ТИПИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Принципы и методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов для различных типов подземных вод (пресных и солоноватых, термальных, промышленных) имеют много общего, хотя для каждого типа вод характерны и специфические особенности. В связи с этим более подробно охарактеризуем методику региональной оценки экс-

1

плуатационных ресурсов пресных и солоноватых вод, а для остальных типов вод отметим только основные особенности методики их региональной оценки.

Впервые методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод была разработана Н. Н. Линдеманом и Ф. М. Бочевером в начале 60-х годов в связи с составлением Генеральной схемы комплексного 'использования и охраны водных ресурсов СССР. В дальнейшем при проведении региональных оценок отдельных крупных регионов эта методика совершенствовалась и в настоящее время может быть охарактеризована следующим образом.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод сводится к определению величины водоотбора из водоносных горизонтов при условии, что к концу эксплуатации величина понижения уровня подземных вод не должна превышать проектного значения, а качество воды должно удовлетворять определенным кондициям. При региональной оценке производится подсчет как потенциальных, так и прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод.

При этом оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов может проводиться в двух аспектах:

а), для выявления общих прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод с расположением условных водозаборов либо по равномерной сетке скважин на всей площади оцениваемого горизонта (артезианские бассейны, ограниченные структуры и др.), либо в виде линейного ряда (речные долины, конусы выноса);

б) для определения величины ресурсов применительно к схеме размещения конкретных водопотребителей и заявленным ими потребностям в воде.

Региональную оценку эксплуатационных ресурсов подземных вод по предложению Н. Н. Биндемана целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе (до выявления конкретных потребителей) следует оценивать потенциальные эксплуатационные ресурсы, а также определять прогнозные эксплуатационные ресурсы (прогнозные коэффициенты использования) применительно к схеме размещения условных водозаборов (например, по равномерной сетке с различными расстояниями между водозаборами). Оценка потенциальных эксплуатационных ресурсов позволит определить максимально возможный отбор подземных вод из водоносного горизонта, что важно для характеристики общей водообеспеченности страны. Расчеты прогнозных эксплуатационных ресурсов по равномерной сетке условных водозаборов позволят охарактеризовать общие возможности использования подземных вод для водоснабжения в том или ином районе, что необходимо для перспективного планирования размещения промышленности и проведения разведочных работ на ~подземные воды.

На втором этапе региональная оценка должна проводиться уже с учетом схемы существующего и планируемого водопотребления и заявленных потребностей на перспективу. В результате этого этапа устанавливается принципиальная возможность использования подземных вод для тех или иных конкретных потребителей. Проектное решение по организации водоснабжения за счет подземных вод может быть принято только по результатам специальных работ, при утверждении эксплуатационных запасов подземных вод по промышленным категориям.

В СССР первый этап региональной оценки по существу был выполнен в начале 60-х годов для гидрогеологического обоснования Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов на основе разработанной Н. Н. Биндеманом и Ф. М. Бочевером (1964) методики. В результате этой работы была составлена карта модулей эксплуатационных ресурсов подземных вод масштаба 1: 5000000. Под модулем эксплуатационных ресурсов М понимался расход воды (в л/с), который можно получить в среднем с 1 км2 площади распространения водоносного горизонта. При данной оценке по существу были определены общие прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод при условии равномерного размещения водозаборов. В связи с малым шагом сетки (расстояние между условными водозаборами было принято равным 5 км) прогнозные ресурсы во многих случаях (главным образом для напорных вод) оказались близкими к потенциальным. В то же время из-за мелкого масштаба картирования не полностью учитывались привлекаемые ресурсы подземных вод речных долин. Ресурсы горных районов не оценивались совсем.

Примерно в эти же годы для центральной части Московского артезианского бассейна под руководством Ф. М. Бочевера впервые в СССРбыла проведена региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод с учетом намечаемого расположения водозаборов и потребностей в воде на перспективу в конкретных пунктах, т. е. была выполнена работа, соответствующая второму этапу оценки.

В настоящее время в системе Министерства геологии СССР проводится региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод отдельных перспективных районов (главным образом крупных артезианских бассейнов), которая по своим задачам отвечает второму этапу. Эта работа имеет целью не только оценить эксплуатационные ресурсы (запасы) подземных вод, но и разделить их на категории по степени изученности и достоверности. В основном эксплуатационные ресурсы оцениваются по категориям С) и С2, а для отдельных хорошо изученных участков и по более высоким категориям (Боревский, Язвин, 1971) .

