Гидрогеодинамическое обоснование комбинированного использования водных ресурсов

1. Состояние и анализ проблемы использования водных ресурсов.

Общие водные ресурсы оцениваются по величине речного стока, внутригодовое распределение которого на территории России крайне неравномерно - основной объём (до 60-80% годового) приходится на весеннее половодье, меженные расходы снижаются в десятки и сотни раз. Верхним пределом располагаемых (доступных для водохозяйственного использования) водных ресурсов являются величины минимальных меженных расходов речного стока, приведенные к высокой вероятности превышения. Нижним пределом РВР является величина минимального допустимого расхода реки (МДР), которая в настоящее время не регламентируется нормативными документами. На практике величину МДР принимают не менее 50-75% минимального 30-суточного меженного расхода.

При столь жёстких ограничениях возникает проблема сезонного дефицита РВР - в первую очередь, для малых речных бассейнов, где меженные расходы соизмеримы с величиной водохозяйственной потребности [2, 5].

Традиционно в водохозяйственной практике РВР увеличивают за счет территориальной переброски речного стока из смежных бассейнов или внутригодовым регулированием стока водохранилищами. Другой подход к управлению РВР - комбинированное использование подземных и поверхностных вод - основан на рациональной комбинации поверхностной и подземной форм водоотбора.

Такие предложения выдвигались еще в 50-е годы прошлого века советскими и американскими гидрогеологами - в основном применительно к проблемам орошения (Е.Л. Минкин, С.Я. Концебовский, Г.П. Кумсиашвили, С.Ш. Мирзаев, R.A. Young, D. Bredehoeft, R. Maknoon и др.). За последние десятилетия в Европе проведено несколько тестовых проектов использования подземных вод как дополнительного источника к поверхностному водоснабжению для хозяйственно-питьевых нужд (R.A. Downing, F. Law, M. Owen, M.J. Reeves). Исследования выполнены на конкретных объектах и массового применения не получили.

В отечественной литературе идея комбинированного использования водных ресурсов рассматривалась в разных постановках Г.П. Кумсиашвили, А.Л. Великановым, И.С. Зекцером и др.; наиболее полно с гидрогеологических позиций она проработана В.С. Ковалевским в его последней монографии.

Вместе с тем как за рубежом, так и в России системный подход к проблеме комбинированного использования водных ресурсов практически не разработан. Организация комбинированных водозаборных систем (КВС) требует рассмотрения широкого круга вопросов:

1. Водохозяйственное обоснование, включающее анализ водохозяйственной обстановки и выявление периодов дефицита РВР для обеспечения существующей или перспективной водопотребности, обоснование величин МДР и технико-экономический расчет КВС.

2. Гидрологическое обоснование, содержащее количественное определение характеристик и продолжительности маловодных периодов речного стока и их повторяемости в многолетье, а также величин допустимого изъятия речного стока.

3. Гидрогеологическое обоснование, объединяющее гидрогеодинамическое исследование условий формирования ущерба речному стоку, балансово-гидрогеодинамический анализ условий восстановления сработанных запасов подземных вод, а также изучение качества подземных и поверхностных вод, возможных проблем при их смешении, назначение необходимых способов водоподготовки.

Таким образом, обоснование систем комбинированного использования водных ресурсов требует привлечения специалистов из разных областей знаний, в том числе по различным направлениям гидрогеологических исследований. Круг задач, поставленных в настоящей диссертационной работе, ограничен исследованием условий формирования ущерба речному стоку при периодической работе компенсационных водозаборов в составе комбинированных водозаборных систем.