Изучение месторождений пресных подземных вод юга Тюменской области

Актуальность. Территория юга Тюменской области, относящаяся к экономически развитым и достаточно густонаселенным территориям Российской Федерации, обладает весьма значительными ресурсами и запасами подземных вод, являющимися в настоящее время наиболее пригодными, с точки зрения безопасности, для использования их в качестве источника водоснабжения населения.

С целью организации водоснабжения различных объектов и населенных пунктов на юге области в результате поисково-разведочных и поисково-оценочных работ, проведенных в разные годы, разведано и оценено 145 месторождения питьевых подземных вод. Причем суммарные запасы всех этих месторождений даже превышают общую потребность в запасах. Но, несмотря на это, многие населенные пункты и объекты подземными источниками водоснабжения не обеспечены и, по-прежнему, для организации водоснабжения продолжают использоваться некондиционные поверхностные воды, специальная очистка которых требует значительных средств.

Обращает на себя внимание то, что существующие и строящиеся водозаборы подземных вод зачастую располагаются не на участках разведанных месторождений, а за их пределами. Причем добыча воды производится с грубейшими нарушениями законодательства — добыча воды производится без лицензии, запасы, как правило, для участков одиночных и мелких групповых водозаборов не утверждены, наблюдения за подземными водами не проводятся и, соответственно, регламентированная отчетность не представляется. Кроме того, эксплуатация зачастую осуществляется на весьма низком санитарном и техническом уровне.

В этой связи, исследования, направленные на изучение вопросов, связанных с использованием ресурсов и запасов подземных вод, представляются весьма актуальными.

Цель работы. Исследование изменений гидрогеологических условий в результате эксплуатации подземных вод, анализ распределения на территории юга области запасов подземных вод и эффективности их использования, анализ существующих систем наблюдения и контроля за процессом добычи воды, оценка правомерности осуществляемой добычи пресных вод в свете законодательства Российской Федерации.

Основные задачи. 1) исследовать динамику подземных вод в районах крупных месторождений подземных вод- 2) оценить современное состояние месторождений подземных вод- 3) выполнить анализ соответствия количества имеющихся запасов подземных вод объемам их освоения с учетом перспективы их использования- 4) исследовать причины необеспеченности запасами подземных вод всех потенциальных потребителей при значительном резерве этих запасов- 5) разработать типизацию месторождений подземных вод распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод- 6) исследовать причины эксплуатации подземных вод многочисленными мелкими водозаборами на участках с неутвержденными запасами при значительном количестве разведанных месторождений- 7) оценить процесс добычи воды в свете требований, предъявляемых российским законодательством при пользовании недрами- 8) проанализировать эффективность освоения запасов подземных вод и дать рекомендации для постановки задач с целью повышения этой эффективности.

Исходные данные и методика исследований. Исходными данными в работе послужили фондовые материалы Филиала по Тюменской области ФГУ «ТФИ по Уральскому федеральному округу», информационная компьютерная система государственного мониторинга геологической среды Российской Федерации (ИКС ГМГС), блок хранения и обработки картографической информации ГИС Geolink 2.31, лицензионные соглашения, данные недропользователей, ведущих на своих объектах мониторинговые наблюдения.

В работе использованы данные по выборочному числу наблюдательных скважин (50 скважин), находящихся в системе государственного мониторинга состояния недр и равномерно распределенных по территории юга Тюменской области, для исследования цикличности изменения уровенного режима и ее периодичности, как важного фактора формирования ресурсов подземных вод. Кроме этого, использованы данные по 145 месторождениям подземных вод, относящихся к распределенному и нераспределенному фонду недр, проанализированы многолетние данные наблюдений на пяти крупных эксплуатируемых месторождениях подземных вод (всего по 210 наблюдательным и эксплуатационным скважинам за 14−46-и летний период). Кроме того, использованы данные 400 лицензионных соглашений (35% от 600 оформленных), данные по результатам инвентаризации всего фонда эксплуатационных скважин 2003;2004 гг. (по всем районам юга Тюменской области — по 3635 скважинам) и 2007;2008 гг. (повторная инвентаризация в Упоровском, Тюменском и Тобольском районах — по 583 скважинам). Проанализирована информация по 826 бесхозным скважинам (акты их обследования). Просмотрены (выборочно) отчеты недропользователей, всего около 200 отчетов (за год поступает порядка 85−110 отчетов).

