В.И. Данилов-Данильян: Сток с заселенных территорий ведет к неизбежному загрязнению подземных вод. Система ливневой канализации не спасет

Застройки поймы Москвы-реки от Звенигорода до МКАД приведёт к критическому загрязнению источников водоснабжения запада области, дефициту воды в Одинцовском округе, включая окрестности Рублёво-Успенского шоссе, и кардинально ухудшит воду Москвы-реки, питающей столичный водопровод.

В отличие от г. Москвы, система водоснабжения которой на 99,6% базируется на использовании поверхностных вод (из рек и водохранилищ), водоснабжение Московской области базируется в основном на подземных источниках, их доля составляет около 90% от общего водопотребления. Особенность региона состоит в крайне медленном возобновлении запасов подземных вод в г. Москве и её окрестностях. В результате интенсивной многолетней эксплуатации подземных вод на территории Московской области их режим оказался серьёзно нарушен, и в результате образовалась обширная депрессионная воронка (падение уровня подземных вод ниже их кровли на десятки метров) с центром в г. Москве, осложнённая локальными воронками. При формировании депрессионных воронок водоносные горизонты из напорных превращаются в безнапорные, возникает опасность нисходящей фильтрации вышезалегающих загрязнённых грунтовых вод. Эта опасность особенно велика в поймах рек, где основной водоносный слой (подольско-мячковский водоносный горизонт) подходит к поверхности на минимальную глубину (10 м). Массовая, в масштабах миллионов квадратных метров, застройка поймы верхней Москвы-реки приведёт к критическому загрязнению подземных источников питьевого водоснабжения Московской области (сделает воду непригодной для питья) и дефициту воды на значительной части территории региона. Такие выводы содержатся в материалах научных работ, проведённых в разные годы научно-исследовательскими организациями на источниках водоснабжения города Москвы. 

Рис.1. Структура подземных источников водоснабжения

Подземные воды служат основным источником водоснабжения для большинства населённых пунктов Подмосковья. По данным Министерства экологии и природопользования Московской области, водоотбор осуществляется более чем из 9,7 тысяч скважин, причём из 99% скважин добываются пресные подземные воды, из 1% – минеральные.

Пригодными для централизованного водоснабжения в Московской области по гидродинамическим и гидрогеохимическим показателям считаются воды, приуроченные к карбонатным породам каменноугольных отложений. Основные эксплуатируемые в регионе водоносные горизонты и комплексы - подольско-мячковский (38% от общего водоотбора) и касимовский (22%).

Подольско-мячковский водоносный горизонт распространён почти на всей территории Московской области. Это основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в Волоколамском, Шаховском, Истринском, Рузском, Можайском, Одинцовском г.о., Наро-Фоминском, Подольском и других административных районах области, а также на территориях Новой Москвы.

Глубина залегания кровли подольско-мячковского водоносного горизонта начинается от 10-20 м в долинах рек Рузы, Москвы, Пахры и Оки (местами он даже выходит на поверхность). Напор воды в скважинах колеблется от 20 до 120 м. Дебет скважин, пробуренных на этот водоносный горизонт, может достигать 15 м³/час.

Одна из наиболее остро стоящих проблем, связанных с использованием подземных вод Московской области, - неполный учёт их потребления и устаревшие оценки запасов подземных вод в регионе. Оценки проводились и утверждались в основном более 30 лет назад.

Информация о состоянии недр, получаемая при ведении мониторинга подземных вод, относится к государственным информационным ресурсам государственного мониторинга состояния недр (составная часть государственного фонда геологической информации). Однако отчётность предоставляют не все недропользователи, кроме того, данные поступают нерегулярно. На территории Московской области зарегистрировано 5204 водопользователей, владеющих 7784 водозаборными узлами. Ежеквартальные сведения о водоотборе предоставляют только 816 (15,5 %) водопользователей.

Кроме этого, на территории Московской области ежегодно фиксируются многочисленные случаи незарегистрированного использования подземных вод, поэтому фактическое число водопользователей и объемы подземных вод оценивается на 20-30% больше зарегистрированного.

