Институт экологических проблем гидросферы г. Оренбург, Россия А.Я. Гаев Доктор г.-м.н., профессор

3 Ландшафтно-климатические зоны Урала и Предуралья I. Северотаежная зона: 1 глеево-подзолиетых почв; 2 горных глеево-подзолистых почв; II. Среднетаежная зона: 3 подзолистых почв; 4 горных подзолистых суглинисто-каменистых почв; III. Южнотаежная зона: 5 дерново-подзолистых почв; 6 серых лесных почв; 7 горных дерново-подзолистых почв; 8 горных серых лесных почв; IV. Лесостепная зона: 9 черноземов оподзоленных, выщелоченных, типичных; 10 горных черноземов; V. Степная зона: 11 черноземов обыкновенных южных; 12 темно-каштановых и каштановых почв; VI. Сухостепная зона: 13 светлокаштановых бурых почв. Границы: 14 ландшафтноклиматическнх зон; 15 разных типов почв

4 Схема гидрогеологического районирования Урала (составил А.Я. Гаев и др. по данным территориальных производственных геологических организаций, ВСЕГЕИ и предприятий НГК). Границы: а крупнейших надпорядковых гидрогеологических подразделений Уральской гидрогеологической складчатой области и платформы; б Волго-Камского, Московского и Прикаспийского артезианских бассейнов, Уральской системы гидрогеологических адмассивов, массивов и бассейнов постмиогеосинклинального артезианского мегамоноклинория и постэвгеосинклинальной подобласти; в артезианских бассейнов более вы сокого порядка, артезианских сводов, моноклиналей, адартезианских бассейнов; г Камско- Кинельской системы палеоартезнанских бассейнов. I. Волго- Камский артезианский бассейн. Артезианские своды: I-1 Сысольский, I-2 Коми-Пермяцкий, I-3 Котельничский, I-4 Немский, I-5 Пермский, I-6 Токмовский, I-7 Кукморский, I-8 Башкирский, I-9 Альметьевско- Белебеевский, I-10 Жигулевско-Пугачевскнй, I-11 Оренбургский, I-12 Прибортовой Прикаспийский. Артезианские бассейны более высокого порядка: I-21 - Казанско-Кажимский, I-22 Верхнекамский, I-23 Соликамский, I-24 Мелекесский, I-25 Благовещенский, I- 26 Юрюзано-Сылвенский, I-27 Серноводско-Абдулинский, I-28 Бузулукскнй, I-29 Бельский. Артезианские моноклинали: I-31 Камская, I-32 Юго-Восточно-Русская. II. Уральская гидрогеологическая складчатая область. II-A Уральская система адартезианских бассейнов, гидрогеологических адмассивов постмиогеосинклинали артезианского мегамоноклинория: II-А-1 Западно-Уральские предгорные артезианские бассейны, артезианские моноклинали с подчиненным развитием гидрогеологических адмассивов и мас сивов; II-А-2 Центрально-Уральская система гидрогеологиче ских адмассивов и массивов с подчиненным развитием межгорных адартезианских бассейнов. II-Б Уральская система гид рогеологических массивов и адартезианскнх бассейнов постэвгеосинклинальной подобласти: II-Б-1 Тагило-Магнитогорская сие тема адартезианских бассейнов и гидрогеологических массивов; II-Б-2 Восточно-Уральская система гидрогеологических массивов и адмассивов с подчиненным развитием межгорных адар тезианских бассейнов; II-Б-3 Восточно-Уральская система межгорных адартезианских бассейнов с подчиненным развитием гидрогеологических массивов и адмасенвов. III. Московский ар тезианский бассейн. IV Прикаспийский артезианский бассейн. V Западно-Сибирский артезианский бассейн

5 Схема районирования подземного и поверхностного стока. Уральская гидрогеологическая складчатая область. Макробассейны стока: 1 Печорский; 2 Верхнекамский; 3 Чусовской; 4 Бельский; 5 Уральский; 6 Тавдинский; 7 Туринский; 8 Исетский; 9 Верхнетобольский. Границы: а постмио-, постэвгеосинклинальной области и выхода на поверхность палеозойских горно-складчатых сооружений; б бассейнов стока.

6 Бассейны стока Оренбургской области с Уральским макробассейном стока. А Мезобассейны Волжского макробассейна. Б Уральский макробассейн стока. В Тобольский мезобассейн стока. Г Область внутреннего стока (бессточная область).

10 Схема гидрогеологического и гидрогеохимического расчленения разреза Предуралья. Границы и зоны: 1 гидродинамических этажей, 2 гид рогеологических этажей и подэтажей, 3 гидрогеохимических зон, 4 тектонических нарушений, 5 направление движения флюидов. Гидродинамические этажи: I верхний, соответствующий зонам активного и замедленного водообмена; II нижний в осадочном чехле, соответствующий зоне весьма затрудненного водообмена; III трещинно-жильных вод кристаллического фундамента с тектоно-гидравлическим механизмом движения флюидов. Гидрогеологические этажи: I-1 местного подземного стока, преимущественно из мезозойских и кайнозойских образований; 1-2 регионального подземного стока яз пород верхне пермского отдела (с местным подземным стоком в областях питания); глубокого местного стока, связанного с внутренним планом бассейнов; II-1 подэтажа московскокунгурского комплекса пород; II-2 подэтажа франско-верейского комплекса пород; II-3 подэтажа протерозойско-кыновского комплекса пород; III не стратифицированные пока гидрогеологически трещинножильные воды кристаллического фундамента. Гидрогеохимические зоны: А. Б, В, Г гидрогенеза (А карбонатного, Б сульфатного, В сульфатно-хлоридного и хлоридносульфатного, Г хлоридного); Д, Е, Ж гидрогалогенеза (Д максимального, Е равновесного, Ж унаследованного),

