При наличии на участке водозабора инфильтрационных бассейнов, осуществляющих искусственное пополнение запасов грунтовых вод, в дизайн системы наблюдений включаются НС, расположенные вблизи бассейна, а также устройства для замеров расходов воды в бассейне.
Решающее значение для повышения достоверности исходных данных имеет правильный выбор режима проведения наблюдений.
Исходя из того, что расчетными для берегового водозабора обычно являются периоды стационарного уровенного режима, а нарушения стационарности могут быть связаны с переменным режимом уровней реки и водоотбора, можно рекомендовать на участках береговых водозаборов проведение замеров уровней воды в НС в отдельные сезоны года, имея при этом в виду, что особый интерес представляют материалы зимних наблюдений, когда гидрогеодинамическая обстановка в районе водозабора обычно оказывается менее благоприятной. При этом наблюдение за уровнями воды в НС следует проводить циклами в несколько замеров с первичным анализом стационарности потока, фиксируя режим водоотбора в ближайших к наблюдательному створу ВС.
В водозаборных скважинах, удаленных от наблюдательного створа, замеры динамических уровней и дебита водоотбора следует проводить в особом режиме с целью определения изменчивости удельного дебита ВС при <старении> ВС. Вместе с тем, как правило, нецелесообразно проводить изучение нестационарного режима при остановке и включении работы водоотбора, поскольку данные такого режима плохо интерпретируются из-за существенных осложнений в расчетной схеме нестационарного процесса.
Режимные наблюдения в период паводка дают существенную информацию о паводочном восполнении запасов грунтовых вод, а также позволяют оценить изменения параметров связи грунтовых вод с рекой и с напорными водами. В такой период замеры уровней воды в реке и в НС должны делаться с частотой, обеспечивающий непрерывность их изменений во времени. Как правило, такие наблюдения должны быть ориентированы на модельную интерпретацию данных наблюдений, методика которой не редко требует особого научно-методического обоснования. Перед замерами нестационарного режима НС следует опробовать путем проведения экспресс-наливов для оценки гидродинамической инерционности НС (см. приложение 1).
Интерпретация данных гидрогеодинамических наблюдений проводится для определения геофильтрационных параметров путем решения обратных задач эпигнозного моделирования.
В сравнительно простых условиях - при расположении рядов ВС в однопластовом потоке вдоль реки (рис. 1) - могут использоваться аналитические решения, позволяющие получить параметры T, ΔL и величину скин-эффекта применительно к схеме одномерного планового стационарного потока. Дальнейшие расчеты проводятся с учетом планового характера потока, обусловленного влиянием неравномерности распределения водоотбора и плановой конфигурации границ потока, используя компьютерное моделирование по существующих программам;- в частности, на практике используется программа MODFLOW с автоматизированным определением параметров по программе PEST [3]. При этом в области акватории реки (водохранилища) задается перетекание с расчетным параметром перетока А0, связанным с параметром ΔL определенным соотношением.
При расположении водозабора в напорных пластах решение обратных задач существенно осложняется из-за планово-пространственной структуры потока и необходимостью дополнительного определения проводимостей водоносных пластов и коэффициентов перетока разделяющих пластов. В этом случае решение обратной задачи следует проводить путем компьютерного моделирования потока в системе взаимодействующих водоносных пластов с целенаправленным подбором параметров. В плане проведения такого вычислительного эксперимента основное внимание следует уделять определению параметров разделяющих пластов и ложа водотока, задавая параметры проводимости водоносных пластов по данным опытных опробований, проведенных на стадии разведочных работ.
Состав и порядок гидрогеохимических наблюдений определяется нормативными документами: ГОСТ 27065-86 <Качество воды. Термины и определения>, ГОСТ 2761-84 <Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора> [6], Санитарные правила и нормы, СанПин 2.1.4.1074-01 <Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества> [7], <Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03 <Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования> [8}, конкретизированными применительно к проведению мониторинга качества подземных вод в [1] и дополненными требованиями, предъявляемыми к программе мониторинга береговых водозаборов.
В соответствии с [1, п.5.1.4 и п.5.2.3.6.] оптимальный комплекс анализируемых компонентов химического состава и микробиологических показателей устанавливается с учетом геохимического типа подземных вод, природных и антропогенных факторов. Поскольку для береговых водозаборов основную часть водоотбора составляет приток из реки, необходимо проводить контроль за качеством воды в речной воде и на водозаборе.
