Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   

Выбор типа водозабора

 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
 

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВЫБОРА ТИПА ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

Конечной целью разведки месторождений подземных вод являются оценка их эксплуатационных запасоЁ и подготовка объекта к промышленному освоению. При этом, как следует из требований инструкций ГКЗ СССР, оценка эксплуатационных запасов подземных вод по конкретному разведочному участку должна производиться применительно к той или иной рациональной схеме водозаборного сооружения. Поэтому целесообразно кратко рассмотреть основные типы водозаборных сооружений и гидрогеологические условия их применения (табл. 2).

Горизонтальные водозаборы в виде галерей обычно проектируются на месторождениях с близким залеганием уровня подземных вод и небольшой мощностью водоносного горизонта (до 10 м), т. е. в условиях, когда не представляется возможным создать на каптаже большие понижения уровня подземных вод. Для повышения общей производительности горизонтального водозабора устраиваются галереи большой протяженности (рис. 1).

При определенных гидрогеологических условиях (см. табл. 2) лучевые водозаборы являются наиболее производительными.


Таблица 2. Характеристика основных типов водозаборов по захвату подземных вод

Типы водозаборов

Подтипы водозаборов

Гидрогеологические условия применения

Примерная конструкция

Горизонтальные

%

Водозаборная галерея (одностороннего или двухстороннего питания)

На месторождениях при неглубоком залегании уровня подземных вод и незначительной мощности водоносного горизонта (до 10 м). Устраиваются вдоль современных русел рек с постоянными водотоками или в береговой части искусственных водоемов

Галерея с бетонными перфорированными стенками, фильтрами и приемным колодцем

Лучевые водозаборы (одноярусные и двухъярусные)

На месторождениях при неглубоком залегании уровня подземных вод и средней мощности водоносного горизонта (до 30 м). Лучевые фильтры скважнны устраиваются вдоль береговой зоны или непосредственно под руслом реки с постоянным водотоком

Водоприемная шахта и горизонтальные дренажные (в виде лучен) скважины, пройденные со ствола шахты в водоносном горизонте в радиальном направлении

Вертикальные (буровые скважины)

Одноярусные

На месторождения^ подземных вод речных долин с мощностью продуктивного горизонта более 20 м; линейный ряд взаимодействующих скважин, расположенных вдоль современного русла реки, имеющей постоянно действующие водотоки, — наиболее производительные водозаборы инфиль- трационного типа. На площади других месторождений подземных вод — в внде линейного ряда взаимодействующих скважин

Буровые скважнны в виде линейного ряда, оборудованные в продуктивном горизонте фильтрами

| |

1

Многоярусные

На площади месторождений подземных вод с мощной толщей водоносного горизонта (более 100 м) целесообразно задавать многоярусные взаимодействующие группы скважин, обеспечивающие наиболее компактный интенсивный отбор подземных вод

Две-три близко расположенные на различной глубине скважины (в 4—5 м друг от друга) с ярусным расположением фильтров

Многозабойный — линейный ряд взаимодействующих скважин

Целесообразно задавать на площади месторождений трещинно-карстовых вод, где карбонатные водоносные породы обладают высокой степени фильтрационной неоднородностью

Из основного ствола разведочно- эксплуатационной скважины бурят несколько боковых ответвлений (с помощью направляющего клина) с целью обнаружения наиболее водообильных зон в закарстован- ных породах

Спаренный водозабор

Целесообразно применять на месторождениях подземных вод со сложными гидрогеохнмическими условиями, когда пресные воды продуктивного водоносного горизонта подстилаются подземными водами высокой минерализации (например, на линзах пресных вод), располагая эксплуатационные скважины раздельно в продуктивном горн- зонте и в водах с высокой минерализацией

На водозаборном участке закладывают две раздельные группы скважин (одна для захвата и отбора пресных подземных вод, а другая для периодического отбора соленых вод с целью предотвращения подтягивания соленых вод в горизонт пресных)

Площадный водозабор

Целесообразно применять на различных месторождениях при использовании подземных вод для целей орошения земель и водоснабжения

Буровые скважины располагают рассредоточенно и относительно равномерно по площади с целью подачи воды непосредственно на поля орошения


Рис. 1. Инфильтрационная каптажная галерея (а — план, б — разрез).

