Експертен Анализ на Сондажните Практики, Технологии и Хидрогеоложките Параметри при Водоснабдяване в Република България

 

РАЗДЕЛ I: Въведение в Сондирането за Вода в България и Геоложки Контекст

 

I.1. Значение на Подземните Води и Географски Обзор

 

Подземните води (ПВ) представляват критичен стратегически ресурс за водоснабдяването в България, особено в контекста на климатичните изменения, които водят до повишена несигурност в повърхностните водоизточници. Ефективното и устойчиво използване на този ресурс изисква дълбоко разбиране както на хидрогеоложките условия, така и на приложимите технически и правни стандарти.

Административното управление на водите в Република България е структурирано около четири основни Басейнови дирекции (БД), които осъществяват контрол и издават разрешителни съгласно Закона за водите (ЗВ). Тази регионална фрагментация на управлението на водните ресурси има пряко въздействие върху техническото планиране. Всеки сондажен проект трябва да бъде адаптиран към регионалните планове за управление на водите, разработени от съответната БД, което е предпоставка за успешното получаване на разрешително за водовземане.¹ Това подчертава необходимостта от локализиран подход при избора на сондажна технология и методология.

 

I.2. Основни Хидрогеоложки и Геотехнически Единици (Специфика на Терените)

 

Изборът на сондажна машина, метод и инструментариум в България се определя главно от изключително разнообразната геоложка структура на страната. Тази структура може да бъде разделена на три основни типа, всеки от които представлява уникални предизвикателства за пробиването:

 

I.2.1. Мизийска Платформа (Северна България)

 

Тази зона се характеризира с дебели последователности от седиментни скали, включващи варовици, пясъчници и мергели.

• Специфика: Горните пластове обикновено са с ниска до умерена твърдост, което позволява висока скорост на пробиване чрез ротационни методи с промивка (Mud Rotary). Въпреки това, карстовите зони, особено в Централната и Източната част на платформата, представляват сериозен риск от загуба на циркулация на промивния флуид. Този риск налага използването на специализирани добавки за промивка или преминаване към ротационно-ударен метод (DTH) за пробиване на зоните с големи каверни.

I.2.2. Рило-Родопски Масив и Средногорие (Южна България и Планинските Райони)

 

Това са райони, доминирани от твърди магмени и метаморфни скали, включващи гранити, гнайси, амфиболити и кварцити. Водоносните хоризонти тук са предимно пукнатинни.

• Специфика: Геоложката твърдост в тези региони често превишава 6 по скалата на Моос. Средата е силно абразивна. Техническата последица от тази висока абразивност е рязкото повишаване на оперативните разходи (OPEX) поради бързото износване на сондажните длета и чукове. Следователно, за тези терени са задължителни DTH чукове, оборудвани с висококачествени карбидни инкрустации, проектирани за висока издръжливост срещу износване.

I.2.3. Кватернерни Басейни (Низини и Алувиални Долини)

 

Тези зони включват плитки наноси, съставени от чакъл, пясък и глина (например по поречията на големите реки и в Горнотракийската низина).

• Специфика: Пластовете са нестабилни и склонни към срутване, което изисква незабавно и постоянно обсаждане (Casing) на сондажа, обикновено едновременно с пробиването, или използването на методи, които стабилизират стената, като например Mud Rotary.

I.3. Предварително Проучване и Намаляване на Риска

 

Във всеки от горепосочените геоложки райони, успехът на сондажния проект зависи силно от предварителното проучване. Инвестицията в съвременна геофизика е стратегически ход, който повишава успеваемостта на сондажа и намалява общия инвестиционен риск.

Интеграцията на геофизични методи, включително използването на ДЕТЕКТОРИ ЗА ВОДА И ГЕОРАДАРИ , е ключова за прецизното локализиране на оптималните точки за сондиране. Това е особено критично в пукнатинните зони (Рило-Родопски масив) и карстовите терени (Мизийска платформа), където водоносните хоризонти са локализирани и непрогнозируеми. Една добре планирана инвестиция в георадар е икономически изгодна, тъй като минимизира шанса за пробиване на „суха дупка“, чиято цена често надхвърля многократно разходите за самото геофизично изследване.

РАЗДЕЛ II: Сондажни Машини и Технологии, Използвани в България

 

Геоложката вариативност на България налага използването на широк спектър от сондажни технологии. Повечето водещи сондажни компании оперират с машини, които могат ефективно да преминат от един метод към друг.

