Геолого-гидрогеологический разрез территории Московской области представлен двумя гидрогеологическими этажами: нижним, сложенным преимущественно известняками каменноугольного возраста, и вышележащими рыхлыми песчано-глинистыми отложениями мелового и четвертичного возраста. Эти водоносные толщи разделены регионально выдержанным водоупором юрских глин мощностью от 8-10 до 30-40 м, которые в долинах рек часто размыты.
Примерно 80% водоотбора подземных вод осуществляется городскими водозаборами, в зонах расположения которых в последние годы ухудшилась экологическая обстановка. Эти водозаборы, особенно расположенные в г. Москве и ближайших его окрестностях, работают в условиях постоянного риска загрязнения.
Для решения проблемы более широкого использования пресных подземных вод хорошего качества в течение нескольких лет были разведаны 4 крупных месторождения подземных вод, находящихся в радиусе примерно 100—120 км от города. Общий отбор подземных вод в объединенной системе водоснабжения из новых четырех крупных водозаборов предусмотрен в количестве 2,7 млн. м3/сут. При этом общий отбор подземных вод на территории Московского региона не должен превышать величины их естественных ресурсов (питания), которые оценены в 8,7 млн. м7сут.
При распределении эксплуатационных запасов подземных вод между Москвой и Московской областью приоритет отдан городам Московской области. Потребность области в воде составляет 5 млн. м3/сут. Ее планируется удовлетворить как за счет подземных вод месторождений, не включенных в объединенную систему (3,8 млн. м3/сут), так и месторождений, входящих в эту систему (1,1 млн. м3/сут). Предусматривается, что только после удовлетворения перспективной потребности в подземной воде питьевого качества городов Московской области возможно их использование для водоснабжения самого г. Москвы.
Известно, что требованиями Государственного стандарта России "Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита системы хозяйственно-питьевого водоснабжения", установлено, что водоснабжение средних и крупных городов должно быть основано на не менее, чем двух независимых источниках водоснабжения.
Одним из таких источников должны быть подземные воды, минимальная доля которых в водоснабжении города должна быть достаточной, чтобы иметь возможность обеспечивать бесперебойную подачу питьевой воды населению при отключении поверхностных водоисточников в период их аварийного загрязнения. "Генеральной схемой..." предусматривалось комплексное решение двух важных проблем: водообеспечение подземной водой питьевого качества ряда городов и населенных пунктов Московской области и создание автономного источника резервного водоснабжения столицы на случай непредвиденных природно-техногенных катастроф, исключающих возможность использования подземных вод.
В "Схеме..." обосновывается возможность использования подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения Московского региона. "Схемой..." предусматривается создание объединенной системы водоснабжения, состоящей из четырех систем водозаборов подземных вод (Северной, Южной, Восточной и Западной) с общим отбором подземных вод 2,7 млн. м3/сут (соответственно 860,1200,500 и 140 тыс. м3/сут). При разработке "Схемы..." авторы исходили из следующих основных принципиальных соображений:
- интенсификация использования подземных вод в Московском регионе является единственным, практически не имеющим альтернатив способом повышения надежности водоснабжения столицы России и близлежащих районов;
- общий отбор подземных вод на территории Московского региона не должен превышать величину их естественных ресурсов, иными словами, не должен быть больше величины их ежегодного естественного восполнения (за многолетний период):
- в первую очередь должна быть удовлетворена потребность в воде питьевого качества городов Московской области (около 5 млн. м3/сут). Ее планируется удовлетворить как за счет уже существующих разведанных и эксплуатируемых месторождений подземных вод области, не включенных в объединенную систему (3,8 Млн. м3/сут), так и новых месторождений на указанных 4-х участках, включенных в эту систему (1,1 млн. м3/сут);
- на водоснабжение самого города Москвы будет использоваться только часть запасов подземных вод, которая остается после удовлетворения потребностей в воде Московской области (1,6 млн. м3/сут).
В процессе оценки перспективных возможностей интенсификации использования подземных вод с помощью математических моделей изучалось взаимодействие между существующими и проектными водозаборами.
Предлагаемые к использованию 2,7 млн. м3/сут подземных вод рекомендовалось распределить между отдельными системами следующим образом: Северная система - 0,8, Южная система - 1,2, Восточная система - 0,56 и Западная система -0,14 млн. м3/сут.
