№3 (302) март 2018 г.

Марк Мильграм: Вопрос сохранения и использования воды должен стать в Армении приоритетным

Просмотров: 4229

О сохранении запасов воды в Араратской долине и ее рациональном использовании, ударно-канатном способе бурения скважин, результатах научно-инженерной гидрогеологической экспедиции в Армению ученых Производственного и научно-исследовательского института инженерных изысканий в строительстве (ПНИИИС) редакции «Ноева Ковчега» рассказал ее участник, специалист в области научных исследований, проектирования и технологии производства гидрогеологических и горных работ, старший научный сотрудник Марк Мильграм.

– Марк Эликович, какой Вы увидели Армению, когда приехали в республику в 60-х годах прошлого века в составе научно-инженерной экспедиции в Араратскую долину?

– Вспоминаю работу в Армении с большим энтузиазмом. Это был период расцвета экономики и культуры республики. В магазинах было достаточно продуктов, не говоря уже о превосходных винах и коньяке. Культурная жизнь бурлила – выставки картин Ивана Айвазовского, Роберта Фалька, открытие дома-музея Мартироса Сарьяна, первого в СССР музея современного искусства. Гастроли в Армении Шарля Азнавура, Жана Татляна. Открытие замечательного памятника Давиду Сасунскому – одной из лучших конных скульптур в мире, созданной Ервандом Кочаром. Центр Еревана на глазах преображался. На месте ветхого жилья строились красивые современные дома, узкие кривые улочки превращались в проспекты.

Наука процветала. Весь мир знал об исследованиях Бюраканской обсерватории во главе с академиком Амбарцумяном. Всем в Советском Союзе была известна футбольная команда «Арарат». Армения болела за Тиграна Петросяна во время шахматного турнира на первенство мира с Борисом Спасским. В Цахкадзоре сооружался горнолыжный кластер с трехступенчатым подъемом и олимпийский центр. Восстанавливался античный храм в Гарни. В Эчмиадзине открылась духовная семинария, многие церкви и монастырские храмы стали действующими.

Самое главное, армяне не уезжали из Армении, а, наоборот, возвращались на родину из зарубежья.

В те времена в СССР были созданы Совнархозы – региональные, в пределах республик, хозяйственные зоны с собственным управлением, наделенные некоторой самостоятельностью. Совнархоз Армении достаточно успешно обеспечивал предприятия республики собственными ресурсами. Особое внимание уделялось вопросу регулирования уровня воды озера Севан, был сооружен канал Арпа–Севан.

– Проблема воды в Армении всегда была актуальной…

– Поэтому Совнархоз Армении принял в то время эффективную централизованную программу значительной экономии питьевой воды за счет перевода каждого крупного предприятия на техническое водоснабжение из собственного подземного источника, каким должны стать скважины большого диаметра, обеспечивающие возможность установки мощных глубинных насосов.

Именно с этой целью по заданию Совнархоза Армении Производственным и научно-исследовательским институтом инженерных изысканий в строительстве (ПНИИИС), Москва, была организована научно-инженерная гидрогеологическая экспедиция в Армению, которая получила название Закавказская экспедиция ПНИИИСа (с прицелом на соседние республики). Я проработал в экспедиции с начала 1963 года до середины 1966 года. Начал в должности инженера, закончил – начальником экспедиции, кстати, одним из самых молодых (мне было 26 лет) начальников геологических экспедиций в Советском Союзе.

Используя большой научный и технический опыт института, его высококвалифицированные гидрогеологические и производственные кадры, мощную буровую технику, силами экспедиции были пробурены ударно-канатным способом, обустроены и переданы в эксплуатацию водяные скважины на многих крупных предприятиях основных промышленных городов Армении. В том числе, на станкостроительном, пивном, коньячном и генераторном заводах в Ереване, химкомбинате и заводе промышленной автоматики в Кировокане, текстильной фабрике в Ленинакане, мелиоративной станции в Эчмиадзине, а также многих других предприятиях республики и в ряде колхозов.

