Подземные пресные воды являются в основном составной частью речного стока. Преимущество подземной составляющей речного стока по сравнению с поверхностным стоком состоит в том, что они находятся в относительной изоляции и меньше подвержены загрязнению; дебит подземных вод меньше зависит от конкретно складывающихся погодных условий и поэтому отличается большим постоянством. Прогнозные эксплуатационные ресурсы пресных и солоноватых (до 3 г/л) подземных вод СССР, исключая слабоизученные районы Сибири и Дальнего Востока, оцениваются ВСЕГИНГЕО в объеме 321 км3 в год, при этом около 42% прогнозных ресурсов подземных вод относится к европейской части, 33% к Средней Азии и Казахстану и 25% приходится на Сибирь и Дальний Восток.
Региональная оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод базируется на возможности использования естественных динамических, статических и упругих ресурсов вод. Динамические ресурсы могут быть использованы неограниченно продолжительно, поскольку являются восполняемыми. Статические и упругие ресурсы — не восполняемые и продолжительность их использования как источника водоснабжения определяется временем сработки напора и осушения водоносного пласта. Региональная прогнозная оценка учитывает также дополнительные эксплуатационные ресурсы подземных вод, вовлекаемых в использование водозаборами в результате просачивания из других пластов, фильтрации поверхностных вод и т. д. Сущность методики оценки региональных (прогнозных) эксплуатационных ресурсов подземных вод сводится к гидродинамическим расчетам условных водозаборов, равномерно размещенных на всей оцениваемой площади по шахматной сетке. Поэтому эксплуатационные ресурсы не могут быть использованы для действительной оценки обеспеченности подземными водами крупных водопотребителей с сосредоточенным водозабором. В то же время подсчитанные по этой методике региональные ресурсы позволяют составить общее представление о распределении и возможных масштабах использования подземных вод и дать сравнительную оценку водообеспеченности отдельных территорий.
Таблица 2.4. Эксплуатационные ресурсы и запасы подземных вод, км3/год
Эксплуатационные запасы подземных вод разной категории изученности, утвержденные Государственной и территориальной комиссиями по запасам полезных ископаемых (ГКЗ и ТКЗ), составляют около 52,6 км3/год. Прогнозные ресурсы и эксплуатационные запасы пресных подземных вод союзных республик и СССР на 1/1 1980 г. характеризуются данными табл. 2.4.
В последние годы подземные воды все чаще используются не только для водоснабжения населения, промышленности и коммунального хозяйства, но и в орошаемом земледелии. По состоянию на 1/1 1975 г. подземными водами в стране орошалось около 240 тыс. га, из них 98 тыс. в Закавказье, 95 тыс. на Украине, 39 тыс. в Средней Азии. В 1976 г. в Казахстане (по данным Казгипроводхоза) подземными водами орошалось около 20 тыс. га и обводнялось до 75 тыс. га пастбищ в полупустынных районах.
Отбор подземных вод в 1979 г. по данным учета, проведенного в соответствии с Положением о государственном учете вод и их использованию, в целом по стране составил около 30,8 км3. Исследования по использованию подземных вод показывают, что в целом по стране и в большинстве экономических районов объем извлеченной воды по отношению к величине эксплуатационных ресурсов составил 10—20%, в Молдавии и Закавказских республиках — 25—50%, а на устьевом участке бассейна реки Кубань отбор подземных вод практически достиг предела. Настораживает соотношение водоотбора и эксплуатационных ресурсов в бассейне Северского Донца в связи с изменением условий питания подземных вод после зарегулирования поверхностного стока и некоторым ухудшением качества вод в результате их загрязнения промышленными стоками. Как следствие этих причин в бассейне Северского Донца возможно уменьшение ресурсов подземных вод, пригодных к использованию для нужд народного хозяйства.
