На заседании диссертационного совета при РГГРУ им. С. Орджоникидзе успешно прошла защита кандидатской диссертации Козак Натальи Сергеевны на тему «Обоснование форсированного режима эксплуатации подземных вод в маловодные периоды при их совместном использовании с поверхностными водами для водоснабжения г.Владивосток» на соискание научной степени кандидата геолого-минералогических наук.

Научный руководитель: Грабовников Валерий Аркадьевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор 

Научный консультант: Боревский Борис Владимирович, доктор геолого-минералогических наук, профессор 

Официальные оппоненты: Алексеев Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор, гл. научный сотрудник ОАО «НИИ ВОДГЕО»; Пугач Семен Лазаревич, кандидат геолого-минералогических наук, начальник отдела подземных вод Центра ГМСН ФГУГП «Гидроспецгеология» 

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение Российской академии наук Институт водных проблем РАН (ИВП РАН)

Актуальность работы.

В диссертационной работе обосновывается возможность покрытия дефицита водоснабжения при совместном использовании подземных и поверхностных вод в маловодные периоды за счет интенсификации режима работы подземного водозабора. Водоснабжение многих городов России и всего мира основывается на совместном использовании подземных и поверхностных вод. Ресурсы поверхностных вод во многом зависят от климатических факторов. В критические маловодные периоды эксплуатация поверхностных вод зачастую не обеспечивает потребности в воде. Подземные воды обладают большими регулирующей способностью и инерционностью, поэтому они менее подвержены влиянию климата, что позволяет активнее использовать их для покрытия дефицита водообеспечения в маловодные периоды Интенсификация режима работы подземного водозабора (форсированный водоотбор) - эффективный метод повышения надежности водообеспечения городов, использующих для водоснабжения совместно поверхностные и подземные воды и страдающих от их дефицита в периодически повторяющиеся маловодные годы. Ярким примером реализации такого подхода является проектируемое использование подземных вод Раздольненского участка Пушкинского месторождения подземных вод для повышения надежности водоснабжения г. Владивосток. В настоящее время водоснабжение г. Владивосток ведется из поверхностных источников. Общая величина балансовых запасов подземных вод Раздольненского участка составляет 124.5 тыс. м³/сут и недостаточна для покрытия дефицита водоснабжения в критические маловодные периоды, при нехватке поверхностных водных ресурсов. Вместе с тем, в годы нормальной водности поверхностные воды почти полностью обеспечивают водоснабжение города. Методом математического моделирования доказывается возможность форсированного режима работы водозабора с производительностью до 250 тыс. м³/сут в маловодный год. Это позволяет полностью покрыть дефицит водоснабжения города за счет совместного использования подземных и поверхностных вод.

Цель и задачи исследований.

Цель данной работы – обоснование возможности форсированного отбора подземных вод в маловодные годы, с его последующим снижением в годы нормальной водности, с восполнением сработанных запасов.

Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:

• разработка типизации водозаборных систем совместного использования поверхностных и подземных вод для обоснования выбора наиболее эффективной схемы водообеспечения г. Владивосток в условиях неустойчивого климата;
• исследование существующих и потенциальных источников покрытия потребности в воде г. Владивосток, в том числе баланса эксплуатационных запасов подземных вод, состоящих на госучете, с оценкой отдельных возможных составляющих и суммы располагаемых водных ресурсов в периоды разной водности, анализ возможного соотношения использования подземных и поверхностных вод в годы разной водности;
• обоснование принципиальной возможности форсированного водоотбора подземных вод в маловодные годы с последующим восполнением избыточно сработанных запасов в многоводные годы;
• разработка пространственно-временной геофильтрационной модели Раздольненского участка, позволяющей оценить источники формирования эксплуатационных запасов и их изменения во времени, а также возможность трансформации соотношения их балансовых составляющих в условиях периодического форсированного водоотбора;
• обоснование и решение прогнозных задач с разными режимами работы водозабора – в условиях форсированного водоотбора и последующего восстановления сработанных запасов с целью выбора и обоснования наиболее рационального режима эксплуатации.

Объект и методика исследований.

Объектом исследований является Раздольненский участок Пушкинского месторождения подземных вод. Его форсированная эксплуатация позволит в маловодные периоды решить проблему водоснабжения г. Владивосток. На этом примере показана необходимость детального изучения баланса эксплуатационных запасов подземных вод с целью оценки регулирующей роли емкости водоносного горизонта и трансформации балансовых составляющих в условиях форсированной эксплуатации.

Методика исследований включает в себя изучение и анализ существующих типов водозаборных систем совместного использования подземных и поверхностных вод, обработку результатов разведки и оценки запасов подземных вод Раздольненского участка, проведенных ранее, гидрологических исследований, результатов строительства водозабора, сбор и анализ современных метеорологических данных, обоснование и разработку пространственно-временной геофильтрационной модели, изучение с помощью решения обратных и прогнозных задач источников формирования эксплуатационных запасов и возможности их изменения при разных режимах работы водозабора.

Научная новизна.

Предложена типизация совместного использования подземных и поверхностных вод, охватывающая широкий спектр систем использования водных ресурсов и эффективная для разработки новых и оптимизации существующих вариантов для погашения дефицита водопотребления в маловодные периоды.

На основе анализа роли и доли подземных вод в проектном балансе водоснабжения г. Владивосток обоснован оптимальный вариант системы совместного использования подземных и поверхностных вод для водоснабжения для г. Владивосток и доказана возможность покрытия дефицита водных ресурсов в маловодные периоды за счет форсированного водоотбора подземных вод.

Обоснована возможность форсированного водоотбора подземных вод за счет повышения использования емкостных запасов в маловодные периоды и их восполнения в многоводные периоды при последующем снижении водоотбора.

Впервые для Раздольненского участка Пушкинского месторождения подземных вод создана пространственно-временная геофильтрационная модель, позволяющая оценить роль балансовых составляющих в формировании эксплуатационных запасов и их трансформацию при форсировано-восстановительном режиме эксплуатации, на базе которой были разработаны и реализованы соответствующие проектные решения.