Введение к работе
Актуальность темы. Водные ресурсы играют определяющую роль, как в природных экосистемах, так и в жизнедеятельности населения. Их рациональное использование и охрана от техногенного воздействия требуют всестороннего исследования, как поверхностных вод, так и подземных вод хозяйственно - питьевого назначения. Следует также упомянуть о таком ценном природном ресурсе как минеральные вод и рассолы.
Поверхностные воды являются наиболее доступным видом водных ресурсов, они удобны для использования в оросительных системах и в промышленности. Вместе с тем, они наиболее уязвимы для загрязнения, часто подвержены истощению. Пресные подземные воды имеют большую ценность как источник питьевого и промышленного водоснабжения. Зачастую они являются единственным источником питьевой воды для нужд населения. Минеральные воды имеют применение в медицине при лечении целого ряда болезней. Многие бальнеологические курорты имеют мировую известность: Висбаден (Германия), Карловы Вары (Чехия), Кавказские минеральные воды. Кроме того, высокоминерализованные воды и рассолы являются сырьем для получения таких элементов, как йод, бром, фтор и литий.
В данной работе приведены результаты комплексного геоэкологического изучения поверхностных и подземных вод (пресных и минеральных) на территории Богучарского Подонья (Воронежская область). Изучаемая территория приурочена к области питания Донецко-Донского и Приволжско-Хоперского артезианских бассейнов. Большой интерес представляет расположенное здесь месторождение бромных минеральных вод «Белая Горка».
Водные ресурсы Богучарского Подонья недостаточно исследованы с позиций геоэкологии, сведения об их экологическом состоянии весьма фрагментарны, поэтому изучение ландшафтно-географических и гидрогеоэкологических условий формирования ресурсов и качества поверхностных и подземных вод на этой территории с целью поиска новых источников водоснабжения и оптимизации использования имеющихся водных ресурсов является весьма актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является изучение природных и антропогенных факторов формирования химического состава, экологического состояния и ресурсного потенциала поверхностных и подземных вод Богучарского Подонья.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
-провести типизацию ландшафтно-географических и экологических условий изучаемой территории;
- выявить основные природные и антропогенные факторы, определяющие качество поверхностных и пресных подземных вод;
оценить экологическое состояние поверхностных вод исследуемого региона в их неразрывной связи с условиями природной среды и хозяйственной деятельностью человека;
исследовать гидрогеохимические и экологические особенности, присущие подземным водам основных водоносных горизонтов, имеющих практическое значение для водоснабжения Богучарского Подонья;
изучить особенности химического состава и генезиса минеральных вод на данной территории и наметить перспективные участки для поиска минеральных вод;
предложить рекомендации по оптимизации водоснабжения и охране водных ресурсов на территории Богучарского Подонья.
Объектом исследования являются поверхностные и подземные воды Богучарского Подонья.
Предметом исследования являются факторы, определяющие химический состав, ресурсный потенциал и экологическое состояние поверхностных и подземных вод.
Теоретической и методологической основой исследования являются труды российских ученых, посвященные ландшафтно-географическому, геоэкологическому, гидрологическому и гидрогеологическому изучению территории Воронежской области: Ф.Н. Милькова, В.Б. Михно, А.Г. Курдова, В.А. Дмитриевой, В.И. Федотова, В.М. Мишона, С.А. Куролапа, В.Н. Жердева и др. Оценка экологического состояния речных водосборов проводилась на основе трудов В.М. Смольянинова и С.Д. Дегтярева. В основе исследований минеральных вод лежат труды А.А. Дубянского, Б.В. Карпова, А.Я. Смирновой, А.В. Кудельского, В.В. Иванова, Г.А. Невраева, Г.С. Вартаняна, С.Л. Шварцева и других ученых.
Исходные материалы. При написании диссертации были использованы результаты собственных полевых и лабораторных исследований, проведенных автором в 2009 - 2012 гг. в период обучения в магистратуре и аспирантуре кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского государственного университета, а также фондовые материалы НИИ Геологии ВГУ, геологоразведочных и природоохранных организаций Воронежской области, литературные источники и научные публикации.
Методика исследований. Комплексное изучение поверхностных и подземных вод в их тесной взаимосвязи друг с другом и с компонентами природной среды, а также с техногенными объектами базируется на системном подходе, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы. В исследовании также широко использовались методы: анализа и синтеза, картографический, сравнительно-географический, статистический, полевых исследований.
Изучение территории Богучарского Подонья проводилось по следующему алгоритму.
-
-
этап - обработка и систематизация ландшафтно-географической, гидрологической, геологической и экологической информации по условиям формирования водных ресурсов.
-
этап - характеристика ландшафтно-экологических условий на территории Богучарского Подонья в их взаимосвязи с поверхностными водотоками; выявление ведущих природных и антропогенных факторов формирования ресурсов и качества пресных подземных вод и оценка их экологического состояния; определение условий распространения и генезиса минеральных вод.
