shkolaput.ru 1

 13-14, 2006  .
141
УДК  556.18+342.6(477)
Лущик А.А., научный сотрудник
Крымское отделение Украинского государственного геологоразведочного института
 Лущик 
А

 .АОценка защищенности водоносных горизонтов при техногенном влиянии
хозяйственной  деятельности
На  основании  анализа  изменений  гидрологических  условий  в  Северном  Крыму  установлено,  что  открытой
системой  являются  зона  аэрации,  первый  от  поверхности  водоносный  горизонт,  а  так  же  нижележащие
эксплуатируемые водоносные горизонты, в которых происходит обмен энергией и перенос вещества (в том
числе загрязнителей).
зона аэрации, водоносные горизонты, изменение гидрогеологических, экологических условий, защищенность
водоносных горизонтов, районирование, факторы, критерии.

В классическом варианте в артезианских бассейнах уровни вышележащих водоносных гори-
зонтов находятся ниже уровней более глубоких водоносных горизонтов, что приводит к восходя-
щему перетоку подземных вод. В настоящее время прогнозирование изменения гидрогеологичес-
ких  условий в зоне активного водообмена не всегда эффективно в связи с тем, что «защищен-
ность» эксплуатируемых водоносных горизонтов рассматривается стабильной и не изменяется
под влиянием хозяйственной деятельности.
Напорные водоносные горизонты, особенно в центральных частях артезианских бассейнов,
считаются защищенными, так как практически везде существуют перекрывающие их водоупоры с
мощностью глин более 5 м [1].
Целью работы является выявление происходящих изменений гидрогеологических условий
(динамика, состав и экологическое качество) в зоне активного водообмена – между поверхностью,
зоной аэрации, первым от поверхности водоносным горизонтом и нижележащими эксплуатиру-
емыми напорными водоносными горизонтами.

В качестве примера такой системы рассмотрена приосевая часть Причерноморской гидрогео-

логической  области  первого  порядка,  т.е.  сочленение  артезианских  бассейнов  ее  Северного  и
Южного крыла.
В пределах этой области выделены районы с различными типами изменений гидрогеологи-
ческих, эколого-гидрогеологических условий. Районирование проводится поэтажно, т.е. для грун-
тового водоносного  горизонта  границы  выделяются по  геоморфологическим признакам,  а для
напорных водоносных горизонтов — по зависимости мощности водоупорного слоя и его фильт-
рационных свойств. По геоморфологическим признакам выделяются основные границы районов
(водоразделы, балки, склоны и т.д.), так как от геоморфологических признаков зависит величина
зоны аэрации и собственно, степень возможности загрязнения грунтового водоносного горизон-
та. Для  выделения районов  также нужно  учитывать  следующие  функциональные зависимости
(критерии обоснования их границ) – А, Б:
h
 Ka
где h — мощность зоны аэрации, Ка — коэффициент фильтрации грунтов зоны аэрации.
m
Б  Kфсл
где m — мощность водоупора между грунтовым и первым напорным водоносным горизон-
том, Кф  — коэффициент фильтрации разделяющего слоя.
сл
Для исследуемого района на данный период при интенсивной эксплуатации напорных водо-
носных горизонтов характерно значительное снижение напоров и практически повсеместное под-
нятие уровней первого от поверхности грунтового водоносного горизонта (см. рис. 1), что приве-
ло к следующему -  на отдельных участках уровни грунтового водоносного горизонта превышают
уровни напорных горизонтов. Это обуславливает обратный переток загрязненных и высокомине-



142

 13-14, 2006  .
рализованных вод четвертичного водоносного горизонта в нижележащие горизонты на многих
участках и существенно снижает качество подземных вод.

