Захоронение токсичных отходов

В атомной и химической промышленности часто форми­руются особо токсичные отходы производства. Защита окружающей среды от негатив­ного влияния токсичных отходов производится захоронением их в глубокозалега­ющие водоносные горизонты специально оборудованными бу­ровыми скважинами. Такая изоляция особо токсичных отходов с одной стороны полностью обеспечивает безопасность окружающей среды, а с другой происходит загрязнение и зараженность глубоких гори­зонтов.

В связи с этим существует ряд строгих ограничений, что решается в каждом конкретном случае.

Во-первых, запрещается производить подземное захороне­ние особо токсичных отходов в водоносные горизонты пресных подземных вод, формирующихся в гидрогеодинамической зоне активного подземного стока.

Во-вторых, невозможна закачка в водоносные горизонты содержащие минеральные подземные воды и промышленные подземные воды с повышенным содержанием полезных ком­понентов, извлечение которых экономически целесообразно.

В-третьих, считаются непригодными для подземного захо­ронения гидрогеологические структуры, не имеющие естествен­ной защищенности водоносных горизонтов от поверхности во­донепроницаемыми горными породами.

Для подземного захоронения особо токсичных промстоков во всех случаях геологические структуры должны иметь надеж­ную естественную герметичность.

Во ВСЕГИНГЕО была составлена прогнозная карта райо­нирования бывшей территории СССР по условиям возможного подземного захоронения промстоков в глубокие водонос­ные горизонты, на которой выделены регионы наиболее бла­гоприятные для использования этого метода.

Большое значение в рассматриваемой проблеме имеет разработка технологической схемы захоронения: соответствующая подготовка промстоков, выбор конструкции нагнетательных скважин оборудования их фильтрации и режима нагнетания. При этом следует иметь в виду, что в стадию эксплуатации нагнетательных скважин со временем происходит уменьшение их приемистости, связанные с кольматацией фильтров. Для восстановления приемистости нагнетательных скважин прихо­дится производить регенерацию фильтров периодической про­мывкой их специальными растворами.

Следует отметить, что глубоко залегающие водоносные го­ризонты характеризуются довольно низкими фильтрационны­ми свойствами, в результате чего метод подземного захороне­ния особо токсичных промышленных стоков применим для захоронения ограниченно малого объема стоков.

Для выбора геологической структуры под подземное захо­ронение обычно проводится специальная разведка. Именно она позволяет изучить: литологический состав пород, слагающих геологическую структуру, коллекторские свойства пород выб­ранного водоносного горизонта, приемистость нагнетательных скважин и получить эколого-гидрогеологическую информацию, необходимую для разработки проекта захоронения на выбран­ном полигоне.

Большое значение для контроля подземного захоронения имеет мониторинг режима подземных вод и хорошо организо­ванная сеть наблюдательных скважин. На участке промышлен­ного полигона захоронения целесообразно организовать две зоны эколого-гидрогеологического контроля: 1) в натуре на­гнетательных скважин должна быть создана зона строгого ре­жима, 2) на участке расположения наблюдательных скважин -зона периодического контроля.

Впервые подземное захоронение особо токсичных отходов атомной промышленности в глубокие, горизонты земной коры были выполнены под руководством Н.И. Плотникова на одном объекте в Зап. Сибири. Позже захоронение жидких отходов Мелекесской АЭС было произведено в Центральной части впадины в карбо­натные породы. Подготовлен промышленный полигон для за­хоронения отходов Калининской АЭС и др.

Решена проблема захоронения жидких отходов хи­мического завода Норильского комбината. Здесь на опытном полигоне производится захоронение промстоков в подмерз­лотные водоносные горизонты (на глубину более 1200 м).

Применяется подземное захоронение токсичных промсто­ков в глубокие структурные горизонты и на ряде других про­мышленных объектов: 1. Дзержинский промышленный объект; 2.Новомосковскийхимический завод; 3.Уфимский нефтеперерабатывающий завод; 4.Оренбургский газопромышленный ком­плекс; 5.Харьковский, Первомайский химические комбинаты и др.

