Ресурсы подземных вод. Подземные воды: характеристика и виды

Забор подземных вод Забор подземных вод осуществляется путем устройства ключевых, шахтных или буровых (трубчатых) колодцев.Таблица 6Расход холодной воды Достигнув водонепроницаемого слоя грунта, вода собирается там и в зависимости от накопившегося количества начинает

6.15. Использование подземных коммуникаций

6.15. Использование подземных коммуникаций В ходе ведения разведки в городе широко используются подземные коммуникации. Передвижение по ним, как правило, требует предварительной подготовки и производится на небольшие (до 200–300 м) расстояния по заранее разведанному

Динамика подземных вод

Запасы подземных вод

Использование подземных коммуникаций

Использование подземных коммуникаций В ходе ведения разведки в городе широко используются подземные коммуникации. Передвижение по ним, как правило, требует предварительной подготовки и производится на небольшие (до 200–300 м) расстояния по заранее разведанному маршруту.

В соответствии с видом хозяйственного использования все подземные воды подразделяются на пресные (слабоминерализованные), используемые для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения и сельскохозяйственного орошения (питьевые, технические, оросительные); минеральные лечебные воды, применяемые для организации санаторно-курортного лечения или в качестве столовых и лечебных; минеральные промышленные, являющиеся сырьем для получения промышленно ценных компонентов (гидроминеральное сырье); термальные, или теплоэнергетические, используемые в качестве источника получения тепловой энергии.

Ресурсы подземных вод По аналогии с другими видами полезных ископаемых в гидрогеологии широко используется понятие «месторождение подземных вод», под которым следует понимать балансово-гидродинамический элемент подземной гидросферы, в пределах которого возможно получение (отбор) подземных вод определенного состава и качества в количестве, достаточном для их экономически целесообразного использования. В качестве балансово-гидродинамического элемента в этом случае рассматривается любым образом ограниченный элемент подземной гидросферы, т.е. границами месторождения в отличие от гидрогеологического района могут являться не только естественные границы того или иного вида, но и условные (расчетные) балансово- гидродинамические границы.

Ресурсы и запасы подземных вод При оценке и характеристике количеств подземных вод в гидрогеологической литературе используются термины «запасы» и «ресурсы». Иногда они рассматриваются как синонимы, однако это неверно. Термин «ресурсы» подземных вод был введен в 30-х гг. Ф.П. Саваренским специально, чтобы подчеркнуть уникальные свойства полезного ископаемого «подземные воды» – их возобновляемость. В соответствии с представлениями Ф.П. Саваренского (1934), Б.И. Куделина (1960) и других ученых, под термином «запасы» следует понимать количество воды (объем, массу), содержащееся в рассматриваемом элементе гидросферы (водоносный горизонт, участок горизонта, месторождение и т.д.); под термином «ресурсы» – величину их возобновления (восполнения) в естественных условиях или в условиях эксплуатации за определенный период времени (расход).

Естественные запасы Естественные запасы представляют собой массу (объем) подземных вод, содержащихся в рассматриваемом элементе подземной гидросферы (пласте, участке пласта, системе пластов и др.). В свою очередь они подразделяются на так называемые емкостные запасы, определяемые тем количеством воды, которое извлекается при осушении пласта, и упругие запасы, которые формируются при снижении пьезометрического уровня (пластового давления) напорных подземных вод за счет расширения воды и уплотнения минерального скелета пласта.

Естественные ресурсы Естественные ресурсы (естественно-антропогенные в условиях влияния хозяйственной деятельности), согласно Ф.П. Саваренскому, Б.И. Куделину и другим, представляют собой обеспеченный питанием приток (восполнение) подземных вод рассматриваемого элемента, равный количеству воды, поступающему в него в единицу времени (расход) в естественных условиях за счет инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек и озер, перетекания из выше- и нижележащих горизонтов, притока со смежных участков. Таким образом, они могут быть определены как сумма приходных элементов водного баланса водоносного горизонта (месторождения и др.) в естественных условиях. Наиболее строго естественные ресурсы могут быть охарактеризованы средней за многолетний период (норма) годовой величиной восполнения (возобновления) запасов подземных вод, которая может быть выражена расходом (м3/год) среднегодовым значением модуля восполнения (л/с км2) и др. Важным является то, что среднемноголетний характер этих величин позволяет выражать их в значениях различной обеспеченности (50, 95% и др.).

