора снижение уровня составило 7,2-12,6 м (при предельно допустимом от 14 до 23 м).

Водозабор Североонежский снабжает питьевой водой  одноимённый жилой посёлок. Эксплуатируется  нижне-среднекаменноугольный водоносный горизонт. За отчётный период понижения не наблюдалось, за весь период эксплуатации уровень понизился на 0,4-0,5 м.