Недостаточно разработаны меры защиты окружающей сре­ды жизнедеятельности человека от загрязнения ее нефтепро­дуктами в стадию эксплуатации нефтяных и газовых место­рождений. В практике применяется метод захоронения наиболее ток­сичных промстоков нефте- и газоперерабатывающих заводов — в глубокие горизонты земной коры; например, на Оренбургс­ком и Астраханском газоперерабатывающих заводах, на Уфимском и Люберецком нефтеперерабатывающих заводах и др.

Можно также рекомендовать существенное улучшение тех­нологии первичной обработки нефти на скважинах с тем, чтобы исключить ее потери в окружающую среду, технологию транспортирования нефти и газа в магистральных трубопрово­дах и осуществление постоянного контроля за их эксплуатаци­ей. При аварийных ситуациях на нефтепроводах, когда выбра­сывается на поверхность сырая нефть, применяются аварий­ные меры защиты с учетом каждого конкретного случая — изоляции нефти на участке выброса, ликвидации нефтепро­дуктов в очагах их скопления и др.

Что же касается способов защиты окружающей среды от негативного влияния гидрогеотехнических процессов (подтоп­ления застроенной территории, заболачивание земли, вторич­ное засоление почв в стадию эксплуатации ирригационных систем и др.), то в практике широко используется метод ме­лиоративного дренажа: горизонтальный, вертикальный и ком­бинированный.

Итак, в современной фундаментальной гидрогеологии (по Н.И. Плотникову) за­родилось новое самостоятельное прикладное направление — экологическая гидрогеология. Последняя изучает подземные воды и комплекс гидрогеологических техногенных процессов, фор­мирующихся в геологической среде в условиях техногенеза, не­гативное влияние которого четко определяет:

1) химическое загрязнение: а) геологической среды и, преж­де всего, подземных вод промстоками и сточными водами в стадию эксплуатации различных промышленных и сельскохо­зяйственных объектов; б) окружающей среды в целом нефте­продуктами при эксплуатации нефтяных и газовых месторож­дений за счет неизбежных технологических потерь;

2) радиоактивную зараженность всех компонентов окружа­ющей среды техногенными радионуклидами — отходами (в накопителях) радиохимических заводов и аварийными выбро­сами в стадию эксплуатации атомных электростанций;

3) существенное истощение ресурсов геологической среды и, прежде всего, истощение естественных запасов подземных вод, коренное ухудшение биосферных и ландшафтных усло­вий при длительном осушении горных разработок в стадию промышленного освоения месторождений твердых полезных ископаемых;

4) подтопление и заболачиваемость застроенных территорий (городских, промышленных и сельскохозяйственных объектов) под влиянием неизбежных потерь влаги в стадию эксплуатации водонесущих коммуникаций, ирригационных систем и равнин­ных водохранилищ;

5) вторичное засоление почв и подземных вод, а также деградация биосферных условий при эксплуатации крупных ирригационных систем, построенных на территориях со сла­бой естественной дренированностью, под влиянием неизбеж­ных потерь влаги при орошении;

6) деформация поверхности (склонов, откосов, поверхностных сооружений, подземных коммуникаций), ухудшение ландшафтных усло­вий под влиянием процессов вторичного уплотнения осушен­ных рыхлых пород, суффозионно-карстовых провалов и других на участках крупных водозаборных сооружений подземных вод и дренажных систем на месторождениях полезных ископае­мых.

Как показывает практика и результаты проведенных иссле­дований, при интенсивном проявлении перечисленных выше явлений (загрязнения, превышающие ПДК) всегда приводят к возникновению на отдельных объектах или в региональном плане экологической кризисной ситуации.

Таким образом, экологическая гидрогеология оценивает не­гативное влияние техногенеза на изменение свойств геологи­ческой среды, биосферных условий и в первую очередь, на жизнедеятельность человека. В связи с этим проводятся различные комплексные эколого-гидрогеологические исследования, а также разрабатываются гидрогеологические основы экологической бе­зопасности биосферы (меры защиты и реанимации окружаю­щей среды).

4. Комплексные инженерно-экологические исследования.