Ресурсы и запасы подземных вод Привлекаемые ресурсы определяются увеличением питания подземных вод рассматриваемого элемента в условиях эксплуатации за счет возникновения или усиления фильтрации из рек и озер, перетеканием из смежных горизонтов и др. Особыми категориями, характерными только для полезного ископаемого «подземная вода», являются искусственные запасы и ресурсы. Под искусственными запасами понимается масса (объем) подземных вод в пласте, сформировавшаяся за счет искусственного обводнения проницаемых (но ненасыщенных) горных пород, так называемое магазинирование подземных вод. Искусственные ресурсы определяются количеством воды (восполнением), поступающим в водоносный горизонт (месторождение и др.) в результате проведения специальных мероприятий по искусственному питанию подземных вод.

Ресурсы и запасы подземных вод Термины «эксплуатационные запасы» и «эксплуатационные ресурсы» часто рассматриваются как синонимы. Эксплуатационные запасы – количество воды (расход, м3/сут), которое может быть получено на месторождении с помощью рационального в технико-экономическом отношении водозаборного сооружения при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям целевого использования в течение расчетного срока водопотребления при условии отсутствия экологически негативных последствий эксплуатации (недопустимый ущерб речному стоку, переосушение ландшафтов и др.). Для водозаборов на пресные воды, используемые для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов и народно-хозяйственных объектов, расчетный срок водопотребления составляет обычно 25–50 лет. В отдельных случаях для особо важных объектов этот срок может приниматься неограниченным. Для временных водозаборов сроки устанавливаются в соответствии с проектным заданием.

В общем виде эксплуатационные запасы месторождения подземных вод связаны с другими категориями запасов и ресурсов следующим балансовым уравнением: где Q Э – эксплуатационные запасы подземных вод, Q З – естественные запасы (емкостные или упругие), Q Е – естественные ресурсы, Q П – привлекаемые ресурсы, Q И – искусственные ресурсы, α 1, 2 … – так называемые коэффициенты использования, t – срок эксплуатации.

Источники формирования эксплуатационных запасов пресных подземных вод Анализ приведенного балансового уравнения показывает, что при отсутствии возобновления (Q Е, Q П, Q И) эксплуатационные запасы подземных вод месторождения всегда являются конечными, так как величина, характеризующая естественные запасы (Q 3), стремится к 0 при t. И наоборот, при их наличии, в соответствии с определением Ф.П. Саваренского, запасы подземных вод являются неисчерпаемыми в пределах их возобновления. Коэффициенты использования (α 1,2 …) являются весьма спорными и трудно определяемыми величинами. В связи с этим более удобным является балансовое («дельта-баланс») уравнение эксплуатационного водоотбора (Р.С. Штенгелов): где V – используемая величина естественных запасов, Q p – изменение расхода дренирования потока (суммарно по всем видам естественной разгрузки) в области влияния водоотбора, Q П – изменение величины питания подземных вод (суммарно по всем видам восполнения) в той же области.

Источники формирования эксплуатационных запасов пресных подземных вод Соотношение различных категорий «запасов» и «ресурсов» подземных вод и их роль в формировании основной категории «эксплуатационные запасы» характеризуются в настоящее время понятием балансовая структура (источники формирования) эксплуатационных запасов подземных вод. Вид балансовой структуры запасов определяется главным образом типом месторождения подземных вод и условиями связи эксплуатируемого водоносного горизонта с участками инфильтрационного питания, поверхностными водами и смежными (непосредственно неэксплуатируемыми) водоносными горизонтами. Кроме того, для многих типов месторождений подземных вод балансовая структура эксплуатационных запасов (водоотбора) существенно изменяется в процессе эксплуатации, что определяет значительные сложности ее прогноза на весь срок работы водозаборов.