В результате интенсивной многолетней эксплуатации подземных вод в Подмосковье их режим оказался серьёзно нарушен. В результате образовалась обширная депрессионная воронка с центром в г. Москве, осложнённая локальными воронками, так что депрессия водной поверхности каменноугольных отложений охватила практически всю территорию Московской области.

Рис.2. Региональные и локальные депрессионные воронки в Подмосковье

В результате интенсивной эксплуатации напорных водоносных горизонтов и комплексов каменноугольных отложений в течение многолетнего периода уровень подземных вод на некоторых участках упал ниже их кровли, образовались зоны безнапорного режима фильтрации. В естественных условиях безнапорный режим в водоносных горизонтах карбона существовал только в областях их выхода на поверхность. В ходе эксплуатации водоносных горизонтов значительно расширились области безнапорного режима естественного происхождения, появились новые, связанные только с интенсивным водоотбором. Особенно ярко это проявляется в подольско-мячковском водоносном горизонте, испытывающем наибольшую техногенную нагрузку. Зоны безнапорной фильтрации фиксируются практически по всей площади эксплуатации горизонта.

Наиболее опасным последствием чрезмерного использования подземных вод является тот факт, что при формировании депрессионных воронок водоносные горизонты из напорных превращаются в безнапорные, возникает опасность нисходящей фильтрации вышезалегающих загрязнённых грунтовых вод. Попадая в трещиноватые карбонатные породы, они провоцируют загрязнение подземных вод продуктивных водоносных горизонтов.

Рис. 3. Нисходящая фильтрация вышезалегающих грунтовых вод

В случаях, когда водоотбор осуществляется в области выхода горизонтов на поверхность (под четвертичные отложения) или в пределах локальных структурных поднятий, зоны безнапорного режима естественного происхождения расширяются. Для наиболее интенсивно эксплуатируемого подольско-мячковского горизонта в настоящее время чётко выделяется область безнапорного режима подземных вод техногенного происхождения, охватывающая Красногорский, Одинцовский, Наро-Фоминский, Ленинский, Подольский, Домодедовский, Чеховский, Люберецкий, Раменский, Воскресенский районы Московской области, а также г. Москву, включая присоединённые в 2012 г. территории.

В отдельных местах величина снижения уровня воды в водоносных слоях на территории Московской области достигает рекордных для центральной части России 100 м – см. Рис. 4.

Рис. 4. Крупнейшие воронки депрессии в центральной части России

Одним из последствий формирования депрессионных воронок считается ухудшение качества подземных вод. При этом Московский регион никогда не отличался высоким качеством подземной воды – в силу природных факторов в воде наблюдается повышенное содержание железа, марганца, солей кальция и магния. В результате большого количества пробуриваемых скважин в подземные воды попадают и другие загрязняющие вещества – значительное количество нефтепродуктов, а также нитриты, патогенные бактерии.

Проведённые оценки потенциала использования подземных вод на присоединённых к г. Москве территориях показали, что возможность увеличения интенсивности водопользования весьма невелики. При этом объёмы и темпы застройки этих территорий значительны.

Наибольшую опасность с точки зрения последствий загрязнения подземных вод представляет застройка вблизи речных долин, на террасах и особенно на пойменных участках. На территории Рублёво-Успенского эксклава г. Москвы предусматривается 3,5 млн м² городской застройки в долине Москвы-реки, в том числе в пределах 500 м от русла реки. Таким образом, исходя из нормы водопотребления 230-260 л/сутки на человека, водопотребление в районе планируемой застройки составит около 50-55 тыс. м³/сутки. Застройка окажет очень сильное воздействие на рост скорости истощения запасов подземных вод в регионе.

При развитии городских территорий происходит замедление пополнения запасов подземных вод в связи с тем, что в городах и их частях проектируются системы водоотведения сточных вод. Строительство дорог, домов приводит к тому, что площадь территорий, с которых происходит инфильтрация осадков, сильно уменьшается, а поступающие с урбанизированных территорий в водоносные горизонты воды характеризуются крайне высоким уровнем загрязнённости как биогенными и неорганическими веществами, так и нефтепродуктами и стойкими органическими загрязнителями, например, бенз(а)пиреном.