В общий состав инженерно-экологических исследований входят следующие виды работ: сбор, обработка анализ опубликованных и фондовых материалов о экологическом состоянии природной среды; экологическое дешифрирование аэрокосмических материалов; маршрутные экологические наблюдения с покомпонентным описанием природной среды; проходка горных выработок для получения экологической информации; эколого-гидрогеологические исследования; геоэкологическое опробование и оценка загрязненности атмосферного воздуха, почв, грунтов; лабораторные химико-аналитические исследования; эколого-радиационные исследования; эколого-газогеохимические исследования; оценка эколого-физических воздействий; санитарно- эпидемиологические и медико-биологические исследования; стационарные экологические наблюдения (экологический мониторинг).

Назначение и необходимость отдельных видов работ обосновывается в программе инженерно-экологических исследований в зависимости от вида строительства, особенностей природно-техногенной обстановки, степени экологической изученности.

Ниже кратко рассмотрены виды и методы комплексных инженерно-экологических исследований, включающих инженерно-экологические маршрутные наблюдения, опробование и исследование всех компонентов геологической среды; опытные и лабораторные эколого-гидрохимические, эколого-фильтрационные и эколого-миграционные работы; экологическое опробование и исследование почв и грунтов; специальные эколого-гидрохимические, радиационно-экологические и экологогазогеохимические наблюдения, опробование и исследование подземных и поверхностных вод и техногенных грунтов, а также экологические наблюдения в системе регионального, и локального мониторинга окружающей природной среды.

Комплексные инженерно-геологические исследования начинаются со сбора и анализа опубликованных и фондовых материалов по техногенной нагрузке исследуемой территории в архивах специально уполномоченных государственных органов в области охраны окружающей среды, центрах по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета, центрах санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России в фондах проектно-изыскательских организаций Госстроя России, территориальных фондах Министерства природных ресурсов РФ, а также в областных, городских и районных организациях по делам строительства и архитектуры, в управлениях действующих предприятий и т.д.

При этом собираются и анализируются опубликованные материалы и данные статистической отчетности соответствующих ведомств, техни­ческие отчеты (заключения) об инженерно-экологических, инженерно-геологических, гидрогеологических изысканиях и исследова­ниях, стационарных наблюдениях на объектах в районе проектируемого строительства, лите­ратурные данные и отчеты о научно-иссле­довательских работах по изучению природных условий территории и состояния компонентов природной среды на конкурентных площадках размещения объекта; графические материалы (геологические, гидрогеологические, инженерно-геологические, ландшафтные, почвенные, расти­тельности, зоогеографические и другие карты и схемы) и пояснительные записки к ним.

Дешифрирование аэрокосмоснимков (АКС)выполняется с привлечением собранных карто­графических и иных материалов для: привязки АКС к топооснове разных масшта­бов и существующим схемам ландшафтного, геоструктурного, инженерно-геологического и других видов районирования; выявления участков развития опасных гео­логических, гидрометеорологических и техно-природных процессов и явлений; выявления техногенных элементов ланд­шафта и инфраструктуры, влияющих на со­стояние природной среды (промобъектов, транспортных магистралей, трубопроводов, карьеров и др.); предварительной оценки негативных по­следствий прямого антропогенного воздействия (ареалов загрязнения, вырубок и других нарушений растительного покрова, изъ­ятия земель и т.п.); слежения за динамикой изменения экологи­ческой обстановки; планирования числа, расположения и раз­меров ключевых участков и контрольно-увязочных маршрутов для наземного обоснования.

При этом рекомендуется выполнять: предварительное дешифрирование (до проведения полевых ра­бот), полевое дешифрирование (в процессе проведения полевых работ), окончательное де­шифрирование (при камеральной обработке материала, выполнении экстраполяционных операций и составлении отчета).

Для повышения достоверности распо­знавания объектов при экологическом дешифрировании и отслеживания динамики развития процессов применяется способ сравнительного дешифрирования раз­новременных изображений территории, полу­ченных в разные сезоны года.