Основные типы месторождений пресных подземных вод В качестве подземных вод хозяйственно-питьевого назначения могут рассматриваться пресные (с минерализацией менее 1,0 г/л) и в определенных случаях слабоминерализованные (до 2,0 – 3,0 г/л и более) подземные воды, используемые для питьевого и коммунального водоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов, а также для орошения (питьевые, технические и оросительные воды). В качестве основных предпосылок существования месторождения подземных вод хозяйственно-питьевого назначения обычно рассматривается наличие: пресных или слабосолоноватых подземных вод, соответствующих по качеству ГОСТам на питьевые воды или конкретным нормативам для вод хозяйственного назначения; водоносных (водовмещающих) пород с относительно (по сравнению с соседними участками) высокими значениями емкостных и фильтрационных свойств, что обеспечивает формирование определенного объема запасов подземных вод и возможности их отбора рациональными в технико- экономическом отношении водозаборными сооружениями (разного типа) в количествах, достаточных для удовлетворения существующей потребности; благоприятных условий формирования инфильтрационного питания подземных вод продуктивного водоносного горизонта, возможного притока из смежных пластов или участков территорий, фильтрации из рек и других факторов, что определяет благоприятные условия формирования восполнения запасов в естественных условиях и в условиях эксплуатации; потребителя (заявленной потребности) на расстоянии, обеспечивающем экономически рациональную эксплуатацию месторождения.

Основные типы месторождений пресных подземных вод В качестве основных типов месторождений подземных вод хозяйственно-питьевого назначения в настоящее время обычно рассматриваются месторождения: 1) подземных вод в речных долинах; 2) артезианских бассейнов платформенного типа; 3) артезианских бассейнов межгорных впадин и конусов выноса; 4) ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых или закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений; 5) грунтовых вод песчаных массивов; 6) межморенных отложений; 7) подземных вод области распространения многолетнемерзлых пород.

Месторождение подземных вод в речной долине а – гидрогеологический разрез месторождения: 1 – рыхлые аллювиальные отложения; 2 – коренные породы; 3 – уровень грунтовых вод в естественных условиях; 4 – то же при эксплуатации; 5 – источники; 6 – естественный поток подземных вод, «инверсируемый» водозаборным сооружением; 7 – приток из реки; 8 – разгрузка грунтовых вод в реку, сохраняющаяся и при эксплуатации водозабора; 9 – водозаборные скважины; б – типовая структура эксплуатационного водозабора: 1 – естественные запасы; 2 – инверсия естественной разгрузки (естественные ресурсы); 3 – привлекаемые ресурсы

Месторождение подземных вод в артезианском бассейне платформенного типа а – гидрогеологический разрез месторождения: 1 – аллювиальные отложения; 2 – диатомиты (диатомовые глины); 3 – трещиноватые опоки (продуктивный горизонт); 4 – глины; 5 – мергели; 6 – песчаники, алевролиты; б – прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора: 1 – естественные (упругие) запасы нижнеэоценового горизонта; 2 – естественные запасы аллювиального горизонта; 3 – приток из реки через аллювиальный водоносный горизонт (привлекаемые ресурсы).

Месторождение подземных вод во внутридолинном конусе выноса а – гидрогеологический разрез месторождения: 1 – дочетвертичные отложения; 2 – суглинки; 3 – пески с валунно- галечниковыми образованиями; 4 – пески; 5–7 – уровни подземных вод (5 – свободный, 6 – напорный в верхнем пласте, 7 – напорный в среднем пласте); 8 – напор в скважине; 9 – родники и разгрузка в русло; 10 – направления движения подземных вод; б – прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора: 1 – естественные ресурсы, 2–3 – запасы соответственно верхнего и нижнего водоносных пластов