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод на первом этапе проводится балансовым, гидродинамическим методами и методом гидрогеологической аналогии.

Балансовый метод применяется главным образом для оценки потенциальных эксплуатационных ресурсов. При использовании балансового метода отдельные источники формирования эксплуатационных ресурсов оцениваются раздельно, а затем суммируются. В некоторых случаях, например в ограниченных структурах с высокой водопроводимостью водовмещающих пород, балансовый метод может быть использован и для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов. Следует отметить, что балансовый метод оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод может применяться только для .тех водоносных горизонтов, где откачками доказана возможность отбора подземных вод рациональными водозаборными сооружениями.

Гидродинамический метод на первом этапе используется для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов применительно к заданной равномерной сетке расположения водозаборов.

При оценке эксплуатационных ресурсов подземных вод в речных долинах, где основным источником их формирования являются привлекаемые ресурсы, а водозаборы располагаются в виде линейных рядов, гидродинамический метод применяется для оценки как потенциальных, так и прогнозных эксплуатационных ресурсов. Потенциальные ресурсы оцениваются как возможная производительность галереи, а прогнозные — как линейного ряда скважин, расход которого зависит от числа скважин и расстояния между ними. Для количественной характеристики потенциальных эксплуатационных ресурсов в этом случае целесообразно использовать линейный модуль эксплуатационных ресурсов, представляющий собой дебит условной галереи на 1 км длины реки (л/с на 1 км).

Подсчет эксплуатационных ресурсов подземных вод по гидрогеологической аналогии заключается в определении модуля эксплуатационных ресурсов (или отдельных его составляющих) на детально разведанных или эксплуатируемых участках и распространении этой величины на оцениваемую площадь, находящуюся в аналогичных гидрогеологических условиях с эталонным участком.

Для обоснованного подсчета эксплуатационных ресурсов методом аналогии важно, чтобы гидрогеологические условия и источники формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод в пределах рассматриваемой площади и эталонного участка были идентичны. Возможность использования метода аналогий определяется наличием детально разведанного участка или участка, где производится эксплуатация подземных вод (опорного аналога) . Для обоснования возможности проведения аналогии между опорным аналогом и оцениваемой территорией должны быть сопоставлены основные факторы, определяющие условия формирования эксплуатационных ресурсов подземных вод и их величину (условия залегания водоносного горизонта, граничные условия, состав водовмещающих пород, условия питания, возможность использования привлекаемых ресурсов, характер перекрытия и состав перекрывающих, отложений и пр.). При изменении некоторых расчетных параметров по сравнению с их значениями на эталонных участках (водопроводимости, допустимого понижения уровня) в величину модуля эксплуатационных ресурсов (или его составляющих) необходимо ввести коэффициент пропорциональности между величиной параметра на оцениваемом и эталонном участках по соответствующим формулам динамики подземных вод.

В зависимости от типа гидрогеологических условий (типа месторождений подземных вод) на первом этапе целесообразно использовать тот или иной метод подсчета прогнозных эксплуатационных ресурсов.

Гидродинамический,метод следует использовать для оценки ресурсов на больших территориях (артезианские бассейны, крупные конусы выноса и межгорные впадины, речные долины), где возможная производительность водозаборов в значительной степени определяется схемой размещения водозаборов и расстоянием между ними. В этих условиях ~ потенциальные эксплуатационные ресурсы могут значительно превысить прогнозные, рассчитанные при реальных расстояниях между водозаборами.

Метод аналогии может быть применен практически для любых гидрогеологических условий при наличии эталонного водозаборного или разведанного участка.

На втором этапе региональной оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод, когда учитывается расположение конкретных потребителей и заявленная потребность, основными являются гидродинамические методы, применяемые в двух модификациях,— аналитические расчеты и аналоговое моделирование. Применение аналитических расчетов целесообразно только для относительно простых гидрогеологических условий, характеризующихся достаточно однородными фильтрационными и емкостными свойствами горных пород и простыми граничными условиями, а 'также при небольшом количестве действующих водозаборов. Кроме того, аналитические методы следует применять в слабо изученных районах, где возможности моделирования не могут быть реализованы из-за отсутствия необходимого фактического материала.