Подземные воды в ряде районов используются нерационально, а зачастую извлеченная вода используется лишь частично. По всей стране согласно данным учета 1979 г. количество использованной воды по сравнению с извлеченной составило 93%, а по союзным республикам — от 99% (Азербайджан) до 100% (Белоруссия, Латвия) и только в Эстонии не превысило 40%. Всего по стране было сброшено в сток без пользы около 3000 млн. м3, т. е. 17% извлеченной подземной воды. Больше половины сброшенных вод (около 1750 млн. м3) извлечено из шахт и карьеров. Наибольший по объему шахтный водоотлив имел место в Центральном экономическом районе, где использование пресных шахтных вод составило менее 1%. Приведенные данные показывают, что принятие мер по устранению расточительного расходования подземных вод даст возможность без дополнительных затрат обеспечивать водой новых водопотребителей.
Ресурсы минерализованных подземных вод
В районах с ограниченным объемом водных ресурсов практическое значение имеют подземные воды с повышенной минерализацией (более 3 г/л), использование которых будет расти по мере развития техники опреснения. Прогнозные эксплуатационные ресурсы солоноватых и соленых подземных вод с минерализацией от 1 до 35 г/л в районах с ограниченным объемом пресных вод оцениваются ВСЕГИНГЕО ориентировочно в следующих размерах: в южной части Украины — 0,6—1,0 км3, в степных районах Северного Кавказа — 1,0—1,3 км3, в южной зоне Заволжья — 2,5—3,0, в южных районах Западной Сибири и Казахстана — 30 км3, в пустынных районах Туркмении и Узбекистана — 4,5—5,5 км3.
Целесообразность использования в народном хозяйстве солоноватых и соленых подземных вод устанавливается на основании экономического сопоставления с другими источниками водообеспечения, как, например, подача пресной воды из соседних районов, магазинирование части поверхностного стока в многоводные годы и т. д. В настоящее время использование опресненных солоноватых и соленых подземных вод получает широкое развитие в сельском хозяйстве при суточном заборе водопотребителем до 50 м3 (полевые станы, пункты водопоя отгонного животноводства и т. д.). Расширяется также эксплуатация соленых и солоноватых подземных вод групповыми водозаборами для обеспечения сравнительно крупных водопотребителей.
Опреснение воды для водоснабжения применяется уже много лет, однако широкому его применению препятствует пока еще очень высокая стоимость опреснения, которая колеблется от 0,3 до 4,5 руб. за 1 м3 в зависимости от производительности установок и стоимости используемой энергии. Себестоимость пресной воды, подаваемой обычными коммунальными водопроводами, находится в пределах 2—10 коп. за 1 м3. В то же время создание экономичных методов опреснения воды является жизненно важной задачей для хозяйственного освоения богатейших по природным ресурсам засушливых районов Средней Азии.
Проблеме опреснения уделяется значительное внимание во многих странах мира.
В разных районах мира действуют сравнительно крупные опреснительные установки для водоснабжения питьевой водой промышленных центров, расположенных на берегу морей, однако применяемые методы обессоливания и опреснения соленой воды еще очень дороги и не имеют поэтому широкого применения.
В СССР имеется некоторый опыт использования опресненных вод, в частности, в Туркмении. Однако до сего времени практикуется подвоз пресной воды в Красноводск. Себестоимость опресненной воды составляет 10,8 руб/м3, а реализуемая стоимость 4 руб/м3, что требует значительных ежегодных дотаций.
В ряде районов страны с ограниченными ресурсами пресной воды имеется большое количество соленых озер и подземных соленых вод со слабой минерализацией, опреснение которых может решить проблему обеспечения пресной водой (некоторые районы Средней Азии, Казахстана, Западной Сибири). Создание в этих районах крупных опреснительных установок явится одним из путей решения этой важнейшей народнохозяйственной проблемы. В перспективе в некоторых районах Казахстана, в южных районах Средней Азии возможен водозабор из солевых и солоноватых источников с дебитом от 10 до 100 л/с.
Наряду с большим количеством воды, необходимой для удовлетворения рассредоточенных сельских потребителей, выявилась большая потребность в воде крупных промышленных районов: Апшеронский полуостров, юго-запад и юг Украины. Предварительные данные говорят о наличии здесь значительных запасов соленых и солоноватых вод, возможных к использованию в промышленных и сельскохозяйственных целях.