Месторождения ограниченных по площади структур и массивов трещиноватых и закарстованных пород и потоков трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений Как самостоятельный тип месторождений характерны главным образом для территории складчатых областей (Урал, Алтае- Саянская область и др.). Водовмещающими могут быть трещиноватые породы любого состава, однако практически всегда наиболее перспективными являются участки (структуры), сложенные интенсивно закарстованными породами. В связи с относительно невысокими емкостными свойствами трешиноватых пород и ограниченными размерами структур и трещинных зон формирование эксплуатационных запасов в месторождениях этого типа связано с использованием естественных или привлекаемых ресурсов. Эксплуатационные запасы месторождений, как правило, не превышают 10–20 тыс. м3/сут. Для крупных структур, сложенных интенсивно закарстованными породами или высокопроницаемыми породами другого типа (интенсивно- трещиноватые песчаники, неоген-четвертичные вулканогенные или вулканогенно-осадочные породы и др.), при благоприятных условиях формирования естественных или привлекаемых ресурсов эксплуатационные запасы месторождений могут достигать здесь 100 тыс. м3/сут и более.

Месторождения грунтовых вод песчаных массивов Подразделяются на два существенно различных подтипа: 1) месторождения песчаных массивов пустынь и полупустынь 2) месторождения песчаных массивов зандровых равнин. Первый подтип месторождений является специфическим, связанным в основном с линзами и ограниченными участками распространения пресных вод среди вод с относительно повышенной минерализацией. Месторождения этого типа характеризуются, как правило, малыми величинами естественных ресурсов и при отсутствии естественно-антропогенных источников восполнения (орошение, фильтрация из каналов и др.) или привлекаемых ресурсов структура эксплуатационного водоотбора формируется здесь за счет сработки естественных запасов пресных вод. Эксплуатационные запасы месторождений обычно не превышает 10 тыс. м3/год, в условиях интенсивного естественно-антропогенного восполнения (крупные прирусловые и приканальные линзы пресных вод) – до 50 тыс. м3/сут. Месторождения песчаных массивов зандровых равнин и месторождения подземных вод межморенных отложений наряду с месторождениями речных долин являются основными типами месторождений четвертичных отложений области ледниковой аккумуляции. В зависимости от мощности и фильтрационных свойств водовмещающих пород, условий залегания водоносных горизонтов, связи с поверхностными водами и других факторов структура и величины (до 10–50 тыс. м3/сут, в переуглубленных ледниковых долинах – до 100 тыс. м3/сут и более) эксплуатационных запасов подземных вод месторождений этих типов могут быть различными.

Пресные подземные воды на территории Беларуси На территории Беларуси пресные подземные воды связаны с тремя повсеместно выдержанными водоносными комплексами (верхнепротерозойских отложений и верхней трещиноватой зоны кристаллического фундамента, девонских отложений, отложений четвертичной системы), а также водоносными комплексами кембро-силурийских, силурийско-ордовикских, каменноугольных, пермско- триасовых, юрско-меловых и палеоген-неогеновых образований фрагментарного распространения. Из названных только водоносный комплекс четвертичных отложений нацело представлен пресными водами питьевого регистра, в разрезе более древних отложений пресные воды приурочены к верхним, хорошо промытым частям водоносных комплексов и с глубиной сменяются минерализованными водами и рассолами.

Карта-схема мощности слоя пресных подземных вод на территории Беларуси 1 – изолинии глубин залегания подошвы слоя пресных подземных вод, м. Области развития слоя пресных вод мощностью более: 2 – 450 м, 3 – 1000 м; 4 – разнопорядковые разломы; 5 – Северо- Припятский разлом; 6 – характерные гидрогеохимические аномалии; 7 – зона выклинивания сульфатно-доломитово-мергельной гипсоносной пачки наровского горизонта; 8 – наиболее крупные зоны разгрузки глубинных минерализованных вод: I – Северо-Припятская, II – Березинская, III – Уборть-Птичская, IV – Западно-Двинская