Для определения границ участков возможного перетока загрязненных поверхностных вод и

вод первого от поверхности горизонта вводятся следующие коэффициенты (ГД , ГД , ГД ):
1
2
3
Нгр1
ГД 
1
Н2
где Нгр , — абсолютная отметка уровня грунтового водоносного горизонта, Н — абсолютная
1
2
отметка второго от поверхности (первого напорного горизонта).
Нгр1
ГД 
2
Н3
где Нгр — абсолютная отметка уровня грунтового водоносного горизонта, Н — абсолютная
1
3
отметка третьего от поверхности (второго напорного горизонта).
Н2
ГД 
3
Н3
где Н — абсолютная отметка второго от поверхности (первого напорного горизонта), Н 
2
3
абсолютная отметка третьего от поверхности (второго напорного горизонта), и так далее до ос-
новного эксплуатационного горизонта.
Получив  коэффициенты  расположения
уровней, подсчитываем средний показатель по
всем горизонтам до основного эксплуатацион-
ного водоносного горизонта. Исходя из того, что
на  участках,  где  абсолютная  отметка  уровней
вышележащих водоносных горизонтов превы-
шает  отметки  нижележащих,  —  коэффициент
должен быть меньше единицы, выделяем учас-
тки с этим параметром (рис. 2). Совмещая карту
расчетных  показателей  изменения  уровней  и
карту защищенности напорных водоносных го-
ризонтов, получаем, что даже на территориях,
где по существующему районированию водонос-
ные горизонты защищены, существуют участки,
на которых  возможен переток в  напорные во-
доносные горизонты загрязненных вод из вы-
шележащих горизонтов.
Однако на защищенность водоносных гори-
зонтов влияет еще фактор тектонической нару-
шенности массива горных пород. Исследовани-
ями КАПКС, КО УкрГГРИ и др. доказано, что в
зонах тектонических нарушений фильтрацион-

Рис. 1. Карта изменения гидродинамических

ные свойства пород могут увеличиваться в не-
условий  в  районе  Красноперекопской
сколько раз из-за разуплотненности водоупор-
промзоны
ных пород.
Для оценки нарушенности массива на участках, выделенных ранее по коэффициентам соот-
ношений уровня, выполняем оценку тектонического фактора
F1
Фт 
100%
F2
где — площадь зон тектонических нарушений; — площадь участка с ГДср меньше 1.
1
2




 13-14, 2006  .
143
Для  качественной  оценки  тектонической
нарушенности можно использовать метод, пред-
ложенный Виноградовым В.В. для оценки вли-
яния зон нарушенности экосистем [2, 3]. Метод
оценки приведен в таблице 1.
Таблица 1
Влияние зон нарушенности экосистем в
зависимости от глубины (качества)
экологического нарушения и его площади [2].
Зоны нарушенности
Площади нарушения в 
экосистем
процентах
(НРКБ)
<5
5-20 20-50 >50
Глубина 
Норма
-
-
-
-
(качество) 
нарушения Умеренное
Н
Н
Н
Р
Рис. 2. Карта-схема изменения защищенности
Среднее
Н
Р
Р
К
Сильное
Н
Р
К
Б
водоносных горизонтов
Н — норма < 5%; Р — зона риска 5-19 %; К
—  зона  кризиза  20-50%;  Б  —  зона  бедствия
>50%.
Из таблицы следует, что даже если сильное нарушение занимает площадь менее 5% террито-
рии, то оно квалифицируется в пределах нормы. Но даже умеренное нарушение, но на площади
более 50%, уже служит основанием для объявления ее зоной экологического риска.
Практически все участки возможного перетока в изучаемом районе имеют Фт от 20 до 40%
и могут считаться зоной кризиса, остальная территория – зоной экологического риска.

Выводы и дальнейшее направление исследований.

