A3.03. Планы управления подземными водами

Подземные воды часто игнорируются в процессе планирования, поскольку это невидимый ресурс, практически «незаметный» для множества заинтересованных сторон, которые в конечном итоге получают выгоду от его использования. Во многих странах мира подземные воды дополняют поверхностные водные ресурсы, а в некоторых регионах с дефицитом воды являются основным источником питьевой воды. Данный инструмент предоставляет основные определения, связанные с подземными водами, знакомит с основными проблемами управления подземными водами, дает рекомендации по характеристике водоносных горизонтов, обсуждает процесс планирования и реализации планов управления подземными водами (ПУПВ), а также их ключевые элементы проектирования.

Определение систем подземных вод и водоносных горизонтов

Подземные воды являются наиболее обильным источником пресной воды, составляя приблизительно 97% от общего объема незамерзшей пресной воды на Земле (IGRAC, 2021). Они жизненно важны для примерно двух миллиардов человек, фермеров, частных и государственных пользователей и промышленности во всем мире (Cap-Net/UNDP, 2010). Это уникальный ресурс, значительно отличающийся от поверхностных вод. Различия обусловлены различными физическими и химическими условиями, в которых они находятся. Подземные воды реагируют медленнее, например, имеют более длительное время пребывания и отсроченное или рассеянное воздействие от водозабора по сравнению с поверхностными водами. По этой причине процессы пополнения запасов и восстановления занимают больше времени, что требует тщательного управления.

Чтобы понять подземные воды, мы должны сначала понять геологическую структуру, в которой они находятся. Водоносный горизонт можно определить как геологическое образование (один слой или группа слоев), способное хранить и отдавать значительное количество воды, и эта функциональность в значительной степени зависит от природы водоносной породы. Водоносные горизонты, являющиеся отличными источниками воды для нужд человека, характеризуются высокой степенью залегания проницаемых материалов, таких как пески, гравий и песчаники, или сильно трещиноватых пород. Водоносные горизонты подразделяются на два основных типа:

Безнапорные (или с открытой поверхностью): называются водоносными горизонтами или фреатическими водоносными горизонтами, ограниченными открытой поверхностью в верхней части, в результате чего вода находится под атмосферным давлением.
Ограниченные или (под давлением): эти водоносные горизонты ограничены непроницаемыми или полупроницаемыми слоями, находятся в ограниченных условиях, и вода может находиться под давлением (Cap-Net/UNDP, 2010).

Подобно поверхностным водам, подземные водные ресурсы также могут использоваться разными странами, и они называются трансграничными водоносными горизонтами (ТВГ). Согласно данным IGRAC (2021), в настоящее время в мире насчитывается 468 трансграничных водоносных горизонтов и водоносных систем. Планирование использования ТВГ имеет решающее значение для определения общих объемов водозабора, источников загрязнения (если таковые имеются), множества заинтересованных сторон, использующих ресурсы разных стран, а также различных социально-политических и экономических контекстов, которые могут повлиять на их использование (Инструмент C1.08 для получения информации о трансграничном диагностическом анализе).

Ключевые проблемы управления подземными водными ресурсами

Подземные водные ресурсы, как и многие другие источники воды, сталкиваются с множеством проблем. Эти проблемы, следовательно, создают предпосылки и выдвигают на первый план необходимость планов управления подземными водами, соответствующих принципам комплексного управления водными ресурсами. Некоторые из проблем обобщены и классифицированы ниже (Лалл, Жоссет и Руссо, 2020):