40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" class="link_thumb"> 23 Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) > ,0017,602192,64–2923,52 350– ,928,125903,07835,46–1180,61 300– ,4817,901589,23–2118,98 250– ,9615,407995,241199,28–1599,05 200– ,5214,886176,24926,50–1235,34 150– ,0814,834617,91692,69–923,58 100– ,2811,432372,13355,82–474,43 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5"> 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,52 350–40016 865,928,125903,07835,46–1180,61 300–35035 316,4817,0210 594,901589,23–2118,98 250–30031 980,9615,407995,241199,28–1599,05 200–25030 883,5214,886176,24926,50–1235,34 150–20030 786,0814,834617,91692,69–923,58 100–15023 721,2811,432372,13355,82–474,43 "> 40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5"> title="Объем тела пресных подземных вод на территории Беларуси Площадь распространенияОбъем, км 3 Мощностьотносительнопресных вод слоя, мкм 2 территорииводовмещающих(коэффициент водоотдачи Беларуси, %пород0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5">

Ресурсы подземных вод по частям света и странам мира Среднемноголетняя величина речного стока мира вначале XXI в. составляет км3/год. Суммарная величина естественных ресурсов подземных вод, т.е. питания подземных вод на всей территории суши (без Антарктиды и Гренландии), составляет около км3/год. По континентам они возрастают от 312 для Австралии и Океании до км3/год на территории Южной Америки (табл.). В глобальном масштабе естественные ресурсы подземных вод в среднем составляют 25-30% от суммарных водных ресурсов (общего речного стока). Минимальным соотношением ресурсов подземных и поверхностных вод отличается засушливая Австралия, сравнительно низким – Азия, максимальным – Европа. Засушливые (пустынные) регионы Австралии, Африки и Азии наиболее уязвимы к современным многолетним и внутригодовым изменениям ресурсообразующих элементов водного баланса [Джамалов Р.Г Ресурсы подземных вод по частям света и странам мира/Р.Г. Джамалов, Т.И. Сафронова//Известия РАН. Серия географическая. – – 5. – С ].

Современная обеспеченность водными ресурсами частей света Часть света Площадь млн. км 2 Населе ние, млн. чел. Ресурсы, км3/годВодообеспеченность, тыс. м 3 /год поверхно стных вод (речной сток) под- земных вод соотношение ресурсов подземного и суммарного речного стока, % ресурсами поверхностных вод ресурсами подземных вод на 1 км 2 на 1 чел. на 1 км 2 на 1 чел. Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австра- лия и Океания Вся суша* В т. ч Россия

Водные ресурсы шести крупнейших по территории стран мира СтранаПлощадь, тыс. км 2 Населен ие, млн чел Ресурсы поверхностных вод (речной сток), км"/год Ресурсы подземных вод, км"/год Соотношение ресурсов подземного и суммарного речного стока, % Водообеспеченность страны ресурсами поверхностных подземных вод, тыс. м 3 /год 1 км 2 1 жителя Брази- лия / /14.0 Индия / /0.4 Канада / /33.0 Китай / /0.4 Россия / /6.3 США / /3.2 Вся суша / /1.9

Ресурсы подземных вод в Беларуси В Республике Беларусь централизованное водоснабжение городов, городских и сельских поселков, промышленных предприятий базируется на использовании пресных подземных вод с утвержденными эксплуатационными запасами, приуроченными к водоносным горизонтам и комплексам четвертичных и дочетвертичных отложений зоны активного водообмена и осуществляется посредством эксплуатации, как групповых водозаборов, так и одиночных скважин. Прогнозные эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод в целом по республике оцениваются в тыс. м3/сут. В настоящее время разведано только 13% прогнозных ресурсов. Потенциальные возможности использования подземных вод характеризуются их естественными ресурсами, которые составляют тыс. м3/сут.

Ресурсы подземных вод в Беларуси Государственным балансом запасов пресных подземных вод Республики Беларусь по состоянию на 1 января 2010 г. учтены балансовые запасы пресных подземных вод питьевого и хозяйственного назначения на 282 участках (водозаборах) месторождений пресных подземных вод: из них на 278 участках (водозаборах) запасы подземных вод разделены и утверждены для питьевых целей и на 4 участках (водозаборах) – для технических. Общие балансовые запасы пресных подземных вод суммы категорий А+В+С 1 составляют 6598,5923 тыс.м3/сут., в том числе, по категории А – 3299,6706 тыс.м3/сут., В – 2392,88343 тыс.м3/сут., С 1 – 906,03827 тыс.м3/сут. Забалансовые запасы составляют 29,3 тыс.м3/сут.