На основании результатов сбора мате­риалов и данных о состоянии природной среды и предварительного дешифрирования состав­ляются схематические экологические карты и схемы хозяйственного использования террито­рии, а также планируются наземные маршруты с учетом расположения выяв­ленных источников техногенных воздействий.

Маршрутные экологические наблюденияпредшествуют другим видам полевых работ и вы­полняются после сбора и анализа имеющихся материалов о природных условиях и техноген­ном использовании исследуемой территории. Маршрутные экологические наблюдения сопровождаются полевым дешифрированием, включающим уточнение дешифровочных признаков, кон­троль результатов дешифрирования, и др.

Маршрутные инженерно-экологические наблюдения выполняются для получения каче­ственных и количественных показателей и ха­рактеристик состояния всех компонентов эко­логической обстановки (геологической среды, поверхностных и подземных вод, почв, расти­тельности и животного мира, антропогенных воз­действий), а также комплексной ландшафтной характеристики территории с учетом её функциональной значимости и экосистем в целом.

В маршрутное геоэкологическое обследование застроенных территорий вклю­чается: обход территории (при необходимости, со­вместно со специалистами природоохранных служб) и составление схемы расположения промпредприятий, свалок, полигонов твердых бытовых отходов (ТБО), шлако- и хвостохранилищ, отстойников, нефтехранилищ и других по­тенциальных источников загрязнения с указани­ем его предполагаемых причин и характера; опрос местных жителей о специфике ис­пользования территории (с ретроспективой до 40-50 лет и более) с целью выявления участков размещения ныне ликвидированных промыш­ленных предприятий, утечек из коммуникаций, прорывов коллекторов сточных вод, аварийных выбросов, использования химических удобре­ний и т.п.; выявление и нанесение на схемы и карты фактического материала визуальных признаков загрязнения (пятен мазута, химикатов, нефте­продуктов, мест хранения удобрений, несанкционированных свалок пищевых и бытовых от­ходов, источников резкого химического запаха, метанопроявлений и т. п.).

Горные выработки проходятся для: оценки эколого-гидрогеологических и эколого-инженерно-геологических условий площадок (состава и проницаемости почв, грунтов и горных пород, наличия водоупоров и гидравлической взаимосвязи между водонос­ными горизонтами и с поверхностными водами, направлений и скорости движения потока грунтовых вод) с точки зрения возможной аккумуляции загрязнений; отбора проб почв, грунтов, подземных вод для определения химического состава и кон­центрации вредных компонентов; определения опасности эмиссии газообраз­ных загрязнителей в воздух и грунтовые воды.

Горные выработки размещаются по створам, перпендикулярным к границам геоморфологических элементов, с учетом рас­положения источников загрязнения, а также основных направлений воздушных потоков, поверхностного и подземного стока, уклонов поверхности, состава поверхностных отложе­ний и других факторов. Расстояние между выработками должно оп­ределяться их назначением, особенностями местных условий и отве­чать масштабу выполняемых исследований. Глубина выработок определяется глубиной залегания и мощностью первого от поверхно­сти водоносного горизонта, глубиной кровли первого водоупора, мощностью загрязненной зоны.

При проведении комплексных ин­женерных исследований часть выработок, отвечающих по расположению и глубине комплексу решаемых задач, используется одновременно для ин­женерно-экологических, инженерно-геологических и гидрогеологических наблюдений и опробования.

Эколого-гидрогеологические исследова­ния выполняются в комплексе с гидрогеологическими исследованиями.

При изучении гидрогеологических условий в соответствии с конкретными задачами инже­нерно-экологических исследований устанавливается наличие водоносных горизонтов, которые испытывают негативное влияние в процессе строительства и эксплуатации объ­екта, и подлежащих защите от загрязнения и истощения; условия залегания, распростране­ния и естественную защищенность этих гори­зонтов (в особенности, первого от поверхно­сти); состав, фильтрационные и сорбционные свойства грунтов зоны аэрации и водовмещающих пород; наличие верховодки; глубину залегания первого от поверхности водоупора; зако­номерности движения грунтовых вод, условия их питания и разгрузки, режим, наличие гид­равлической взаимосвязи между горизонтами и с поверхностными водами; химический состав грунтовых вод, их загрязненность вредными компонентами и возможность негативного влияния на усло­вия проживания населения.