Снижение качества: Качество грунтовых вод все больше ухудшается из-за деятельности человека в промышленных и горнодобывающих зонах. Например, проблемы загрязнения тяжелыми металлами становятся все более распространенными из-за нарушения ландшафта в результате горнодобывающей деятельности, что приводит к перемещению геогенных загрязняющих веществ. Утечки отходов горнодобывающей промышленности, которые могут быть кислыми и богатыми металлами, просачивание с полигонов, сельскохозяйственные стоки и энергетическая деятельность также угрожают качеству. Помимо химических угроз, растет и биологическое загрязнение из-за туалетов и неправильной утилизации сточных вод.
Чрезмерный забор воды: Чрезмерный или высокий уровень забора воды приводит к проседанию грунта во многих городах мира (Лалл, Жоссет и Руссо, 2020). Это происходит, когда извлекаются большие объемы подземных вод, что приводит к уплотнению и обрушению горных пород и, как следствие, к разрушению грунта (Геологическая служба США, 2018). Чрезмерный забор воды также может способствовать проникновению соленой воды, что особенно затрагивает прибрежные водоносные горизонты (Вернер и Симмонс, 2009). Чрезмерный забор воды может даже привести к повреждению инфраструктуры зданий, деформации автомагистралей и нарушению водоснабжения и водоотведения.
Недостаток данных и управления информацией: Многие глобальные оценки подчеркивают необходимость улучшения качества данных для количественной оценки ресурсов подземных вод. В настоящее время существуют некоторые неопределенности в отношении объема, распределения, пополнения, качества и забора подземных вод (Лалл, Жоссет и Руссо, 2020).
Административная фрагментация: Подземные воды — многогранный ресурс, и зачастую для их управления требуется межсекторальный подход. Однако это не всегда так, поскольку возникают конфликты из-за отсутствия интеграции политики (Инструмент A1.02) или координационных органов (Инструмент B3.02). Эта проблема еще больше усугубляется при попытке управления трансграничными водоносными горизонтами, пересекающими национальные границы (Инструменты B3.01; C1.08). Устойчивое управление подземными водами требует тесной координации между ведомствами (ЮНЕСКО, 2021).

Характеристика водоносного горизонта

Основой планирования управления подземными водами является понимание водоносной системы и ее характеристик. Для характеристики водоносного горизонта необходима следующая основная информация и данные (Cap-Net/UNDP, 2010):

Хранение: Необходимо изучить взаимосвязь между типом водоносного горизонта и потенциальным объемом воды в хранилище, поскольку это критически важный аспект водоносной системы. При управлении необходимо учитывать забор воды и использование водоносного горизонта на всей территории, особенно в тех случаях, когда водоносные системы имеют гидравлические взаимосвязи на больших площадях.
Взаимосвязь между типом водоносного горизонта, климатом и вариантами водоснабжения: Устойчивость освоения подземных вод зависит от преобладающего климата, типа водоносной системы, скорости пополнения запасов и масштабов использования подземных вод.
Поток грунтовых вод: Влияние потока грунтовых вод зависит от типа и размеров гидрогеологической единицы и должно обсуждаться вместе с последствиями для управления.
Пополнение и разгрузка подземных вод: Пополнение относится к воде, которая просачивается в грунт и достигает уровня грунтовых вод. Это необходимо оценивать, поскольку оно представляет собой приток воды в водоносный горизонт и является важным компонентом баланса подземных вод.
Водный баланс: Подземные и поверхностные водные источники гидравлически связаны. Подземные воды могут пополнять ручьи и реки, а поверхностные воды — подземные. Взаимосвязь и значение качества и количества подземных вод для поддержания здоровья поверхностных водных объектов (рек, ручьев и мест обитания диких животных) являются критически важными областями для систем управления подземными водами.
Качество воды: Качество воды, хранящейся в водоносных горизонтах, варьируется в зависимости от ее местоположения, происхождения и воздействия потенциальных источников загрязнения как антропогенного, так и природного происхождения. Поэтому важно определить зоны и уровни природных и антропогенных опасностей в системе.

Процесс планирования и реализации планов управления водными ресурсами

Разработка ресурсов подземных вод требует детального планирования и понимания текущего состояния ресурса, потребностей пользователей и благоприятной среды (Инструменты А). Планирование и реализация должны быть тесно взаимосвязаны, а планы управления подземными водами должны разрабатываться поэтапно с многочисленными итерациями.