В сложных гидрогеологических условиях, особенно при слоистом залегании водоносных горизонтов, неоднородном строении водовмещающей среды, неравномерности питания по площади, наличии гидрогеологических окон, при сложных конфигурациях границ и изменении во времени граничных условий, большом и неравномерно распределенном по площади количестве водозаборов региональную оценку целесообразно проводить методом математического моделирования (Кернов, Шестаков, 1971; Гавич, 1970). В настоящее время математическое моделирование (главным образом аналоговое) на сеточных машинах УСМ, МСМ достаточно широко применяется при оценке эксплуатационных запасов на локальных участках (Крашин и др., 1970; Бабушкин и др., 1967; Пашковский, 1969). В последние годы этот метод стал использоваться и при региональной оценке эксплуатационных ресурсов, в частности для центральной части Московского артезианского бассейна, краевой части Днепровское-Донецкого артезианского бассейна, района КМА, Тахта-Кунырского артезианского бассейна. Применение моделирования позволяет повысить достоверность гидрогеологических прогнозов при региональной оценке, так как принятая расчетная схема может быть откорректирована путем решения обратных и инверсных задач.

В ближайшее время должно получить развитие комплексное моделирование на гибридных машинах, использующих как аналоговую, так и цифровую вичислительную технику. В частности, с помощью комплекса «Сатурн-2» можно будет создавать постоянно действующие модели крупных артезианских бассейнов и других регионов и осуществлять оперативную переоценку эксплуатационных ресурсов и управление этими ресурсами.

В настоящей работе приводятся результаты оценки потенциальных и общих прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод, проведенной в начале 60-х годов и уточненной при составлении томов монографии «Гидрогеология СССР», и только в некоторых случаях результаты проведенной в последние годы оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов с учетом расположения конкретных потребителей.

Рассмотрим коротко принятую при проведении региональной оценке методику определения основных источников формирования эксплуатационных ресурсов (естественных ресурсов, естественных запасов, привлекаемых ресурсов) .

Основные положения методики региональной оценки естественно ы х р е с у р с о в подземных вод были разработаны Б. И. Куделиным (1960) и использованы при региональной оценке естественных ресурсов подземных вод зоны интенсивного водообмена территории СССР. Результаты этих работ нашли отражение в фундаментальной монографии «Подземный сток на территории СССР» и картах подземного стока СССР м асшта б а 1: 5 000 000.

Методика оценки естественных ресурсов подземных вод достаточно широко изложена в работах Б. И. Куделина, И. С. Зекцера и др. В этих работах рассматриваются следующие методы оценки естественных ресурсов подземных вод.

1. Метод расчленения гидрографов рек на основе генетических видов питания за многолетний период по стационарным гидрометрическим створам на реках. Расчленение гидрографов рек на поверхностную и подземную составляющие производится с учетом особенностей гидрогеологических условий водосборной территории и характера гидравлической связи речных и подземных вод. В тех случаях, когда дренируемые водоносные горизонты имеют гидравлическую связь с рекой и в период весеннего половодья происходит подпор грунтовых вод, что имеет место для большинства равнинных рек, расчленение гидрографов проводится с учетом процессов берегового регулирования подземного стока. Принципы и схемы расчленения гидрографов рек при различном характере гидравлической связи речных и подземных вод подробно изложены в работе Б. И. Куделина (1960).

2. Метод определения подземного стока по изменению меженного расхода реки на участке между двумя гидрометрическими створами. Этот метод наиболее целесообразно использовать на бесприточном участке, причем, если разность расходов между нижним и верхним створами положительная, оценивается подземное питание рек, при отрицательной разности — питание подземных вод за счет речных.

3. Метод определения расхода потока в поперечном сечении пласта с использованием основных гидрогеологических параметров оцениваемых водоносных горизонтов, определенных по данным опытных работ или эксплуатации подземных вод и картам пьезометрической (свободной) поверхности. Этот метод широко применялся при оценке естественных ресурсов подземных вод в межгорных впадинах и других структурах аридной и полуаридной зон.

4. Метод определения естественных ресурсов по величине инфиль трации атмосферных осадков. При этом среднегодовая величина атмосферных осадков вычислялась по данным многолетних наблюдений на метеостанциях. Величина коэффициента инфильтрации принималась равной 0,2—'0,3, что соответствует данным, которые приводятся в гидрогеологической литературе и, несомненно, являются достаточно осторожными. Этот метод определения подземного стока применялся в карстовых районах, широких речных долинах, а также в ряде артезианских бассейнов платформенного типа, где инфильтрационное питание рассчитывалось в областях выхода водовмещающих пород на поверхность.