Согласно нормативным документам, обязательными для контроля качества, общими для подземных и поверхностных вод, являются:
органолептические и физические показатели:температура, цветность, мутность, запах (при 200 и 600), привкус;
химические показатели:рН, железо, марганец, нитраты, общая жесткость, окисляемость перманганатная, сульфаты, хлориды, сухой остаток, фториды, а также другие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые химические и радиоактивные загрязняющие вещества (по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой в зависимости от местных санитарных условий;
микробиологические: число сапрофитных бактерий.
Для подземных вод в соответствии с конкретной рабочей программой дополнительными показателями являются: сероводород, бериллий, бор, медь, молибден, мышьяк, свинец, селен, стронций, цинк, бактерии группы кишечной палочки и др.
Для поверхностных вод (ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков) дополнительно определяются согласно категории программы контроля:
сокращенная программа 1: удельная электропроводность, визуальные наблюдения, свободный кислород, БПК5;
сокращенная программа 2: дополнительно к программе 1 еще 2 - 3 загрязняющих вещества, основных в данном пункте наблюдения;
сокращенная программа 3: дополнительно к программам 1 и 2 также ХПК, Еh;
полная программа: дополнительно к програмам 1 - 3: щелочность, гидрокарбонат, кальций, магний, натрий, калий, сумма ионов, аммоний, нитриты, фосфаты, кремний, нефтяные углеводороды, СПАВ, летучие фенолы, пестициды, органические соединения металлов, а также 37 гидробиологических показателей.
Приведенный обширный перечень показателей качества природных вод, регламентированный различными нормативными документами, составляет лишь незначительную часть вредных веществ, на содержание которых в водах имеются ПДК [7].
Критериями корректировки комплекса гидрогеохимических параметров, определяемых при мониторинге береговых водозаборов, являются постоянные и периодические превышения ПДК показателей качества водыв водоносных горизонтах и поверхностных водах.
Анализ материалов по загрязнению поверхностных (данные по бассейнам рек Дона и Волги, включая Цимлянское, Воронежское, Чебоксарское, Рыбинское и Саратовское водохранилища, Кубани, Оки, Камы, Сев. Двины, Оби, Иртыша и Енисея) и подземных вод, содержащихся в <Государственных докладах о состоянии окружающей среды Российской Федерации с 1988 по 2002 гг.> [4,5], а также некоторых данных о береговых водозаборах, позволяет сформировать перечень показателей химического состава, чаще всего превышающих ПДК. К ним в первую очередь относятся патогенные микроорганизмы, нефтепродукты, железо, марганец, нитриты, аммоний, нитраты, фенолы. Кроме того, нередко, особенно в поверхностных водах, наблюдаются многократные превышения ПДК тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, хром, кадмий, ртуть и др.), пестицидов, поверхностно-активных веществ, органических веществ природного генезиса.
Выбор приоритетных показателейна водозаборах подземных вод согласуется с СЭС и осуществляется на основе предварительных исследований с учетом специфики и масштабов загрязнения при различных видах хозяйственной деятельности и данных о защищенности подземных вод, а также по частоте встречаемости проб с превышением нормативов качества. При начальных обследованиях, проводящихся на данном водозаборе, отбираются пробы для проведения полного химического исследования воды, на основании которого формируется список приоритетных показателей качества, которые следует определять при регулярных замерах.
Программа контроля качества воды согласуется с СЭС. Количество и периодичность проб воды в местах водоотбора, отбираемых для лабораторных исследований, определяется типом источников воды, категорией пункта контроля и видом программы контроля. Для подземных источников минимальное количество проб для микробиологических и органолептических показателей в год - 4 пробы (по сезонам), для химических и радиологических показателей-1 проба, для поверхностных вод соответственно 12 проб - ежемесячно и 4 пробы - по сезонам года. (СанПиН 2.1.4.1074-01). Согласно ГОСТ 17.1.3.07-82 в поверхностных водах на пунктах контроля категориях I и II визуальные наблюдения и определения показателей по сокращенной программе 1 проводятся ежедневно, по сокращенной программе 2 - ежедекадно, по сокращенной программе 3 - ежемесячно (включая и пункты контроля III категории), по полной обязательной программе для всех категорий пунктов контроля - в основные фазы водного режима. Периодичность проведения контроля по гидробиологическим показателям для пунктов контроля I и II категории по сокращенной программе проводится ежемесячно, для III категории - в вегетационный период , по полной программе для всех категорий пунктов контроля - ежеквартально.