Анализ состояния всех разведанных месторождений и их типизация проведены по специальному набору признаков, характеризующих уровень использования и сработки имеющихся на месторождении запасов, потребность в запасах воды с учетом перспективы, использование запасов в соответствии с их целевым назначением, необходимость переоценки запасов подземных вод и правомерность осуществляемой эксплуатации.

Для хранения и обработки информации использовались средства программ Excel, Access, для картографической обработки применялись пакеты программ ГИС Maplnfo Professional, Arc View 3.2a GIS и CorelDraw.

Научная новизна. На основе большого фактического материала проведено всестороннее изучение месторождений пресных подземных вод юга Тюменской области. Обобщены и проанализированы сведения по использованию ресурсов и всех запасов подземных вод, разведанных за весь период геологоразведочных работ по этому направлению. Впервые на основе фактически сложившейся в недропользовании ситуации разработана типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования. Данная типизация позволяет наглядно увидеть полную картину недропользования в части добычи воды и освещает как правовую сторону вопроса, так и характер использования имеющегося фонда разведанных запасов. Впервые для данной территории выполнены расчеты по определению величины сработки запасов от функционирования действующих в границах месторождений нераспределенного фонда недр многочисленных одиночных водозаборов.

Исследованы причины необеспеченности запасами подземных вод отдельных населенных пунктов и объектов при существующем переизбытке суммарных запасов подземных вод на юге Тюменской области. В результате выделен перечень факторов, от которых зависит уровень эффективности освоения запасов подземных вод (ЗПВ) и даны рекомендации для того, чтобы каждый из выделенных факторов реально действовал и влиял на повышение эффективности использования подземных вод.

Защищаемые положения.

1. Цикличность изменения уровенного режима и ее периодичность — важный фактор формирования ресурсов пресных подземных вод.

2. Разработанная автором типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования отражает правовую сторону недропользования, состояние месторождений и особенности освоения запасов.

3. Проведен анализ изменения гидрогеологических условий месторождений пресных подземных вод, которые произошли в результате их многолетней эксплуатации, и эффективности использования пресных подземных вод на перспективу как научно-методическая основа для принятия управленческих решений в сфере рационального недропользования.

Личный вклад автора. Под руководством автора осуществлялись следующие гидрогеологические исследования: ведение государственного мониторинга состояния недр разного уровняинвентаризация и определение состояния скважин на пресную и минеральную воду, пробуренных в южной части Тюменской областипоиски питьевых подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов Бердюжского, Казанского и Сладковского районов Тюменской областисоздание полигонов для ведения государственного мониторинга подземных вод на территории Тюменской областиоценка современного состояния ресурсной базы пресных и слабоминерализованных вод юга Тюменской области. Концепция обеспечения населения юга Тюменской области чистой подземной водой питьевого назначения, в том числе на период чрезвычайных ситуаций.

Автор был инициатором работ по математической обработке данных многолетних наблюдений за подземными водами с целью поиска наиболее значимых факторов формирования подземных вод, изучения цикличности колебаний уровня и ее периодичности для составления прогнозов разной степени заблаговременности. Данные работы под руководством автора продолжаются и сейчас в Территориальном Центре «Тюменьгеомониторинг».

При работе над диссертацией автором впервые на основе фактически сложившейся в недропользовании ситуации разработана типизация месторождений распределенного и нераспределенного фонда недр и участков недр с неутвержденными запасами подземных вод по характеру их использования. Выделен перечень факторов, от которых зависит уровень эффективности освоения запасов подземных вод (ЗПВ).