Некоторой разновидностью этого метода является определение естественных ресурсов подземных вод артезианских бассейнов по уравнению среднего многолетнего водного баланса с использованием данных об испарении, осадках и речном стоке. Этот метод использовался для оценки подземного стока ряда артезианских бассейнов.

5. Метод расчета питания подземных вод по данным наблюдений за режимом их уровней в естественных условиях, величине амплитуды колебания уровней подземных вод и величине водоотдачи. Метод применим только для рыхлых пород, где величина недостатка насыщения по площади колеблется незначительно.

6. Метод определения естественных ресурсов по родниковому стоку. Метод использовался главным образом в горных районах, где отсутствовали данные для расчленения гидрографов рек. Естественные ресурсы определялись по среднегодовому расходу родников, которые в этих случаях характеризуют минимальную величину естественных ресурсов подземных вод зоны интенсивного водообмена. Как показывают проводимые рядом исследователей (И. С. Зекцер и др.) сопоставления, в горных районах естественные ресурсы, определенные методом расчленения гидрографа реки, значительно превосходят естественные ресурсы, рассчитанные по модулю родникового стока.

Переходя к вопросу учета величины естественных ресурсов при оценке эксплуатационных ресурсов или, другими словами, к принципам выбора коэффициента и для формулы (I. 1) можно отметить следующее.

1. Естественные ресурсы, оцененные методами расчленения гидрографа, по уравнению среднего многолетнего водного баланса, по среднегодовому родниковому стоку соответствуют среднемноголетнему подземному стоку. Именно эта величина показана на картах подземного стока в виде среднегодовых модулей и коэффициентов подземного стока и приведена в монографии «Подземный сток на территории СССР». Эта же величина приводится в гл. П для общей характеристики естественных ресурсов отдельных гидрогеологических районов. В то же время при оценке эксплуатационных ресурсов следует учитывать только минимальный среднемесячный расход года 95%-ной обеспеченности, который обычно в несколько раз меньше среднегодового расхода. В связи с этим при оценке эксплуатационных ресурсов должна учитываться только часть естественных ресурсов, определенных по среднегодовому стоку. Это замечание не относится к естественным ресурсам, определенным по расчету расхода подземного потока, так как такой расчет дает минимальное (чаще всего заниженное) значение и в тех случаях, когда естественные ресурсы определялись по инфильтрации атмосферных осадков, причем учитывались только эффективные осадки маловодного года.

2. Естественные ресурсы подземных вод, рассчитанные по расчленение гидрографа рек (в зоне активного водообмена) или по уравнению среднего многолетнего водного баланса (для артезианских бассей'- нов), соответствуют подземному стоку всех водоносных горизонтов, в то время как оценка эксплуатационных ресурсов проводится только но о с н о в н ы м горизонтам. Ряд водоносных горизонтов, формирующих сток, в связи с небольшой их мощностью либо невысокими фильтрационными свойствами, либо по другим причинам не могут быть использованы в настоящее время для водоснабжения.

3. В горных районах эксплуатационные ресурсы подземных вод по существу определяются минимальным среднемесячным дебитом родников в маловодный период, причем только тех родников, которые целесообразно каптировать (дебит превышает несколько литров в секунду). Как отмечено выше, естественные ресурсы здесь, рассчитанные по гидрографу, во много раз больше родникового стока. В связи с этим в горных районах также невозможно ~при оценке эксплуатационных ресурсов полностью учесть естественные ресурсы.

4. Степень использования естественных ресурсов определяется также водопроводимостью водоносного горизонта, величиной допустимого понижения уровней и расстоянием между водозаборами. При этом она уменьшается с уменьшением водопроводимости и допустимого понижения и увеличением расстояний между водозаборами.

Как следует из вышеизложенного, определение степени использования естественных ресурсов подземных вод во многом зависит от принятого метода их расчета. В тех случаях, когда естественные ресурсы устанавливались по расходу потока подземных вод или по величине инфильтрации эффективных атмосферных осадков года 95%-ной обеспеченности, а также по минимальному родниковому стоку, при оценке эксплуатационных ресурсов подземный сток учитывался полностью. При оценке естественных ресурсов методом расчленения гидрографа или по уравнению многолетнего водного баланса в обоснование эксплуатационных ресурсов принималась только часть естественных. Коэффициент использования естественных ресурсов в этих случаях устанавливался в каждом конкретном районе в зависимости от гидрогеологических условий и степени изученности водоносных горизонтов. Обычно коэффициент использования принимался равным 0,1 — 0,3, в некоторых случаях до 0,5 — 0,7. В связи с этим в следующей главе при характеристике той части естественных ресурсов, которая учитывалась при оценке эксплуатационных ресурсов, по отдельным районам приводится принятый коэффициент их использования.