II.1. Ротационно-ударни Системи (Down-the-Hole Hammer Drilling – DTH)

 

DTH методът е доминиращ в планинските и полупланинските райони на България, където преобладават твърди скали.

• Приложение: Идеален за пробиване на гранит, гнайс, кварцит и други твърди метаморфни или магмени скали. Пробиването се осъществява чрез пневматичен чук, който се намира непосредствено зад длетото.
• Техническа Необходимост: Този метод изисква високонапорни компресори, способни да доставят налягане от 25 до 35 бара, за да се постигне максимална ефективност на удара и ефективно издухване на разрушената скална маса (шлам). Инструментариумът включва специфични серии чукове (напр. QL, SD), които се избират спрямо диаметъра на сондажа и твърдостта на скалата.
• Контекст на дълбочината: DTH е методът, който се използва, когато е необходимо продължително пробиване в твърда скала след достигане на скалното легло. Дори при сравнително плитка дълбочина до скалното легло (например 32 фута или около 10 метра), общата дълбочина на сондажа може да достигне значителни стойности (440 фута или 134 метра) ⁴, което изисква мощност и издръжливост, характерни за DTH системите.

II.2. Ротационни Системи с Промивка (Mud Rotary Drilling)

 

Методът с циркулация на промивен флуид (кал) е предпочитан в седиментните басейни, като Мизийската платформа и Горнотракийската низина, особено когато се търсят големи дебити или се пробиват нестабилни пластове.

• Предимства: Промивният флуид (обикновено бентонит или полимери) създава хидростатично налягане и “филтърна кора” по стените на сондажа, стабилизирайки нестабилните пластове и предотвратявайки срутването им. Флуидът също така ефективно охлажда длетото и транспортира отломките.
• Предизвикателства: Изисква управление и рециклиране на промивния флуид. Стриктното управление на калните разтвори е условие за регулаторно съответствие, тъй като Законът за водите изисква предприемане на мерки за намаляване на неблагоприятното въздействие върху околната среда. Неправилното управление може да доведе до замърсяване на околните терени.

II.3. Сондажни Инструменти и Консумативи

 

Ключов елемент на всяка сондажна система са инструментите за пренос на енергия и въртящ момент.

II.3.1. Сондажни Лостове / Щанги

 

Както е посочено, СОНДАЖНИ ЛОСТОВЕ / ЩАНГИ/ са основният носител на натоварването. При дълбоки сондажи (над 300 метра), качеството на материала и на резбите е от решаващо значение поради екстремното натоварване от собственото тегло на колоната и високия въртящ момент. В България се използват предимно тръби, отговарящи на стандартите на Американския петролен институт (API), за да се гарантира надеждност и съвместимост.

II.3.2. Обсадни Тръби и Филтри

 

След пробиването, сондажът се обсажда със стоманени или PVC тръби, за да се изолират водоносните хоризонти, които не са предназначени за експлоатация, и за да се предотврати срутването на сондажа. Филтрите, поставени на нивото на водоносния хоризонт, трябва да бъдат внимателно проектирани, за да позволят максимален приток на вода при минимално навлизане на пясък или седименти.

II.4. Стратегически Избор на Сондажна Техника

 

Поради силно смесената геология на България, машините, които позволяват бърза и ефективна смяна между Mud Rotary и DTH (т.нар. “комбинирани” или “мултифункционални” машини), представляват най-добрата стратегическа инвестиция за сондажните фирми. Тази гъвкавост максимизира географския обхват на дейност и позволява на оператора да се адаптира към променящите се геоложки условия в рамките на един и същ сондаж.

Таблица 1 представя сравнение на основните сондажни методи, използвани в България.

Таблица 1: Сравнение на Основните Сондажни Методи в България

Метод	Приложимост (Терен)	Скорост на Пробиване	CAPEX / OPEX	Необходимо Оборудване
DTH (Ротационно-ударен)	Твърди и много твърди скали (Рило-Родопи)	Висока в твърда скала	Умерен CAPEX / Висок OPEX (консумативи)	Мощна машина, Високонапорен компресор
Mud Rotary (Ротационен с промивка)	Меки и седиментни скали (Мизийска платформа)	Висока в седименти	Висок CAPEX / Умерен OPEX (кал)	Помпа за промивка, Управление на флуида

 

РАЗДЕЛ III: Дълбочина и Характеристики на Подпочвените Води в България

 

Хидрогеоложките резултати от сондажната дейност се оценяват по няколко ключови параметъра, които са от значение както за инвеститора, така и за регулаторните органи.