Практическая значимость и реализация работы. Широкий спектр исследований месторождений подземных вод и эксплуатируемых участков недр позволил установить изменения гидрогеологических условий под воздействием эксплуатации, определить объем уже сработанных и имеющихся резервов запасов подземных вод, высветил все недостатки и грубые нарушения, имеющие место при добыче воды, и, главное, позволил наметить набор тех мероприятий и действий, которые при их реализации позволят повысить эффективность освоения запасов подземных вод.

Результаты исследований, выполненных автором или под его руководством, уже имеют практическое применение: основные выводы, сделанные по результатам инвентаризации фонда эксплуатационных скважин, легли в основу рекомендаций, направленных в адрес Глав сельских администраций для устранения недостатков при осуществлении эксплуатации в пределах их районов. Аналогичные сведения используются органами Росприроднадзора, осуществляющими контроль за процессом недропользования, прокуратурой, применяющей санкции за неправомерное использование недр.

Результаты данной работы можно использовать при подготовке предложений для внесения изменений в государственный учет месторождений и запасов подземных вод. Их таюке целесообразно использовать при разработках различных целевых программ по воспроизводству минерально-сырьевых ресурсов, при разработке природоохранных мероприятий, направленных на совершенствование процесса недропользованиядля принятия решений по перераспределению имеющегося резерва разведанных запасов подземных вод между существующими и потенциальными недропользователямипри определении условий пользования недрами в лицензионных соглашенияхпри планировании поисково-оценочных работ в малоизученных или неизученных районах и при принятии управленческих решений в сфере рационального природопользования.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на региональных совещаниях «Состояние и проблемы мониторинга геологической среды, геоэкологических и гидрогеологических исследований на территории Сибири и Урала» (г. Томск, 1998;1999 гг.), на научно-практических конференциях института геологии и геоинформатики Тюменского государственного нефтегазового университета (2004;2007 гг.), на Всероссийской конференции «Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод» (г. Звенигород, 2006 г.), на Всероссийских совещаниях по подземным водам Востока России (г. Иркутск, 2006 г., г. Тюмень, 2009 г.).

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в журналах «Известия ВУЗов. Нефть и газ», поименованным в списке ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, насчитывающего 111 наименований. Материал диссертации изложен на 150 страницах, иллюстрирован 32 рисунками и содержит 23 таблицы.

Основные выводы к 4 главе:

1. В настоящее время в пределах месторождений, эксплуатируемых крупными водозаборами, истощения запасов подземных вод не наблюдается. Сработка уровней подземных вод на наиболее нагруженных водозаборных участках за весь период эксплуатации составила от 30% (Западносингульский водозабор) до 74% (Северокарагандинский водозабор).

2. Существенных изменений размеров и конфигураций зон депрессии эксплуатируемых водоносных горизонтов на рассматриваемых месторождениях не зафиксировано, что свидетельствует о работе водозаборов в условиях установившегося режима. Имеющие место незначительные смещения депрессионных воронок в отдельные периоды целиком зависят от внутреннего перераспределения водоотбора внутри водозаборов (центры тяжести водозаборов зачастую перемещаются, что обусловлено техническими причинами). Общие понижения уровня от момента начала эксплуатации остаются ниже допустимых значений.

3. На всех месторождениях, эксплуатируемых крупными водозаборами, наблюдаются хорошие условия для восполнения запасов подземных вод.

4. В настоящее время в регионе исследований организовано большое количество одиночных и мелких групповых водозаборов, которое в сотни раз превышает количество групповых централизованных водозаборов. Основные причины такой ситуации кроются в недооценке геолого-экономических и технологических условий освоения месторождений при постановке поисково-разведочных работ.

5. Для одиночных водозаборов в настоящее время не разработана схема оценки и утверждения запасов подземных вод.