Для определения модуля восполняемой части эксплуатационных ресурсов естественные ресурсы, принятые в их обеспечение, относились ко всей площади распространения оцениваемого водоносного горизонта.

В отношении использования естественных запасов подземных вод и учета их при региональной оценке эксплуатационных ресурсов существуют различные точки зрения. Так, высказывались предложения о недопустимости вообще отбора подземных вод с использованием их естественных запасов. Предлагалась и другая крайняя точка зренияо полном учете всех естественных запасов при оценке эксплуатационных ресурсов подземных вод.

Несомненно, что как тот, так и другой подход являются неправомерными и могут неправильно ориентировать развитие водоснабжения городов, промышленности и сельского хозяйства страны за счет подземных вод. К решению вопроса о допустимости использования естественных запасов подземных вод и пх сработки в течение определенного расчетного срока эксплуатации следует подходить с учетом перспектив . использования всех видов водных ресурсов и технико-экономических соображений. Отбор естественных запасов подземных вод в ряде случаев может позволить на достаточно длительное время отказаться от крупных капиталовложений в строительство плотин, каналов и т. п. (как было, например, с развитием водоснабжения Джезказганского промышленного района). Кроме того, следует учитывать, что при осушении водоносных горизонтов во многих случаях увеличивается питание подземных вод за счет привлекаемых ресурсов.

При решении вопроса о степени использования естественных запасов необходимо помнить, что величина возможного отбора подземных вод определяется не только самой величиной естественных запасов, но и фильтрационными сопротивлениями в водоносном пласте, возникающими в процессе движения воды к водозаборным сооружениям, в чем и заключается коренное различие гидравлики подземных и поверхностных вод.

В связи с этим нельзя, как правильно отмечает Н. Н. Биндеман (1963), основываясь только на балансовых соображениях, учитывать .возможность полного использования естественных запасов подземных вод. В водоносном горизонте, особенно при распространении его на площади в несколько сотен квадратных километров, объем воды может быть очень большой, но если водоносные породы обладают значительным фильтрационным сопротивлением, то возможности использования подземных вод весьма ограничены.

При проведенной региональной оценке эксплуатационных ресур,'сов, результаты которой излагаются в настоящей работе, для оценки сработки естественных запасов был использован предложенный Н. Н. Биндеманом следующий расчетный прием.

Предусматривалось, что все водозаборы расположены по однородной для всего рассматриваемого района сетке и пущены в эксплуатацию одновременно. При таких условиях через относительно непродол-. жительное время между депрессионными воронками каждого водозабора образуются водоразделы, которые можно рассматривать как водоупорные ограничения каждой воронки (блока, в. котором расположен водозабор).

Тогда для оценки расхода водозабора за счет сработки естественных запасов может быть использована формула Маскета для замкнутого кругового пласта

Числитель уравнения (1. 4) определяет величину естественных запасов подземных вод, заключенных внутри блока, площадь которого равна F.

Составляющие модуля эксплуатационных ресурсов, которые соответствуют сработке естественных запасов, определяются делением расхода, рассчитанного по формуле (1. 2) или (1. 3), на площадь блока.

При оценке возможного использования естественных запасов подземных вод принимались следующие условия.

1. Размещение водозаборов по шахматной сетке с расстояниями

между водозаборами в ряду, равными 5 км и между рядами 2,5 км.

2. Расчетный период эксплуатации t принимался равным 50 годам.

Поскольку при данной методике расчета предполагалось, что все водозаборы включаются в эксплуатацию одновременно, что на практике никогда не выполняется, прогнозные эксплуатационные ресурсы оказываются обеспеченными фактически на значительно больший срок.

3. Величина допустимого понижения уровня воды в водозаборных скважинах к концу расчетного периода принималась с таким расчетом, чтобы глубина динамического уровня, как правило, не превышала 100 м, что соответствовало высоте подъема большей части серийно выпускаемого в то время насосного оборудования. При этом величина понижения в безнапорных водах не должна превышать половины мощности водоносного горизонта, а в напорных — величины напора над кровлей пласта плюс половина его мощности.

