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N.彼得羅娃1 N.費蓀2
1 俄羅斯康復醫療與療養研究中心，俄羅斯莫斯科
2 莫斯科國立地質勘探學院，俄羅斯莫斯科
摘要 對天然礦水進行動態監測是保持地下礦泉水資源的動態平衡、實現礦水資源的可持續開發的基礎。合理布置觀測孔網是組織監測工作的中心任務。為有效進行監測和取得可信的水文地質信息，本文按飽氣帶的結構和性質、生態-水文地質系統的水動力狀態和環境介質的地質遷移性質以及工業影響的類型和強度等綜合因素，對監測網的布置進行了科學論證，同時，對礦泉水動態監測的原則提出了幾點建議。
1．導言
天然礦水市場的開發，是當今社會的一種時尚，尤其對工業發達地區來說，是其經濟發展的必然趨勢。這類地區從整體上提高了對水-岩石圈的壓力。因此，在這種條件下，在生態環境要求高的水平上保持地下礦泉水資源的動態平衡，實現礦水資源的可持續開發是礦水地質者工作的一項重要任務。如果不對礦水進行有效的監測，建立觀測系統、收集和分析地下水成分及性質等大量參數的有關信息等，要評定礦水資源狀況、預測礦水形成區生態環境的變化和及時采取控制性措施等都是不可能的。由此可見，組織監測工作的中心任務是合理布置觀測孔網。
作者建議在分析研究區生態-水文地質狀況的基礎上，按確定生態-水文地質系統對工業影響的反應的綜合因素，對觀測孔網的布置進行科學論證，以有效進行監測和取得可信的水文地質信息。上述因素包括︰（1）飽氣帶的結構和性質；（2）生態-水文地質系統的水動力狀態；（3）環境介質的地質遷移性質；（4）工業影響的類型和強度。
2．飽氣帶的結構和性質
飽氣帶是生態-水文地質系統與潛水的重要組成部分，它確定了水與污染物從地表到潛水面的運動特征。飽氣帶的厚度、組成飽氣帶岩石的岩性成分和礦物成分、飽氣帶與潛水邊界的滲透性質和水流梯度等，是確定遷移過程的持續時間和工業水流由地表攜帶物質的分解作用的標志。在布置觀測點時，應注意選擇飽氣帶較薄的和由滲透性能良好的岩石所組成的地段。
3．生態-水文地質系統的水動力狀態
水動力因素的作用取決于不同類型水文地質含水層中地下水流所攜帶的污染物的進入、排除或聚集等形成條件。在這些因素中，應劃分地表水流的水動力作用和和地下水流的水動力結構。在生態-水文地質系統中，地下水和河水與潛水的聯系特點決定了地表水對潛水污染的可能，或者相反。在與污染的地表水流有密切聯系的地帶污染物有可能進入的地段，應成為監測的對象。地下水流的水動力結構確定了水動力匯聚槽的位置及生態徑流盆地的形成。“水動力匯聚槽”這一術語是I.K.加維契（I.K.