6. Выполненные автором расчеты показали, что гидродинамическая обстановка в пределах большинства месторождений, в границах которых работают группы локальных водозаборов, не изменилась и работа локальных водозаборов не оказывает какого-либо влияния на величину утвержденных ЗПВ. На единственном пока месторождении (Нижнетавдинском) эксплуатация группы одиночных водозаборов привела к тому, что величина расчетного понижения с учетом срезок от их работы, превысила величину допустимого понижения. В этом случае возникает необходимость переоценки ЗПВ данного месторождения.

7. Запасы 79-ти МПВ нераспределенного фонда недр следует оставить в государственном учете вод без изменений, запасы подземных вод на Труфановском МПВ переоценить, внести изменения в категоризацию запасов Абатского МПВисключить Антипинское МПВ из государственного учета питьевых подземных водперевести запасы подземных вод Западнотараскульского и Кунчурского МПВ из балансовых в забалансовые.

Глава 5.

Если коротко охарактеризовать современное состояние ресурсной базы подземных вод ri ее использования, то можно сказать следующее — на юге Тюменской области, с одной стороны, наблюдается переизбыток запасов подземных вод по отношению к тому количеству, которое используется для различных целей населением и, с другой — огромное количество подземной воды добывается на участках с неутвержденными запасами. При этом с каждым годом роль одиночных водозаборов, расположенных вне месторождений подземных вод, приобретает все большее значение в решении проблем питьевого и производственно-технического водоснабжения. Другими словами, «местоположение» подготовленных к эксплуатации подземных вод и добываемых, то есть нужных населению, не совпадают. Из этого следует, что эффективность освоения ЗПВ, к сожалению, в исследуемом регионе крайне низкая.

Проанализировав всю имеющуюся информацию по современному состоянию месторождений подземных вод, по изменению в их пределах гидрогеологической обстановки и в целом всю информацию по особенностям организации водоснабжения в различных населенных пунктах области, автором выделен ряд тех основных факторов, от которых напрямую зависит уровень эффективности освоения ЗПВ.

1. Возможность достоверной и реальной оценки современного состояния ресурсов и запасов подземных вод. Как следует из предыдущих разделов данной работы, в настоящее время достоверные сведения имеются лишь по общему количеству ресурсов подземных вод на юге области и по величине их запасов на разведанных месторождениях подземных вод. Что же касается информации по их использованию, то все сведения в этом плане ориентировочны. Наиболее точные сведения по количеству отбираемой воды имеются лишь на крупных водозаборах подземных вод. Водоотбор с одиночных и мелких групповых водозаборов учету не поддается в силу того, что достоверной информации нет ни по количеству отбираемой с этих водозаборов воды, ни вообще по количеству этих водозаборов на рассматриваемой территории. Кроме того, все мелкие водозаборы работают на неутвержденных запасах.

Таким образом, для достоверной ог{енки современного состояния запасов подземных вод необходимо решение следующих задач: разработка схемы утверждения и постановки на государственный учет запасов подземных вод, добываемых одиночными и мелкими локальными групповыми водозаборами;

— учет всех недропользователей, добывающих подземную воду локальными водозаборами;

— учет всего объема добываемой воды посредством повышения достоверности отчетных материалов, поступающих от недропользователей;

— полная ликвидация безлицензионного отбора подземных вод;

— ужесточение контроля над процессом добычи воды со стороны контролирующих органов, в том числе путем усиления системы наложения штрафных санкций.

2. Анализ целесообразности использования всего имеющегося резерва запасов подземных вод.

Как уже было отмечено, только часть разведанных запасов подземных вод используются населением для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения. Остальные запасы числятся в нераспределенном фонде недр. При этом вполне очевидно, что определенная часть ЗПВ и в перспективе не будет использована, т.к. разведаны они на территориях, осваивать которые невыгодно с экономических позиций. Отсюда вытекает ряд проблем, требующих безотлагательного решения: необходимость разработки четкой научно-обоснованной схемы перспективного освоения разведанных месторождений подземных вод, не вовлеченных, или частично вовлеченных в эксплуатациюсоставление плана поисково-разведочных работ с целью поисков новых месторожденийоценка запасов подземных вод на участках действующих одиночных и мелких групповых водозаборовкорректировка ЗПВ, числящихся на государственном балансе.