Гидрогеологические параметры (коэффициенты фильтрации, водопроводимости, уровнепроводности и другие характеристики водосодержащего пласта, требующие проведения лабораторных полевых и опытных работ (откачек, наливов, нагнетаний) определяются в составе гидрогеологических исследований.

При проведении эколого-гидрогеологических исследований опытные опробования и опытно-эксплуата­ционные наблюдения являются взаимодополняющими видами специали­зированных работ. Среди них различают: 1) работы геофильтрационного характера — опробования (ОФО) и наблюдения (ОФН), имеющие целью обеспечение прогнозных моделей качества подземных вод соответствую­щей геофильтрационной информацией; 2) опытно-миграционные (инди­каторные) исследования - опробования (ОМО) и наблюдения (ОМН), направленные на изучение параметров и процессов массопереноса; 3) промежуточное положение занимают опытно-фильтрационные опробования с использованием индикаторов (ОФИО) и гидрогеофизические исследования, проводимые для дополнительного фильтрационного расч­ленения разрезов и изучения фильтрационных потоков (с помощью искусственных и естественных индикаторов или наблюдений за естественными геофизическими полями).

Рассмотрим условия постановки специализи­рованных работ и рекомендаций по их составу, при изучении фильтрационных свойств пород (фильтрационных параметров). Полевыми методами изучают фильтрационные свойства естественных экранирую­щих отложений и водоносных пород, попадающих в зону влияния бассей­на промышленных стоков. Основным видом опробования поверхност­ных экранирующих отложений являются опытные наливы в шурфы и скважины, дополняемые комплексом гидрофизических и индикатор­ных исследований [ 10 ].

Что же касается зоны насыщения, то необходимость специального подхода к ОФО для объектов всех категорий обусловлена повышенными требованиями к детальности профильного фильтрационного расчленения водоносных комплексов, включающего оценку показателей изменения проницаемости пород по глубине, профильной анизотропии фильтрацион­ных свойств, а также параметров гидродинамической взаимосвязи во­доносных горизонтов через разделяющие толщи.

Так, в случае предполагаемого загрязнения подземных вод от по­верхностного бассейна для существенно неодно­родных в разрезе пород первостепенное значение имеет выделение высокопроницаемых зон, служащих основными транспортерами загряз­няющих компонентов. Выявление послойных значений проницаемости определяются и масштабы макродисперсии. В том слу­чае, когда ожидается развитие в пласте гравитационной дифференциации сточных растворов, необходима дополнительная оценка вертикальной проницаемости пород.

При наличии в разрезе природных некондиционных вод детальность поинтервального изучения фильтрационных свойств должна соответствовать выявленной степени гидрогеохими­ческой неоднородности.

Важное место в опытных работах отводится изучению параметров массопереносаи трансформации загрязнений, поступающих в подземные воды извне. Включение ОМО в программу изысканий обязательно лишь для комплексов трещиноватых или трещиновато-пористых пород, подверженных загрязнению, причем первостепенное значение они имеют при оценках параметров миграции в плановых потоках от поверх­ностных бассейнов промышленных стоков.

Наряду с ОМО в практику гидрогеологических исследований включаются опытно-фильтрационные опробования миграционной нап­равленности (ОФИО). В частности, фильтрационному расчленению раз­резов способствуют прежде всего запуски трассеров по напластованию пород на заключительных этапах кустовых откачек. Особое место среди ОФИО занимают индикаторные опыты по специальным схемам с при­нудительной циркуляцией воды вкрест напластования фильтрующих отложений. Такие опыты полезны при изучении водоносных трещино­ватых пород на участках возможного подтока природных некондицион­ных вод к горным дренажам. Здесь могут быть целесообразными также длительные откачки, сопровождаемые изучением изменения химичес­кого состава по откачиваемой воде (по "этажно" расположенным пьезометрам) с целью оценки фильтрационной и мигра­ционной связи подземных природных бассейнов с вышележащими зо­нами водоносной системы.

