Введение к работе
Актуальность темы. Успешное выполнение планов экономического и социального развития страны, начертанных ХХУП съездом КПСО, определяет необходимость все более полного изучения закономерностей и условий формирования подземных вод как одного из важнейших источников водоснабжения. Особую остроту и важность эти исследования имеют в районах, слабообвспаченных водными ресурсаии. К таким районам относится Украинский щит СУЩ), территория которого составляет почти третью часть площади УССР и характеризуется, о одной стороны, высокоразвитыми сельским хозяйством и продашденнос-тью, а, с другой, крайне ограниченными ресурсами подземных вод. Сотаи населенных пунктов в пределах засушливой степной зоны этого региона уже в настоящее время испытывают острый дефицит в воде хозяйственно-питьевого назначения. В этих условиях необходима полная мобилизация водных ресурсов.
Трудности решения задач водоснабжения за счет подземных вод на территории УЩ в значительной мере связаны с тем, что распространенный здесь основной водоносный комплеко в трещиноватых породах и продуктах их выветривания отличается в целом невысокой, а главное -крайне неоднородной водообильностью. Особенности формирования водообнльности комплекса под влиянием многочисленных факторов обусловливают большую сложность поисков , разведки и оценки естественных и эксплуатационных ресурсов подземных вод, а также прогнозирования влияния водоотбора на окружающую среду.
Острота проблемы водоснабжения, а также недостаточная разработанность научно-методических основ изучения ресурсов подземных вод в трещиноватых породах вообще и в условиях УЩ, в частности, обусловливают актуальность диссертационной работы. Особую важ -ность и актуальность выполненные исследования приобретают в связи с необходимостью решения такой качественно новой задачи как проектирование "цельных природао-техническах систем.ноосферы" (В.Котляков, 1988), постановка которой вытекает из Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О коренной перестройке дела охраны природы в стране".
диссертационная работа подготовлена на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии Киевского госуниверситета. Она является составной частью исследований, выполненных под научным руководством автора в связи с разработкой вопросов рационального исдоль-
зования и охраны подземных вод Украины в рамках важнейшей'госбюджетной и хоздоговорной тематики, в частности, по комплексным научно-техническим программам РН 85.01.04, утвержденной Постановлением Госплана УССР # 4 от 28.01.81 г. и РН 50.02, утвержденной Постановлением Госплана УССР $ 88 от 29.11.85 г. и Постановлением Президиума АН УСОР № 474 от 27.12.85 г.
Цель и задачи работы. Основная цель исследований - теоретическое обобщение результатов геолого-гидрогеологических работ о учетом новых данных, полученных в последние 10-15 лет; развитие теоретических и методических основ изучения ресурсов подземных вод, выявление закономерностей их распределения и формирования в пределах УЩ как основы для решения задач водоснабжения, рационального использования и охраны окружающей среды. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
-
выявление и обоснование региональных гидрогеодинамичеоких и гидрогеохимических закономерностей формирования ресурсов подземных вод;
-
развитие и конкретизация методов исследования ресурсов подземных вод на основе разработки принципов специального районирования, типизации условий формирования ресурсов, применения математического моделирования для изучения процессов фильтрации в трещиноватых породах;
-
выявление и анализ региональных и локальных закономерностей пространственного распределения и формирования водообильнос-ти водоносного комплекса в трещиноватых породах докембрия и разработка на их основе прогнозных вероятностно-статистических моделей водообильности для повышения целенаправленности и эффективности поиоково-разведочных работ на трещинные воды;
-
разработка и совершенствование методики проведения поисково-разведочных работ и интерпретации результатов опытно-фильтрационных исследований в условиях трещиноватых пород. .
Исходные данные. В работе, наряду с другими, в первую очередь . использованы результаты полевых и тематических исследований, выполненных автором в период о 1965 по 1988 гг на территории УЩ, материалы съемочных работ среднего и крупного масштабов, региональной оценки перспективных ресурсов подземных вод, а также поисков и разведки подземных вод для водоснабжения.
Научная новизна работы и ооновнне защищаемые положения.
1. Выявлены региональные закономерности пространственного
распределения и формирования подземных вод УЩ, получившие от
ражение:
в оценке влияния физико-географических, геологических и гидрогеологических факторов на особенности гидродинамических и гидрохимических условий территории;
в разработанной схеме специального гидрогеологического районирования;
в типизации условий формирования эксплуатационных запасов трещинных вод, в том числе и с учетом возможностей искусственного подпитывания подземных вод;
в оценке условий формирования химического состава подземных вод;
в комплексе специализированных гидрогеологических карт, в том числе карте основных водоносных горизонтов, перспективных для сельскохозяйственного водоснабжения, карте естественных'ресурсов подземных вод, карте химического состава подземных вод водоносного комплекса в кристаллических породах, карте условий формирования эксплуатационных ресурсов трещинных вод (масштаб 1:500000) и других.