3. Наличие информационной базы ресурсов и запасов подземных вод. Анализ состояния месторождений подземных вод и уровня организации водоснабжения населения юга Тюменской области показал, что наведение порядка в недропользовании и повышение эффективности освоения разведанных запасов подземных вод невозможно без создания единой информационной основы. Информационная база должна аккумулировать в себе все сведения, касающиеся количества, распространения и использования ресурсов и запасов подземных вод. Кроме того, она должна содержать сведения по всем объектам недропользования (их количество, принадлежность, наличие лицензии и т. п.), по объемам и качеству отбираемой ими воды, по перспективной потребности, по условиям эксплуатации и по изменению гидродинамических условий в пределах каждого участка, где осуществляется добыча подземных вод. Информационная база должна составлять основу лицензирования пользования недрами, так как она позволит рационально размещать по площади водозаборы подземных вод, не допуская при этом истощения запасов на соседних работающих водозаборах.

Задачу создания единой информационной основы проще всего в настоящее время реализовать через систему государственного мониторинга подземных вод, в арсенале которого имеются базы данных, содержащие информацию по ресурсам и запасам подземных вод. Однако имеющиеся базы данных можно рассматривать пока только в качестве стержня, на котором должна создаваться полноценная единая информационная система. Наполненность баз данных информацией и достоверность этой информации еще далеки от совершенства. Для развития информационной основы ГМПВ необходимо решение следующих задач: усиление контроля за выполнением условий лицензионных соглашений в части обязательного осуществления на объектах недропользования мониторинга подземных водусовершенствование и развитие наблюдательных сетей на крупных водозаборах подземных вод, организация наблюдений на одиночных и мелких групповых водозаборахсоздание наблюдательной сети и производство мониторинговых наблюдений в местах размещения крупных полигонов промышленных и бытовых отходов для контролирования изменения состояния подземных вод под влиянием отрицательного воздействия утилизации отходов с целью своевременного предупреждения этого влияния на состояние подземных вод в районах действующих водозаборовусовершенствование содержательной части лицензионных соглашений в части конкретизации обязательных (существенных) условий недропользования, к которым должны быть отнесены: обязательность оценки ЗПВ, представление и регламент отчетности, информирование об изменении организационно-правовой формы предприятия, обеспечение сохранности скважин или их ликвидация в случае выхода скважины из строя или ее ненужности для дальнейшего использованияразработка схемы и регламента поступления отчетности с объектов недропользованияусовершенствование структуры отчетов, ежегодно поступающих от недропользователей. При этом обязательным должно быть включение в отчет раздела с оценкой изменения гидродинамических условий в пределах эксплуатируемого участка недрстрогий учет всех недропользователей, добывающих подземную водуопределение порядка и условий финансирования работ по оценке ЗПВ на участках, где добыча воды осуществляется группой одиночных водозаборов, которые в процессе эксплуатации оказывают влияние друг на другаустановление к недропользователям требований, связанных со сдачей материалов, полученных в процессе буровых работ (паспортов скважин, каротажных диаграмм и т. п.), в территориальный геологический фонд. 4. Ликвидация на территории региона исследований бесхозных скважин. Как следует из предыдущих разделов отчета, отсутствие строгого порядка и контроля в области добычи подземных вод приводит к наличию на юге Тюменской области большого количества скважин, не имеющих хозяина. Опасность существования таких скважин подробно рассмотрена в диссертации. Решение вопроса, связанное с ликвидацией бесхозяйных скважин и с формированием условий, при которых создались бы предпосылки для невозможности появления таких скважин — это один из путей повышения эффективности освоения запасов подземных вод. С этой целью необходимо решить следующие вопросы: ликвидировать все выявленные в настоящее время бесхозяйные скважинысистематически осуществлять инвентаризацию всего фонда эксплуатационных скважин, имеющихся в области, что позволит своевременно выявлять скважины, добывающие воду без лицензииустановить эффективную систему штрафных санкций за безлицензионное пользование недрамиопределить меру ответственности Глав административных районов и муниципальных образований за наведение порядка в недропользовании на своих территорияхустановить для организаций, осуществляющих буровые работы, ответственность за производство бурения без наличия у заказчиков работ лицензии на право добычи воды.