Важным дополнением к ОМО и ОФИО являются лабораторные опы­ты. Так, лабораторными экспериментами достаточно надежно оцениваются емкостные параметры грунтов, характеризующиеся преимущественной фильтрацией по порам. Кроме того, молекулярно-диффузионная про­питка глинистых образцов и пористых блоков трещиноватых пород позволяет получить значения их пористости и коэффициента молеку­лярной диффузии, отражающие буферные свойства этих образований. Лабораторные методы являются основными при изучении ряда физико-химических процессов, в частности сорбции и ионного обмена. В лабо­раторных условиях выделяют и изучают поровые воды образцов, отоб­ранных из слабопроницаемых комплексов.

Специальные лабораторные эксперименты проводятся с целью изуче­ния экранирующих свойств глинистых грунтов и техногенных отло­жений (шламов) оснований гидросооружений, предназначенных для хранения промышленных стоков. При этом оценивается влияние на прони­цаемость пород изменчивости их минерального и гранулометрического состава, а также напряженного состояния естественных и намывных от­ложений, минерализации и качественного состава сточных вод.

Дополнением для всех рассмотренных выше видов полевых работ являются разнообразные геофизические методыскважинного каротажа (прежде всего, расходометрический, резистивиметрический, термо­метрический): с их помощью уточняется литологическое строение водо­носных толщ, проводится детальное расчленение разрезов по проницае­мости, устанавливается скорость и направление фильтрационных пото­ков, осуществляется прямое прослеживание опытных возмущений в плас­те при миграционных экспериментах, оценивается качество оборудования опытных и наблюдательных скважин. Кроме того, методами поверх­ностной геофизики изучаются показатели, характеризующие изменчивость проницаемости водоносных массивов и минерализации вод в плане.

При изучении фактической гидрогеохимической обстановки выявляются закономерности распределения в подземных водах элементов и соединений, входящих в состав сточных растворов, а так­же химических компонентов, свойственных ореолам загрязнения.

Учитывая, что для изучения миграционных процессов в естественных условиях и надежного текущего контроля качества подземных вод в равной степени важны детальные оценки как гидрогеохимического, так и гидродинамического режима, ОМН носят комплексный характер. Комплексный подход достигается сочетанием традиционных замеров уровней воды с целенаправленным, детализиро­ванным гидрохимическим опробованием и прослеживанием полей заг­рязнения подземных вод по их гидрогеофизическим параметрам, а также со специальными экспериментами — миграционны­ми и фильтрационными, - проводимыми по мере необходимости на ключевых участках в рамках эксплуатационной разведки месторож­дения.

По общей направленности наблюдения за загрязнением подземных вод подразделяются на собственно гидрохимические и гидродинамичес­кие. На последние возлагаются важные функции по уточнению условий взаимосвязи поверхностных и подземных вод, а также детализации фильтрационных потоков в водоносных горизонтах, во многом опреде­ляющих особенности развития контролируемых процессов загрязнения подземных вод. Таким образом, систематическое изучение гидродина­мического режима подземных вод с помощью традиционных и специаль­ных методов, является важной частью ОМН.

В постановку, проведение и анализ результатов режимных наблюдений включается:

1) обоснование общей структуры сети режимных скважин, т.е. схемы размещения точек наблюдений в плане и в разрезе, а также выбор конструкций наблюдательных скважин (постов);

2) определение последовательности бурения скважин и оборудования водопостов и назначение для них частоты опробования;

3) проведение наблюдений за уровнем загрязнения подземных и связанных с ними поверхностных вод по их физическим, химическим и микробиологическим показателям с целью выявления источников и оконтуривания площадей загрязнения, контроля интенсивности заг­рязнения с учетом динамики его развития во времени и по площади;

4) специальные гидрогеологические и гидрогеофизические работы (в том числе опытного характера), проводимые для независимого изучения фильтрационных потоков и условий взаимосвязи подземных и поверхностных вод на участках загрязнения, а также для проверки состояния скважин режимной сети;

5) анализ и количественную интерпретацию данных наблюдений с целью оценки характера миграционных процессов и определения миграционных параметров. Результаты интерпретации используются для планирования дальнейшего развития наблюдательной сети, долгосроч­ных прогнозных оценок, последовательно уточняемых по мере накоп­ления информации на различных этапах наблюдений, разработки водоохранных мероприятий и оценки их эффективности.