каптажная галерея

/ — каптажная галерея; 2 — напорный водовод; 3 — приемный колодец с насосами; 4—граница долины; 5 — водоносные породы; 6 — водонепроницаемые породы; 7 — уровень подземных вод в естественных условиях. Стрелками дано Направление стока

Рис. 2. Лучевой водозабор, а —план; б — одноярусный водозабор; в—- двухъярусный водозабор. I — дренажные лучевые скважины; 2 — приемный шахтный колодец с насосами; 3— напорный водовод; 4 — водоносные породы; 5 — водонепроницаемые породы; В — уровень грунтовых вод. Стрелками дано направление "стока

лучевые скважины


лучевые скважины



Дренажные горизонтальные скважины для этого типа каптажа задаются непосредственно из-ствола приемной шахты в водоносный горизонт протяженностью 20—30, реже 50 м (рис. 2). Дренажные скважины-фильтры при этом целесообразно размещать вдоль берега постоянно действующего поверхностного потока или под руслом реки, чтобы они действовали в условиях береговой или донной инфильтрации поверхностных вод.

Из водозаборов вертикального типа наибольшее распространение в нашей стране получили инфильтрационные каптажные сооружения, когда линейный ряд скважин располагается вдоль береговой зоны поверхностного потока реки или водоема.

В последние годы на территории СССР были выявлены месторождения, на площади которых продуктивные водоносные горизонты имеют мощности до 300 (реже 500) м. При таких гидрогеологических условиях целесообразно задавать так называемые ярусные водозаборы вертикального типа, когда фильтры близко расположенных скважин (на расстоянии 4—5 м) .размещаются на различных глубинах (рис. 3).

Применение водозаборов спаренного типа (рис. 4) даст возможность путем регулирования отбора предотвратить прорыв нижележащих соленых вод в эксплуатационные скважины, отбирающие пресные подземные воды.

лучевые скважины

Ш/ -

Рис. 3. Взаимодействующие водозаборы ярусного типа.

/ — водоносные породы; 2 — водонепроницаемые породы; 3 — уровень подземных вол- 4 — водозаборные скважины с фильтрами; 5 — депрессионная воронка

Идея использования спаренного водозабора состоит в том, чтобы в процессе длительной эксплуатации периодически (по мере ухудшения качества пресных вод) производить одновременный-отбор пресных и соленых вод. При этих условиях на водозаборном участке поверхность раздела двух потоков будет располагаться ниже естественной границы раздела, что позволяет исключить подсос соленых вод. Нижний фильтр в конструкции спаренного водозабора должен играть роль защитной завесы, предотвращающей проникновение «языка» соленых вод в верхние скважины, отбирающие пресную воду. В Советском Союзе водозабор спаренного типа успешно работает на Ясхан- скЬм месторождении (линзе) пресных подземных вод в Туркмении.


лучевые скважины

Рис. 5. Конструкция многозабойной скважины.

лучевые скважины

Сн8 2Скв. і

Рис. 4. Схема спаренного водозабора.

1 — водоносные породы; 2 — водонепроницаемые породы; 3 — родники; 4 — уровень пресных подземных вод; 5 — де- пресснонные воронкн в зоне пресных вод; б — граница раздела пресных и солевых вод; 7 — депрессия в зоне соленых вод;

8 ~ контур подтягивания соленых вод;

9 — покровные суглинки; 10 — фильтры водозаборных скважин. Скв. 1 — водозаборная скважина в пресных водах; скв.

2 — водозаборная скважина для каптажа соленых вод

Ь35

ось

1 — известняки закарстованные, водоносные; 2 — водонепроницаемые породы; 3 — уровень трещинно-карстовых вод;4 — основной ствол скважины; 5 — боковые забои скважины; 6 — обводненные зоиы




При эксплуатации месторождений трещинно-карстовых вод можно применять водозаборы в виде многозабойных скважин (рис. 5). Основной ствол разведочно-эксплуатационной скважины должен быть пробурен на всю проектную глубину большим диаметром (не менее 250 мм). Для максимального вскрытия обводненных зон в карбонатных породах из основного ствола проходят вспомогательные скважины (меньшим диаметром) с ответвлением их забоев в стороны от оси рабочего ствола в различных направлениях с таким расчетом, чтобы вокруг опытно-эксплуатационной выработки образовалась наиболее активная дренажная зона.