1. Поверхность — зона аэрации, грунтовый водоносный горизонт и нижележащие напорные
водоносные горизонты зоны активного водообмена представляют открытую систему, в пределах
которой возможно перемещение вещества, в том числе и загрязнителей.
2. В зоне активного водообмена защищенность напорных водоносных горизонтов может из-
меняться во времени и зависит от природных и техногенных факторов.
3. Факторы и критерии, по которым нужно проводить дополнительное, уточняющее райони-
рование по защищенности водоносных горизонтов:
- геоморфологический  фактор  (А  —  зависимость  мощности  зоны  аэрации  от
ее  фильтрационных  свойств)  фактор,  определяющий  степень  возможности  попадания
загрязняющих веществ в грунтовый водоносный горизонт и их аккумуляции;
- критерий  зависимости  мощности  водоупорных  слоев  и  их  фильтрационных
свойств (Б);
- средний гидродинамический коэффициент
ГД ГД
1

ГД
i

ср
i
- коэффициент, определяющий возможность перетока вод из вышележащих водоносных гори-
зонтов в нижележащие;
- тектонический фактор (Фт) влияющий на фильтрационные свойства пород.


144

 13-14, 2006  .
ВЫВОД:
Анализ происходящих изменений гидрогеологических условий в зоне активного водообмена
позволяет сделать вывод, что не только поверхность, зона аэрации, первый от поверхности водо-
носный горизонт являются открытой системой, но и нижележащие водоносные горизонты входят
в эту систему,  в которой происходит  обмен не  только энергией,  но  и  перенос  вещества (в том
числе загрязнителей). Это дает основание по-новому оценить сложившуюся гидродинамическую
обстановку  в  Северном  Крыму  и  провести  районирование  по  различным  условиям  изменения
эколого-гидрогеологических параметров.

С помощью ГИС-технологий можно объективно и достаточно быстро получать карты, уточ-

няющие ситуацию защищенности подземных вод в зонах экологического риска.
Используя изменяющийся во времени критерий ГДср и данные режимных наблюдений за
гидродинамическими условиями водоносных горизонтов, есть возможность прогнозировать раз-
витие зон снижения защищенности эксплуатационных водоносных горизонтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Карта естественной защищенности подземных вод Украинской ССР. Крымская область. Масштаб 1:200000 — К. ЦТЭ
ГлавКГУ «Укргеология» Мингео СССР. 1984г.
2. Виноградов В. В., Орлов В. А., Снакин В. ВБиологические критерии выделения зон экологического бедствия России/
Изв. РАН. Сер. геогр. 1993, №5. с 77-79
3. Теория и методология экологической геологии (Трофимов В. Т. и др. Под ред. В. Т. Трофимова — М.: Изд-во МГУ, 1997,
368с.
4. Гавловский С. А. Закономерности техногенного формирования подземных вод Равнинного Крыма. - Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Киев.-1988, 20с.
5. Гавлонский С. Л., Дробноход Н. И., Литва к Д. Р. и др. Проблемы гидрогеологии в связи с охраной геологической среды
на территории Украины. К., 1987, 55 с. Препринт АН УССР, Ин-т геол.наук, №17, 33 с.
6. Геоэкология / В. А. Боков, А. В. Ена, В. Г. Ена и др. — Симферополь: Таврия 1996. – 384с.
7. Александрова Т. Д. Экологическое нормирование антропогенно-техногенных нагрузок  на  ландшафты / Тез.докладов
Всесоюзн.конф. «Методология экологического нормирования», Харьков, апрель 1990г., ч. 1 — Харьков, 1990, с. 5.
8. Беленко Р. А., Ильин И. Л., Михайлов Ю. А., Шпак И. С. Опыт определения фильтрационных потерь из Северо-Крымского
канала/Вод. рес, 1, 1982, с. 113-119.
9. Бочевер Ф. М., Лапшин Н. Н., Орадовская А. Ф. Защита подземных вод от загрязнения. М., Недра, 1979, 254 с.
10. Водообмен  в  гидрогеологических структурах Украины.  Методы изучения водообмена. / Шестопалов В. М., Ситников

А. Б., Лялько В. И. и др. — Киев, Наукова думка, 1988, 272 с.
11. Водообмен в гидрогеологических структурах Украины. Водообмен в естественных условиях. /Шестопалов В. М., Лялько
В. И., Огняник Н. С. и др. — К., Наукова думка, 1989, 288 с.