2. Установлены и количественно оценены особенности формирова-
ния водообильности водоносного комплекса в кристаллических поро
дах докембрия и продуктах их выветривания под влиянием многооб
разия факторов формирования гидрогеологических параметров и гра
ничных условий:
выявлена связь трещиноватости пород к водообильности с основными элементами геологической структуры и рельефа региона, радиоактивностью и петрографическим составом зодосодер&ащях пород, с изменчивость» отроения осадочного чехла;
показана принциаиальнач возможность создания эталонных (типовых) стохастических моделей водообильности, которые могут служить основой для шшнирования геолого-разведочных работ на воду, выбора перспективных участков и мест заложения водозаборных скважин.
3'. Обоснована возможность представления, трещинно-трещинной среды в докембрийских породах УЩ в виде кусочно-однородной среды о эффективными гадроданамическими параметрами. Сформулированы теоретические предпосылки и показаны особенности практичео-
кой реализации гидродинамических методов для изучения закономерностей формирования и количественной оценки ресурсов подземных вод в трещиноватых породах докембрия У1Д.
4. Предложен ряд рекомендаций по совершенствованию методики геолого-разведочных работ, исходя из специфики гидрогеологических условий УЩ, особенностей изучения ресурсов трещинных вод методом математического моделирования, а также задач сельскохозяйственного водоснабжения.
Практическая значимость и реализация подученных результатов. Региональное обобщение геолого-гидрогеологичоских данных, а также выявленные закономерности формирования ресурсов подземных вод и их химического состава являются гидрогеологической основой при разработке водохозяйственных балансов, составления региональных и бассейновых схем комплексного использования и охраны водных ресурсов. Оценены перспективы использования подземных вод щита для решения задач водоснабжения.
Разработанные методические рекомендации по разведке и оценке эксплуатационных запасов подземных вод позволяют повысить целенаправленность и эффективность поисково-разведочных работ на воду. Выполненные научно-методические разработки вошли в методические рекомендации по проектированию и проведению поисково-разведочных работ для сельскохозяйственного водоснабжения на территории Украинского щита, утвержденные Мингео УССР, Результаты исследований использованы при проектировании и проведеіши поисково-разведочных работ на воду на территории Днепропетровской, Запорожской и Донецкой областей, при региональной оценке прогнозных рооуроов подземных вод УЩ, при обосновании схем комплексного использования водных ресурсов УССР, в том числе о учетом искусственного пополнения подземных вод и других работах. Выполненная работа может служить основой для оценки техногенного изменения гидрогеологических условий УЩ.
Рассматриваемые в работе вопросы являются недостаточно разработанными и для других докембрийских щитов в пределах СССР и за рубежом. Учитывая, что Украинский щит по сравнению с други- ' ми щитами (Балтийским, Алданским и др.) имеет большую информационную обеспеченность, полученные выводы и рекомендации представляется возможным распространять и на другие регионы, характеризующиеся развитием трещинных вод. Ряд методических разрабо-
ток и конкретных результатов исследований вошли в читаемые автором на геологическом факультете КГУ учебные спецкурсы "Оценка запасов подземных вод", "Динамика подземных вод" и др.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на республиканском совещании "Охрана подземных вод УССР от загрязнения и истощения" (1970), все -союзном семинаре "Применение геофизических и математических методов в гидрогеологии и инженерной геологии" (Ташкент, 1973), всесоюзной гидрогеологической конференции "Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов" (Москва,1982), всесоюзном симпозиуме "Научные основы оптимизации прогноза и охраны природной среды" (Москва, 1986), республиканских семинарах "Проблемы гидрогеологии в связи с охраной геологической среды на территории Украины" (Киев, 1987), "Основные мероприятия по оптимальному режиму подземных вод на типовых водохозяйственных объектах Украины" (1986), всесоюзных семинарах "Новые методы гидрогеологических исследований и прогнозов для обоснования мероприятий по рациональному использовании и охраны подземных вод" (Киев,1985), "Актуальные проблемы рационального использования, охраны и искусственного пополнения ресурсов подземных вод" (Севастополь, 1987), всесоюзном съезде инженеров-геологов, гидрогеологов, криологов (Киев, 1988), ежегодных научно-теоретических конференциях Киевского университета.
Публикации. Материалы диссертации отражены в 46 опубликованных работах, в том числе в трех монографиях, учебнике, учебном пособии. Статьи были опубликованы во всесоюзных и республиканских журналах, тезисы докладов вошли в сборники всесоюзных и республиканских совещаний и конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы включающего 367 наименований работ советских и зарубежных авторов. Объем диссертации 280 страниц машинописного текста, иллюстрируемого 56 рисунками и 32 таблицами.