Но суперпроектом стали работы экспедиции в Араратской долине.

– Что это был за суперпроект?

– При предварительной проработке имеющихся гидрогеологических материалов выяснилось, что в недрах так называемой Араратской котловины должны находиться наибольшие запасы воды в Армении. Ранее там уже было пробурено множество мелких самоизливающихся скважин (с расходом воды не более 25 литров в секунду), по которым, однако, невозможно было установить истинные объемы запасов воды этого месторождения и определить способы его эффективной эксплуатации. Дело в том, что эти скважины были малого диаметра (не более 100 мм) и бурились обычным вращательным способом и только до встречи с напорным водоносным горизонтом. При появлении изливающейся воды бурение прекращалось, на скважине работы прекращались, вода просто вытекала и куда-то бесцельно сливалась.

В связи с этим перед гидрогеологической службой ПНИИИСа и коллективом экспедиции были поставлены значительные организационные, технические и научные задачи по обеспечению всего комплекса работ по бурению скважин в сложных условиях самоизлива воды и проведению необходимых гидрогеологических наблюдений и изысканий.

Были привлечены большие силы гидрогеологической службы ПНИИИСа: геологи, гидрогеологи, топографы, технологи по буровым работам, технические специалисты, а также аспиранты московских и ереванских институтов. С армянской стороны работы курировал Институт водных проблем.

В течение 1964 – 1966 годов ударно-канатным способом было пробурено около 50 скважин большого диаметра, на них проведены необходимые гидрогеологические замеры и исследования. Определялась и изучалась территория возможной области питания водоносных горизонтов, обследовались стоки рек и ручьев. Таким образом, все необходимое, что было связано с разведкой воды, было выполнено. На этой основе были подсчитаны запасы воды в Араратской котловине, которые утвердила Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых (ГКЗ СССР).

– Что такое ударно-канатный способ бурения? Возможно ли его применение сегодня, по Вашему мнению?

– Ударно-канатный способ бурения довольно редкий. Применяется в основном при сооружении водяных скважин большого диаметра с большим дебитом (расходом) на крупных предприятиях или городских водозаборах. Его особенностью является применение лебедки с тросом для быстрого спуска-подъема бурового инструмента при разрушении породы забоя и извлечении разрушенной массы. Здесь не требуется передавать большой крутящий момент (усилие) на буровой забойный инструмент (долото). Именно это позволяет бурить скважины большого диаметра (до 600 – 250 мм) и тем самым обеспечивать как максимально возможный большой приток воды из водоносного пласта в скважину, так и устанавливать в ней мощный насос для откачки воды. Буровые станки УКС-22 сравнительно небольшие (весом до 7 тонн), они передвижные (на автомобильных колесах), оснащены собственной складной раздвижной мачтой высотой до 12 метров.

– Этот способ бурения подошел для сложных гидрогеологических условий Араратской долины?

– Да, подошел идеально, но гидрогеологические условия оказались настолько сложны – два водоносных высоконапорных и высокодебитных горизонта, фонтанирование большого количества (до 1200 литров в секунду) довольно холодной (14 градусов) воды, что потребовалась значительная его адаптация.

Дело в том, что при бурении самоизливающихся и фонтанирующих скважин трудно, но желательно пробурить водоносный горизонт на всю его мощность. А если есть второй горизонт, как в нашем случае, где в трещиноватых базальтах как раз и содержится наибольшее количество воды, то перед его «вскрытием» необходимо надежно изолировать первый горизонт от второго, чтобы исключить перелив воды в вышележащие горизонты. Изоляцию горизонтов производят установкой обсадных труб в разделяющий эти горизонты водоупорный слой глин.

