В. М. Шестаков, С. А. Брусиловский
Мониторинг ресурсов подземных вод является основной частью гидрогеоэкологического мониторинга (ГЭМР), который, в свою очередь, представляет одно из направлений геофизико-экологического мониторинга, который, по Ю. А. Израэлю, представляет собой систему режимно-балансовых наблюдений, раскрывающих объективную картину реального мира, меняющегося в результате антропогенных воздействий [1, 5].
Принципы организации гидрогеоэкологического мониторинга
ГЭМР представляет систему режимных наблюдений за элементами подземных вод с целевой направленностью на гидрогеоэкологическое прогнозирование, осуществляемое в связи решением задач изучения антропогенных (хозяйственных) воздействий.
Применительно к организации такого мониторинга следует подчеркнуть важность четкого задания его цели, не допускающего наблюдений "размытого" многоцелевого назначения, которое реально оказываются бесцельными и потому мало эффективными. Соответственно, несмотря на реальную необходимость достаточно жестких финансово-технических ограничений в постановке мониторинга, следует исходить из позиции бескомпромиссности его программы с точки зрения осуществления конечных целей [3].
Принципиальным признаком правильной методологической постановки ГЭМР является его модельная ориентированность, имея в виду, что основной задачей мониторинга должно быть обоснование расчетной модели, которая в процессе наблюдений совершенствуется применительно к требованиям решения задач прогноза и управления. Таким образом, проведения мониторинга тесно связывается с созданием постоянно действующих моделей (ПДМ), причем закономерно рассматривать ПДМ в качестве стержневой задачи системно - информационного построения мониторинга. При этом речь идет не о формальном проведении математического моделирования, а о реализации комплексной методики формирования и использования расчетных моделей, включающих гидрогеодинамическую схематизацию с учетом ее обратных связей с решением задач прогнозирования и управления.
Существенной организационной проблемой, в решении которой существуют значительные разногласия, является соотношение между работами, проводимыми на объектных и региональных уровнях. В официальном документе МПР России [4] организационно разделено проведение мониторинга на федеральном и региональном уровнях, осуществляемом организациями МПР России, и на объектном (локальном) уровне, осуществляемом субъектами хозяйственной деятельности, причем все материалы мониторинга обобщаются специальной службой в МПР России. Аналогичные предложения сформулированы в [2] по структуре гидрогеоэкологического мониторинга на территории центральных районов России. Такая позиция по существу наследует установки бывшей Геологической службы на проведение режимных наблюдений, в основном, на региональном уровне, имея явно выраженный ведомственный характер. Такой подход справедливо критиковался В. А. Мироненко [3], отметившим необходимость, исходя из материально-финансовых и принципиальных соображений, выработки разумных компромиссов по определению целей и регламента мониторинга, осуществляемой с учетом гибкой адаптации наблюдений к задачам, решаемым на конкретных объектах. Для реализации такой позиции основание "пирамиды" мониторинга следует устанавливать на базе конкретных объектов, обобщая далее получаемую информацию на региональном и федеральном уровнях.
Организацию работ на объектах мониторинга целесообразно проводить в системе "заказчик-исполнитель-эксперт", в которой "заказчик" - эксплуатирующая или проектная организация, осуществляющая финансирование работ и принимающая их результаты, "исполнитель" - специализированная производственная организация, выполняющая работу по устройству мониторинга, а "эксперт" - научная организация (или группа научных работников), осуществляющая научно-методическое обоснование работ по мониторингу, включая разработку их программы и проведение моделирования.
Учитывая значимость модельной ориентированности мониторинга, при которой за ПДМ устанавливается как бы роль ядра исследований в части эффективной переработки и хранения информации, должна быть принята такая организация работ, при которой держатель ПДМ ("эксперт"), включающий высококвалифицированных специалистов соответствующего профиля, будет определять стратегию работ по проведению мониторинга.
Только при реализации таких принципов организации мониторинга можно включать в него решение задач оценки состояния геологической среды и прогноза ее изменений под влиянием хозяйственной деятельности, как это декларируется в упомянутом выше документе МПР России [4].