Элементы и принципы проектирования планов управления водными ресурсами

Для успешной реализации любого плана управления подземными водами необходима полная стратегическая основа, а также практические механизмы действий, которые могут помочь в управлении этим ресурсом и его понимании. Вот основные элементы и принципы, которые должны быть отражены в разработке планов управления подземными водами (Фури, 2020):

Защита и сохранение: это требует распределения и лицензирования использования водоносных горизонтов, экологического зонирования, планирования землепользования и управления отходами. Защита и сохранение также связаны с использованием подземных вод в нужное время и с реальным назначением предполагаемого использования. При наличии других источников воды подземные воды могут быть сохранены. Например, использование механизмов повторного использования сточных вод (Инструмент C3.03) может обеспечить водой промышленные цели, где качество воды может не вызывать серьезных опасений, тем самым снижая нагрузку на подземные воды. При руководстве защитой и сохранением некоторые экологические принципы использования подземных вод включают принцип предосторожности и предотвращения загрязнения, принцип отсутствия значительного вреда и оценку воздействия на окружающую среду (Конти и Гупта, 2015). Дистанционное зондирование и географические информационные системы (Инструмент C2.01) в разведке подземных вод являются практическим механизмом, который может информировать о районах для защиты/сохранения (Наг, 2008).
Инфраструктура и эксплуатация: «Связь» между водоносным горизонтом и пользователем имеет очень важное значение для мониторинга этой связи и обеспечения доставки воды потребителю. В этом отношении необходимо уделять внимание качеству и эффективности водной инфраструктуры и эксплуатации страны, поскольку это влияет на уровень потерь воды, которые являются побочным продуктом объемов и видов деятельности по водозабору. Качественная и устойчивая к изменению климата инфраструктура также может снизить количество потерь воды (ван ден Берг, 2015). Следует также разработать и внедрить правила на уровне скважин, водозаборных полей и водоносных горизонтов, которые будут направлять пользователей в том, как им следует использовать ресурс при водозаборе (Фури, 2020).
Мониторинг, использование и управление информацией: Подземные воды уязвимы перед «трагедией общих ресурсов» (де Янг, 1999); поэтому пользователи должны знать о потреблении друг друга, чтобы избежать конфликтов и обеспечить справедливое распределение ресурса для всех. Таким образом, управление подземными водами имеет жизненно важное значение и может быть достигнуто только посредством сбора информации и данных. Один из уникальных способов получения актуальных данных в режиме реального времени — использование систем управления подземными водами в режиме реального времени. Эти системы мониторинга созданы для того, чтобы обеспечить мониторинг добычи и потребления подземных вод (Хавари и Чантар, 2021).
Мониторинг, использование и обмен информацией связаны со следующими социальными принципами использования подземных вод: справедливое и разумное использование, право человека на воду и санитарию, а также общественный доступ к информации (Конти и Гупта, 2015).
Институциональные механизмы: Важно оценить существующие институциональные механизмы и уровень их координации (Инструменты B3). Законодательно установленные институциональные органы играют решающую роль в создании благоприятной среды для управления подземными водами. Следует учитывать национальные, региональные и местные органы, отвечающие за управление водными ресурсами, а также их взаимоотношения с частным сектором. Коммуникация и сотрудничество: повышение осведомленности и обмен информацией (Инструмент B4.03) могут способствовать более активному участию заинтересованных сторон в процессах принятия решений. Создание сообществ практиков (CoP) (Инструмент B4.03) и многосторонних партнерств (Инструмент B3.05) может создать пространство для обмена информацией и совместных действий, где эксперты и неспециалисты могут обсуждать механизмы управления, проблемы, текущие разработки, извлеченные уроки и рекомендации в области управления подземными водами. Это создаст постоянный механизм коммуникации и обмена информацией, тем самым повысив «видимость» ресурсов подземных вод (UN-Water, 2018).
Экономические и финансовые инструменты: При улучшении управления подземными водами необходимо уделять внимание финансовой жизнеспособности систем управления водными ресурсами, использованию субсидий и инструментам, изменяющим способы использования воды. Финансовые инструменты обеспечивают средства для привлечения финансирования как операционного, так и капитального характера (Инструменты D2). Они также помогают в принятии конкретных инвестиционных решений. Экономические инструменты — это сборы, взимаемые с целью побудить людей изменить свое поведение в определенном направлении (Инструменты C4). Примерами могут служить тарифы, субсидии, торговля водой, плата за водозабор и плата за сброс сточных вод. Cap-Net/UNDP (2010) описывает, как применять экономические и финансовые инструменты в управлении подземными водами.