Как указывалось выше, первоначально предполагалось, что производительность водозаборов, входящих в объединенную систему водоснабжения, составит около 2,7 млн. м3/сут, из которых 1,6 млн. м3/сут планировалось подавать в Москву. Однако, в последнее время установлено, что дополнительная вода городу не нужна, что вызвано прежде всего осуществляемыми и планируемыми мероприятиями по экономии воды и уменьшению общей потребности в воде в силу ряда причин экономического характера.
Поэтому подача подземных вод в Москву в периоды интенсивного загрязнения поверхностных вод может быть ограничена 1,0 млн. м3/сут (исходя из нормы 100-200 л/сут на 1 человека при численности населения г. Москвы в 8,5 млн. человек).
В настоящее время в качестве первоочередного освоения выбрана южная группа месторождений, основанная на использовании подземных вод каменноугольных водоносных горизонтов в долине р. Оки (район г. Серпухова).
Качество подземных вод на участках, включенных в объединенную систему, в целом соответствует нормам для питьевых вод, установленным в России, за исключением повышенного содержания железа и марганца. Кроме того, на Южной системе отмечается пониженное содержание фтора. Месторождения Северной и Восточной систем надежно защищены от возможного загрязнения, а месторождения Южной и Западной систем являются слабо защищенными. Выполненные специальные гидродинамические расчеты показывают, что качество подземных вод при эксплуатации изменится незначительно и это не приведет к невозможности их использования для питьевого водоснабжения.
При разработке "Генеральной схемы объединенной системы водоснабжения г. Москвы й Московской области с использованием подземных источников" значительное внимание уделялось прогнозу возможных экологических последствий интенсификации использования подземных вод. В частности, анализировалось влияние снижения уровня в верхнем водоносном горизонте на состояние растительности, ландшафтов, прогнозировалось возможное изменение речного стока (особенно стока малых рек), опасность загрязнения эксплуатируемых водоносных горизонтов за счет миграции загрязнителей при изменении гидродинамических условий взаимодействия подземных и поверхностных вод и отдельных водоносных горизонтов между собой. При этом авторы "Схемы..." правильно подчеркивают, что при прогнозе возможного влияния отбора подземных вод на окружающую среду первостепенное значение имеет анализ опыта эксплуатации действующих водозаборов подземных вод. Как уже отмечалось, многолетняя эксплуатация подземных вод, вызывающая снижение уровней подземных вод в каменноугольных водоносных горизонтах на многие десятки метров, не привела к заметным и опасным негативным экологическим последствиям, за исключением уменьшения меженного стока рек на отдельных участках.
Влияние эксплуатации подземных вод на сток малых рек проявляется двояко: иногда на некоторых реках возникают участки, где поверхностный сток уменьшается (Москва в верховьях, Истра в среднем течении, Пахра, Нерская, Нора и некоторые другие) за счет питания рекой грунтовых водоносных горизонтов й сокращения подземного стока в реки. В других случаях за счет сброса в реки очищенных отработанных вод, различных стоков, речной сток по сравнению с естественным увеличивается (реки Воря, Торгоша, Пажа). Характерной в этом отношении является р. Клязьма, сток которой выше Ногинска уменьшился по сравнению с естественным, а ниже Ногинска и Электростали - увеличился.
Математическое моделирование, проведенное с учетом сезонного регулирования питания грунтовых водоносных горизонтов, показало, что "ущерб" меженному стоку малых рек составит около 10% в год средней водности и 17-18% в год водности 95% обеспеченности. На отдельных участках рек, где меженный сток рек 95% обеспеченности уменьшится более, чем на 25-30%, потребуется осуществление специальных мероприятий, таких как устройство русловых запруд, подпитывание малых рек в экстремальных ситуациях подземными водами и др.
Следует отметить, что проблема интенсификации использования подземных вод в Московском регионе вызвала небывалый интерес и прежде всего значительное беспокойство у населения и ряда ученых, в частности Пущинского научного центра. Еще ни разу в бывшем Советском Союзе специалисты и просто жители какого-либо региона не обсуждали столь активно экологические проблемы использования подземных вод. Можно назвать две основные причины этого:
- впервые в России планируется столь крупный отбор подземных вод для решения проблемы питьевого водоснабжения такого большого города, как Москва;
- в последние годы наблюдается повышенный интерес населения к экологическим проблемам природопользования, в том числе к опасности крупномасштабного использования подземных вод.