В Курганской области на глубине 40 м установлено наличие низкоминерализованных подземных вод (1—3 мг/л) с расходом более 10 м3/с. В Калмыцкой АССР разведаны запасы воды с расходом не менее 5 м3/с с минерализацией 1—5 мг/л на глубине 40 м, находящиеся вблизи мест водопотребления. Использование этих вод при помощи опреснительных установок экономически целесообразно. В Туркмении для опреснения можно использовать 200—300 млн. м3 в год минерализованной воды.
Опреснение минерализованной воды может идти по следующим направлениям: для западных промышленных и орошаемых районов республики — путем устройства крупных опреснительных установок на побережье Каспийского моря, а для зоны Каракумов — на основе устройства мелких опреснительных установок. В настоящее время ведется строительство опытной атомной опреснительной установки. Причем значительный интерес представляет использование атомных опреснительных установок не только большой, но и относительно малой мощности. Целесообразность применения таких установок определяется географической и хозяйственной спецификой ряда районов и, как показывают предварительные технико-экономические расчеты, экономически оправдана.
За последние годы в СССР проделаны значительные работы по созданию методов опреснения соленых и солоноватых вод и их освоению в производственных условиях. Однако наряду с достижениями имеется и много трудностей, в результате чего производство и освоение экономических установок по опреснению соленых вод не получили широкого распространения. В частности, недостаточно широко развернуты научно-исследовательские и экспериментальные работы.
Ресурсы термальных подземных вод
Значительное распространение на территории СССР имеют термальные воды, приуроченные по условиям залегания к платформенным и горноскладчатым гидрогеологическим областям. В пределах платформенных областей, представляющих собой крупные артезианские бассейны, на больших площадях распространены термальные воды пластового и трещинно-пластового типа. В складчатых областях термальные воды приурочены к зонам тектонических разломов.
Термальные подземные воды являются ценным источником энергии. Известно, что в течение продолжительного периода они используются для выработки электроэнергии в Италии, Новой Зеландии, США и Японии, для теплоснабжения — в Исландии, Болгарии, Венгрии и др. В Советском Союзе термальные воды также используют для выработки электроэнергии (Камчатский полуостров) и теплоснабжения (г. Махачкала, ряд курортов, тепличные хозяйства и плавательные бассейны).
В СССР к перспективным районам месторождений термальных вод откосятся Камчатка, Курильские острова, Сахалин, Западная Сибирь, юг Казахстана, равнинный Узбекистан, степной Крым, Предкавказье и Закавказье. Прогнозные запасы термальных вод на площади указанных районов достигают более 8 км3 в год. Таким образом, за счет термальных вод могут быть покрыты значительные тепловые нагрузки.
В 1975 г. термальные воды (t = 36—96°С) извлекались на поверхность 120 скважинами, которые в сумме дают более 1600 л/с горячей воды, в том числе в Илимской впадине — 25 скважин, 500 л/с, в Кызылкумской впадине —90 скважин, около 1000 л/с, в Чу-Сарысуйской впадине — 5 скважин, более 100 л/с.
Использование глубинного тепла подземных вод обходится в несколько раз дешевле тепловой энергии, полученной при сжигании твердого топлива, например, в Дагестане — более чем в 3 раза, на Камчатке — в 5,5 раз, в Казахстане — в 3,3 раза. В то же время в настоящее время тепловая энергия термальных вод* в Казахстане используется лишь на 1% — только в Чимкентской области (теплицы, бани). В Южном Казахстане из 1600 л/с термальных вод используется 3% в виде охлажденной воды для сельскохозяйственного водоснабжения и 8% для орошения.
Следует указать, что термальные воды в большинстве случаев являются лечебными, а в ряде районов могут служить сырьем для получения химических элементов. Использование всех полезных свойств термальных вод увеличит их экономическую эффективность.