В отдельных случаях для глубокозалегающих напорных горизонтов величина допустимого понижения увеличивалась до 200—250 м.

4. Расчетные гидродинамические параметры (водопроводимость, коэффициент фильтрации) определялись по данным ранее проведенных опытных и эксплуатационных откачек, а также путем анализа работы действующих водозаборов.

5. Гравитационная водоотдача находилась по данным опытных работ, наблюдений за режимом подземных вод и лабораторных исследований.

При отсутствии таких данных величина водоотдачи ориентировочно принималась по литературным данным: для песков 0,1 — 0,2, для гравийно-галечниковых отложений 0,20 — 0,25, для скальных пород 0,005 — 0,02. Для трещиноватых и закарстованных пород величина водоотдачи в ряде случаев принималась по аналогии, при этом использовались определения, полученные при эксплуатации действующих водозаборов.

Упругая водоотдача определялась по данным опытно-фильтрационных работ, исходя из найденных значений водопроводимости и пьезопроводности горизонта, и главным образом по результатам анализа работы действующих водозаборов. Этот показатель обычно измерялся очень малыми величинами (в десятки и сотни раз меньшими, чем гравитационная водоотдача) .

Привлекаемые ресурсы подземных вод, как отмечено выше, при

проведенной региональной оценке эксплуатационных ресурсов учитывались только частично.

Приток из поверхностных водотоков рассчитывался так называемым методом приречных зон, при этом определялся приток из поверхностных водотоков к крайнему ряду водозаборных скважин. Поскольку расстояние от этого ряда до реки принималось равным 2,5 км, эксплуатационные ресурсы, которые могут быть сформированы при работе инфильтрационных водозаборов, практически оказались неучтенными.

Возможное перетекание подземных вод из вышележащих неоцениваемых водоносных горизонтов для неглубокозалегающих артезианских пластов косвенно учитывалось величиной обобщенного коэффициента пьезопроводности (упругой водоотдачи), который определялся по данным эксплуатации действующих водозаборов-аналогов. При этом считалось, что обобщенное значение параметра характеризует не только сработку упругих запасов, но и перетекание из вышележащих горизонтов. Как показал проделанный нами анализ, этот прием, в связи с небольшим сроком эксплуатации водозабора-аналога, дает значительный «запас прочности» в проведенных расчетах.

Суммарная величина модуля эксплуатационных ресурсов подземных вод определялась как сумма частных значений модуля, соответствующих величине привлечения естественных ресурсов (восполняемая часть эксплуатационных ресурсов) и сработке естественных запасов (в отдельных случаях и привлекаемых ресурсов). Эта величина нашла отражение на карте модулей эксплуатационных ресурсов масштаба 1:5000000, изданной в 1964 г. и уточненной по данным томов монографии — «Гидрогеология СССР», карте эксплуатационных ресурсов масштаба 1: 7500000 (см. рис. 2),,где показаны площади, характеризуемые различными значениями модуля эксплуатационных ресурсов.

Поскольку в горных районах в процессе региональной оценки эксплуатационные ресурсы не подсчитывались, на карте модулей здесь были выделены участки, характеризующиеся преимущественным расходом родников в меженный период.

Изложенная методика применялась почти во всех региональных томах монографии «Гидрогеология СССР». Некоторое исключение составили территории Литовской ССР и Калининградской области, в пределах которых не были учтены естественные ресурсы, но были рассчитаны гидродинамическим методом привлекаемые ресурсы за счет перетекания воды из вышележащих водоносных отложений. При оценке эксплуатационных ресурсов Камчатской складчатой области расчетный срок принимался равным 104 сут, что потребовало введения корректив в полученные цифры. Для ряда горных районов (Крым, Кавказ и некоторые другие) были подсчитаны эксплуатационные ресурсы, соответствующие суммарному родниковому стоку наиболее крупных родников в меженный период. Эти данные приведены при описании соответствующих районов в гл. П. При определении общей величины эксплуатационных ресурсов учтены также утвержденные ГКЗ и ТКЗ ресурсы подземных вод речных долин (дебиты инфильтрационных водозаборов), которые не подсчитывались при региональной оценке, но были выявлены при проведении разведочных работ.

При характеристике эксплуатационных ресурсов Московского, югозападной части Днепровское-Донецкого артезианских бассейнов, а также ряда межгорных впадин на территории Грузинской ССР и Азербайджанской ССР были учтены результаты региональных оценок, выполненных после составления томов монографии «Гидрогеология СССР».