Поэтому для этих условий была разработана новая своеобразная конструкция скважин. Она предусматривала применение для надежной изоляции первого горизонта (а также для обеспечения возможности некоторых гидравлических измерений по первому горизонту) двух колонн обсадных труб с цементированием межтрубного пространства. Для приема фонтанирующей воды из скважины и для замера расхода воды вокруг каждой скважины до начала бурения сооружались бетонированные бассейны со специальными замерными водосливами в виде стальной пластины с треугольным размеченным вырезом (предполагаю, что сегодня в них разводят рыбу). При бурении применялись укороченные трубы.

Для измерения напора (давления) воды использовались манометры на специальных заглушках. В условиях самоизлива и фонтанирования воды на скважину устанавливалась регулируемая задвижка Лудло большого диаметра, сквозь которую и проводилось бурение, а также другие работы по скважине. По окончании бурения и проведения необходимых гидрологических работ скважина с помощью этой задвижки закрывалась. В некоторых случаях приходилось ее даже заваривать в целях предотвращения несанкционированного открывания.

Эти мероприятия позволили качественно провести как бурение и оборудование скважин, так и необходимые гидравлические замеры в весьма сложных гидрогеологических условиях. Применение обычного вращательного (роторного, колонкового, шнекового) бурения в данных условиях было бы весьма затруднительным и неэффективным.

Ударно-канатный способ бурения на воду в условиях Армении незаменим.

– Что входило в состав гидрологических и гидрогеологических работ?

– При разведке больших водных бассейнов, в том числе в Араратской котловине, основой всего считается подсчет запасов воды. И все работы по бурению разведочных скважин, каковыми и были наши скважины, проводились для обеспечения возможности гидрогеологических исследований на них. Кроме трудоемких буровых работ, обследовалась большая прилегающая территория для определения размеров области питания водоносных горизонтов, при этом изучались состав и трещиноватость пород, определялись объемы поверхностных стоков, условия испарения воды и т.д. Мы даже совершили восхождение на гору Арагац, чтобы отобрать образцы «вечного» снега. На каждой скважине во время и после бурения проводился мониторинг ее глубины, расхода (дебита) и напора (давления) воды. Отбирались и изучались образцы выбуренных пород, составлялся геологический разрез скважины.

По окончании бурения всех скважин, количество, расположение и конструкции которых были заданы гидрогеологической службой на основании специальных методик, была проведена так называемая групповая откачка воды. При этом на 72 часа (3 суток) все скважины были открыты на максимальный сброс воды. На каждой скважине с определенной периодичностью определялись расход и напор воды, отбирались пробы на ее анализ. Все эти замеры фиксировались в специальном журнале. Через 72 часа все скважины были закрыты и на них проводились замеры напора воды до восстановления начального уровня. По полученным данным затем и рассчитывались запасы воды.

– Насколько велики могут быть находящиеся под Араратской равниной запасы воды, по Вашему мнению?

– В результате изысканий ПНИИИСа, в которых я участвовал, было определено, что недра Араратской долины представляют собой достаточно обособленную котловину, в которой залегают два основных водоносных горизонта, подпитывающихся со склонов Араратского, Арагацкого и Гегамского хребтов. За счет больших высот области питания водоносных горизонтов и достаточно большой мощности покрывающих водоупорных глин вода находится под большим давлением, что обеспечивает ее самоизлив и даже фонтанирование при их «вскрытии» скважинами водоносного пласта.

Образно говоря, вода попала в своеобразную горно-геологическую ловушку, имеет большую напорную энергию. Такие же ловушки характерны для многих нефтяных месторождений, также фонтанирующих при вскрытии нефтяных пластов. Воды в нашем месторождении очень много, причем, в отличие от нефтяных месторождений, это ежегодно возобновляемые запасы.

Скважины первого горизонта при проходке их на полную толщину водоносного слоя и установке соответствующего фильтра в виде перфорированных труб диаметром 250 – 300 мм давали самоизлив воды до 350 л/сек при напоре до 16 м. Скважины второго водоносного горизонта, сложенного трещиноватыми базальтами, являющимися естественным подземным продолжением пород Араратских гор, обеспечивали самоизлив (фонтанирование) с дебитом в среднем 600 – 850 л/сек (максимум – 1200 л/сек) при напоре 25 м и выше. Это очень мощный поток воды, почти река. Между этими водоносными горизонтами залегает толстый слой водоупорных глин (до 20 м).