Распределение балансовых запасов пресных подземных вод по административным областям Республики Беларусь по состоянию на г. Область Количество месторож- дений Эксплуатационные запасы, тыс.м 3 /сут. АВС1С1 С2С2 А+В+С 1 А+В+С 1 +С Брестская41425,95357,64682,441865,996906,996 Витебская32440,78254,2198,52-893,5 Гомельская57589,7416,1903 Гродненская30315,74330,26135,9-781,9 Минская79996,56848,64239,8415,52085,02500,5 Могилевская43530,006 Всего по РБ,56598,0923

Схема гидрогеологического районирования Беларуси а) Гидрогеологические бассейны I – Припятский (Днепровско-Донецкий) II – Оршанский (Московский) III - Прибалтийский IV – Брестский (Мазовецко-Люблинский) V - Волыно-Подольский б) А - Гидрогеологические массивы: 1. Белорусский, 2. Воронежский, 14. Украинский; Б – Гидрогеологические бассейны: 3. Оршанский, 4. Брестский, 5. Припятский, 6. Днепровско-Донецкий, 11. Балтийский, 15. Волынский; В - Гидрогеологические районы: 7. Полесский, 8. Жлобинский, 9. Брагинско-Лоевский, 10. Латвийский, 12. Микашевичско- Житковичский, 13. Луковско-Ратновский, 16. Бобруйский, 17. Городокско-Хатецкий.

Распределение прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод по артезианским бассейнам (на г.) Административн ые области, артезианские бассейны и речные бассейны Прогнозные ресурсы подземных вод, тыс. м 3 /сут Количест во участков месторож дений Эксплуатационные запасы подземных вод по категориям, тыс. м 3 /сут Отношен ие эксплуата ционных запасов к прогнозн ым ресурсам, % АВС1С1 С2С2 Всего АРТЕЗИАНСКИЕ БАССЕЙНЫ Прибалтийский8366,926285,7302,4115,9-704,08,4 Московский23435,961083,44445,22405,53767,1216,1 Припятский13639,01937,776314,2 Брестский4153,829349,49255,30651,4-656,19615,8 Итого:49596,57065,092314,2

Распределение балансовых запасов пресных подземных вод по степени промышленного освоения суммы категорий А+В+С1+С2 в 2009 г. п/п Область Коли- чество месторож дений Эксплуатационные запасы, тыс.м 3 /сут. АВС1С1 С2С2 Всего Эксплуатируемые: 2 Брестская 29372,05304,4572,8-749,3 3 Витебская 20352,08165,7140,12-657,9 4 Гомельская 42504,3262,0877, Гродненская 22261,64261,6649,8-573,1 6 Минская 45797,66621,54122,810,01552,0 7 Могилевская 25412,472845,446 8Всего,9363 9Неэксплуатируемые: 10 Брестская 1253,953,1969,641157, Витебская 1288,788,558,4-235,6 12 Гомельская 1585,4153,834,8-274,0 13 Гродненская 854,168,686,1-208,8 14 Минская 34198,9227,1117,0405,5948,5 15 Могилевская 18118,7179,5568,3-266,56 16Всего99599,71670,746374,2446,52091, Всего по РБ,57065,0923

Минеральные подземные воды Минеральными, в отличие от хозяйственно-питьевых, называются природные воды, особенности состава и свойств которых (радиоактивность, повышенные концентрации обычных и (или) наличие специфических компонентов и др.) позволяют использовать их в качестве лечебных или промышленных. Общее солесодержание (минерализация) вод составляет от 1 до 35 г водорастворенных веществ в 1 дм3. Природные водные растворы с солесодержанием свыше 35 г/дм3 называются рассолами и практически все их химические разновидности применяются или могут применяться в бальнеотерапии. Максимальное солесодержание природных рассолов может достигать г/дм3 и более (Мойнакский лиман в Крыму, 180 г/дм3; русло Узбоя в районе санатория «Мола-кара» в Туркмении, более 300 г/дм3: Мертвое море, до г/дм3, подземные рассолы Припятского прогиба, до г/дм3 и более).