Эти оценки в ряде случаев получены методом аналогового моделирования и позволили уточнить ранее полученные цифры.

В связи с тем что величина модуля, как характеристика балансовая, дает представление только об общих эксплуатационных ресурсах водоносного горизонта, при характеристике ресурсов по отдельным районам (см. гл. II) приводятся данные о водопроводимости водоносных горизонтов и возможном дебите групповых водозаборов.

Анализ методики региональной оценки эксплуатационных ресурсов пресных и слабосолоноватых вод и принятых значений основных параметров водоносных горизонтов и комплексов показывает, что региональная оценка была выполнена с определенным «запасом прочности».

Однако существенным упущением является недостаточный учет эксплуатационных ресурсов речных долин и горных районов.

Рассмотрим некоторые особенности методики региональной оценки эксплуатационных ресурсов других типов подземных вод.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов сильносолоноватых и соленых вод (с минерализацией от 3 до 35 г/л), которые могут быть использованы после опреснения, была выполнена под руководством М. Р. Никитина для южной части территории СССР по методике, аналогичной той, что была принята для пресных и слабосолоноватых вод. В связи с тем что оценка проводилась на основе мелкомасштабных карт, во внимание не принимались технико-экономические факторы, которые необходимо учитывать при более крупномасштабных исследованиях. Эксплуатационные ресурсы сильносолоноватых и соленых вод были определены балансовым методом. Так как при этой оценке не учитывалось размещение водозаборов, были рассчитаны потенциальные эксплуатационные ресурсы.

Наибольшую специфику имела региональная оценка эксплуатационных ресурсов промышленных вод. Методика оценки ресурсов этого типа вод была разработана С. С. Бондаренко (1967).

Одной из основных особенностей региональной оценки эксплуатационных ресурсов промышленных вод является необходимость соблюдения кондиционных требований к составу промышленных вод и условиям их эксплуатации, так как для промышленных вод учет технико-экономических факторов является определяющим. Как было показано С. С. Бондаренко, основные требования к качеству подземных вод и к условиям эксплуатации включают: 1) минимальные промышленные концентрации полезных компонентов для месторождения в целом и на отдельных участках водозабора; 2) максимальная глубина залегания водоносного горизонта„определяющая допустимую глубину эксплуатационных скважин; 3) минимальный дебит эксплуатационных скважин;

4) максимальная глубина залегания динамического уровня к концу срока эксплуатации водозабора; 5) суммарный дебит водозабора;

6) площадь расположения водозаборных скважин; 7) химический состав и степень минерализации подземных вод; 8) температура подземных вод; 9) наличие вредных компонентов и примесей; 10) присутствие попутных компонентов, которые целесообразно извлекать попутно с основным производством в промышленных масштабах.

Все перечисленные факторы определяют стоимость единицы продукции, получаемой из промышленных вод, и тем самым рентабельность использования этих вод с учетом современного уровня развития техноЛогии и действующих отпускных цен на продукцию. Поэтому оценка эксплуатационных ресурсов промышленных вод даже в региональном плане должна проводиться применительно к кондиционным требованиям, касающимся качества воды и условий эксплуатации, которые в отдельных природно-экономических районах могут быть различными.

В связи с вышеизложенным для промышленных вод неприменима методика региональной оценки их эксплуатационных ресурсов, основанная на расчете водозаборов, расположенных по всей площади распространения водоносного горизонта. Оценка эксплуатационных ресурсов может быть проведена только в пределах месторождений, заключающих подземные воды с содержанием полезных компонентов, превышающем минимальные промышленные концентрации для всего бассейна.

Так как основным источником формирования эксплуатационных ресурсов промышленных подземных вод является сработка упругих запасов, а водозаборы промышленных вод по площади распространения водоносных горизонтов располагаются неравномерно, для оценки прогнозных эксплуатационных ресурсов этих вод использовался гидродинамический метод.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов проводилась по рекомендациям С. С. Бондаренко (1967).

1. По материалам бурения и опытного гидрогеологического опробования разведочных скважин, а также по геофизическим данным определены основные гидрогеологические параметры.

2. На основе анализа гидрогеологических условий месторождения в зоне возможного влияния водозаборов проведена схематизация природных условий и принята расчетная схема (неограниченный пласт, полуограниченный пласт, пласт-полоса и т. п.).