Существенным направлением постановки ГЭМР является создание гидрогеологических (гидрогеоэкологических) полигонов. Представляется, что особенностью таких полигонов должна быть их целевая направленность на совершенствование методологии научного сопровождения проведения гидрогеологических работ, непосредственно обосновывающих решение задач управления состоянием природной среды обитания. Наиболее актуальными при этом являются задачи управления процессами загрязнения подземных вод и других элементов природной среды, подтопления градо - промышленных территорий, изменения водного режима ландшафтов при отборе подземных вод водозаборами, дренажами и т. п.
Такие полигоны реально можно организовывать только в рамках развития крупных хозяйственных объектов, для которых мониторинг играет капитальную роль при обосновании обустройства природно-хозяйственных объектов. Соответственно, на полигонах преимущественный акцент следует делать на реализацию проектной ориентированности ГЭМР, имея в виду, что его постановка и результаты должны тесно связываться с обоснованием и реализацией проектно-хозяйственных решений.
Устройство полигонов целесообразно осуществлять силами и средствами совместно организаций Министерства природных ресурсов и предприятий, хозяйствующих на этих объектах. При этом целесообразно выделять предварительный и основной этапы создания полигонов. На предварительном этапе выбираются объекты, составляется программа работ по данным существующей наблюдательной сети с проведением предварительного моделирования, используемого, в частности, для оценки эффективности существующих управляющих решений. При составлении программы работ могут возникать существенные вопросы по обоснованию рационального построения наблюдательной сети (дизайна) мониторинга и режима наблюдений, - такие вопросы относятся к предметам задач, специально решаемых на полигонах.
Концепция ведения мониторинга ресурсов подземных вод
Мониторинг (МРПВ) целенаправлен на обоснование рационального использования ресурсов подземных вод и представляет собой систему проведения наблюдений и сбора информации для оценки состояния и прогнозирования изменений в системе водоотбора применительно к решению задач управления работой водозаборов подземных вод. При организации ведения такого мониторинга выделяются объектный и территориальный МРПВ.
Объектный мониторинг проводится на участках водозаборов централизованного водоснабжения в пределах области влияния водоотбора на поток подземных вод и решает задачи оптимизации работы водозабора, исходя из водохозяйственных требований; мультиобъектный мониторинг проводится на территории, охватывающей несколько объектов (например, водозаборов и других сооружений на городских территориях) при существенном взаимовлиянии между ними. Территориальный мониторинг проводится на территории субъектов федерации, исходя из планируемого развития централизованного водоснабжения на этой территории.
Объектный мониторинг включает проведение контрольных замеров и наблюдений при специальных прогностических обследованиях.
Регулярные замеры (РЗ) проводится для регулярного слежения за состоянием водозаборных скважин и качеством добываемой воды. РЗ включают замеры динамических уровней и расходов водоотбора в водозаборных скважинах и определение загрязняющих компонентов в воде. Особый случай проведения РЗ имеет место при наличии явного ухудшения условий водоотбора (аварийное снижение производительности или превышение загрязнения по показателям ПДК).
Прогностические обследования проводятся для обоснования оптимизации работы водозаборов. Задачи таких обследований связаны с решением вопросов регулирования водоотбора с учетом улучшения качества воды в водозаборе. Прогностические обследования, как правило, проводятся в рамках эксплуатационной разведки для переоценки эксплуатационных запасов подземных вод на данном водозаборе. Особое обследование проводится при работах по регенерации водозаборных скважин, и имеют задачу оценку эффективности этих работ.
Территориальный мониторинг включает систему режимно-балансовых наблюдений, проводимых на объектах локального мониторинга и ключевых воднобалансовых участков, направленных на изучение условий питания и разгрузки потока подземных вод (инфильтрационное и ирригационное питание, взаимодействие подземных вод с водотоками, источники техногенного загрязнения, участки существующих водозаборов и дренажей), сведения по которым используются для планирования развития водоснабжения на рассматриваемой территории.
Особое направление МРПВ составляют полигоны наблюдений, устраиваемые на крупных водозаборах подземных вод с целевой направленностью на совершенствование методологии научного сопровождения гидрогеологических работ по управлению за ресурсами подземных вод, включая воздействия отбора подземных вод на окружающую среду. При этом актуальными являются задачи: изучения контаминационных процессов, влияния водоотбора на изменения водного режима ландшафтов и экзогенных процессов, оценки эффективности технологии устройства водозаборных сооружений, а также оптимизации дизайна наблюдательной сети и режима наблюдений.