Создание условий, при которых все вышеперечисленные факторы будут иметь место, в конечном итоге должно привести к тому, что разведанные запасы подземных вод с учетом перспективы не должны в значительной степени превышать потребности населения в воде, а проблем эксплуатации на участках с неутвержденными запасами вообще быть не должно. Все запасы должны быть утверждены и стоять на государственном учете. Эксплуатация подземных вод должна осуществляться только на разведанных запасах. Это приведет к тому, что каждый кубический метр подземной воды будет добываться правомерно, а процесс добычи воды будет строго контролируемым.

При этом является вполне очевидным, что для претворения в жизнь идеальной схемы недропользования потребуется разработка значительного перечня законодательных актов, соблюдение которых станет обязательным как для контролирующих органов, так и для недропользователей и организаций, осуществляющих, соответственно, добычу воды и сооружение эксплуатационных скважин.

Наведение порядка в недропользовании, несомненно, будет способствовать социально-экономическому развитию региона, улучшению экологической обстановки и сохранению чистоты подземных водоносных горизонтов, содержащих питьевые воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате изучения месторождений пресных подземных вод юга Тюменской области установлены особенности изменений гидрогеологических условий на эксплуатируемых месторождениях, проанализированы изменения экологической и водохозяйственной обстановок на неэксплуатируемых месторождениях, определены перспективы использования месторождений нераспределенного фонда недр, исследована эффективность освоения запасов подземных вод. В результате можно сделать следующие выводы:

Современное состояние ресурсной базы подземных вод характеризуется тем, что, с одной стороны, наблюдается переизбыток запасов подземных вод по отношению к тому количеству, которое добывается населением и, с другой — огромное количество подземной воды добывается на участках с неутвержденными запасами. При этом с каждым годом роль одиночных водозаборов, расположенных вне месторождений, приобретает все большее значение. Таким образом, «местоположение» подготовленных к эксплуатации подземных вод и реально извлекаемых, то есть нужных населению, не совпадают.

Все водозаборы, действующие на наиболее крупных месторождениях, работают в условиях установившегося режима. Истощения запасов месторождений не наблюдается.

Полноценные мониторинговые наблюдения осуществляются только на крупных месторождениях, в районах одиночных и мелких групповых водозаборов данные наблюдения не проводятся;

Запасы подземных вод утверждены только для крупных месторождений. Однако, есть районы, где наблюдается скопление одиночных водозаборов. И если влияние на изменение гидрогеологических условий от работы каждого из этих водозаборов минимальное, то группа водозаборов вполне может изменить первоначальные условия эксплуатации. В этой связи для подобных групп водозаборов назрела проблема оценки ЗПВ. В этой связи автором выполнены расчеты для всех месторождений нераспределенного фонда недр, где функционируют группы одиночных водозаборов. Результаты показали, что на большинстве месторождений в настоящее время гидродинамическая обстановка пока не изменилась.

Увеличивается количество скважин, не имеющих хозяина. Причины связаны с частой реорганизацией предприятий, их банкротством.

Основные причины недостатков в недропользовании кроются в малоэффективных системах учета и контроля за процессом добычи воды.

Проведенные автором исследования позволили установить основные недостатки в недропользовании, исследовать причины неравномерности распределения запасов, исследовать причины низкого освоения имеющихся запасов, определить основные факторы, влияющие на эффективность их освоения и определить пути ее повышения.

В итоге разработана научно-методическая основа для принятия управленческих решений в сфере рационального недропользования.