В состав режимной сети для специализированных гидрохимических наблюдений входят наблюдательные скважины — специальные или сов­мещенные с пьезометрами режимной сети, предназначенными для гид­родинамических наблюдений; пункты гидрохимического опробования на эксплуатируемых скважинах, в пределах горных выработок, на естественных источниках, на поверхностных водотоках и водоемах, на сбросах загрязненных вод; специальные пункты наблюдений в экра­нирующих отложениях — как естественных, так и техногенных.

Режимными гидрохимическими наблюдениями охватываются как участки размещения потенциальных поверхностных источников загряз­нения водоносных горизонтов, так и участки расположения дренажей или водозаборов пресных подземных вод (когда не исключена возмож­ность загрязнения последних от подземных источников некондицион­ных вод).

При постановке наблюдений вблизи поверхностных источников загрязнения особое внимание обращается на профильную фильт­рационную анизотропию и наличие в разрезе резко выраженных зон преимущественного гидравлического переноса, учитываются высокие действительные скорости фильтрации и сильные эффекты рассеяния в трещиноватых породах; наоборот, в пористых комплексах действительные скорости движения заметно ниже, рассеяние в пределах относительно однородных толщ выражено слабее, но существенную роль играют сорбционные эффекты.

Принципы организации ОМН различаются в зависимости от ожидае­мого режима рассеяния загрязняющих компонентов. Для ореолов растекания основным показателем интенсивности внутрипластового переноса служит конвекция, а явления смешения неконди­ционных и пластовых вод отмечаются главным образом в границах пе­реходной зоны — вблизи фронта вытеснения. Сам процесс является резко нестационарным на всех этапах миграции, поэтому для изучения его показателей выполняется детальное временное прослеживание. При этом анализ структуры сетки движения подземных вод позволяет выде­лить наиболее важные ленты тока и сосредоточить на них основной объем наблюдательных скважин.

При исследовании ореолов рассеяния первостепенное значение приоб­ретает изучение пространственных закономерностей, обусловленных широким развитием процессов смешения. Наиболее надежно контро­лируют такое загрязнение площадные системы наблюдательных сква­жин, расположенные по линиям не только вдоль, но и вкрест направле­ния основного переноса.

Всестороннее изучение процессов загрязнения возможно только путем наблюдений за концентрационными полями на достаточно боль­ших удалениях от бассейна: контроль по скважинам, которые располо­жены вблизи источника загрязнения и быстро оказываются за фронтом переноса, не позволяет надежно установить характер миграции в пласте, поскольку для оценки физико-химических и дисперсионных эффектов основной интерес представляют точки наблюдений в пределах переход­ной зоны. Отсюда можно сделать вывод о том, что требования к плот­ности и расположению скважин режимной сети с позиций гидродинамики и гидрохимии существенно различаются.

Возможный характер и закономерности изменения качества под­земных вод определяются также процессами, протекающими в пригра­ничной области, через которую осуществляется взаимодействие тех­ногенных некондиционных вод с подземным потоком. В условиях шламо- и хвостохранилшц горных предприятий приграничная область обычно приурочена к глинистым экранирующим покрытиям, на которые в процессе эксплуатации хранилища намываются технические продукты переработки и обогащения полезного ископаемого. Гидродинамические и гидрохимические условия в данной области являются особыми по ряду позиций: во-первых, это область с наиболее сильно деформирован­ной структурой фильтрационного и миграционного потоков, где, в частности, обычно заметна вертикальная составляющая скорости фильт­рации; во-вторых, на границе раздела поверхностных и подземных вод (проходящей непосредственно по контакту с донными отложениями при подпертом режиме фильтрации или в пределах зоны неполного водонасыщения при режиме свободной инфильтрации) наиболее интенсивно протекают физико-химические и биологические процессы самоочище­ния, которые в пределах основной части области миграции обычно не столь выражены и чаще всего имеют совершенно иную природу.