11 Современное состояние элементарных геохимических ландшафтов (фрагмент карты)

12 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА А.Я. Гаев, В.Г. Гацков, И.Н. Алферов, Н.С. Алферова, В.И. Бадрунов и др. Оренбургский госуниверситет, Институт экологических проблем гидросферы

13 Цель работы: Разработка теоретических основ технической защиты гидросферы и научно-техническое обоснование мероприятий по минимизации техногенной нагрузки на водохозяйственные объекты и окружающую среду в горнодобывающих районах Оренбуржья. Основные задачи исследования: 1. оценка современного состояния гидросферы и окружающей среды в районах разработки нефтяных месторождений; 2. разработка теоретических основ и технических средств защиты природных вод и окружающей среды на основе использования комплексных барьеров и схем типизации территории по устойчивости, или уязвимости природных вод к загрязнению; 3. разработка технически безопасных технологий эксплуатации гидросферы с использованием бассейнового, ландшафтно-гидрогеологического и гидродинамического принципов ее зонирования; 4. создание гидрогеодинамической модели формирования глубоких поглощающих горизонтов, использование которой позволяет минимизировать техногенное воздействие нефтегазового комплекса на гидросферу и окружающую среду; 5. разработка барьерного способа локализации загрязняющих веществ и установки совмещенного горизонтального и вертикального дренажа; 6. разработка комплекса водоохранных мероприятий и системы сквозного гидрогеоэкологического мониторинга на основе применения ГИС-технологий. Объект исследований: технологии стролительства и защиты водохозяйственных объектов с их гидрогеоэкологическими особенностями, формирующимися под влиянием природных и техногенных факторов. Предмет исследований: процессы техногенной трансформации водохозяйственных объектов. 13

14 Схема расположения водозабора пресных вод и дренажа загрязненных вод в неограниченном однородном водоносном пласте Y 3 D y M Dx 1 2 d X 1 дренаж; 2 водозабор пресных вод; 3 граница раздела потоков между водозабором и дренажем.

15 5 4 Установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа при локализации загрязненных флюидов. Авторы: Гаев А.Я., Алферов И.Н., Алферова Н.С., Лихненко Е.В. Патент 47914, зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 сентября 2005 г. а) а) в плане, б) в разрезе б) горизонтальная горная выработка с дренажной трубой заполненная щебнем; 2 - дренажная труба с перфорацией; 3 - выводная труба; 4 - эксплуатационные скважины с погружными насосами; 5 - специальные скважины с щебнистой засыпкой; 6 - наблюдательная скважинапьезометр; 7 - интервалы перфорации фильтра в эксплуатационных и наблюдательных скважинах; 8 зумпф для сбора загрязнителей; 9 - обсадные трубы; 10 - щебнистый заполнитель. 15

16 Геохимический барьер перед источником загрязнения за пределами аллювиальных отложений 1 элювиальные отложения, 2 песчано-илисто-глинистые отложения, 3 глины и суглинки, 4 аллювиальный водоносный горизонт, 5 УГВ, 6 р. Сакмара или водоем с чистой водой, 7 водоупор, коренные породы, 8 искусственный геохимический барьер, 9 источник загрязнения

17 Схема размещения комплексного гидродинамического и геохимического барьера а б - Аллювиальный водоносной горизонт - Уровень грунтовых вод (УГВ): а) статический б) динамический УГВ а) УГВ б) Механический барьер 1 - р. Сакмара или водоем с загрязненной водой 2 - Водоупорные породы верхнепермского отдела 3 - Поток загрязненных вод 5 - Гидродинамический барьер 6 - Водозаборные скважины чистых вод 7 - Дренаж загрязненных вод 8 - Источник загрязнения

18 Схема комплексного барьера. Источник загрязнения расположен в долине реки (а - план; б разрез): 8 1 водоем чистых вод, 2 источник загрязнения, 3 водозаборные скважины чистых вод, 4 дренаж загрязненных вод, 5 комплексный барьер, 6 статический уровень грунтовых вод, 7 динамический уровень грунтовых вод, 8 установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа. 18

19 Геохимический барьер в долине реки 1 потоки загрязненных вод, 2 элювиальные отложения, 3 илисто-глинистые отложения, 4 глины и суглинки, 5 аллювиальный водоносный горизонт, 6 уровень грунтовых вод, 7 р.сакмара или водоем с чистой водой, 8 водоупор, 9 искусственный геохимический барьер, 10 гидродинамический барьер, 11 водозаборные скважины чистых вод, 12 дренаж загрязненных вод, 13 источник загрязнения 19

20 Комплексный барьер с двухсторонним поступлением загрязнителей У.Г.В. а) У.Г.В. а) У.Г.В. б) 2 а б - Элювиальные отложения - Илисто-глинистые отложения - Аллювиальный водоносной горизонт - УГВ а) статический б) динамический р. Сакмара или водоем с загрязненной водой Водоупорные породы верхнепермского отдела Стихийный биохимический барьер природно-техногенный барьер гидродинамический барьер 6- - искусственный, геохимический барьер водозаборные скважины чистых вод 8- - дренаж загрязненных вод 9- - источник загрязнения 20