III.1. Дефиниране на Техническите Резултати

 

Критичните параметри, които трябва да бъдат документирани, включват:

1. Обща Дълбочина (Total Depth – TD): Достигнатата крайна дълбочина на сондажа.⁴
2. Статично Водно Ниво (Static Water Level – SWL): Нивото, на което се установява водата в покой след пробиване. Това е критичен фактор за избора и оразмеряването на помпата.⁴
3. Измерен Дебит (Tested Yield): Максималният устойчив дебит, който може да бъде изпомпван от сондажа, често измерван след продължителен тест. Дебит от 5 галона в минута (около 0.31 литра в секунда) ⁴ е типичен за домашно питейно-битово водоснабдяване.

III.2. Регионален Анализ на Дълбочините и Дебита

 

Характеристиките на подпочвените води варират драстично според геоложката структура:

III.2.1. Северна България (Дълбоки Артезиански Води)

 

В Мизийската платформа, качествените водоносни хоризонти често са капсуловани дълбоко в седиментната последователност.

• Типична Дълбочина (TD): 250 метра до 600 метра.
• Дебит: Често висок (5 до 35 литра в секунда), което е предпоставка за регионални или индустриални водоснабдителни системи. Тези високи дебити изискват изграждането на сондажи с голям диаметър (до 400 мм), което налага използването на по-мощни и големи ротационни машини.

III.2.2. Планински Райони (Пукнатинни Води)

 

В Рило-Родопския масив и Балкана, водата се акумулира в зони на най-голяма фрактура.

• Типична Дълбочина (TD): 80 метра до 250 метра.
• Дебит: Обикновено нисък до умерен (1 до 5 литра в секунда). Примерите за дебит, подходящ за домакинство (5 gal/min) ⁴, са показателни за този тип пукнатинни водоносни хоризонти, където търсенето на вода е по-трудно, а дебитът – по-малък.

III.2.3. Низинни и Алувиални Зони (Плитки води)

 

В алувиалните равнини (покрай реките) и плитките кватернерни басейни.

• Типична Дълбочина (TD): 10 метра до 60 метра.
• Дебит: Често висок, но тези води са с повишен риск от сезонни колебания (пряко свързани с валежите) и повърхностно замърсяване, което изисква допълнителни мерки за пречистване и изолация на сондажа.

III.3. Корелация между SWL, Дебита и Оперативните Разходи (OPEX)

 

Хидрогеоложките параметри имат пряко въздействие върху икономическата оценка на проекта. В планинските райони на България, където се срещат твърди скали, често се наблюдава комбинация от дълбоко статично водно ниво (SWL) и нисък измерен дебит. Тази комбинация сигнализира за по-високи дългосрочни оперативни разходи за изпомпване на водата, тъй като помпата трябва да преодолява по-голямо хидростатично налягане. Освен това, ниският дебит увеличава риска от по-бързо изтощаване на локалния водоизточник при интензивна експлоатация, което трябва задължително да бъде взето предвид в икономическата оценка на жизнения цикъл на сондажа.

Таблица 2 илюстрира корелацията между геоложките райони и основните хидрогеоложки резултати.

Таблица 2: Корелация Между Геоложки Райони и Хидрогеоложки Параметри в България

Геоложки Район	Основен Метод	Типична TD (м)	Типичен SWL (м)	Очакван Дебит (л/с)
Мизийска Платформа (Дълбоки Седименти)	Mud Rotary	250–600	50–150	5–35
Рило-Родопски Масив (Твърда Скала)	DTH	80–250	10–60	1–5
Кватернерни Низини (Плитки Наноси)	Mud Rotary / Шнек	10–60	5–15	3–15

 

РАЗДЕЛ IV: Регулаторна Рамка и Правни Изисквания

 

Изпълнението на сондажна дейност за вода в България е строго регламентирано. Правното планиране трябва да предшества техническото изпълнение.

IV.1. Законодателна Основа и Ключови Нормативни Акта

 

Общият регулаторен чадър се осигурява от Закона за водите (ЗВ). Ключовият документ, който управлява проучването, ползването и опазването на подземните води, е Наредба № 1 от 2000 г. за проучване, ползване и опазване на подземните води. Тази наредба е централна за целия процес, като нейната приложимост обхваща всички подземни води, включително и минералните води, които се предоставят за ползване по реда на ЗВ и тази наредба.