Например, установлено, что при фильтрации через донные отложения хвостохранилищ и гидро­отвалов в ряде районов КМА теряется основная масса азотных соединений.

Принципы организации режимных наблюдений и их методическая постановка для приграничной и основной областей во многом различают­ся. Прежде всего намечают расположение основных наблюдатель­ных створов: при наблюдениях за ореолами растекания скважины раз­мещают по нескольким лучам, отходящим от бассейна-накопителя и замыкающимся на охраняемых объектах; при наблюдениях за орео­лами рассеяния в дополнение к одному-двум створам, .ориентированным вдоль естественного фильтрационного потока, задают два-три створа в ортогональном ему направлении.

Первоначально на каждом створе помимо пунктов наблюдения в приграничной области располагают как минимум две-три наблюда­тельные скважины на относительно небольшом удалении от бассейна. Дальнейшее наращивание сети наблюдательных скважин и их размеще­ние в плане зависят от результатов наблюдений по первоочередной группе скважин. Так, если по времени прихода фронта загрязнения ближайшим скважинам удается оценить истинную скорость переноса, то можно рассчитать расстояние между последующими скважинами: оно должно быть таким, чтобы фронт загрязнения проходил его не бо­лее чем за полтора-два года в пористых породах или за полгода-год в трещиноватых.

Далее, по мере накопления информации о контролируемом процес­се и с учетом результатов гидрогеологических прогнозов для наблюде­ний за ореолами рассеяния задают поперечные створы скважин. В част­ности такие створы обязательны, если результаты наблюдений за мигра­цией устойчивых компонентов дают по ближайшим скважинам стацио­нарные распределения концентрации со значениями ниже исходных, что может расцениваться как проявление интенсивного поперечного рассеяния.

Под влиянием профильной фильтрационной неоднородности и ани­зотропии, а также гравитационной дифференциации основное загряз­нение часто развивается лишь в пределах ограниченной по мощности зоны водоносного пласта. Отсюда вытекает необходимость детального опробования фильтрующей толщи по всей ее мощности, что не увязы­вается с существенно менее жесткими требованиями к гидродинами­ческим наблюдениям по пьезометрам в условиях плановой фильтрации. В общем случае расположение фильтров наблюдательных скважин в разрезе и длину интервалов опробования устанавливают после анализа материалов гидрогеологической разведки, дающих основу для профильного расчленения пород по проницаемости.

С позиций оценки процессов самоочищения в придонном слое и в экранирующих отложениях еще до заполнения бассейна устанавливаются в донной его части специальные стационарные пробоотбор­ники. Этой же цели служит и группа специально оборудованных режимных скважин, расположенных вблизи уреза бассейна.

Проиллюстрируем практическими примерами организации режимных наблюдений на типовых объектах горного производства (по В.А. Мироненко).

Эффективность режимных наблюдений в Лебединском районе КМА опреде­ляется прежде всего детальностью контроля процессов профильного перераспреде­ления загрязняющих компонентов в водоносном комплексе при их перемещении от бассейнов промышленных стоков или загрязненных естественных водоемов и водотоков. Такая детальность контроля достигнута при раз­дельном оборудовании и опробовании скважин на меловой и песчаный горизонты. Первоочередной объем наблюдательных скважин сконцентрирован на меловом водоносном горизонте, поскольку предвестниками начавшегося заг­рязнения будут малые концентрации вещества, переносимого по трещинам в мелах и намного опережающего основной фронт загрязнения. Кроме того, скважи­ны на пески контролируют степень профильного разбавления стоков и одновременно дают второе предупреждение о возможном появлении загрязнения в эксплуатационных скважинах.

Особенности условий проведения наблюдений за загрязнением от подземных бассейнов некондиционных вод сводятся к следующему:

1) контроль за процессами загрязнения по сети режимных наблюда­тельных скважин существенно усложняется из-за сравнительно больших глубин и необходимости вертикального прослеживания этих процессов по секционным скважинам. Однако весьма представитель