Проблемы обоснования зон санитарной охраны подземных водозаборов: анализ основных геологических факторов

Введение. Анализ передаваемых на экспертизу проектов зон санитарной охраны (ЗСО) для подземных водозаборов показывает, что подавляющая часть гидродинамических расчётов для 2-го и 3-го поясов ЗСО сделаны по упрощённым аналитическим решениям и не учитывают реальных геологических условий эксплуатации водозабора. К числу причин относится как отсутствие специальных требований к составу геологических материалов, которые должны быть использованы при разработке проекта ЗСО водозабора в нормативных документах, так и увеличение затрат со стороны проектировщика при учёте реальных геолого-гидрологических условий работы подземного водозабора.

Материалы и методы. Изучение влияния отдельных геологических факторов (параметров) на размеры ЗСО подземных водозаборов проводили путём выполнения серии теоретических расчетов. Для этого использовали программный комплекс АНСДИМАТ, разработанный ИГЭ РАН. Расчёт ЗСО подземных водозаборов в программе АНСДИМАТ выполняли графоаналитическим методом.

Результаты. Размер и форма ЗСО подземного водозабора характеризуются целым комплексом геолого-гидрогеологических параметров, которые обладают синергическим эффектом. Среди этих параметров можно выделить несколько наиболее значимых: 1) расход водозабора; 2) мощность водоносного горизонта; 3) активная пористость; 4) направление и градиент потока подземных вод; 5) коэффициент фильтрации, а также 6) параметр перетекания разделяющего слоя. Результаты расчётов показывают, что все шесть используемых параметров в значительной степени влияют на размеры и положение ЗСО подземного водозабора. Расчёт ЗСО по упрощённой аналитической зависимости без учёта естественного потока подземных вод, коэффициента фильтрации и параметра перетекания может приводить к существенным ошибкам. В реальных условиях крайне редко встречаются случаи, когда потоком и коэффициентом фильтрации подземных вод можно пренебречь.

Заключение. Актуальным является дополнение нормативных документов Руководством по проектированию и экспертизе проектов ЗСО источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Решение вопроса о составе проектной документации и в том числе детализированных требованиях к исходным геологическим данным, обязательным к использованию при разработке проекта, позволит упорядочить содержание проекта ЗСО, улучшить его доказательную базу, повысить достоверность расчётов размеров и границ ЗСО.

Участие авторов:

Никуленков А.М. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, написание текста, редактирование;

Еремин Г.Б. — концепция и дизайн исследования, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;

Носков С.Н. — написание текста, редактирование;

Мозжухина Н.А. — сбор и обработка материалов, написание текста, редактирование;

Вилькина М.В. — сбор и обработка материалов, написание текста, редактирование.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. 

1. Вода России. Водопотребление. Available at: https://water-rf.ru/Глоссарий/951/Водопотребление

2. Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2019 году». М.; 2020.

3. Горбанев С.А., Никуленков А.М., Еремин Г.Б., Башкетова Н.С., Бадаева Е.А., Ломтев А.Ю. Проблемы проектирования и санитарно-эпидемиологической экспертизы проектов зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1152-6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1152-1156

4. Еремин Г.Б., Бадаева Е.А., Носков С.Н., Башкетова Н.С., Фридман К.Б., Карелин А.О. и соавт. Современные проблемы применения санитарных правил и норм организации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1157-61. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1157-1161

5. Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Еремин Г.Б., Мозжухина Н.А. Зоны санитарной охраны водоисточников. Экология производства. 2016; (5): 36-40.

6. Фридман К.Б., Романцова В.Л., Воронюк Г.И., Башкетова Н.С. Новые методические подходы в проектировании зон санитарной охраны водоисточников. Гигиена и санитария. 2014; 93(6): 115-6.

7. Гладун Е.Ф., Мадьярова Е.П. Актуальные вопросы установления границ зон санитарной охраны (ЗСО) источников подземного водоснабжения. Тюменский государственный университет актуальные вопросы юриспруденции и экономики. В кн.: Материалы межвузовской научно-практической конференции. АНОО ВО «Уральский финансово-юридический институт». Челябинск: Цицеро; 2017: 36-43.

8. Лопатин С.А., Редько А.А., Терентьев В.И. Особенности установления зон санитарной охраны водоисточника. Гигиена и санитария. 2014; 93(3): 16-20.

9. Сахаров В.А., Морозова О.А., Жукова Ю.А. Обоснование границ зон санитарной охраны водозаборов подземных вод на урбанизированных территориях на примере г. Южно-Сахалинска. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015; 326(10): 92-8.

10. Синдаловский Л.Н. Аналитическое моделирование опытных опробований водоносных пластов и скважинных водозаборов (программный комплекс ANSDIMAT). СПб.: Наука; 2014.

11. Sindalovskiy L.N. Aquifer Test Solutions. Springer; 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-43409-4

12. Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод. М.: Недра; 1987.

13. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М.: Недра; 1979.

14. Румынин В.Г. Теория и методы изучения загрязнения подземных вод: Учебник для вузов. СПб.: Наука; 2020.

15. Рекомендации по гидрогеологическим расчетам для определения границ 2 и 3 поясов зон санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. М.; 1983.

16. Metropolis N., Ulam S. The Monte Carlo method. J. Am. Stat. Assoc. 1949; 44(247): 335-41. https://doi.org/10.1080/01621459.1949.10483310

17. Guideline for Delineation of Wellhead Protection Areas (WHPAs). US EPA; 1987.

18. Bhatt K. Uncertainty in wellhead protection area delineation due to uncertainty in aquifer parameter values. J. Hydrology. 1993; 149(1-4): 1-8. https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90095-q

19. Jacobson E., Andricevic R., Hultin T. Wellhead protection area delineation under uncertainty. Office of Scientific and Technical Information (OSTI); 1994. https://doi.org/10.2172/97085

20. Evers S., Lerner D.N. How uncertain is our estimate of a wellhead protection zone? Ground Water. 1998; 36(1): 49-57. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1998.tb01064.x

21. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ. М.: Недра; 1978.

22. Веригин Н.Н. Методы определения фильтрационных свойств горных пород. М.: Госстройиздат; 1962.

23. Булгаков Р.Б. Геофизические исследования и работы в скважинах: в 7 томах. Том 2. Исследования геологического разреза скважин. Уфа: Информреклама; 2010.

24. Heath R.C. Basic ground-water hydrology. Water Supply Paper 2220. Denver, Colorado; 1987.

25. Javandel I. On the Field Determination of Effective Porosity. Lawrence Berkeley Laboratory; 1989. Available at: https://escholarship.org/uc/item/1x63x1zt

26. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. М.: Недра; 1986.

27. Румынин В.Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии. СПб.: Наука; 2011.