Регулаторният подход, наложен от българското законодателство, поставя два основни принципа, които влияят пряко върху техническата експертиза:

1. Дейността трябва да бъде в интерес на обществото или в полза на човешкото здраве.
2. Трябва да бъдат предприети всички мерки за намаляване на неблагоприятното въздействие от планираните дейности. Това изискване пряко ангажира сондажния предприемач с еколози и хидрогеолози, които трябва да гарантират, че избраната технология (напр. управлението на промивния флуид при Mud Rotary) е екологично съобразена.

IV.2. Фази на Разрешителния Процес

 

Процесът за въвеждане на един сондаж в експлоатация включва задължително две отделни фази на разрешаване:

IV.2.1. Фаза 1: Разрешително за Проучвателно Сондиране (ПС)

 

Това разрешително се издава въз основа на технически проект и предварителни геоложки проучвания. Целта на ПС е да се установи наличието на водоносен хоризонт, неговите хидрогеоложки параметри и качеството на водата.

IV.2.2. Фаза 2: Разрешително за Водовземане (РВ)

 

РВ е разрешението за експлоатация на сондажа. То може да бъде издадено само след като сондажът е завършен технически, а чрез опитно-филтрационни работи е доказан стабилен и устойчив дебит (Tested Yield)  и е установено, че качеството на водата отговаря на санитарните норми.

Контролният орган през целия процес са Басейновите дирекции, които издават заповеди ¹ и контролират спазването на изискванията.

 

IV.3. Правни Рискове и Съответствие

 

Най-големият юридически риск за инвеститора или собственика на имот е извършването на сондаж без надлежно издадено Разрешително за Проучвателно Сондиране (ПС). Независимо от това колко технически успешен и продуктивен е сондажът, той не може да бъде легализиран впоследствие за водовземане, ако не е преминал през задължителната фаза на проучване и утвърждаване на техническата документация от БД. Този факт поставя юридическото планиране и спазването на процедурите преди всяко техническо действие.

РАЗДЕЛ V: Заключения и Препоръки за Оптимизация на Сондажната Практика

 

Българският сондажен пазар се характеризира с висока хидрогеоложка сложност, което налага изключителна адаптивност на технологиите и стриктно спазване на регулаторната рамка.

V.1. Стратегически Препоръки за Избор на Оборудване

 

За фирми, опериращи в България, се препоръчва следният подход към капиталовата инвестиция:

• Приоритет в твърди скали: Инвестиране в сондажни машини, които разполагат с висока мощност на компресора (за DTH) и са проектирани за работа с висококачествени длета, за да се противодейства на високата абразивност, характерна за Рило-Родопския масив.
• Приоритет в смесени терени: Избор на мултифункционални машини, които могат бързо да преминават от DTH към Mud Rotary, осигурявайки максимална гъвкавост, необходима за работа в условията на Мизийската платформа, където се срещат както седименти, така и карстови зони.

V.2. Инженерни Препоръки за Ефективност

 

За повишаване на успеваемостта и минимизиране на оперативните разходи (OPEX), е необходимо интегриране на геофизично проучване:

• Прецизност чрез Геофизика: Всички проекти, особено в пукнатинни или карстови зони, трябва задължително да включват предварително използване на ГЕОРАДАРИ ³ и други детектори. Това е единственият надежден начин за постигане на висока успеваемост в рамките на икономически ефективна рамка.
• Докладване на Параметрите: Задължително е стриктното документиране на всички ключови технически и хидрогеоложки параметри (TD, SWL, Tested Yield).⁴ Това не само е изискване на Басейновите дирекции за получаване на РВ, но и ключов фактор за бъдеща поддръжка, избор на помпена техника и проследяване на състоянието на водоизточника.

Таблица 3 представя модел за задължителна техническа документация, базиран на анализа на ключовите параметри, изисквани за регулаторно съответствие и експлоатация.

Таблица 3: Критични Параметри за Сондажен Доклад

 

V.3. Обща Заключителна Оценка

 

Успехът в сектора на сондирането за вода в България е резултат от синергия между технологичната адаптивност, хидрогеоложката прецизност и безусловното правно съответствие. Сондажните предприемачи, които инвестират в гъвкаво, мощно оборудване и стриктно спазват регулаторните фази (ПС преди РВ), са в най-добра позиция да оперират устойчиво и ефективно на този разнообразен и взискателен пазар.