Gavich, 1992）提出的。它表示可觀測到有利于物質滲透、排出和聚集的水動力條件的水流地段。她劃分了水動力匯聚槽類型︰地下水分水嶺、鞍狀地段和槽形地段。前兩種類型為污染物與滲透水流一起通過飽氣帶的滲入創造了前提條件，通過徑流的槽形地段，污染物經水平滲透由相鄰的地下分水嶺和鞍狀地段進入側向水流。在具有高滲透梯度徑流的槽形地段，污染物排出，而在梯度明顯下降及滲透速度減小的地段，污染物聚集。這類槽形地段成為已被污染地下水流的主要“通道”。圖上表示了論證觀測點位置的水動力分析實例（見原文）。
4．環境介質的地質遷移性質
地質遷移因素取決于生態-水文地質系統的地質-水文地質構造特征、滲透介質的不均勻特點及其聚集性質、岩石的岩性成分和礦物成分以及地下水和工業溶液的成分和性質。它們在生態環境形成中的作用，可由與工業水流一起進入的污染物的遷移和排除機理以及由固相物質中排出及其遷移形式的變化等因素的總和進行評價。從污染的角度看，遷移的水流是最不利的因素，其中物質遷移的主導機制是在有效孔隙度呈低值時的水力彌散。在布置觀測網時應考慮到這一因素，即查明在早期監測階段生態-水文地質系統地質剖面中的這類透水井段，並選定觀測孔結構，使進行分段試井得到保證。
5．工業影響的類型和強度
工業影響的類型和強度決定了進入生態-水文地質系統水流的化學成分和微生物成分，因此，需要對有可能進入水-岩石圈的潛在污染物種類列出清單，並進行檢測。
6．礦水監測原則
考慮到上述因素，提出以下礦水監測原則︰
（1）選擇觀測點位置應從評價工業含水層及相鄰含水層（有密切水力聯系的）的埋藏條件開始。在這種情況下，至少可以劃分出兩個地帶︰1）圍岩埋藏在近地表處並擁有飽氣帶的地帶；2）圍岩被弱透水沉積物覆蓋的地帶。
（2）在“1”帶發育範圍內，按飽氣帶結構特征進行分析和分區，劃分不同等級的分類單元，在其範圍內，飽氣帶具有不同級別的厚度和不同類型的岩性結構。應根據專家評價的分區結果，劃分出具有最為不利結構的飽氣帶地段。
（3）在出現已受污染地表水的地區，在“1”帶發育範圍內，對地表水與地下水的相互聯系特點進行評價，劃分出以下地段︰a）河水排泄地段；b）過渡地段；c）地表水補給地下水的地段。
（4）通過分析地下水承壓水位圖，劃出地下水徑流盆地的邊界。在盆地內，劃分水動力匯聚槽︰徑流的槽形地段、鞍狀地段及分水嶺地段。分析水動力網，劃分出高水流梯度地帶及低水流梯度地帶，最後完成滲透區的水動力分區，劃分出有利于污染物進入和聚集的地段（徑流的槽形地段、低徑流梯度地段等）。
（5）按地質遷移因素進行分區，劃分滲透區結構不均勻的地段（分隔不透水層的岩性“窗”、構造破碎帶、岩溶帶等），剖面透水性整體發生變化（如透水與弱透水岩層對比關系的變化等）。
（6）按工業負載類型完成滲透區的分區，劃分滲透帶和集水帶以及不同類型經濟活動目標的部署地帶（低水平住房設施地段、城市工業聚集地區、農業區和基礎設施地段等），指出各類污染物的影響。
（7）考慮天然因素和工業因素按生態環境危害程度進行分區︰劃分不同等級的分類，通過專家對各種因素進行評價的方法，劃分出具有不同危險程度的生態環境的地段。
（8）在分析按生態環境危害程度編制的分區圖的基礎上，選擇首批布置監測點的地段。在正確完成分區的條件下，這類地段的特點是天然因素和生態因素都屬于不利的情況。此外，選擇設置背景監測點——觀測孔的地段，觀測孔可能成為取得未受破壞的地下水動態的信息源。
（9）根據觀測點地段的地質構造特征選定鑽孔的結構，使所有透水性能良好的井段和地帶都能進行分段試驗。
（10）根據研究與污染物清單相對應的監測指標及分析該區工業負載的影響，來確定試井方法。在試井過程中，應保證試井內水的成分和性質要與含水層地下水的成分和性質相似。經驗表明，（A.B.Lishenkov李森可夫等人，2003）利用惰性氣體（如壓縮液氮）進行洗井是適合的。
7．結論
保持地下礦泉水資源的動態平衡，實現礦水資源的可持續開發是礦泉水地質者工作的一項重要任務。對礦泉水進行有效的監測，建立觀測系統,收集和分析地下水成分及性質等大量參數的有關信息，預測礦水形成區生態環境的變化和及時采取控制性措施等，是實現可持續開發的一項基礎性工作，是必不可少的。
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添加時間:2005-11-12