Насколько именно велики запасы воды, сказать трудно. В то время информация о любых запасах полезных ископаемых являлась государственной тайной. Могу только отметить, что ГКЗ СССР при утверждении запасов воды занизила представленные нами данные. Воды много, вполне достаточно и для технических нужд, и для полива сельхозугодий всего региона, и для нужд атомной электростанции.

Кстати, в Армении есть большой ресурс геотермальных минерализованных вод.

– В 1980-е годы количество пробуренных глубинных скважин (до 200–250 м) на Араратской равнине достигало 3000, насколько эффективно они сейчас используются, по Вашему мнению?

– По моим сведениям, эффективность использования этих скважин весьма низкая. Правда, вряд ли их глубина достигает 200 метров, думаю, максимум 50 метров. Вода расходуется расточительно, поэтому ее и не хватает. Ниже 200 м – это уже термальная, минерализованная вода.

Еще раз хотелось бы обратить внимание на основные особенности условий буровых работ по воде в Араратской долине. Здесь имеются два самостоятельных высоконапорных самоизливающихся (вплоть до фонтанирования) водоносных горизонта. Бурение скважин в этих условиях весьма затруднено, необходимы специальные технологии и буровое оборудование. В процессе бурения требуется обязательно изолировать все водоносные горизонты путем установки обсадных труб в слои водоупорных глин. Если изоляцию горизонтов не производить, то вода нижнего горизонта неизбежно будет переливаться в верхний, и чем больше напор воды, тем сильней будет ее переток и, в конце концов, она все заболотит. Обычным вращательным способом при малом диаметре скважин (как правило, не более 100 мм) эту задачу не решить. Поэтому думаю, что эти 3000 скважин были пробурены неправильно, только до изливающейся воды первого водоносного горизонта. Изоляцией поверхностного слоя никто, уверен, не озаботился, водоносный горизонт на всю его мощность до водоупорных глин не пробуривался, фильтр в него не вставлялся, выводная труба диаметром не более 100 мм регулируемой задвижкой не оборудовалась. Отсюда и снижение выхода воды, и уменьшение ее напора вплоть до прекращения самоизлива. И хорошо, что получилось именно так, по крайней мере, второй горизонт остался целым.

До второго горизонта вряд ли добрались хотя бы единичные скважины, так как, повторю, это очень сложно. По-видимому, наш опыт был забыт или утрачен и не применялся. Но это предположение, для правильной оценки необходимо изучить проекты буровых работ или хотя бы горно-геологические разрезы со схемой конструкции и обустройства скважин.

– В республике принимаются сегодня меры для эффективного водоиспользования?

– Да, этим активно занимаются и в Министерстве экологии, и другие властные структуры Армении. Приняты Водяной кодекс и законопроекты, предусматривающие экономию запасов воды, а также План управления водами Араратской долины. Предполагается закрывать незаконные и заброшенные скважины. Все это, конечно, хорошо, но недостаточно.

– А что нужно сделать, по Вашему мнению?