Как указывалось выше, по данным Министерства экологии и природопользования Московской области, в долине р. Москвы подземные воды залегают ближе всего к поверхности и находятся на глубине всего 10-20 м. При этом сформировавшаяся депрессия из-за избыточного использования подземных вод привела к формированию безнапорного режима на этой территории. Таким образом, любое загрязнение, которое формируется в условиях населённого пункта, в том числе загрязнение почв, в течение 10-20 лет приведёт к попаданию загрязнения в подземные воды. Вместе с химическими веществами в подземные воды в условиях депрессионной воронки попадает и микробиологические. Так, во многих городах в Московской области, расположенных в районе с безнапорным режимом подземных вод, в подземных водах обнаружены патогенные микроорганизмы. В случае Рублёво-Успенского эксклава бактериальное заражение подземных вод крайне быстро попадёт в Москву-реку. Таким образом, в результате масштабной застройки долины Москвы-реки создастся как опасность для здоровья населения Одинцовского городского округа Московской области, основным источников питьевого водоснабжения для которого служат подземные воды, так и опасность непрогнозируемого патогенного биологического загрязнения Москвы.

Рис. 5. Загрязнение подземных вод

При этом основным источником водоснабжения на присоединённых к г. Москве территориях и в Московской области продолжают оставаться подземные воды. В случае жилой застройки территории Рублёво-Успенского эксклава водоснабжение, очевидно, будет осуществляться посредством отбора подземных вод. Несмотря на наличие значительных резервных мощностей на всех московских станциях водоподготовки, использующих воду поверхностных источников, возможности подключения к московскому водопроводу крупных жилых массивов Московской области ограничены расстоянием до них от станций водоподготовки или исключены. Рублёво-Успенский эксклав новой Москвы отстоит от ближайшей Рублёвской станции водоподготовки более чем на 20 км и расположен на местности значительно выше неё. Представить себе экономически оправданный проект строительства ветки водопровода к эксклаву по сплошь приватизированным землям Одинцовского городского округа, водопровода, по которому воду придётся качать вверх от станции водоподготовки электрическими насосами, довольно сложно. А создание новых станций водоподготовки выше по течению Москвы-реки в обозримом будущем и вовсе исключено.

Исследования, проведённые в разных странах с различными по гидрометеорологическим и гидрогеологическим условиям территориями, показывают, что в результате процесса урбанизации происходит неизбежное загрязнение подземных вод. Даже при проектировании самых современных систем ливневой канализации часть загрязнённых ливневых стоков фильтруется, ухудшая качество подземных вод, что в случае Рублёво-Успенского эксклава будет отягощаться дополнительным изъятием подземных вод для водоснабжения планируемых к строительству жилых домов. При близком расположении к поверхности водоносных горизонтов в долине р. Москвы это будет иметь самые тяжёлые последствия как для будущих жителей проектируемого микрорайона на территории Рублёво-Успенского эксклава, так и для других жителей Одинцовского городского округа Подмосковья. В результате сильно ухудшится качество воды и в р. Москве - основном месте разгрузки подземных вод в регионе.

Нарушение режима санитарной охраны Москворецкого водоисточника на территории Рублёво-Успенского эксклава, в том числе при вводе в эксплуатацию любых систем ливневой канализации и фильтрации стоков, приведёт к попаданию части загрязнённых вод с территории жилой и общественно-деловой застройки Рублёво-Успенского эксклава в подземные горизонты.

Массовая застройки поймы Москвы-реки, особенно на отрезке от Звенигорода до МКАД, в среднесрочной перспективе приведёт к критическому загрязнению подземных (основных) источников водоснабжения на западе Московской области, дефициту воды в Одинцовском городском округе, включая район Рублёво-Успенского шоссе, а также критическому загрязнению Москвы-реки, источнику 66% водопроводной воды столицы.

Научный руководитель

Института водных проблем РАН

чл.-корр. РАН, д-р экон. наук, проф.

В.И. Данилов-Данильян