Минеральные подземные воды Основной особенностью химического состава минеральных вод является присутствие обычных или специфических компонентов (СО 2, H 2 S, N 2, Br, I, В, H 4 SiО 4, Rn, Fe, As, органических веществ и многих других) в концентрациях, превышающих специально разработанные критерии. Содержащие минеральные воды элементы гидрогеологического разреза (водоносные комплексы, горизонты, зоны, участки и др.), по аналогии с твердыми полезными ископаемыми, называют продуктивными. Продуктивными могут быть элементы как горно-складчатых, так и пластовых гидрогеологических систем различного возраста и строения, в связи с чем, минеральные воды характеризуются широким разнообразием минерализации, ионного, газового состава и свойств.

Минеральные подземные воды Лечебными минеральными называются воды, обладающие бальнеологическими свойствами благодаря наличию в их составе различных минеральных, органических или радиоактивных веществ, в том числе газов, в терапевтически активных концентрациях. К числу основных компонентов состава подземных вод, представляющих интерес для бальнеологии, относятся СО 2св, H 2 S, Fe, As, Br, I, H 4 SiО 4, Rn, органические вещества. Имеют существенное значение щелочно-кислотное состояние, температура, общее содержание растворенных компонентов, а также в связи с токсичностью – повышенные концентрации некоторых ионов, в частности ряда металлов.

Основные показатели и нормы оценки минеральных лечебных вод ПоказателиКритерий (не менее) Минерализа- ция, г/л2,0 Газонасыщен- ность, мл/дм 3 50 СО 2, г/дм 3 1,4 (купальные) 0,5 (питьевые) H2SH2S10 As0,7 Fe 4 О 3 20 Br25 I5 H 2 SiО 3 + HSiО 3, мг/дм 3 50 Rn, нКи/дм 3 5

Предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых токсичных и вредных веществ для питьевых минеральных вод КомпонентПДК, мг/дм 3 лечебно-столовые водылечебные воды As1,53,0 F5,08,0 V0,4 Hg0,02 Pb0,3 Sc0,05 Сг0,5 Ra U0,5 NO 2 2,0 NO 3 50,0 NH 4 2,0 Органические вещества (в сумме)10,030,0 Фенолы0,001

Минеральные подземные воды В основе воздействия на организм человека вод с различными минерализацией и составом лежат, в частности, осмотические и диффузионные явления, поскольку плазма крови представляет собой хлоридный натриевый раствор, содержащий белки и другие органические вещества, с формулой ионного состава: Общая концентрация этих ионов в крови составляет около 300 ммоль/дм3, поэтому каждая вода в зависимости от ее состава может быть «гипо-», «изо»- или «гипертонической» по отношению к плазме крови, что и определяет направление осмотических и диффузионных процессов. В зависимости от состава изотоническими могут быть воды с минерализацией от 8,4 до 13,0 г/дм3. Воды с такой минерализацией и меньшей применяют на курортах для питья, с минерализацией 2–8 г/дм3 – в качестве лечебно-столовых, с минерализацией 10–140 г/дм3 – как купальные. При превышении этих норм вода подлежит разведению с условием сохранения кондиционности по терапевтически активным компонентам.

Минеральные подземные воды В зависимости от состава фармакологически активных компонентов и газов минеральные воды разделены на восемь основных бальнеологических групп с подгруппами по газовому составу: 1) углекислые; 2) сульфидные (СН 4, N 2 или СО 2); 3) железистые, мышьяковистые и др. (N 2, СО 2); 4) бромные, йодобромные и йодные (N 2, CH 4)2-; 5) с повышенным содержанием органических веществ (N 2, CH 4); 6) радоновые (N 2, СО 2); 7) кремнистые термальные (N 2, CH 4, СО 2); 8) без специфических компонентов и свойств – включает лечебные минеральные воды, бальнеологическое действие которых определяется составом макрокомпонентов и величиной минерализации.