– Думаю, надо принять более жесткие меры по водопользованию из самоизливающихся скважин, а именно: ввести лицензирование организаций, производящих бурение самоизливающихся скважин, и собственников, их в дальнейшем эксплуатирующих. При этом каждая буровая организация должна подтвердить, что она располагает соответствующей техникой и грамотными специалистами, положительным опытом. Собственнику скважин необходимо указать нормы объемов водопользования (квоты), обязать его установить датчики расходов воды и ежегодно отчитываться за использованный объем воды провести перепись всех самоизливающихся скважин с определением их координат (привязка к местности), глубины, диаметра, расхода и напора воды, длины фильтра, наличия геолого-технической документации, а также с указанием собственника, характера использования воды на основе анализа этих данных можно определить, какие скважины нужно закрыть, какие оставить в том же виде, а какие отремонтировать разработать технологию закрытия и ремонта скважин, для чего, видимо, придется задействовать специальную буровую технику, в целях обеспечения гидроизоляции не сключено, что некоторые скважины придется перебурить, используя при этом соответствующие технологии, чтобы процесс самоизлива воды был контролируемым и регулируемым целесообразно создать специальную инспекцию по регулированию водных ресурсов, на которую возложить мониторинговые, контрольные и разрешительные функции ну и конечно, следует создать специализированную гидрогеологическую организацию с производственными и исследовательскими функциями, которая станет осуществлять весь комплекс этих работ; выделить ей соответствующие средства, по крайней мере, на период организации и становления. Возможно, что многое из всего этого уже выполнено.

– Так что же все-таки необходимо предпринять в ближайшей перспективе?

– Ваша газета уже поднимала вопрос регулирования стоков воды в привязке к проблемам использования земель сельскохозяйственного назначения. В материале газеты № 3 (233) в феврале 2014 года «После нас хоть... пустыня!» известный армянский ученый, доктор географических наук, профессор Ашот Хоецян образно обрисовал удручающее состояние сельскохозяйственных земель в Армении – засоление, опустынивание, блендизация, а также заболачивание озера Севан.

В связи с большими утечками воды по всему спектру ее происхождения: грунтовой, подземной, из родников, из озера Севан – засаливаемость земель в Араратской долине исключительно высока. Здесь грунтовые воды находятся очень близко к поверхности земли и, испаряясь, распространяют соли на все новые и новые участки. Ашот Хоецян утверждал, что 90% вод бесцельно утекают в направлении Азербайджана. Он предложил толковый план государственного регулирования водопотребления: соорудить мощное водохранилище и придержать воду в пределах Армении, при этом экологизировать экономику, предоставить крестьянству такие налоговые преференции и субсидии, чтобы ему было выгодно обрабатывать землю и вводить в оборот уже выведенные из хозяйства участки земли.

Идея профессора Ашота Хоецяна о «сооружении мощного водохранилища» мне импонирует. Туда может стекать или перекачиваться вся лишняя вода. Если имеются большие объемы нерегулируемых стоков, то их надо собрать, а затем продавать как внутри страны, так и на экспорт, например тому же Азербайджану.

В поддержку этой идеи выскажу парадоксальную мысль: так как засоление почв происходит в основном из-за того, что грунтовые воды подходят очень близко к поверхности земли, а они ведут себя так из-за подпора снизу артезианской воды 1-го водоносного горизонта, то при понижении уровня этих вод будет снижаться и уровень грунтовых вод, что приведет к устранению основной причины засоления почв. Поэтому строительство большого водохранилища, возможно, в районе атомной электростанции, и сброс в него вод первого водоносного горизонта будет способствовать улучшению земельного фонда страны и вместе с тем обеспечит станцию водой.

Воды двух артезианских горизонтов нужно развести по назначению и перенацелить. Воды первого горизонта откачивать еще больше, чтобы повсеместно понизить уровень грунтовых вод и, следовательно, создать условия для восстановления засоленных участков и исключить возможность засоления хороших участков в будущем. Эта вода должна в большей степени удовлетворять текущие потребности народного хозяйства. Вода второго горизонта должна играть роль стратегического резерва и использоваться в случае исключительной необходимости, например для обслуживания атомной электростанции, экспорта или для хозяйственных нужд и полива в случае нехватки воды первого горизонта.

Вопрос сохранения и использования воды должен стать в Армении приоритетным.

Беседу вела Мария Григорьянц

Поставьте оценку статье:
5  4  3  2  1    
Всего проголосовало 19 человек

Оставьте свои комментарии

  1. Интересно, кто-нибудь серьезно занимается в Армении проблемой запасов пресной воды? В статье подняты серьезные вопросы. Вода - это жизнь!
Комментарии можно оставлять только в статьях последнего номера газеты