-
этап - рекомендации по рациональному использованию водных ресурсов Богучарского Подонья и их охране от техногенного воздействия.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием ранее апробированных методик, показателей, характеризующих экологическое состояние природной среды, объективным анализом экспериментальных данных, полученных в аттестованных лабораториях Воронежского государственного университета, использованием значительного объема аналитической информации и картографических материалов по изучаемой территории и сопредельным регионам.
Научная новизна. В работе впервые для территории Богучарского Подонья дана геоэкологическая оценка состояния поверхностных вод. Определены основные источники экологического риска (загрязнение, истощение ресурсов и деградация речной сети) для малых рек и их водосборов на изучаемой территории, намечены необходимые водорегулирующие и водоохранные мероприятия: агротехнические, фитолесомелиоративные, гидротехнические и организационно- хозяйственные, которые способны минимизировать эрозионные процессы на речных водосборах и рост оврагов.
Выявлены основные природные и антропогенные факторы формирования химического состава пресных подземных вод, изучено их экологическое состояние и ресурсный потенциал.
Исследованы особенности химического состава и вопросы генезиса минеральных вод на изучаемой территории, а также намечены перспективные площади для разведки хлоридно-натриевых минеральных вод с бромом и йодом.
Практическая значимость. Результаты исследования экологического состояния поверхностных вод позволяют наметить ряд водорегулирующих и водоохранных мероприятий для изучаемой территории, таких как: агротехнические мероприятия (контурно-мелиоративная система земледелия, лесные полосы, размещенные по границам земельных участков и вдоль балок, залужение склонов), инженерно-гидротехнические мероприятия (распылители стока, быстротоки, перепады, донные запруды). Замыкающим звеном комплекса должен быть каскад водоемов в балочной сети, так как водоемы уменьшают глубину местных базисов эрозии и являются наносоуловителями. Полученные автором данные о подземных пресных водах используются при планировании водоснабжения, водопользования и мероприятий по охране ресурсов подземных вод на территории Богучарского Подонья. Изучение минеральных вод позволяет наметить перспективные площади для поиска месторождений лечебных вод, аналогичных белогорской, и использования их в бальнеологических целях.
Область применения результатов. Полученные автором результаты нашли применение в сфере водохозяйственного планирования и водоснабжения изучаемого региона, также они могут использоваться в природоохранной деятельности. Следует отметить возможность приложения полученных данных в научной сфере как основы для дальнейшего изучения территории Богучарского Подонья, а также в учебном процессе при изучении студентами курсов «Региональная гидрогеология», «Гидрогеоэкология» и «Минеральные воды».
Основные положения, выносимые на защиту.
-
-
-
Типизация ландшафтно-географических условий формирования ресурсов и качества поверхностных вод Богучарского Подонья.
-
Анализ природных и техногенных факторов формирования химического состава и ресурсов подземных пресных вод хозяйственно-питьевого назначения.
-
Генезис минеральных бромных вод и возможности их использования в лечебных целях.
-
Рекомендации по рациональному использованию подземных вод Богучарского Подонья.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на научных конференциях: VII и VIII научно-практических конференциях молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве» (Москва, ОАО «ПНИИИС», 2011, 2012), международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Геология в развивающемся мире» (Пермь, Пермский государственный университет, 2011, 2012), II международной научно- практической конференции «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы» (Воронеж, Воронежский государственный университет,
-
-
-
-
, всероссийской конференции памяти член-корреспондента РАН, лауреата Государственной премии СССР Г.И. Худякова «Коэволюция геосфер: от ядра до космоса» (Саратов, Саратовский государственный технический университет,
-
, всероссийской конференции с участием иностранных ученых «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами» (Томск, Томский национальный исследовательский политехнический университет, 2012), а также на ежегодных научных сессиях геологического факультета Воронежского государственного университета 2010 - 2012 гг.
Личный вклад автора заключается в проведении полевых исследований; в сборе, обработке и систематизации аналитических данных, литературных, фондовых и картографических материалов; в оценке качества и выявлении основных факторов формирования химического состава подземных вод; в разработке рекомендаций по рациональному использованию и охране водных ресурсов Богучарского Подонья; в определении перспективных площадей для поиска минеральных вод на исследуемой территории и в смежных районах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического указателя, включающего в себя 139 источников, в том числе 15 источников иностранной литературы. Основное содержание изложено на 182 страницах текста, включая 16 рисунков и 27 таблиц.
Автор выражает глубокую благодарность всем преподавателям кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии, которые помогали советами и рекомендациями на разных этапах работы. Особую благодарность хочется выразить своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук профессору Бочарову В.Л., а также профессору Смирновой А.Я., доцентам Пасмарновой С.П. и Куриловичу А.Э.
Похожие диссертации на Геоэкологические условия формирования поверхностных и подземных вод Богучарского Подонья : Воронежская область
-
-
-
-
-
-