Промышленные воды Промышленными называются воды, содержащие полезные компоненты (бром, йод, бор и др.) в количествах, обеспечивающих их рентабельную добычу и переработку с использованием современных технологий в качестве сырья для химической промышленности. Кроме указанных элементов, из подземных вод извлекают литий, рубидий, цезий, калий, магний, поваренную соль, сульфат натрия, радий, стронций, гелий и др. Определение промышленных вод подчеркивает, во-первых, необходимость специальной оценки и обоснования минимальных концентраций полезных компонентов, позволяющих квалифицировать те или иные воды как промышленное сырье для каждого конкретного района или участка, в связи с чем устанавливаются разные абсолютные величины этих показателей для районов с различными геолого-гидрогеологическими и экономико- географическими условиями; во-вторых, необходимость пересмотра этих показателей в зависимости от уровня развития технических средств, технологии производства, спроса на данный вид минерального сырья и т.д.

Теплоэнергетические воды Теплоэнергетическими называются воды с температурой более 85°С. Однако в некоторых случаях для целей теплофикации используются также воды с температурой 20– 35°С. Термальные подземные воды – нетрадиционный, самовосполняемый и экологически чистый источник энергии. Они используются для выработки электроэнергии (100–180°С), теплофикации и горячего водоснабжения жилых и промышленных комплексов (70– 100°С), в теплично-парниковом хозяйстве, животноводстве, рыборазведении, для оттаивания многолетне-мерзлых пород, в бальнеологических целях (менее 70°С). Попутно из термальных вод в ряде случаев извлекают ценные компоненты: Li, В, Br, I, редкие металлы и др. Разработаны различные технологические схемы создания «подземных котлов» (закачка в недра холодной и извлечение горячей воды), использования «теплообменников» для «передачи» тепла подземных вод искусственным теплоносителям и др.

Теплоэнергетические воды По В.И. Кононову, гидротермальные ресурсы можно разделить на две крупные группы: 1) формирующиеся в региональном тепловом поле (пластовые воды артезианских бассейнов); 2) формирующиеся в аномальных геотермических условиях под влиянием магматических и вулканических процессов (трещинные и трещинно-жильные воды горно-складчатых областей). Значительные ресурсы обладающих высоким теплоэнергетическим потенциалом парогидротерм (100–180°С) имеются только во второй группе – в областях современного вулканизма, кайнозойской складчатости и редко – в глубоких зонах герцинских платформ. В России, например, к ним относятся районы юго-востока Камчатки, Курильских островов и Западной Сибири, где мезокайнозойские отложения на глубинах свыше 1,5–3,0 км содержат огромные запасы вод с температурой до 150°С. Большая часть ресурсов термальных вод с температурой 70–90°С сосредоточена в недрах горно- складчатых областей, межгорных впадин и предгорных прогибов. Большие запасы низко- и среднепотенциальных вод (35–70°С) имеются в глубоких частях артезианских бассейнов Русской платформы, Западно-Сибирской и Скифской плит, где имеются крупные месторождения (Омское, Томское, Махачкалинское и др.).

Теплоэнергетические воды Месторождением теплоэнергетических вод называется балансово-гидродинамический элемент подземной гидросферы с термальными водами, тепловой потенциал, состав, качество и запасы которых удовлетворяют технико-экономическим требованиям энергетики на современном этапе ее развития. Поскольку минерализация термальных вод может изменяться от 0,3 до 200 г/дм3 и более при самом различном ионном составе, применение различных технологических схем при использовании теплоэнергетических вод для производства электроэнергии или для других целей во многом определяется их химическим составом и температурой. Наиболее экономичными являются воды с незначительной минерализацией и отсутствием агрессивных компонентов (H 2 S, СО 2, NH 4 и др.). Они могут непосредственно направляться в турбины (в виде пара или пароводяной смеси), в отопительную, водопроводную сеть и т.д. При высоком содержании солей и (или) наличии агрессивных компонентов требуется промежуточный паропреобразователь, в котором тепло воды передается вторичному теплоносителю, циркулирующему в замкнутом цикле. Это более дорогие, но иногда и более рентабельные установки, позволяющие осуществлять попутное извлечение из подземных вод ценных компонентов.