3. Путем последовательных гидродинамических и технико-экономических расчетов с использованием метода вариантов определены кондиционные требования iK ~промышленным водам и условиям их эксплуатации.

4. С учетом кондиционных требований проведен подсчет суммарного дебита водозабора применительно к наиболее рациональной системе расположения эксплуатационных скважин. Этот дебит и соответствовал прогнозным эксплуатационным ресурсам.

Величина допустимого понижения уровня устанавливалась, как и другие кондиционные ~параметры, технико-экономическими расчетами с учетом технических возможностей насосных установок.

Таким образом, для промышленных вод работы по существу сразу сводились ко второму этапу региональной оценки эксплуатационных ресурсов.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов термальных вод наиболее перспективных районов СССР была проведена в конце 60-х годов под руководством Б. Ф. Маврицкого (1971).

Методика региональной оценки эксплуатационных ресурсов термальных вод артезианских бассейнов в принципе не отличалась от методики оценки прогнозных ресурсов пресных и солоноватых подземных вод, изложенной 'выше.

Однако в связи с тем, что для термальных вод основным источником формирования эксплуатационных ресурсов является сработка упругих запасов при региональной оценке ресурсов термальных вод, в отличие от пресных вод естественные и привлекаемые ресурсы не учитывались. Для оценки ресурсов использовалась формула (1. 4), т.е.. практически оценивались потенциальные ресурсы, которые в рассматриваемых условиях очень близки к прогнозным, формирующимся за счет сработки упругих запасов равномерно распределенными по сетке водозаборами. Таким образом, оценка эксплуатационных ресурсов термальных вод отвечала первому этапу региональной оценки. Подсчет эксплуатационных ресурсов оыл произведен только в ,пределах перспективных площадей, где минерализация подземных вод была не более 35 г/л, температура — не менее 40' С, глубина залегания продуктивных водоносных горизонтов — не более 3000 м и величина водопровода- мости — не менее 20 м'/сут. При этом принималось, что глубина динамического уровня не должна была превышать 100 м ниже поверхности земли, а расчетный срок эксплуатации составлял 10 тыс. сут.

Кроме потенциальных эксплуатационных ресурсов при региональной оценке были рассчитаны также возможные дебиты стандартных водозаборов (стандартный водозабор состоит из пяти скважин - и занимает площадь 25 км~) .

В наиболее перспективных районах, где предусматривался сосредоточенный отбор подземных вод, эксплуатационные ресурсы оценены путем расчета производительности проектного водозабора по соответствующим гидродинамическим зависимостям, а в пределах. ТерскоСунженской депрессии оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов выполнена методом моделирования.

В районах распространения месторождений подземных термальных вод и парогидротерм трещинножильного типа (складчатые области с локальными выходами термальных вод) региональная оценка проводилась в основном методом аналогии с разведанными и эксплуатируемыми месторождениями.

Подсчет эксплуатационных ресурсов был произведен исходя из данных о естественной разгрузке термальных вод, увеличенной в 2- 5 раз, в соответствии с опытом разведки и эксплуатации месторождений этого типа.

Следует отметить, что при региональных оценкахэксплуатационпых ресурсов промышленных и термальных вод не учитывались вопросы сброса отработанной воды.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов минеральных вод в связи с их очень малым отбором до настоящего времени в СССР не проводилась. Однако для некоторых районов и в первую очередь для Кавказских минеральных вод такая оценка, несомненно, должна явиться делом ближайшего будущего.

В связи с тем что региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод в конечном итоге является расчетом баланса под,земных вод в условиях эксплуатации, ей должно предшествовать районирование территории по балансовому признаку. При гидрогеологическом районировании для оценки эксплуатационных ресурсов целесообразно выделять гидрогеологические районы, в пределах которых распространены и формируются оцениваемые эксплуатационные ресурсы подземных вод. Как правило, границы этих районов совпадают с границами крупных гидрогеологических структур. Так, балансовыми гидрогеологическими районами являются отдельные артезианские бассейны, межгорные впадины, крупные речные долины, предгорные равнины и т. п.

Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод, результаты которой изложены в последующих главах, проводилась для некоторых балансовых районов (Московский артезианский бассейн, конусы выноса Кусарской предгорной равнины и др.). Эти балансовые районы являются отдельными частями крупных гидрогеологических платформенных и складчатых областей, представляющих собой гидрогеологические районы первого порядка по районированию, принятому при составлении монографии «Гидрогеология СССР» (рис. 1):