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N.彼得罗娃1 N.费荪2
1 俄罗斯康复医疗与疗养研究中心，俄罗斯莫斯科
2 莫斯科国立地质勘探学院，俄罗斯莫斯科
摘要 对天然矿水进行动态监测是保持地下矿泉水资源的动态平衡、实现矿水资源的可持续开发的基础。合理布置观测孔网是组织监测工作的中心任务。为有效进行监测和取得可信的水文地质信息，本文按饱气带的结构和性质、生态-水文地质系统的水动力状态和环境介质的地质迁移性质以及工业影响的类型和强度等综合因素，对监测网的布置进行了科学论证，同时，对矿泉水动态监测的原则提出了几点建议。
1．导言
天然矿水市场的开发，是当今社会的一种时尚，尤其对工业发达地区来说，是其经济发展的必然趋势。这类地区从整体上提高了对水-岩石圈的压力。因此，在这种条件下，在生态环境要求高的水平上保持地下矿泉水资源的动态平衡，实现矿水资源的可持续开发是矿水地质者工作的一项重要任务。如果不对矿水进行有效的监测，建立观测系统、收集和分析地下水成分及性质等大量参数的有关信息等，要评定矿水资源状况、预测矿水形成区生态环境的变化和及时采取控制性措施等都是不可能的。由此可见，组织监测工作的中心任务是合理布置观测孔网。
作者建议在分析研究区生态-水文地质状况的基础上，按确定生态-水文地质系统对工业影响的反应的综合因素，对观测孔网的布置进行科学论证，以有效进行监测和取得可信的水文地质信息。上述因素包括：（1）饱气带的结构和性质；（2）生态-水文地质系统的水动力状态；（3）环境介质的地质迁移性质；（4）工业影响的类型和强度。
2．饱气带的结构和性质
饱气带是生态-水文地质系统与潜水的重要组成部分，它确定了水与污染物从地表到潜水面的运动特征。饱气带的厚度、组成饱气带岩石的岩性成分和矿物成分、饱气带与潜水边界的渗透性质和水流梯度等，是确定迁移过程的持续时间和工业水流由地表携带物质的分解作用的标志。在布置观测点时，应注意选择饱气带较薄的和由渗透性能良好的岩石所组成的地段。
3．生态-水文地质系统的水动力状态
水动力因素的作用取决于不同类型水文地质含水层中地下水流所携带的污染物的进入、排除或聚集等形成条件。在这些因素中，应划分地表水流的水动力作用和和地下水流的水动力结构。在生态-水文地质系统中，地下水和河水与潜水的联系特点决定了地表水对潜水污染的可能，或者相反。在与污染的地表水流有密切联系的地带污染物有可能进入的地段，应成为监测的对象。地下水流的水动力结构确定了水动力汇聚槽的位置及生态径流盆地的形成。“水动力汇聚槽”这一术语是I.K.加维契（I.K.
Gavich, 1992）提出的。它表示可观测到有利于物质渗透、排出和聚集的水动力条件的水流地段。她划分了水动力汇聚槽类型：地下水分水岭、鞍状地段和槽形地段。前两种类型为污染物与渗透水流一起通过饱气带的渗入创造了前提条件，通过径流的槽形地段，污染物经水平渗透由相邻的地下分水岭和鞍状地段进入侧向水流。在具有高渗透梯度径流的槽形地段，污染物排出，而在梯度明显下降及渗透速度减小的地段，污染物聚集。这类槽形地段成为已被污染地下水流的主要“通道”。图上表示了论证观测点位置的水动力分析实例（见原文）。
4．环境介质的地质迁移性质
地质迁移因素取决于生态-水文地质系统的地质-水文地质构造特征、渗透介质的不均匀特点及其聚集性质、岩石的岩性成分和矿物成分以及地下水和工业溶液的成分和性质。它们在生态环境形成中的作用，可由与工业水流一起进入的污染物的迁移和排除机理以及由固相物质中排出及其迁移形式的变化等因素的总和进行评价。从污染的角度看，迁移的水流是最不利的因素，其中物质迁移的主导机制是在有效孔隙度呈低值时的水力弥散。在布置观测网时应考虑到这一因素，即查明在早期监测阶段生态-水文地质系统地质剖面中的这类透水井段，并选定观测孔结构，使进行分段试井得到保证。
5．工业影响的类型和强度
工业影响的类型和强度决定了进入生态-水文地质系统水流的化学成分和微生物成分，因此，需要对有可能进入水-岩石圈的潜在污染物种类列出清单，并进行检测。
6．矿水监测原则
考虑到上述因素，提出以下矿水监测原则：
（1）选择观测点位置应从评价工业含水层及相邻含水层（有密切水力联系的）的埋藏条件开始。在这种情况下，至少可以划分出两个地带：1）围岩埋藏在近地表处并拥有饱气带的地带；2）围岩被弱透水沉积物覆盖的地带。
（2）在“1”带发育范围内，按饱气带结构特征进行分析和分区，划分不同等级的分类单元，在其范围内，饱气带具有不同级别的厚度和不同类型的岩性结构。应根据专家评价的分区结果，划分出具有最为不利结构的饱气带地段。
（3）在出现已受污染地表水的地区，在“1”带发育范围内，对地表水与地下水的相互联系特点进行评价，划分出以下地段：a）河水排泄地段；b）过渡地段；c）地表水补给地下水的地段。
（4）通过分析地下水承压水位图，划出地下水径流盆地的边界。在盆地内，划分水动力汇聚槽：径流的槽形地段、鞍状地段及分水岭地段。分析水动力网，划分出高水流梯度地带及低水流梯度地带，最后完成渗透区的水动力分区，划分出有利于污染物进入和聚集的地段（径流的槽形地段、低径流梯度地段等）。
（5）按地质迁移因素进行分区，划分渗透区结构不均匀的地段（分隔不透水层的岩性“窗”、构造破碎带、岩溶带等），剖面透水性整体发生变化（如透水与弱透水岩层对比关系的变化等）。
（6）按工业负载类型完成渗透区的分区，划分渗透带和集水带以及不同类型经济活动目标的部署地带（低水平住房设施地段、城市工业聚集地区、农业区和基础设施地段等），指出各类污染物的影响。
（7）考虑天然因素和工业因素按生态环境危害程度进行分区：划分不同等级的分类，通过专家对各种因素进行评价的方法，划分出具有不同危险程度的生态环境的地段。
（8）在分析按生态环境危害程度编制的分区图的基础上，选择首批布置监测点的地段。在正确完成分区的条件下，这类地段的特点是天然因素和生态因素都属于不利的情况。此外，选择设置背景监测点——观测孔的地段，观测孔可能成为取得未受破坏的地下水动态的信息源。
（9）根据观测点地段的地质构造特征选定钻孔的结构，使所有透水性能良好的井段和地带都能进行分段试验。
（10）根据研究与污染物清单相对应的监测指标及分析该区工业负载的影响，来确定试井方法。在试井过程中，应保证试井内水的成分和性质要与含水层地下水的成分和性质相似。经验表明，（A.B.Lishenkov李森可夫等人，2003）利用惰性气体（如压缩液氮）进行洗井是适合的。
7．结论
保持地下矿泉水资源的动态平衡，实现矿水资源的可持续开发是矿泉水地质者工作的一项重要任务。对矿泉水进行有效的监测，建立观测系统,收集和分析地下水成分及性质等大量参数的有关信息，预测矿水形成区生态环境的变化和及时采取控制性措施等，是实现可持续开发的一项基础性工作，是必不可少的。
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添加时间:2005-11-12
